7—甲氧基—4—2—甲基—4—喹唑啉基—3 4—二氫喹噁啉—21H—酮的合成工藝改進

史疆 地里夏提·白克力 張晨 鄂曉 尹東鋒 王曉鋒

中圖分類號 R914.5 文獻標志碼 A 文章編號 1001-0408（2018）06-0746-04

DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2018.06.06

摘 要 目的：改進7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氫喹噁啉-2（1H）-酮的合成工藝。方法：以2-甲基-4（3H）-喹唑啉酮為起始原料，通過氯代、親核取代、二芳胺烷基化和硝基還原環合等反應對7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氫喹噁啉-2（1H）-酮的合成工藝進行改進，并考察其收率。結果：7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氫喹噁啉-2（1H）-酮的結構經核磁共振氫譜和電噴霧質譜確證，總收率為43.5%，較改進前的20.2%提高了23.3%。結論：改進后的工藝更簡單，條件更溫和，適合實驗室研究的批量制備。

關鍵詞 7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氫喹噁啉-2（1H）-酮；合成工藝；2-甲基-4（3H）-喹唑啉酮；改進

ABSTRACT OBJECTIVE：To improve the synthesis technology of 7-methoxy-4-（2-methyl-4-quinazolinyl）-3，4-dihydroquinoxalin-2（1H）-ketone. METHODS： Using 2-methyl-4（3H）-quinazolone as starting material， the synthesis technology of 7-methoxy-4-（2-methyl-4-quinazolinyl）-3，4-dihydroquinoxalin-2（1H）-ketone was improved by clorination， nucleophilic substitution， diarylamine alkylation and nitro reductive cyclization. The yield of it was investigated. RESULTS： The structure of 7-methoxy-4-（2-methyl-4-quinazolinyl）-3，4-dihydroquinoxalin-2（1H）-ketone had been verified by 1H-NMR and ESI-MS. The yield was 43.5% and improved by 23.3% compared to 20.2% before improvement. CONCLUSIONS： Improved technology is simpler and milder， which is suitable for the batch preparation of laboratory study.

KEYWORDS 7-methoxy-4-（2-methyl-4-quinazolinyl）-3，4-dihydroquinoxalin-2（1H）-ketone； Synthesis technology； 2-methyl-4（3H）-quinazolone； Improvement

7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氫喹噁啉-2（1H）-酮為筆者在2012-2014年發現，是在系列微管聚集抑制劑——2-甲基-4-（N-芳基不飽和稠環叔胺） 取代喹唑啉化合物[1-4]的基礎上，通過結構修飾得到的一種新型高活性抗腫瘤小分子化合物。該化合物作用于微管蛋白上秋水仙堿結合位點，其抑制微管聚集的半數有效濃度為0.77 μmol/L[3，5]。在美國國家癌癥研究所（NCI）進行的60株不同人源腫瘤細胞的生殖抑制活性試驗中，發現7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氫喹噁啉-2（1H）-酮對其中的54株腫瘤細胞顯示出<3 nmol/L的半數生長抑制濃度[6]。動物體內實驗顯示，給予人肺癌異種移植模型裸鼠1.0 mg/kg該化合物后，裸鼠腫瘤體積縮小程度與給予15 mg/kg紫杉醇的效果相當[3]。目前，該化合物已申請了相關專利保護并已授權[7]，現已正在進行相關臨床前研究。為了大量合成該化合物以滿足臨床試驗需要，筆者對原合成路線進行了改進，將原有的5步反應精簡為4步，所有反應無需加熱，在冰浴冷卻或室溫條件下即可進行，現將其改進的合成方法介紹如下。

1 材料

1.1 儀器

RY-Ⅰ型熔點儀（天津市天分分析儀器廠）；JNM- ECA-400型超導核磁共振（NMR）儀（日本電子株式會社）；API-150EX型質譜儀（美國ABI 公司）。

1.2 藥品與試劑

N，N-二異丙基乙基胺（純度：99.5%）、N-甲基嗎啉（純度：99.5%）、溴乙酸乙酯（純度：97%）、氫化鈉（分散在礦物油中，含量：60%）、鈀碳（10% Pd，還原型，含水約55%）、2-甲基-4（3H）-喹唑啉酮（純度：97%）、2-硝基-4-甲氧基苯胺（純度：98%）均購自北京百靈威科技有限公司；三氯氧磷、無水硫酸鈉、碳酸氫鈉、鹽酸、碳酸鈉、氯化鈉、N，N-二甲基甲酰胺、異丙醇、乙酸乙酯、環己烷、甲醇、乙腈、乙酸均為分析純，均購自新疆安譜實驗器材有限公司； GF254硅膠板和柱層析硅膠（200目）購自青島海洋化工有限公司。

2 方法與結果

2.1 合成路線

原合成路線中，通過氯代、芳胺親核取代、催化氫化、氯乙?；?、分子內烴化反應制備7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氫喹噁啉-2（1H）-酮（化合物1），其收率為20.2%[3，8]?；衔?的原合成路線見圖1。

通過參考相關文獻資料[9-10]，將原合成路線中化合物3的合成條件進行了優化，不需加熱，室溫下即可反應。對化合物4首先進行烷基化得到化合物7，化合物7通過催化氫化反應后直接得到7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氫喹噁啉-2（1H）-酮（化合物1），總收率為43.5%?；衔?的改進合成路線見圖2。

2.2 改進后的合成方法

2.2.1 2-甲基-4-氯喹唑啉（化合物3）的制備 將2-甲基-4（3H）-喹唑啉酮11.2 g（70 mmoL）（化合物2）懸浮于乙腈400 mL中，加入N，N-二異丙基乙基胺24 mL（140 mmoL）和N-甲基嗎啉1.4 mL（13 mmoL），冰浴冷卻至0 ℃時滴加三氯氧磷13 mL（140 mmoL），滴加過程中溫度不超過5 ℃，滴畢，撤去冰浴，繼續在室溫下反應2 h。待反應完全后，向上述反應液中加入1 L乙酸乙酯-環己烷（1 ∶ 9，V/V）的混合溶劑，攪拌10 min，后分別加入飽和碳酸氫鈉溶液200 mL和水200 mL，分離有機相和水相，水相繼續用上述比例的乙酸乙酯-環己烷的混合溶劑萃取2次，每次300 mL。合并有機相，用飽和氯化鈉溶液洗滌，加入無水硫酸鈉干燥過夜，后減壓蒸干溶劑，得白色固體化合物3[9.37 g，收率：75%，熔點（mp）：80～82 ℃]。核磁共振氫譜（1H-NMR）（CDCl3，400 M）示：δ（ppm）2.87（3H，s，2-CH3），7.67（1H，m，ArH-6），7.93（1H，m，ArH-7），7.98（1H，d，J=8.4 Hz，ArH-5），8.24（1H，d，J=8.4 Hz，ArH-8）。

2.2.2 2-甲基-4-（2-硝基-4-甲氧基）苯胺基喹唑啉（化合物4）的制備 將2-硝基-4-甲氧基苯胺2.53 g（15 mmoL）溶于異丙醇50 mL中，加入 2-甲基-4-氯喹唑啉（化合物3）2.68 g（15 mmoL），滴入濃鹽酸0.5 mL，于室溫下攪拌24 h。減壓除去異丙醇，加水50 mL，用飽和碳酸氫鈉溶液調pH至中性，抽濾，干燥，得橙色固體化合物4（4.42 g，收率：95%，mp：174～176 ℃）。1H-NMR（CDCl3，400 M）示：δ（ppm）2.77（3H，s，2-CH3），3.91（3H，s，OCH3），7.37（1H，dd，J=9.6 and 3.2 Hz，ArH-5），7.06（1H，t，J=7.6 Hz，ArH-6），6.62（1H，d，J=8.8 Hz，ArH-5），7.77（1H，d，J=3.2 Hz，ArH-3′ ），7.83（1H，t，J=7.6 Hz，ArH-7），8.04（1H，d，J=7.6 Hz，ArH-8），9.37（1H，d，J=9.6 Hz，ArH-6′ ），11.22（1H，brs，NH）； 電噴霧質譜（ESI-MS）示：質荷比（m/z）311.1 [M+H]+。

2.2.3 N-（4-甲氧基-2-硝基苯基）-N-（2-甲基-4-喹唑啉基）甘氨酸乙酯（化合物7）的制備 將2-甲基-4-（2-硝基-4-甲氧基）苯胺基喹唑啉（化合物4）1.55 g（5 mmoL）溶于15 mL無水N，N-二甲基甲酰胺中，冰浴冷卻后分批加入氫化鈉0.6 g（分散在礦物油中，含量：60%，15 mmoL），15 min后加入溴乙酸乙酯1.66 mL（15 mmoL），30 min后撤去冰浴，升溫至室溫繼續反應6 h。將反應液倒入冰水100 mL中，用乙酸乙酯萃取3次，每次100 mL，合并有機相，用飽和氯化鈉溶液洗滌，加入無水硫酸鈉干燥過夜。減壓除去乙酸乙酯，得深褐色固體物，抽濾，用少許乙酸乙酯洗滌，干燥，得黃褐色的固體物化合物7（1.71 g，收率：86%，mp：236～238 ℃）。1H-NMR（CDCl3，400 MHz）示：δ（ppm）1.29（t，J=7.1 Hz，3H，CH3），2.35（s，3H，2-CH3），3.86（s，3H，OCH3），4.28（q，J=7.1 Hz，2H，OCH2），4.69（s，2H，NCH2），6.99（d，J=8.0 Hz，1H，ArH-5），7.12（dd，J=8.8，2.8 Hz，1H，ArH-5′ ），7.41（t，J=7.2 Hz，1H，ArH-6），7.45（d，J=2.8 Hz，1H，ArH-3′ ），7.58（t，J=8.0 Hz，1H，ArH-7）； ESI-MS示：m/z 397.1 [M+H]+。

2.2.4 7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氫喹噁啉-2（1H）-酮（化合物1）的制備 將N-（4-甲氧基-2-硝基苯基）-N-（2-甲基-4-喹唑啉基）甘氨酸乙酯（化合物7）1.98 g（5 mmoL）溶于甲醇25 mL和乙酸5 mL的混合溶劑中，加入1 g 鈀碳（含水約55%），用氫氣將反應瓶中氣體置換2次后于室溫下反應過夜。用硅藻土濾除鈀碳，減壓除去甲醇，得到油狀物，再加入水20 mL，用碳酸鈉溶液調pH至7～8。用乙酸乙酯萃取3次，每次50 mL，合并有機相，用飽和氯化鈉溶液洗滌，加無水硫酸鈉干燥過夜，后減壓除去乙酸乙酯，粗品經柱色譜分離[丙酮-環己烷（1 ∶ 1，V/V）]并用甲醇重結晶后得粒狀黃色固體化合物1（1.14 g，收率：71%，mp：233～234 ℃）。1H-NMR（CDCl3，400 M）示：δ（ppm） 2.78（3H，s，2-CH3），3.81（3H，s，OCH3），4.68（2H，s，CH2），6.40（1H，dd，J=9.2，2.8 Hz，ArH-6′ ），6.57（1H，d，J=2.8 Hz，ArH-8′ ），6.62（1H，d，J=9.2 Hz，ArH-5′ ），7.22（1H，m，ArH-6），7.48（1H，d，J=8.4 Hz，ArH-5），7.70（1H，m，ArH-7），7.88（1H，d，J=8.4 Hz，ArH-8），8.63（1H，brs，NH）；ESI-MS 示：m/z 321.1 [M+H]+。

3 討論

以往用2-甲基-4（3H）-喹唑啉酮（化合物2）制備2-甲基-4-氯喹唑啉（化合物3）的研究中[9]，一般采用苯或甲苯為溶劑，待加熱至60 ℃時加入三氯氧磷，后再加熱至約80 ℃時持續反應數小時，得到的反應物在后處理時，常采用乙酸乙酯直接萃取。由于萃取液中混有反應溶劑，且減壓時需要的溫度相對較高，這些均增加了試驗中氯代物被氧化破壞的可能性。有研究發現，苯或甲苯作為溶劑處理后得到的2-甲基-4-氯喹唑啉（化合物3）為褐色固體，收率為61%[8]。由于2-甲基-4-氯喹唑啉（化合物3）比較活潑，一般不需純化即可行下步反應。在原合成路線中，2-甲基-4-（2-硝基-4-甲氧基）苯胺基喹唑啉（化合物4）的收率僅有75%，其原因主要為得到的2-甲基-4-氯喹唑啉（化合物3）純度不高，且混有反應和后處理過程中原料或其本身被破壞生成的雜質。在本試驗中，通過參考相關文獻[10]，以乙腈為溶劑、二異丙基乙基胺為縛酸劑、N-甲基嗎啉為催化劑，在室溫下即可快速反應。由于不需加熱，因此減少了反應中試劑被氧化的可能性；同時，由于乙腈易溶于水，而2-甲基-4-氯喹唑啉（化合物3）的極性較小，故采用極性較小的混合溶劑[乙酸乙酯-環己烷（1 ∶ 9，V/V）]萃取，得到的萃取液經減壓干燥即可得到純度較高的2-甲基-4-氯喹唑啉（化合物3），并使2-甲基-4-（2-硝基-4-甲氧基）苯胺基喹唑啉（化合物4）的收率提高至95%。

在原合成路線中，2-甲基-4-（2-氯乙酰氨基-4-甲氧基）苯胺基喹唑啉（化合物6）進行分子內烴化反應后可得到7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氫喹噁啉 -2（1H）-酮（化合物1），但為避免環合時發生副反應，需先將2-甲基-4-（2-氯乙酰氨基-4-甲氧基）苯胺基喹唑啉（化合物6）進行純化。環合反應一般需在80～100 ℃條件下進行，反應中需增加溶劑的使用量以避免發生分子間的烴化反應。在改進后的合成路線中，2-甲基-4-（2-硝基-4-甲氧基）苯胺基喹唑啉（化合物4）在強堿氫化鈉的作用下生成的鈉鹽，在室溫下即可與溴乙酸乙酯發生烷基化反應得到N-（4-甲氧基-2-硝基苯基）-N-（2-甲基-4-喹唑啉基）甘氨酸乙酯（化合物7），由于化合物7極性較大且在乙酸乙酯中的溶解度較差，因此后處理時只需加入少量乙酸乙酯溶解雜質，后再抽濾便可得到較純的化合物7。N-（4-甲氧基-2-硝基苯基）-N-（2-甲基-4-喹唑啉基）甘氨酸乙酯（化合物7）在鈀碳催化氫化還原下，硝基被還原生成氨基，后與分子內的酯鍵發生酯交換反應而生成分子內酰胺。本試驗中，當僅以甲醇為溶劑時，并不能生成7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氫喹噁啉 -2（1H）-酮（化合物1），需加入少量乙酸以促進還原反應和酯交換反應的進行。有文獻報道，在類似還原酯交換反應中，采用的混合溶劑為甲醇-乙酸（1 ∶ 1，V/V）[11]，在本試驗中當甲醇-乙酸體積比為5 ∶ 1時反應可完全進行，這避免了在后處理中需要加入更多的堿去中和乙酸。7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氫喹噁啉 -2（1H）-酮（化合物1）的粗品經柱色譜純化及甲醇重結晶后得到最終產物。

改進后的合成路線除第二步芳胺的親核取代與原條件相同外，對其余步驟均進行了優化，使得整個反應條件更加溫和、操作更加方便、后處理更加簡單，適于實驗室研究的批量制備；所有化合物的結構均經核磁共振氫譜和質譜確證。

參考文獻

[ 1 ] WANG XF，WANG SB，OHKOSHI E，et al. N-Aryl-6-methoxy-1，2，3，4-tetrahydroquinolines： a novel class of antitumor agents targeting the colchicine site on tubulin[J]. Eur J Med Chem，2013，67（17）：196-207.

[ 2 ] 關芳，龍隆，李微，等. 新型微管靶向化合物WX-127-07體外抗腫瘤活性及作用機制[J]. 中國藥理學與毒理學雜志，2014，28（5）：702-712.

[ 3 ] WANG XF， GUAN F， OHKOSHI E， et al. Optimization of 4-（N-cycloamino）phenylquinazolines as a novel class of tubulin-polymerization inhibitors targeting the colchicine site[J]. J Med Chem，2014，57（4）： 1390-1402.

[ 4 ] WANG SB，WANG XF，QIN BJ，et al. Optimization of N- aryl-6-methoxy-1，2，3，4-tetrahydroquinolines as tubulin polymerization inhibitors[J]. Bioorg Med Chem，2015，23（17）： 5740-5747.

[ 5 ] 關芳. 新化合物體外抗腫瘤活性及作用機制[D]. 北京：中國人民解放軍軍事醫學科學院，2014.

[ 6 ] CUI MT，JIANG L，GOTO M，et al. In vivo and mechanistic studies on antitumor lead 7-methoxy-4-（2-methylquinazolin-4-yl）-3，4-dihydroquinoxalin-2（1H）-one and its modification as a novel class of tubulin-binding tumor-vascular disrupting agents[J]. J Med Chem，2017，60（13）： 5586-5598.

[ 7 ] 謝藍，王曉鋒，李國雄. N-芳基不飽和稠環叔胺類化合物及其制備方法和抗腫瘤應用： 中國，CN103608341[P]. 2015-11-25.

[ 8 ] 王曉鋒. 二芳基叔胺類微管聚集抑制劑的發現、優化和生物評價[D]. 北京. 中國人民解放軍軍事醫學科學院，2012.

[ 9 ] SIRISOMA N，PERVIN A，ZHANG H，et al. Discovery of N-（4-methoxyphenyl）-N，2-dimethylquinazolin-4-amine，a potent apoptosis inducer and efficacious anticancer agent with high blood brain barrier penetration[J]. J Med Chem，2009，52（8）： 2341-2351.

[10] BROXER S，FITZGERALD M A，SFOUGGATAKIS C，et al. The development of a robust process for a CRF1 receptor antagonist[J]. Org Process Res Dev，2011，15（2）： 343-352.

[11] RECK F，ALM RA，BRASSIL P，et al. Novel N-linked aminopiperidine inhibitors of bacterial topoisomerase type Ⅱwith reduced pKa： antibacterial agents with an improved safety profile[J]. J Med Chem，2012，55（15）： 6916-6933.

（收稿日期：2017-11-16 修回日期：2018-01-18）

（編輯：陳 宏）