多组分反应设计新策略：酸性和碱性“茶袋”型催化剂一锅法催化多组分反应合成复杂和多样性杂环化合物

Inspirated by revelation of traditional Chinese philosophy of Taiji Yin-Yang theory, the harmonious coexistence of acidic and basic catalyst (Bronsted and Lewis acid-base) is achieved with "Tea bag" technology. Multicomponent reactions (MCRs) catalyzed by co-existed acidic and basic catalyst in "tea bag", via initiation of cation/anion, transfer,and cyclization, towards the synthesis of heterocyclic diversity and complexity,in an one-pot reaction by using suitable substrates-containing multifunctional groups as starting component, which can participate MCRs promoted by an acidic or a basic catalyst. This method is different from the individual acid-catalyzed or base-catalyzed multicomponent reactions and has obvious distinguishing feature and advantages. It is a promised and efficient protocol for preparation of molecular complexity and diversity by the design of the substrate, and optimization of the MCRs, In addition,"tea bag" type catalyst can be easily recovered and reused. By the expeditions of this project, novel strategies and new protocols hope to be found in the synthesis of heterocyclic compounds.

在中国传统太极阴阳学说启示下，利用"茶袋"技术实现酸性和碱性催化剂（Bronsted和Lewis酸碱）的和谐共存。在同一反应体系中，选择含多官能团的一个或几个底物，使其能同时参与酸和碱催化的多组分反应。同时分别启动酸性和碱性催化剂催化的平行多组分反应，经过阴、阳离子的引发，传递，环化等串联反应，合成一系列新型的具有结构多样性和复杂性的杂环化合物。该法不同于单独的酸催化或碱催化的多组分反应，具有明显的特色和优越性，通过底物设计和反应的设计，能够更有效地合成复杂的分子。同时"茶袋"型催化剂能够方便回收，重复使用。通过该项目的研究，期待发展合成杂环化合物的新策略和新方法。

多组分反应设计策略主要包括：（1）单一组分的替代（SRR）；（2）模块化反应顺序（MRSs）；（3）改变反应条件（CBD）；（4）多组分反应的组合（MCR2）；（5）过渡金属活化C-H键用于多组分反应等，这些多组分反应的共同点仍然是在同一反应体系中，由同一催化剂促使的一系列串联反应。通常酸性和碱性催化剂一般不能共存于同一反应体系，需采用sol-gel包埋酸性和碱性催化剂，或聚合物负载酸性或碱性基团，避免它们相互接触而破坏。我们采用非常简单的“tea bag催化剂”和“dip催化剂”实现酸性催化剂酸性和碱性催化剂的和谐共存。.为了发展新的多组分反应，我们(1)发展了一种“平行合成策略”构建多组分反应的方法，尤其是五组反应合成杂环化合物的方法；（2）发展了一种“串联顺序反应策略”构建多组分反应方法，如以醇为底物通过一锅氧化再发生多组分反应的合成杂环化合物的新方法；（3）开展了一些列可以用于采用平行策略构建多组分反应的Lewis酸和Lewis碱以及“tea bag催化剂”和“dip催化剂”催化的多组分反应的前期工作研究；（4）研究了一些列可以用于采用平行策略构建多组分反应的碳碳偶联反应；（5）合成了满足以上要求的一系列“tea bag”催化剂和“dip”催化剂，以及（磁性）自组装有机/无机杂环材料负载Lewis酸催化剂和纳米金属催化剂。.该项目采用的策略具有极大的灵活性，而且还可以分别调整酸或碱催化的反应组分和组分数，进行组合后，可以构建更为复杂和多样性的反应，为构建新颖复杂的杂环化合物提供了一个强大工具。.通过本项目研究，发表SCI收录论文18篇，培养研究生14名。