7—甲氧基—4—2—甲基—4—喹唑啉基—3 4—二氢喹噁啉—21H—酮的合成工艺改进

史疆 地里夏提·白克力 张晨 鄂晓 尹东锋 王晓锋

中图分类号 R914.5 文献标志码 A 文章编号 1001-0408（2018）06-0746-04

DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2018.06.06

摘 要 目的：改进7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氢喹噁啉-2（1H）-酮的合成工艺。方法：以2-甲基-4（3H）-喹唑啉酮为起始原料，通过氯代、亲核取代、二芳胺烷基化和硝基还原环合等反应对7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氢喹噁啉-2（1H）-酮的合成工艺进行改进，并考察其收率。结果：7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氢喹噁啉-2（1H）-酮的结构经核磁共振氢谱和电喷雾质谱确证，总收率为43.5%，较改进前的20.2%提高了23.3%。结论：改进后的工艺更简单，条件更温和，适合实验室研究的批量制备。

关键词 7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氢喹噁啉-2（1H）-酮；合成工艺；2-甲基-4（3H）-喹唑啉酮；改进

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）-酮为笔者在2012-2014年发现，是在系列微管聚集抑制剂——2-甲基-4-（N-芳基不饱和稠环叔胺） 取代喹唑啉化合物[1-4]的基础上，通过结构修饰得到的一种新型高活性抗肿瘤小分子化合物。该化合物作用于微管蛋白上秋水仙碱结合位点，其抑制微管聚集的半数有效浓度为0.77 μmol/L[3，5]。在美国国家癌症研究所（NCI）进行的60株不同人源肿瘤细胞的生殖抑制活性试验中，发现7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氢喹噁啉-2（1H）-酮对其中的54株肿瘤细胞显示出<3 nmol/L的半数生长抑制浓度[6]。动物体内实验显示，给予人肺癌异种移植模型裸鼠1.0 mg/kg该化合物后，裸鼠肿瘤体积缩小程度与给予15 mg/kg紫杉醇的效果相当[3]。目前，该化合物已申请了相关专利保护并已授权[7]，现已正在进行相关临床前研究。为了大量合成该化合物以满足临床试验需要，笔者对原合成路线进行了改进，将原有的5步反应精简为4步，所有反应无需加热，在冰浴冷却或室温条件下即可进行，现将其改进的合成方法介绍如下。

1 材料

1.1 仪器

RY-Ⅰ型熔点仪（天津市天分分析仪器厂）；JNM- ECA-400型超导核磁共振（NMR）仪（日本电子株式会社）；API-150EX型质谱仪（美国ABI 公司）。

1.2 药品与试剂

N，N-二异丙基乙基胺（纯度：99.5%）、N-甲基吗啉（纯度：99.5%）、溴乙酸乙酯（纯度：97%）、氢化钠（分散在矿物油中，含量：60%）、钯碳（10% Pd，还原型，含水约55%）、2-甲基-4（3H）-喹唑啉酮（纯度：97%）、2-硝基-4-甲氧基苯胺（纯度：98%）均购自北京百灵威科技有限公司；三氯氧磷、无水硫酸钠、碳酸氢钠、盐酸、碳酸钠、氯化钠、N，N-二甲基甲酰胺、异丙醇、乙酸乙酯、环己烷、甲醇、乙腈、乙酸均为分析纯，均购自新疆安谱实验器材有限公司； GF254硅胶板和柱层析硅胶（200目）购自青岛海洋化工有限公司。

2 方法与结果

2.1 合成路线

原合成路线中，通过氯代、芳胺亲核取代、催化氢化、氯乙酰化、分子内烃化反应制备7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氢喹噁啉-2（1H）-酮（化合物1），其收率为20.2%[3，8]。化合物1的原合成路线见图1。

通过参考相关文献资料[9-10]，将原合成路线中化合物3的合成条件进行了优化，不需加热，室温下即可反应。对化合物4首先进行烷基化得到化合物7，化合物7通过催化氢化反应后直接得到7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氢喹噁啉-2（1H）-酮（化合物1），总收率为43.5%。化合物1的改进合成路线见图2。

2.2 改进后的合成方法

2.2.1 2-甲基-4-氯喹唑啉（化合物3）的制备 将2-甲基-4（3H）-喹唑啉酮11.2 g（70 mmoL）（化合物2）悬浮于乙腈400 mL中，加入N，N-二异丙基乙基胺24 mL（140 mmoL）和N-甲基吗啉1.4 mL（13 mmoL），冰浴冷却至0 ℃时滴加三氯氧磷13 mL（140 mmoL），滴加过程中温度不超过5 ℃，滴毕，撤去冰浴，继续在室温下反应2 h。待反应完全后，向上述反应液中加入1 L乙酸乙酯-环己烷（1 ∶ 9，V/V）的混合溶剂，搅拌10 min，后分别加入饱和碳酸氢钠溶液200 mL和水200 mL，分离有机相和水相，水相继续用上述比例的乙酸乙酯-环己烷的混合溶剂萃取2次，每次300 mL。合并有机相，用饱和氯化钠溶液洗涤，加入无水硫酸钠干燥过夜，后减压蒸干溶剂，得白色固体化合物3[9.37 g，收率：75%，熔点（mp）：80～82 ℃]。核磁共振氫谱（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）的制备 将2-硝基-4-甲氧基苯胺2.53 g（15 mmoL）溶于异丙醇50 mL中，加入 2-甲基-4-氯喹唑啉（化合物3）2.68 g（15 mmoL），滴入浓盐酸0.5 mL，于室温下搅拌24 h。减压除去异丙醇，加水50 mL，用饱和碳酸氢钠溶液调pH至中性，抽滤，干燥，得橙色固体化合物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）； 电喷雾质谱（ESI-MS）示：质荷比（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）的制备 将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无水N，N-二甲基甲酰胺中，冰浴冷却后分批加入氢化钠0.6 g（分散在矿物油中，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，升温至室温继续反应6 h。将反应液倒入冰水100 mL中，用乙酸乙酯萃取3次，每次100 mL，合并有机相，用饱和氯化钠溶液洗涤，加入无水硫酸钠干燥过夜。减压除去乙酸乙酯，得深褐色固体物，抽滤，用少许乙酸乙酯洗涤，干燥，得黄褐色的固体物化合物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）-3，4-二氢喹噁啉-2（1H）-酮（化合物1）的制备 将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的混合溶剂中，加入1 g 钯碳（含水约55%），用氢气将反应瓶中气体置换2次后于室温下反应过夜。用硅藻土滤除钯碳，减压除去甲醇，得到油状物，再加入水20 mL，用碳酸钠溶液调pH至7～8。用乙酸乙酯萃取3次，每次50 mL，合并有机相，用饱和氯化钠溶液洗涤，加无水硫酸钠干燥过夜，后减压除去乙酸乙酯，粗品经柱色谱分离[丙酮-环己烷（1 ∶ 1，V/V）]并用甲醇重结晶后得粒状黄色固体化合物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 讨论

以往用2-甲基-4（3H）-喹唑啉酮（化合物2）制备2-甲基-4-氯喹唑啉（化合物3）的研究中[9]，一般采用苯或甲苯为溶剂，待加热至60 ℃时加入三氯氧磷，后再加热至约80 ℃时持续反应数小时，得到的反应物在后处理时，常采用乙酸乙酯直接萃取。由于萃取液中混有反应溶剂，且减压时需要的温度相对较高，这些均增加了试验中氯代物被氧化破坏的可能性。有研究发现，苯或甲苯作为溶剂处理后得到的2-甲基-4-氯喹唑啉（化合物3）为褐色固体，收率为61%[8]。由于2-甲基-4-氯喹唑啉（化合物3）比较活泼，一般不需纯化即可行下步反应。在原合成路线中，2-甲基-4-（2-硝基-4-甲氧基）苯胺基喹唑啉（化合物4）的收率仅有75%，其原因主要为得到的2-甲基-4-氯喹唑啉（化合物3）纯度不高，且混有反应和后处理过程中原料或其本身被破坏生成的杂质。在本试验中，通过参考相关文献[10]，以乙腈为溶剂、二异丙基乙基胺为缚酸剂、N-甲基吗啉为催化剂，在室温下即可快速反应。由于不需加热，因此减少了反应中试剂被氧化的可能性；同时，由于乙腈易溶于水，而2-甲基-4-氯喹唑啉（化合物3）的极性较小，故采用极性较小的混合溶剂[乙酸乙酯-环己烷（1 ∶ 9，V/V）]萃取，得到的萃取液经减压干燥即可得到纯度较高的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%。

在原合成路线中，2-甲基-4-（2-氯乙酰氨基-4-甲氧基）苯胺基喹唑啉（化合物6）进行分子内烃化反应后可得到7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氢喹噁啉 -2（1H）-酮（化合物1），但为避免环合时发生副反应，需先将2-甲基-4-（2-氯乙酰氨基-4-甲氧基）苯胺基喹唑啉（化合物6）进行纯化。环合反应一般需在80～100 ℃条件下进行，反应中需增加溶剂的使用量以避免发生分子间的烃化反应。在改进后的合成路线中，2-甲基-4-（2-硝基-4-甲氧基）苯胺基喹唑啉（化合物4）在强碱氢化钠的作用下生成的钠盐，在室温下即可与溴乙酸乙酯发生烷基化反应得到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极性较大且在乙酸乙酯中的溶解度较差，因此后处理时只需加入少量乙酸乙酯溶解杂质，后再抽滤便可得到较纯的化合物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）在钯碳催化氢化还原下，硝基被还原生成氨基，后与分子内的酯键发生酯交换反应而生成分子内酰胺。本试验中，当仅以甲醇为溶剂时，并不能生成7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氢喹噁啉 -2（1H）-酮（化合物1），需加入少量乙酸以促进还原反应和酯交换反应的进行。有文献报道，在类似还原酯交换反应中，采用的混合溶剂为甲醇-乙酸（1 ∶ 1，V/V）[11]，在本试验中当甲醇-乙酸体积比为5 ∶ 1时反应可完全进行，这避免了在后处理中需要加入更多的碱去中和乙酸。7-甲氧基-4-（2-甲基-4-喹唑啉基）-3，4-二氢喹噁啉 -2（1H）-酮（化合物1）的粗品经柱色谱纯化及甲醇重结晶后得到最终产物。

改进后的合成路线除第二步芳胺的亲核取代与原条件相同外，对其余步骤均进行了优化，使得整个反应条件更加温和、操作更加方便、后处理更加简单，适于实验室研究的批量制备；所有化合物的结构均经核磁共振氢谱和质谱确证。

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（收稿日期：2017-11-16 修回日期：2018-01-18）

（編辑：陈 宏）