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• 在药物合成中, 四元杂环丁基用作普通基团的生物等排替代物, 如甲基、偕二甲基或羰基的替代物, 引起人们广泛的关注, 得到越来越多的应用^[1~5].因为它们替代后的候选药物在亲脂性、水溶性、代谢稳定性、生物活性和构象选择性等方面得到改变或受到影响, 又不会引入另外立体中心^[6~9], 所以在生物化学和药学中对它们进行了许多应用研究, 其中合成方法的研究在药物合成中是非常重要的工作之一^[10].在过去的几十年中, 利用杂环丁酮的转化来合成四元杂环丁基是常用的方法^[11~15].杂环丁酮转化为具有3, 3-二取代的四元杂环丁基如3-羟基-3-氨酰基杂环丁烷等药物分子结构骨架或连接子具有重要应用, 但由于其结构特殊性, 一般需要多步转化或多组分反应才能完成, 至使合成产率较低, 适用范围受到限制^{[4, 7, 16~19]}, 故发展具有通用性和实用性的合成方法, 无疑是一个具有重要理论意义和应用价值的研究课题.近年来, 本课题组开展了用氨甲酰基硅烷作为氨酰基源, 在底物分子中引入氨酰基的反应研究, 实现了氨酰基直接引入到醛和酮^{[20, 21]}、α-羰基酰胺或酯^{[22, 23]}、苄基卤^[24]、酰卤^[25]、亚胺^[26]和卤代芳烃^[27]分子中, 一步合成α-羟基酰胺、苄基酰胺、α-羰基酰胺、α-氨基酰胺和酰胺.而在与酮的反应中, 发现氨甲酰基硅烷难与四元或五元环酮以及在羰基的α-位含有sp³杂化碳原子的酮反应, 并常常被酮的α-活泼氢水解成甲酰胺^[20].最近在研究药物的合成过程中, 我们尝试用氨甲酰基硅烷与四元杂环丁酮反应, 反应能够顺利进行.由于反应速度较快, 避免了被α-活泼氢的水解, 合成了3, 3-二取代的四元杂环丁烷, 为药物合成提供了一种新的制备3-取代四元杂环的方法.同时合成的产物是带有杂环的α-羟基酰胺, 具有较強的生物活性, 也是有机合成中常用的合成中间体^{[28, 29]}, 具有广泛的应用价值.四元环氧丁酮与氨甲酰基硅烷反应的部分结果已以快报形式报道^[30], 本文在详细介绍这一研究工作的同时, 报道在此基础上进一步研究四元环硫丁酮的反应(Scheme 1).

  图式 1

  

  图式 1.  氨甲酰基硅烷与四元杂环酮反应合成3, 3-二取代四元杂环

  Scheme 1.  Synthesis of 3, 3-disubstituted four-membered heterocycles by reaction of carbamoylsilanes with four-membered heterocycle-3-one

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  1.   结果与讨论

  1.1   氨甲酰基硅烷与四元杂环3-酮的反应中对溶剂和温度的选择

  3-环氧丁酮是一种普通的商业可购买试剂, 它与氨甲酰基硅烷^[31]在无水无氧的条件下反应, 直接生成了3-羟基-3-环氧丁基酰胺衍生物.选择N, N-二甲基氨甲酰基三甲基硅烷(2a)作为底物, 在不同溶剂中和不同温度下与3-环氧丁酮(1)反应, 考查溶剂和温度对反应的影响, 反应结果列入表 1.由这些结果可以看出, 当甲苯作溶剂, 反应温度为60 ℃时, 反应时间最短, 反应产物的产率最高; 当在苯中反应, 时间较长, 产物的产率较低; 而在其它极性较大的溶剂如二氯甲烷、乙腈、四氢呋喃中, 则不发生反应.因此甲苯是该反应的最佳溶剂.对反应温度的选择发现, 温度低于60 ℃时, 反应时间较长, 产率较低, 温度增高反应较快, 副反应较多, 产率会降低.

  表 1

  

  表 1  溶剂和温度对氨甲酰基硅烷与四元杂环3-酮反应的影响

  Table 1.  Solvent and temperature effects on reaction of carbamoylsilane with four-membered heterocycle-3-one

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  Entry	Solvent	Temp./℃	Timea/h	Yieldb, c/%
  1	二氯甲烷	30	24	0
  2	四氢呋喃	60	25	0
  3	乙腈	60	25	0
  4	苯	60	8	41
  5	甲苯	60	2	85
  6	甲苯	80	1.5	79
  7	甲苯	25	6	47
  a To complete consumption of carbamoylsilane 2a; b Isolated yield based on oxetan-3-one; c 1:1.2 (molar ratio) of oxetan-3-one and carbamoylsilane 2a.

  1.2   3-羟基-3-杂环丁基酰胺衍生物的合成

  氨甲酰基硅烷是一种能够把氨酰基直接引入到有机分子中的多用途氨酰化试剂^[20~27], 但它的反应活性远低于氨酰基锂试剂^{[32, 33]}, 因此在反应中副反应少, 试剂稳定.通过它的亲核加成反应、偶联反应, 可以直接合成多种具有生物活性的常用化合物和合成中间体.在过去研究中发现, 氨甲酰基硅烷可与羰基反应, 把氨酰基直接加到羰基的碳氧双键上, 生成α-羟基酰胺^[20~23].反应中, 底物分子的羰基所连基团的电子效应和空间位阻影响反应的快慢和反应产物的产率.在与醛的反应中发现^[21], 醛的位阻小、反应快, 氨甲酰基硅烷能与脂肪醛反应, 不被α-活泼氢水解.在与酮的反应中发现^[20], 反应较慢, 一般需要几天才能完成, 芳香酮、不饱和芳酮能反应, 脂肪酮、四元或五元环酮难反应, 即使羰基只有一端连有脂肪基也不能反应, 并且氨甲酰基硅烷常被α-活泼氢水解, 说明α-活泼氢对氨甲酰基硅烷的水解反应与加成反应是竞争性反应.由于酮的位阻大, 反应慢导致了α-活泼氢的水解成主反应.那么是否能通过羰基所连基团的电子效应对羰基进行影响, 加快反应速率, 降低α-活泼氢水解副反应, 实现脂肪酮的加成反应.沿着这一思路进行了氨甲酰基硅烷与α-羰基酰胺或酯的反应, 得到了预期结果^{[22, 23]}.那么氨甲酰基硅烷与环酮反应能否按这一思路进行, 需要进一步探索.尝试了四元环氧丁酮与氨甲酰基硅烷的反应, 发现在甲苯中反应进行很快, 产率较高, 而在极性较大的溶剂如二氯甲烷、乙腈、四氢呋喃中, 3-环氧丁酮不发生加成反应, 原因可能是反应在这些溶剂中进行, 有利于氨甲酰基硅烷的水解反应, 而加成反应则较慢.因此用甲苯作溶剂进行了一系列反应尝试, 反应结果列于表 2.

  表 2

  

  表 2  3-羟基-3-杂环丁基甲酰胺衍生物3和5的合成

  Table 2.  Synthesis of 3-hydroxy-3-heterocyclebutyl amides derivatives 3 and 5

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  Entry	Heterocycle-3-one	Carbamoylsilane	Product	Timea/h	Yieldb, c/%
  1				2	85
  2				4	80
  3				4.5	76
  4				11	68
  5				13	62
  6				15	59
  7				3	80
  8				5	74
  9				7	68
  10				12	62
  11				13	59
  12				16	56
  a To complete consumption of carbamoylsilanes 2 in toluene for oxetane-3-one at 60 ℃ (thietan-3-one at 50 ℃); b Isolated yield based on oxetane-3-one or thietan-3-one; c 1:1.2 (molar ratio) of oxetane-3-one or thietan-3-one and carbamoylsilanes.

  从表 2中可看到, 3-环氧丁酮与一系列的氨甲酰基硅烷在无水无氧条件下, 甲苯中60 ℃反应, 都得到了较好产率的3-羟基-3-环氧丁基甲酰胺衍生物.这里设计了酰胺基连有不同取代基的氨甲酰基硅烷, 考查空间位阻对反应的影响以及合成α-羟基仲酰胺或伯酰胺的尝试.从表 2对比取代基的影响发现, 连有不同取代基的氨甲酰基硅烷2a、2b、2c和2d, 随着酰胺基所连取代基的增大, 反应完成的时间加长, 反应产物的产率降低. 2a反应最快, 得到最高产率的产物3a', 而2b、2c和2d得到了较好产率的产物3b、3c'和3d.产物3a'和3c'含有的三甲基硅在分离过程中被水解生成了羟基.在3b、3c'和3d的分子中, 氨基的保护基甲氧甲基很容易在稀盐酸溶液中被水解脱去保护基, 得到α-羟基仲酰胺衍生物^{[24, 34]}, 仲酰胺基是连接药物分子、合成肽或合成杂环化合物中的重要的官能团^{[9, 35~37]}.含有两个氨基保护基的氨甲酰基硅烷2e与3-环氧丁酮反应, 得到中等产率的产物3e, 其分子中的保护基即甲氧甲基和苄基, 可分步脱去, 得到α-羟基仲酰胺或伯酰胺, 可应用到不同合成中.氨甲酰基硅烷2f含有一个较大且含有手性碳原子的基团, 与3-环氧丁酮反应较慢, 得到产物的产率略低, 可应用于需要手性基团作为辅助基团的不对称合成中, 并且可随时脱去^[38].

  作为合成3-羟基-3-杂环丁基甲酰胺衍生物的新方法, 应具有广泛的应用价值, 于是在3-环氧丁酮与氨甲酰基硅烷反应的基础上, 尝试了3-环硫丁酮与氨甲酰基硅烷的反应.反应在无水无氧甲苯中, 在50 ℃反应条件下进行, 因为温度在60 ℃反应时, 副反应增加, 产率会降低.如表 2所示, 尽管硫的电负性比氧小, 但3-环硫丁酮能顺利地与所有测试的氨甲酰基硅烷反应, 得到相应的3-硅氧基-3-环硫丁基甲酰胺衍生物, 所有反应完成时间都比相应的3-环氧丁酮反应完成的时间要长, 产率略低, 得到中等产率的产物.说明3-环氧丁酮中氧的电负性大于在3-环硫丁酮中硫的电负性, 是导致3-环硫丁酮的反应活性比3-环氧丁酮的反应活性略低的原因.全部反应没有发现α-羟基保护基三甲基硅基被直接水解的产物.产物3d得到了可测定X衍射的单晶, 其测定结果如图 1所示.

  图 1

  

  图 1.  化合物3d的晶体结构

  Figure 1.  Crystal structure of compound 3d

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  1.3   反应机理探讨

  根据反应过程和产物的结构, 同时结合文献报道^[39], 推测加成反应的可能机理如Scheme 2所示, 氨甲酰基硅烷2在杂环酮1或4的双键诱导下, 重排成亲核卡宾A的形式, 其一对孤对电子具有亲核性, 进攻杂环酮结构中C＝O双键的碳原子, 在碳氧双键上发生亲核加成反应, 使碳氧双键打开生成中间体B, 而中间体B是带有正负电荷的内盐结构, 很不稳定, 易发生三甲基硅基团从一个氧原子向另一个氧原子的1, 4转移, 使分子呈电中性, 产生有稳定羰基的3-硅氧基-3-杂环丁基酰胺衍生物3或5.在柱色谱分离过程中, 不稳定的产物容易从柱或空气中的微量水中获取质子, 失去三甲基硅烷基而生成3-羟基-3-杂环丁基甲酰胺衍生物(如3a'或3c').

  2.   结论

  发现了氨甲酰基硅烷对四元环氧-3-酮和四元环硫-3-酮的亲核加成反应, 提出了直接制备3-羟基-3-杂环丁基甲酰胺衍生物的合成新方法, 为药物合成中连接无手性中心的四元杂环提供了一种有效途径.通过不同氨甲酰基硅烷的选择, 此方法可合成3-羟基-3-杂环丁基叔酰胺、仲酰胺和伯酰胺衍生物, 也提供了酰氨基带手性碳原子的3-取代杂环丁基甲酰胺的合成法.在本方法中, 用氨甲酰基硅烷与四元杂环3-酮在中性条件下一步完成反应, 反应温和, 操作简单, 原料稳定, 不使用催化剂, 并具有较高的产率, 可操作性较强, 故该方法具有重要的合成应用价值, 将会在化学合成或药物合成中得到应用.此方法有待扩展到合成含各种类型杂原子的四元杂环3-酮, 使应用范围更广.

  图式 2

  

  图式 2.  氨甲酰基硅烷与四元杂环3-酮反应的可能机理

  Scheme 2.  Plausible mechanism for the reaction of carbamoylsilanes with four-membered heterocycle-3-ones

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  3.   实验部分

  3.1   仪器与试剂

  Bruker AR600核磁共振波谱仪(TMS为内标); IMPACT-410傅利叶红外光谱仪(KBr压片或液膜); EA-1108四元素分析仪; 熔点测定仪(北京第三光学仪器厂), 温度未经校正.

  氨甲酰基硅烷参照文献[31]报道方法制备; 3-环氧丁酮和3-环硫丁酮商业可购买, 三甲基氯硅烷、二异丙胺、正丁基锂、N, N-二甲基甲酰胺等试剂均为分析纯; 三甲基氯硅烷重蒸后使用; 无水甲苯需要加钠加热回流, 直到二苯甲酮变蓝即可使用; 反应过程由薄层色谱(TLC)硅胶预制板跟踪检查, 柱色谱用硅胶为200~300目, 展开剂用60~90 ℃的石油醚和乙酸乙酯的混合物.

  3.2   实验方法

  在一个10 mL的Schenk管中, 在无水无氧、0 ℃和氩气保护的条件下, 加入0.50 mmol 3-杂环丁酮和2 mL无水甲苯, 搅拌下缓慢滴加0.60 mmol氨甲酰基硅烷, 加完后继续搅拌15 min, 去冰浴回温, 然后加热到60 ℃(或50 ℃)恒温反应, TLC跟踪检测, 待氨甲酰基硅烷完全消失, 反应结束, 去溶剂浓缩, 用色谱柱分离[展开剂为石油醚与乙酸乙酯的混合物]得到3-羟基-3-杂环丁基甲酰胺衍生物3或5.

  N, N-二甲基-3-羟基-3-环氧丁基酰胺(3a'): 61.8 mg无色固体, 产率85.2 %. m.p. 70.0~71.0 ℃; ¹H NMR (CDCl₃, 600 MHz) δ: 5.02 (br. s, 1H), 4.98, 4.70 (each d, J＝7.2, Hz, 4H), 3.14 (s, 3H), 3.02 (s, 3H); ¹³C NMR (151 MHz, CDCl₃) δ: 170.7, 81.0, 74.7, 36.9, 36.6; IR (KBr) ν: 3274, 1617, 1516, 1386, 1191 cm^－1. Anal. calcd for C₆H₁₁NO₃: C 49.65, H 7.64, N 9.65; found C 49.60, H 7.43, N 9.41.

  N-甲基-N-甲氧甲基-3-三甲硅氧基-3-环氧丁基酰胺(3b): 99.1 mg无色液体, 产率80.1%. ¹H NMR (CDCl₃, 600 MHz) δ: 5.09, 5.05 (each d, J＝6.6, Hz, 2H), 4.68, 4.64 (each d, J＝6.6, Hz, 2H), 4.82, 4.51 (each s, 2H), 3.35, 3.30 (each s, 3H), 3.00, 2.91 (each s, 3H), 0.15, 0.12 (each s, 9H); ¹³C NMR (CDCl₃, 151 MHz) δ: 171.4, 171.2, 81.0, 80.9, 78.7, 56.2, 55.7, 33.2, 33.1, 0.9, 0.8; IR (KBr) ν: 1658, 1459, 1394, 1252, 1098 cm^－1. Anal. calcd for C₁₀H₂₁NO₄Si: C 48.55, H 8.56, N 5.66; found C 48.32, H 8.29, N 5.48.

  N-丙基-N-甲氧甲基-3-羟基-3-环氧丁基酰胺(3c'): 77.2 mg淡黄色液体, 产率76.0%. ¹H NMR (CDCl₃, 600 MHz) δ: 5.04~4.65 (m, 6H), 3.44~3.36 (m, 5H), 1.64~1.61 (m, 2H), 0.93 (t, J＝7.2 Hz, 3H); ¹³C NMR (CDCl₃, 151 MHz) δ: 171.4, 81.3, 79.6, 75.7, 55.9, 55.5, 49.3, 48.4, 21.2, 11.2; IR (KBr) ν: 3359, 1638, 1467, 1382, 1187, 1094 cm^－1. Anal. calcd for C₁₉H₁₇NO₄: C 53.19, H 8.43, N 6.89; found C 53.42, H 8.21, N 6.68.

  N-环已基-N-甲氧甲基-3-三甲硅氧基-3-环氧丁基酰胺(3d): 107.7 mg白色固体, 产率68.3%. m.p. 69.0~70.0 ℃; ¹H NMR (CDCl₃, 600 MHz) δ: 5.14, 5.07 (each d, J＝6.6 Hz, 2H), 4.83, 4.49 (each s, 2H), 4.72, 4.62 (each d, J＝6.6 Hz, 2H), 4.09~4.06 (m, 1H), 3.39, 3.24 (each s, 3H), 1.83~1.15 (m, 10H), 0.30, 0.24 (each s, 9H); ¹³C NMR (CDCl₃, 151 MHz) δ: 171.7, 171.1, 81.1, 80.6, 77.7, 76.4, 73.3, 56.8, 56.6, 55.2, 54.8, 32.3, 30.8, 26.1, 26.0, 25.6, 25.3, 1.3, 1.0; IR (KBr) ν: 1658, 1427, 1252, 996 cm^－1. Anal. calcd for C₁₅H₂₉NO₄Si: C 57.11, H 9.27, N 4.44; found C 57.30, H 9.43, N 4.41.

  N-苄基-N-甲氧甲基-3-三甲硅氧基-3-环氧丁基酰胺(3e):得100.4 mg白色液体, 产率62.1%. ¹H NMR (CDCl₃, 600 MHz) δ: 7.38~7.22 (m, 5H), 5.14, 5.10 (each d, J＝7.2 Hz, 2H), 4.80~4.67 (m, 4H), 4.51, 4.48 (each s, 2H), 3.36, 3.26 (each s, 3H), 0.21, 0.11 (each s, 9H); ¹³C NMR (CDCl₃, 151 MHz) δ: 171.1, 136.8, 128.7, 128.5, 127.5, 127.3, 80.9, 80.7, 78.4, 55.5, 48.7, 47.9, 1.3, 1.0; IR (KBr) ν: 1642, 1597, 1516, 1414, 1252, 1077 cm^－1. Anal. calcd for C₁₆H₂₅NO₄Si: C 59.41, H 7.79, N 4.33; found C 59.65, H 7.56, N 4.30.

  N-甲基-N-(1-苯基)乙基-3-三甲硅氧基-3-环氧丁基酰胺(3f): 91.0 mg淡黄色液体, 产率59.2%. ¹H NMR (CDCl₃, 600 MHz) δ: 7.37~7.27 (m, 5H), 6.01, 5.24 (each q, J＝6.6 Hz, 1H), 5.15, 4.97 (each d, J＝7.2 Hz, 2H), 4.68~4.67 (m, 2H), 2.76, 2.55 (each s, 3H), 1.62, 1.53 (each d, J＝6.6 Hz, 3H), 0.20, 0.14 (each s, 9H); ¹³C NMR (CDCl₃, 151 MHz) δ: 170.6, 170.1, 140.1, 128.6, 128.5, 128.3, 127.5, 127.4, 126.6, 126.4, 81.2, 81.1, 80.9, 80.6, 54.6, 51.1, 28.7, 18.0, 15.0, 1.4, 1.0; IR (KBr) ν: 1643, 1613, 1500, 1443, 1394, 1077 cm^－1. Anal. calcd for C₁₆H₂₅NO₃Si: C 62.50, H 8.20, N 4.56; found C 62.60, H 8.43, N 4.41.

  N, N-二甲基-3-三甲硅氧基-3-环硫丁基酰胺(5a): 93.7 mg淡黄色液体, 产率80.3%. ¹H NMR (CDCl₃, 600 MHz) δ: 3.77, 3.76 (each d, J＝8.4 Hz, 2H), 3.50, 3.49 (each d, J＝8.4 Hz, 2H), 3.01, 2.97 (each s, 6H), 0.13, 0.10 (each s, 9H); ¹³C NMR (CDCl₃, 151 MHz) δ: 170.3, 79.1, 39.0, 37.8, 36.5, 1.0; IR (KBr) ν: 1657, 1396, 1266, 1221, 1093 cm^－1. Anal. calcd for C₉H₁₉NO₂SSi: C 46.31, H 8.21, N 6.00; found C 46.10, H 8.05, N 6.01.

  N-甲基-N-甲氧甲基-3-三甲硅氧基-3-环硫丁基酰胺(5b): 97.6 mg黄色液体, 产率74.1%. ¹H NMR (CDCl₃, 600 MHz) δ: 4.83, 4.65 (each s, 2H), 3.85~3.76 (m, 2H), 3.51~3.47 (m, 2H), 3.33, 3.29 (each s, 3H), 3.03, 2.99 (each s, 3H), 0.14, 0.10 (each s, 9H); ¹³C NMR (CDCl₃, 151 MHz) δ: 171.5, 171.4, 80.9, 79.4, 56.2, 55.6, 38.8, 38.5, 34.1, 33.8, 1.3, 1.1; IR (KBr) ν: 1661, 1443, 1388, 1248, 1108 cm^－1. Anal. calcd for C₁₀H₂₁NO₃SSi: C 45.59, H 8.04, N 5.32; found C 45.38, H 8.21, N 5.37.

  N-丙基-N-甲氧甲基-3-三甲硅氧基-3-环硫丁基酰胺(5c): 99.5 mg黄色液体, 产率68.3%. ¹H NMR (CDCl₃, 600 MHz) δ: 4.90, 4.66 (each s, 2H); 3.87~3.80 (m, 2H), 3.53~3.47 (m, 2H), 3.39~3.29 (m, 5H), 1.65~1.62 (m, 2H), 0.93 (t, J＝7.2 Hz, 3H); ¹³C NMR (CDCl₃, 151 MHz) δ: 171.82, 171.1, 79.6, 79.5, 76.7, 56.4, 55.4, 48.4, 48.2, 38.8, 38.7, 21.5, 20.8, 11.5, 11.3, 1.6, 1.4; IR (KBr) ν: 1653, 1419, 1392, 1256, 1093 cm^－1. Anal. calcd for C₁₂H₂₅NO₃SSi: C 49.45, H 8.64, N 4.81; found C 49.21, H 8.66, N 4.87.

  N-环已基-N-甲氧甲基-3-三甲硅氧基-3-环硫丁基酰胺(5d): 103.1 mg淡黄色液体, 产率62.2%. ¹H NMR (CDCl₃, 600 MHz) δ: 4.60, 4.64 (each s, 2H), 4.10~4.06, 3.78~3.74 (each m, 1H), 3.93, 3.84 (each d, J＝10.2 Hz, 2H), 3.52, 3.46 (each d, J＝10.2 Hz, 2H), 3.39, 3.24 (each s, 3H), 1.86~1.15 (m, 10H), 0.23, 0.13 (each s, 9H); ¹³C NMR (CDCl₃, 151 MHz) δ: 171.2, 80.5, 80.3, 76.3, 73.8, 56.6, 56.0, 54.5, 38.9, 38.4, 32.1, 30.7, 29.6, 26.1, 25.7, 25.4, 1.7, 1.3; IR (KBr) ν: 1665, 1435, 1396, 1245, 1101 cm^－1. Anal. calcd for C₁₅H₂₉NO₃SSi: C 54.34, H 8.82, N 4.22; found C 54.60, H 8.92, N 4.27.

  N-苄基-N-甲氧甲基-3-三甲硅氧基-3-环硫丁基酰胺(5e): 100.8 mg淡黄色液体, 产率59.4%. ¹H NMR (CDCl₃, 600 MHz) δ: 7.35~7.20 (m, 5H), 4.83~4.62 (m, 4H), 3.90, 3.89 (each d, J＝1.8 Hz, 2H), 3.53, 3.52 (each d, J＝1.8 Hz, 2H), 3.66, 3.28 (each s, 3H), 0.19, 0.10 (each s, 9H); ¹³C NMR (CDCl₃, 151 MHz) δ: 172.2, 171.3, 137.0, 128.8, 128.7, 128.5, 127.5, 126.9, 79.9, 79.6, 78.1, 75.8, 56.5, 55.5, 48.9, 48.2, 38.8, 38.7, 1.37; IR (KBr) ν: 1653, 1443, 1408, 1385, 1248, 1108 cm^－1. Anal. calcd for C₁₆H₂₅NO₃SSi: C 56.60, H 7.42, N 4.13; found C 56.43, H 7.20, N 4.19.

  N-甲基-N-(1-苯基)乙基-3-三甲硅氧基-3-环硫丁基酰胺(5f): 90.7 mg淡黄色液体, 产率56.1%. ¹H NMR (CDCl₃, 600 MHz) δ: 7.37~7.24 (m, 5H), 6.07, 5.32 (each q, J＝7.2, 7.2 Hz, 1H), 4.04~3.71 (m, 2H), 3.52~3.45 (m, 2H), 2.77, 2.67 (each s, 3H), 1.61, 1.53 (each d, J＝7.2 Hz, 3H), 0.19, 0.13 (each s, 9H); ¹³C NMR (CDCl₃, 151 MHz) δ: 170.3, 140.3, 129.8, 128.9, 128.6, 128.4, 127.7, 127.5, 127.3, 127.2, 126.3, 80.4, 80.0, 76.8, 54.5, 51.7, 38.6, 38.5, 29.5, 26.0, 18.0, 15.0, 1.8, 1.3; IR (KBr) ν: 1637, 1451, 1392, 1245, 1104 cm^－1. Anal. calcd for C₁₆H₂₅NO₂SSi: C 59.40, H 7.79, N 4.33; found C 59.23, H 7.69, N 4.37.

  辅助材料(Supporting Information)   目标化合物的¹H NMR, ¹³C NMR谱图, 化合物3d的晶体数据.这些材料可以免费从本刊网站(http://sioc-journal.cn/)上下载.

  
  
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  图式 1  氨甲酰基硅烷与四元杂环酮反应合成3, 3-二取代四元杂环

  Scheme 1  Synthesis of 3, 3-disubstituted four-membered heterocycles by reaction of carbamoylsilanes with four-membered heterocycle-3-one

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  图 1  化合物3d的晶体结构

  Figure 1  Crystal structure of compound 3d

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  图式 2  氨甲酰基硅烷与四元杂环3-酮反应的可能机理

  Scheme 2  Plausible mechanism for the reaction of carbamoylsilanes with four-membered heterocycle-3-ones

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  表 1  溶剂和温度对氨甲酰基硅烷与四元杂环3-酮反应的影响

  Table 1.  Solvent and temperature effects on reaction of carbamoylsilane with four-membered heterocycle-3-one

  Entry	Solvent	Temp./℃	Timea/h	Yieldb, c/%
  1	二氯甲烷	30	24	0
  2	四氢呋喃	60	25	0
  3	乙腈	60	25	0
  4	苯	60	8	41
  5	甲苯	60	2	85
  6	甲苯	80	1.5	79
  7	甲苯	25	6	47
  a To complete consumption of carbamoylsilane 2a; b Isolated yield based on oxetan-3-one; c 1:1.2 (molar ratio) of oxetan-3-one and carbamoylsilane 2a.

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  表 2  3-羟基-3-杂环丁基甲酰胺衍生物3和5的合成

  Table 2.  Synthesis of 3-hydroxy-3-heterocyclebutyl amides derivatives 3 and 5

  Entry	Heterocycle-3-one	Carbamoylsilane	Product	Timea/h	Yieldb, c/%
  1				2	85
  2				4	80
  3				4.5	76
  4				11	68
  5				13	62
  6				15	59
  7				3	80
  8				5	74
  9				7	68
  10				12	62
  11				13	59
  12				16	56
  a To complete consumption of carbamoylsilanes 2 in toluene for oxetane-3-one at 60 ℃ (thietan-3-one at 50 ℃); b Isolated yield based on oxetane-3-one or thietan-3-one; c 1:1.2 (molar ratio) of oxetane-3-one or thietan-3-one and carbamoylsilanes.

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