新型喹唑啉类化合物的合成研究

孟令强， 杨绍娟， 张小博

（1.燕京理工学院 教务处，河北 三河065201； 2.燕京理工学院 生命与健康学院，河北 三河065201；3.燕京理工学院 工学院，河北 三河065201）

靶向治疗是目前肿瘤治疗领域中的研究热点之一，大量研究证明，以EGFR（表皮生长因子受体）作为药物作用的靶点是靶向治疗的一个新思路［1-2］.这个思路得到国际上许多研究机构和制药集团的重视，以EGFR作为作用靶点的药物研究已成为抗肿瘤药物研发的重要途径和方法.

迄今为止，关于EGFR 酪氨酸激酶抑制剂的研究很多［3-6］，总结起来包括以下几类：黄酮和异黄酮类、肉桂酰胺类、苯乙烯类、亚苄丙二氰类、苯胺类和苯胺基-嘧啶类.过去通常的观点是各种受体的激酶区氨基酸序列是高度保守的，因此前几类EGFR酪氨酸激酶抑制剂很少具有特异性.

目前人们认识到受体激酶区的结构存在着微小差异，因此，通过对激酶ATP 结合区的研究已成功设计出几类能与EGFR 激酶区特异性结合的酪氨酸激酶抑制剂.其中，结构中含有4 -胺基喹唑啉、4 -芳基酰胺基吡啶并嘧啶和4 -苯基胺基吡咯嘧啶等的化合物受到化学家的广泛关注.在所有这些抑制剂中，4 -胺基-喹唑啉类化合物一直是人们最关注的，相关报道证明4 -胺基喹唑啉类化合物通过与ATP的结合位点结合，从而可以高度选择性地抑制EGFR的磷酸化［7-8］.

根据EGFR抑制剂喹唑啉类化合物的结构特征，可以把该类化合物拆分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ3 个片段.如图1 所示.

图1 喹唑啉类化合物的构效关系Fig. 1 Structure-activity relationship of quinazoline compounds

迄今为止，对高活性EGFR 抑制剂喹唑啉类化合物的构效关系的研究已取得丰硕的成果［9-11］：1）喹唑啉环的N -1，N -3 分别以氢键与ATP 结合，是抗癌的活性必须的结构（片段Ⅰ）；若N -3被C取代，抑制力下降100 倍，N -1 被取代，抑制力则下降3 700 倍；2）喹唑啉的2 -位和8 -位空间位阻大，不宜引入基团，5 -位引入基团也不利于提高活性；3）4 -位引入基团（即片段Ⅱ）可提高活性；4）喹唑啉环中6，7 -位引入电子基团会提高整个化合物的抑制力.

笔者在前期研究中，制备出了新型喹唑啉类化合物的中间体2 -氨基-4 -甲氧基-3 -（3 -氯丙氧基）苯甲酸甲酯，以其为原料，经过环合、氯代和取代等反应，采用通过活性基团拼接法，制备出6种文献未见报道的新型喹唑啉类化合物，将为寻求活性更强的抗肿瘤药物打下基础.该法制备喹唑啉类产物可修饰位点多，具有操作简便、反应条件温和等优点.在药物化学中应用广泛，此类化合物保留了传统喹唑啉化合物的所有反应位点，且在4 -位和6 -位处引入了一个可修饰性较强的氯，将大大扩充产物的骨架丰富性，有助于发现新的具有良好生物活性的喹唑啉类化合物.

基于以上探索，本文设计并合成了6 种无文献报道的新型喹唑啉类化合物，合成路线如图2所示.

图2 喹唑啉类化合物的合成路线Fig. 2 Synthetic route of quinazoline compounds

1 结果与讨论

1.1 中间体1 的合成 本文首先尝试了文献［12 -13］采用甲脒盐酸盐进行环合的方法，但是副产物多；本文又尝试了文献［14］的方法，与甲酸进行环合反应，结果显示产物非常少，因为酰胺基较酯基更活泼；本文按照文献［15］方法采用醋酸甲脒，脒中的一个氨基进攻2 -氨基-3 -（3 -氯丙氧基）-4 -甲氧基苯甲酸甲酯中的酯基形成酰胺，另外一个氨基则与2 -氨基- 3 -（3 -氯丙氧基）-4 -甲氧基苯甲酸甲酯中的氨基发生胺交换反应成环.结果显示此方法操作简便，反应时间短，收率较高，达到91.586%.

1.2 化合物2 的合成条件 4 -（3 -氯-4 -氟苯胺基）-7 -甲氧基-6 -（3 -氯丙氧基）喹唑啉是合成喹唑啉类化合物的关键中间体，其反应是喹唑啉-4 -酮首先发生互变异构，由酮式（1）变为烯醇式（1′），再发生氯化反应.

本文按照文献［15］的方法，采用氯化亚砜回流，DMF 做催化剂反应，收率仅为61%，课题组又尝试以草酰氯、三氯氧磷和氯化亚砜作为氯化试剂，添加三乙胺、DMF 和吡啶做催化剂.实验发现：单独使用草酰氯、三氯氧磷和氯化亚砜为氯化试剂时反应时间长，收率为30%左右；加入三乙胺或DMF时收率提高至40% ～60%；采用氯化亚砜为氯化试剂，吡啶做催化剂反应副产物少，收率为70%以上，和其他氯化试剂相比有比较显著的优势（如表1 所示）.

表1 氯代条件的优化Tab. 1 Optimization of chlorinated reaction

温度升高对氯化反应具有促进作用，反应温度较低时，收率相对较低；当反应温度升高至50 ℃以上时，反应时间明显缩短；当加热温度超过79 ℃（即氯化亚砜的沸点）时，收率呈下降趋势.原因可能是温度过高导致氯化亚砜的分解和副产物生成.由表1 可以看出，反应温度为79 ℃，反应1 h，收率最高，可达77.6%，在该温度下继续延长反应时间，收率无提高.

1.3 化合物3b 的合成条件 化合物2 与苯胺或硫醚反应不同，本文尝试了不同的溶剂以及后处理方法.以与3 -氯苯胺反应为例，本文通过实验得出以异丙醇为溶剂，以叔丁醇为重结晶溶剂时，收率和纯度最高（结果见表2）.

表2 溶剂及反应时间的优化（回流反应）Tab. 2 Optimization of solvent and reaction time（reflux reaction）

1.4 化合物4a（4b，4c，4d）的合成条件 化合物3的6 -位侧链氯相对不活泼，该步反应参考袁立等［15］的方法，先用活泼原子取代氯，再由其他基团取代活泼原子，本文尝试了KI，收率较高，后处理方便简单.

1.5 化合物4e（4f）的反应条件 由硫醚转换成亚砜，本文采用活性二氧化锰和N -氯代丁二酰亚胺反应，收率为30%左右，增加氧化剂用量并延长反应时间，收率提高不明显；采用双氧水反应30 min，收率为50%左右，但增加双氧水用量或延长反应时间，收率反而下降，经结构鉴定发现部分产物由亚砜转化为砜；而采用过硼酸钠做氧化剂时，收率为90%左右.经实验得出：当过硼酸钠和硫醚的物质的量比为1∶ 1，反应时间为0.5 h 效果最佳（详见表3）.

表3 将硫醚氧化成亚砜氧化条件的优化Tab. 3 Optimization of oxidation reagent

2 结论

本文设计并合成了6 个新型喹唑啉类化合物，均未见文献报道，并通过GC -MS 和1HNMR 确认了各化合物的结构.本文对各步反应条件进行了优化，最终得到一条反应条件温和，后处理方便，收率高，适合于工业化生产的工艺路线.

4 -位取代喹唑啉有着优异的活性，但是对于4 -位取代喹唑啉的研究，人们大多关注的是芳胺的取代，本文对此进行了创新，将新结构硫醚基团引入喹唑啉4 -位上，并将4 -位硫醚基团转变为亚砜，该反应无专利及文献报道，因此本文将硫醚及亚砜引入4 -位，以考察硫醚基团转变为亚砜对抗肿瘤活性的影响.

6 -位可以用不同的基团来取代，在课题组的前期研究中，发现片段1 -甲基-5 -三氟甲基苯并咪唑基-2 -硫醚基具有良好的抗肿瘤活性，因此本文将此片段引入到了新化合物中，以期获得更好的抗肿瘤物质.

3 实验部分

3.1 仪器与试剂 X -4 型数字显微熔点测定仪（温度计未经校正，北京泰克仪器有限公司）；核磁共振仪（AV300，德国布鲁克公司），TMS 作为内标，氘代二甲基亚砜作为溶剂；MS 采用Shimanzu（QP2010 型）气相色谱-质谱联用仪测定；所用试剂均为分析纯的试剂.

3.2 实验方法

3.2.1 中间体的合成

1）7 -甲氧基-6 -（3 -氯丙氧基）喹唑啉-4 -（3H）-酮（1）的合成.

向100 mL 茄形瓶中，依次加入50 mL 无水乙醇、2 -氨基-4 -甲氧基-3 -（3 -氯丙氧基）苯甲酸甲酯（10.0 g，37.0 mmol）和醋酸脒（9.2 g，90.0 mmol），加完后回流反应2 h，TLC监测反应完全，冷却，抽滤，滤饼用乙醇重结晶，干燥得淡黄色固体9.0 g，收率91. 586%.熔点80 ～81℃.1H NMR

（CDCl3，300 MHz）δ（ppm）：1. 85 ～2. 01（m，2H，CH2）；3. 67（t，J ＝4. 0 Hz，2H，CH2Cl）；3. 84（s，3H，CH3）；4.05（t，J ＝6.0 Hz2H，CH2O）；7.13（s，1H，ArH）；7. 47（s，1H，ArH）；9. 18（s，1H，ArH）；12.26（s，1H，NH）.

2）4 -氯-7 -甲氧基-6 -（3 -氯丙氧基）喹唑啉（2）的合成.

向100 mL茄形瓶中，加入30 mL氯化亚砜，室温搅拌下慢慢加入7 -甲氧基-6 -（3 -氯丙氧基）喹唑啉-4 -（3H）-酮1（10.0 g，37.0 mmol），再加入3 mL吡啶，加完后回流反应1 h，TLC 监测反应完毕，旋干反应液得到油状液体，再倒入50 mL冰水中，静置，有淡黄色固体析出，抽滤，水洗滤饼至中性，干燥得到类白色固体8. 293 g，收率77.6%.熔 点88 ～90 ℃.1H NMR（CDCl3，300 MHz）δ（ppm）：1.85 ～2.01（m，2H，CH2）；3.67（t，J ＝4.0 Hz，2H，CH2Cl）；3.84（s，3H，CH3）；4. 05（t，J ＝6.0 Hz，2H，CH2O）；7.47（s，1H，ArH）；7.66（s，1H，ArH）；9.59（s，1H，ArH）.

3）4 -（对溴苯硫醚基）-7 -甲氧基-6 -（3-氯丙氧基）喹唑啉（3a）的合成.

向100 mL茄形瓶中，加入50 mL异丙醇、4 -氯-7-甲氧基-6 -（3 -氯丙氧基）喹唑啉（10.0 g，35 mmol）和对溴苯硫酚（7.8 g，415 mmol），加完后回流反应30 min，TLC监测反应完毕，抽滤，旋干滤液，丙酮洗，抽滤，混合滤饼干燥得12. 4 g，收率81.0%.熔点102 ～103 ℃.1H NMR（CDCl3，300 MHz）δ（ppm）：1.85 ～2.01（m，2H，CH2）；3.67（t，J ＝4.0 Hz，2H，CH2Cl）；3.83（s，3H，CH3）；4. 05（t，J ＝6.0 Hz，2H，CH2O）；7.46（s，1H，ArH）；7.66（s，1H，ArH）；7.53 ～7.77（m，4H，ArH）；9.18（s，1H，ArH）.

4）4 -（间氯苯胺基）-7 -甲氧基-6 -（3 -氯丙氧基）喹唑啉（3b）的合成.

向100 mL 茄形瓶中，加入50 mL 异丙醇、4 -氯-7 -甲氧基-6 -（3 -氯丙氧基）喹唑啉1（10.0 g，35. 0 mmol）和 间 氯 苯 胺（5. 1 g，40. 0 mmol），加完后回流反应30 min，TLC 监测反应完毕，抽滤，滤饼用叔丁醇洗，干燥得类白色固体11.242g，收率85. 3%.熔点110 ～113 ℃.熔点108 ～109 ℃.1H NMR（CDCl3，300 MHz）δ（ppm）：1.85 ～2.01（m，2H，CH2）；3.67（t，J ＝4.0 Hz，2H，CH2Cl）；3. 83（s，3H，CH3）；4. 05（t，J ＝6. 0 Hz，2H，CH2O）；7.46（s，1H，ArH）；7.51（s，1H，NH）；7.66（s，1H，ArH）；6.99 ～7.53（m，4H，ArH）；8.51（s，1H，ArH）.

3.2.2 新化合物的合成

1）4 -（对溴苯硫醚基）-7 -甲氧基-6 -（3 -（4 -四氢吡咯基）丙氧基）喹唑啉（4a）的制备.

向50 mL茄形瓶中，加入20 mL DMF、4 -（对溴苯硫醚基）-7 -甲氧基-6 -（3 -氯丙氧基）喹唑啉3a（1.0 g，23 mmol）、无水碳酸钾（0.192 g，28 mol）和碘化钾（0.382 4 g，23 mmol），室温下搅拌10 min，再缓慢滴加四氢吡咯（0.178 2 g，0.002 5 mmol），加毕，75 ℃反应2.5 h，TLC监测反应完毕.反应液冷却后加入20 mL 冰水中，二氯甲烷20 mL萃取3 次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，旋干，加入少量乙醚，滴加盐酸-乙醇，慢慢产生类白色固体，抽滤，干燥得产品0. 972 g，收率90.1%.（数据）1H NMR（CDCl3，300 MHz）δ（ppm）：1. 69（t，J ＝4.2 Hz，4H，CH2）；1.85（m，2H，CH2）；2.46 ～2.51（m，6H，CH2）；7.47（s，1H，ArH）；7.63（s，1H，ArH）；7.53 ～7. 77（m，4H，ArH）；9. 18（s，1H，ArH）.

2）4 -（对溴苯硫醚基）-7 -甲氧基-6 -（3 -（4 -吗啉基）丙氧基）喹唑啉（4b）的制备.

向50 mL茄形瓶中，加入20 mL DMF、4 -（对溴苯硫醚基）-7 -甲氧基-6 -（3 -氯丙氧基）喹唑啉3a（1.0 g，2.3 mmol）、无水碳酸钾（0.392 4 g，2.8 mmol）和碘化钾（0.382 4 g，2.3 mmol），室温搅拌10 min，再缓慢滴加吗啉0.218 g（2.5 mmol），加毕，75 ℃反应2.5 h，TLC 监测反应完毕.反应液冷却后加入20 mL 冰水中，二氯甲烷（3 ×20 mL）萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，旋干，加入少量乙醚，滴加盐酸-乙醇，慢慢产生类白色固体，抽滤，干燥得产品1.051 g.收率94.1%.熔点123 ～124 ℃.熔点527. 1 ～529. 5.1HNMR（CDCl3，300 MHz）δ（ppm）：1.82（m，2H，CH2）；2.32 ～2.49（t，J＝6. 5 Hz，6H，CH2）；3. 56（t，J ＝6. 0 Hz，4H，CH2）；3.83（s，1H，CH3）；4.06（t，J ＝6.5 Hz，2H，CH2）；7.46（s，1H，ArH）；7.53（d，J ＝8.5 Hz，2H，ArH，ArH）；7.64（s，1H，ArH）；7.77（dm，2H，ArH，ArH）；9.16（s，1H，ArH）.

3）4 -（3 -氯苯胺基）-7 -甲氧基-6 -（3 -（N-甲基-5 -甲基苯并咪唑基巯基）丙氧基）喹唑啉（4c）的制备.

向50 mL茄形瓶中，加入20 mL DMF、4 -（3 -氯苯胺基）-7 -甲氧基-6 -（3 -氯丙氧基）喹唑啉3b（1.0 g，2.6 mmol）、无水碳酸钾（0.4 g，3.2 mmol）和碘化钾（0.4 g，2.6 mmol），室温搅拌10 min，再缓慢加入N -甲基-2 -巯基-5 -甲基苯并咪唑（0.5 g，2.7 mmol），75 ℃反应4 h，TLC监测反应完毕.反应液冷却后加入30 mL 冰水中，有大量白色固体产生，抽滤，干燥得产品1. 3 g.收率98.4%.熔点150 ～152 ℃.1H NMR（CDCl3，300 MHz）δ（ppm）：2.11（m，2H）；3.10（t，J ＝6.5 Hz，2H）；3. 72（s，1H）；3. 83（s，1H）；4. 0（brs，1H，NH）；4. 06（t，J ＝6. 0 Hz，2H）；6. 81 ～6. 85（m，2H）；7.14（t，1H）；7.24（s，1H）；7.41（s，1H）；7.52（m，1H）；7. 82（s，1H）；7. 93（m，1H）；8. 49（s，1H）.

4）4 -（3 -氯苯胺基）-7 -甲氧基-6 -（3 -（N -甲基-5 -三氟甲基苯并咪唑基巯基）丙氧基）喹唑啉（4d）的制备.

向50 mL茄形瓶中，加入20 mL DMF、4 -（3 -氯苯胺基）-7 -甲氧基-6 -（3 -氯丙氧基）喹唑啉3b（1. 0 g，2. 6 mmol）、无水碳酸钾（0. 4 g，3.2 mmol）和碘化钾（0.4 g，2.6 mmol），室温搅拌10 min，再缓慢加入N-甲基-2 -巯基-5 -三氟甲基苯并咪唑（0.6 g，2.7 mmol），75 ℃反应6 h，TLC监测反应完毕.反应液冷却后加入30 mL冰水中，有大量白色固体产生，抽滤，干燥得产品1.5 g.收率98.5%.熔点163 ～164 ℃.1H NMR（CDCl3，300 MHz）δ（ppm）：2.11（m，2H）；3.10（t，J ＝6.0 Hz，2H）；3.72（s，1H）；3.83（s，1H）；4.0（brs，1H，N-H）；4. 06（m，2H）；6. 81 ～6. 85（m，2H）；7. 14（m，1H）；7. 24（s，1H）；7. 41（s，1H）；7. 52（m，1H）；7.82（s，1H）；7.93（m，1H）；8.49（s，1H）.

5）4 -（对溴苯亚砜基）-7 -甲氧基-6 -（3 -（4 -四氢吡咯基）丙氧基）喹唑啉（4e）的制备.

向50 mL 茄形瓶中，加入20 mL 冰乙酸、4 -（对溴苯硫醚基）-7 -甲氧基-6 -（3 -（4 -四氢吡咯基）丙氧基）喹唑啉4a（0.5 g，1.0 mmol）和过硼酸钠（0.179 2 g，12 mmol），加毕，室温反应45 min，TLC 监测反应完毕.反应液用氢氧化钠调将pH值调至10，静置，有固体析出，抽滤，干燥得类白色固体0.481 5 g，收率98.1%，熔点135 ～137 ℃.1H NMR（CDCl3，300 MHz）δ（ppm）：1.68（m，4H，CH2）；1. 85（m，2H，CH2）；2.46 ～2. 51（m，6H，CH2）；3.83（s，1H，CH3）；4.06（t，J ＝4.0 Hz，2H，CH2）；7.38（d，2H，ArH）；7.47（s，1H，ArH）；7.64（s，1H，ArH）；7.78（d，J ＝16.5 Hz，2H，ArH）；9.50（s，1H，ArH）.

6）4 -（对溴苯亚砜基）-7 -甲氧基-6 -（3 -（4 -吗啉基）丙氧基）喹唑啉（4f）的制备.

向50 mL 茄形瓶中，加入20 mL 冰乙酸、4 -（对溴苯硫醚基）-7 -甲氧基-6 -（3 -（4 -吗啉基）丙氧基）喹唑啉4b（0.5 g，1.0 mmol）和过硼酸钠（0.173 2 g，1.1 mmol），加毕，室温反应45 min，TLC监测反应完毕.反应液用氢氧化钠调将pH 值调至10，静置，有固体析出，抽滤，干燥得类白色固体0. 486 5 g.收率96. 8%.熔点129 ～130 ℃.1H NMR（CDCl3，300 MHz）δ（ppm）：1.68（m，4H）；1.82（m，2H）；2.46 ～2.51（m，6H）；3.83（s，1H）；4.06（t，J ＝6.0 Hz，2H）；7.24（s，1H）；7.41 ～7.47（m，3H）；7.82（dm，2H）；9.58（s，1H）.