硅和碳同為第IV主族元素，因此硅被認(rèn)為是碳理想的生物電子排列體。由此衍生的“碳硅替代”策略作為一種新藥發(fā)現(xiàn)的手段正在引起越來(lái)越多的關(guān)注。鑒于眾多藥物分子結(jié)構(gòu)中均含有氮雜環(huán)，因此相應(yīng)的“硅氮雜環(huán)”成為了一類在含硅藥物的開(kāi)發(fā)中廣泛應(yīng)用的重要結(jié)構(gòu)，并在細(xì)胞穿透力、生物活性和毒性等方面顯示出了令人關(guān)注的優(yōu)勢(shì)（圖1-a）。目前，硅氮雜環(huán)的合成方法主要包括是鏈狀前體環(huán)化、小環(huán)擴(kuò)環(huán)化以及匯聚式的(m+n)-環(huán)化（圖1-b）。但是，這些方法構(gòu)建的硅氮雜環(huán)結(jié)構(gòu)類型通常十分有限，因此非常有必要發(fā)展新的方法用以合成結(jié)構(gòu)新穎的硅氮雜環(huán)。這其中，通過(guò)已知且易得硅氮雜環(huán)的環(huán)異構(gòu)化，直接構(gòu)建結(jié)構(gòu)獨(dú)特的硅氮雜環(huán)不失為一種有效的策略，但是卻鮮有報(bào)道。
圖1 合成硅氮雜環(huán)的方法 基于上述的“硅氮雜環(huán)環(huán)異構(gòu)化策略”，四川大學(xué)華西藥學(xué)院宋振雷教授課題組最近發(fā)展了1, 3-氮雜硅基-4-環(huán)氧化合物的Si-C鍵遷移/氧化重排反應(yīng)。該反應(yīng)可以高效地合成一系列結(jié)構(gòu)新穎的2-硅雜嗎啉環(huán)（圖1-c）。 圖2 控制實(shí)驗(yàn)和機(jī)理 機(jī)理研究表明，硅原子對(duì)于該重排反應(yīng)是十分重要的，將其替換為碳原子則該反應(yīng)無(wú)法發(fā)生（圖2-a）；同時(shí)通過(guò)同位素標(biāo)記證實(shí)硅醚鍵中的氧原子來(lái)自于水（圖2-b）。基于上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，作者提出了以下的反應(yīng)機(jī)理（圖2-c）。首先PhI(OAc)2與一價(jià)銅反應(yīng)得到活性的二價(jià)銅物種，隨后該活性二價(jià)銅物種促進(jìn)環(huán)氧化合物2a發(fā)生Semi-Pinacol重排，得到縮環(huán)產(chǎn)物五元硅氮雜環(huán)7?；衔?再經(jīng)歷Fleming-Tamao型氧化，最終生成產(chǎn)物3a。 綜上所述，宋振雷教授課題組開(kāi)發(fā)了一種PhI(OAc)2/ CuI的促進(jìn)1, 3-氮雜硅基-4-環(huán)氧化合物的環(huán)重排反應(yīng)，合成了含芳基/醛基取代的季碳中心、結(jié)構(gòu)新穎的2-硅雜嗎啉環(huán)。該工作是“硅氮雜環(huán)環(huán)異構(gòu)化策略”的一次成功的嘗試。該策略有望在更多結(jié)構(gòu)類型的硅氮雜環(huán)構(gòu)建中展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用價(jià)值。 論文信息 Ring Rearrangement of 1,3-Azasilinyl-4-epoxides to Synthesize 2-Silamorpolines by a Si?C Bond Migration/Oxidation Process Song Zhou, Xiaoyu Tu, Yuanhang He, Prof.?Dr. Lu Gao, Prof.?Dr. Zhen Lei Song 文章的第一作者是四川大學(xué)華西藥學(xué)院的碩士研究生周松。 European Journal of Organic Chemistry DOI: 10.1002/ejoc.202200766
