硅氮杂环是一类结构新颖的杂环。由于其结构中同时含有药物分子中最重要的元素之一“氮”，以及作为碳原子生物电子等排体的“硅”，因而近年来在含硅药物的研发中正受到越来越多的关注（图-1）。目前，硅氮杂环的合成策略主要采用链状分子的环化反应。该策略常常存在反应条件苛刻、官能团兼容性差、产物环骨架单一和难以用于复杂分子的后期结构修饰等问题，所以非常有必要发展新的硅氮杂环的构建策略。
图-1. 含有硅氮杂环的生物活性分子
图-2. 3-硅-氮杂环丁烷前体试剂及其扩环构建硅氮杂环
作为一种结构独特的小环有机硅物种，3-硅-氮杂环丁烷有望通过扩环的方式从而实现构建硅杂氮环的一种新策略。但是，由于该物种极易水解，因而难以制备，相应的研究至今仍是一个有待探索的领域。近期，宋振雷教授课题组针对3-硅-氮杂环丁烷可及性差的问题，开发了一种新颖的前体试剂（TsHNCH2Si(Me)2CH2Cl）（图-2）。该试剂是一种性质稳定的白色固体，只需2步且可至少5克级规模的制备。该试剂在碱的作用下可以原位生成3-硅-氮杂环丁烷，其随后可以在钯催化下与端炔发生扩环反应构建3-硅杂四氢吡啶化合物，从而实现了该物种在有机合成化学中的首次应用。该工作揭示了3-硅-氮杂环丁烷，这一高活性有机硅物种，不仅能够方便制备，而且可以进行有效的化学转化，为其进一步的性质和应用研究提供了重要的思路。
成果发表在J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 11141-11151上。研究得到国家自然科学基金创新群体、优青及重大新药创制专项的资助。工作由我院博士生王万书等共同完成。我院王乾韬副教授课题组完成了该工作理论计算部分的研究。
