新型喹唑啉類化合物的合成研究

孟令強(qiáng)， 楊紹娟， 張小博

（1.燕京理工學(xué)院 教務(wù)處，河北 三河065201； 2.燕京理工學(xué)院 生命與健康學(xué)院，河北 三河065201；3.燕京理工學(xué)院 工學(xué)院，河北 三河065201）

靶向治療是目前腫瘤治療領(lǐng)域中的研究熱點之一，大量研究證明，以EGFR（表皮生長因子受體）作為藥物作用的靶點是靶向治療的一個新思路［1-2］.這個思路得到國際上許多研究機(jī)構(gòu)和制藥集團(tuán)的重視，以EGFR作為作用靶點的藥物研究已成為抗腫瘤藥物研發(fā)的重要途徑和方法.

迄今為止，關(guān)于EGFR 酪氨酸激酶抑制劑的研究很多［3-6］，總結(jié)起來包括以下幾類：黃酮和異黃酮類、肉桂酰胺類、苯乙烯類、亞芐丙二氰類、苯胺類和苯胺基-嘧啶類.過去通常的觀點是各種受體的激酶區(qū)氨基酸序列是高度保守的，因此前幾類EGFR酪氨酸激酶抑制劑很少具有特異性.

目前人們認(rèn)識到受體激酶區(qū)的結(jié)構(gòu)存在著微小差異，因此，通過對激酶ATP 結(jié)合區(qū)的研究已成功設(shè)計出幾類能與EGFR 激酶區(qū)特異性結(jié)合的酪氨酸激酶抑制劑.其中，結(jié)構(gòu)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學(xué)家的廣泛關(guān)注.在所有這些抑制劑中，4 -胺基-喹唑啉類化合物一直是人們最關(guān)注的，相關(guān)報道證明4 -胺基喹唑啉類化合物通過與ATP的結(jié)合位點結(jié)合，從而可以高度選擇性地抑制EGFR的磷酸化［7-8］.

根據(jù)EGFR抑制劑喹唑啉類化合物的結(jié)構(gòu)特征，可以把該類化合物拆分為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ3 個片段.如圖1 所示.

圖1 喹唑啉類化合物的構(gòu)效關(guān)系Fig. 1 Structure-activity relationship of quinazoline compounds

迄今為止，對高活性EGFR 抑制劑喹唑啉類化合物的構(gòu)效關(guān)系的研究已取得豐碩的成果［9-11］：1）喹唑啉環(huán)的N -1，N -3 分別以氫鍵與ATP 結(jié)合，是抗癌的活性必須的結(jié)構(gòu)（片段Ⅰ）；若N -3被C取代，抑制力下降100 倍，N -1 被取代，抑制力則下降3 700 倍；2）喹唑啉的2 -位和8 -位空間位阻大，不宜引入基團(tuán)，5 -位引入基團(tuán)也不利于提高活性；3）4 -位引入基團(tuán)（即片段Ⅱ）可提高活性；4）喹唑啉環(huán)中6，7 -位引入電子基團(tuán)會提高整個化合物的抑制力.

筆者在前期研究中，制備出了新型喹唑啉類化合物的中間體2 -氨基-4 -甲氧基-3 -（3 -氯丙氧基）苯甲酸甲酯，以其為原料，經(jīng)過環(huán)合、氯代和取代等反應(yīng)，采用通過活性基團(tuán)拼接法，制備出6種文獻(xiàn)未見報道的新型喹唑啉類化合物，將為尋求活性更強(qiáng)的抗腫瘤藥物打下基礎(chǔ).該法制備喹唑啉類產(chǎn)物可修飾位點多，具有操作簡便、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點.在藥物化學(xué)中應(yīng)用廣泛，此類化合物保留了傳統(tǒng)喹唑啉化合物的所有反應(yīng)位點，且在4 -位和6 -位處引入了一個可修飾性較強(qiáng)的氯，將大大擴(kuò)充產(chǎn)物的骨架豐富性，有助于發(fā)現(xiàn)新的具有良好生物活性的喹唑啉類化合物.

基于以上探索，本文設(shè)計并合成了6 種無文獻(xiàn)報道的新型喹唑啉類化合物，合成路線如圖2所示.

圖2 喹唑啉類化合物的合成路線Fig. 2 Synthetic route of quinazoline compounds

1 結(jié)果與討論

1.1 中間體1 的合成 本文首先嘗試了文獻(xiàn)［12 -13］采用甲脒鹽酸鹽進(jìn)行環(huán)合的方法，但是副產(chǎn)物多；本文又嘗試了文獻(xiàn)［14］的方法，與甲酸進(jìn)行環(huán)合反應(yīng)，結(jié)果顯示產(chǎn)物非常少，因為酰胺基較酯基更活潑；本文按照文獻(xiàn)［15］方法采用醋酸甲脒，脒中的一個氨基進(jìn)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，另外一個氨基則與2 -氨基- 3 -（3 -氯丙氧基）-4 -甲氧基苯甲酸甲酯中的氨基發(fā)生胺交換反應(yīng)成環(huán).結(jié)果顯示此方法操作簡便，反應(yīng)時間短，收率較高，達(dá)到91.586%.

1.2 化合物2 的合成條件 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類化合物的關(guān)鍵中間體，其反應(yīng)是喹唑啉-4 -酮首先發(fā)生互變異構(gòu)，由酮式（1）變?yōu)橄┐际剑?′），再發(fā)生氯化反應(yīng).

本文按照文獻(xiàn)［15］的方法，采用氯化亞砜回流，DMF 做催化劑反應(yīng)，收率僅為61%，課題組又嘗試以草酰氯、三氯氧磷和氯化亞砜作為氯化試劑，添加三乙胺、DMF 和吡啶做催化劑.實驗發(fā)現(xiàn)：單獨使用草酰氯、三氯氧磷和氯化亞砜為氯化試劑時反應(yīng)時間長，收率為30%左右；加入三乙胺或DMF時收率提高至40% ～60%；采用氯化亞砜為氯化試劑，吡啶做催化劑反應(yīng)副產(chǎn)物少，收率為70%以上，和其他氯化試劑相比有比較顯著的優(yōu)勢（如表1 所示）.

表1 氯代條件的優(yōu)化Tab. 1 Optimization of chlorinated reaction

溫度升高對氯化反應(yīng)具有促進(jìn)作用，反應(yīng)溫度較低時，收率相對較低；當(dāng)反應(yīng)溫度升高至50 ℃以上時，反應(yīng)時間明顯縮短；當(dāng)加熱溫度超過79 ℃（即氯化亞砜的沸點）時，收率呈下降趨勢.原因可能是溫度過高導(dǎo)致氯化亞砜的分解和副產(chǎn)物生成.由表1 可以看出，反應(yīng)溫度為79 ℃，反應(yīng)1 h，收率最高，可達(dá)77.6%，在該溫度下繼續(xù)延長反應(yīng)時間，收率無提高.

1.3 化合物3b 的合成條件 化合物2 與苯胺或硫醚反應(yīng)不同，本文嘗試了不同的溶劑以及后處理方法.以與3 -氯苯胺反應(yīng)為例，本文通過實驗得出以異丙醇為溶劑，以叔丁醇為重結(jié)晶溶劑時，收率和純度最高（結(jié)果見表2）.

表2 溶劑及反應(yīng)時間的優(yōu)化（回流反應(yīng)）Tab. 2 Optimization of solvent and reaction time（reflux reaction）

1.4 化合物4a（4b，4c，4d）的合成條件 化合物3的6 -位側(cè)鏈氯相對不活潑，該步反應(yīng)參考袁立等［15］的方法，先用活潑原子取代氯，再由其他基團(tuán)取代活潑原子，本文嘗試了KI，收率較高，后處理方便簡單.

1.5 化合物4e（4f）的反應(yīng)條件 由硫醚轉(zhuǎn)換成亞砜，本文采用活性二氧化錳和N -氯代丁二酰亞胺反應(yīng)，收率為30%左右，增加氧化劑用量并延長反應(yīng)時間，收率提高不明顯；采用雙氧水反應(yīng)30 min，收率為50%左右，但增加雙氧水用量或延長反應(yīng)時間，收率反而下降，經(jīng)結(jié)構(gòu)鑒定發(fā)現(xiàn)部分產(chǎn)物由亞砜轉(zhuǎn)化為砜；而采用過硼酸鈉做氧化劑時，收率為90%左右.經(jīng)實驗得出：當(dāng)過硼酸鈉和硫醚的物質(zhì)的量比為1∶ 1，反應(yīng)時間為0.5 h 效果最佳（詳見表3）.

表3 將硫醚氧化成亞砜氧化條件的優(yōu)化Tab. 3 Optimization of oxidation reagent

2 結(jié)論

本文設(shè)計并合成了6 個新型喹唑啉類化合物，均未見文獻(xiàn)報道，并通過GC -MS 和1HNMR 確認(rèn)了各化合物的結(jié)構(gòu).本文對各步反應(yīng)條件進(jìn)行了優(yōu)化，最終得到一條反應(yīng)條件溫和，后處理方便，收率高，適合于工業(yè)化生產(chǎn)的工藝路線.

4 -位取代喹唑啉有著優(yōu)異的活性，但是對于4 -位取代喹唑啉的研究，人們大多關(guān)注的是芳胺的取代，本文對此進(jìn)行了創(chuàng)新，將新結(jié)構(gòu)硫醚基團(tuán)引入喹唑啉4 -位上，并將4 -位硫醚基團(tuán)轉(zhuǎn)變?yōu)閬嗧?，該反?yīng)無專利及文獻(xiàn)報道，因此本文將硫醚及亞砜引入4 -位，以考察硫醚基團(tuán)轉(zhuǎn)變?yōu)閬嗧繉鼓[瘤活性的影響.

6 -位可以用不同的基團(tuán)來取代，在課題組的前期研究中，發(fā)現(xiàn)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腫瘤活性，因此本文將此片段引入到了新化合物中，以期獲得更好的抗腫瘤物質(zhì).

3 實驗部分

3.1 儀器與試劑 X -4 型數(shù)字顯微熔點測定儀（溫度計未經(jīng)校正，北京泰克儀器有限公司）；核磁共振儀（AV300，德國布魯克公司），TMS 作為內(nèi)標(biāo)，氘代二甲基亞砜作為溶劑；MS 采用Shimanzu（QP2010 型）氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀測定；所用試劑均為分析純的試劑.

3.2 實驗方法

3.2.1 中間體的合成

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 無水乙醇、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），加完后回流反應(yīng)2 h，TLC監(jiān)測反應(yīng)完全，冷卻，抽濾，濾餅用乙醇重結(jié)晶，干燥得淡黃色固體9.0 g，收率91. 586%.熔點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氯化亞砜，室溫攪拌下慢慢加入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，加完后回流反應(yīng)1 h，TLC 監(jiān)測反應(yīng)完畢，旋干反應(yīng)液得到油狀液體，再倒入50 mL冰水中，靜置，有淡黃色固體析出，抽濾，水洗濾餅至中性，干燥得到類白色固體8. 293 g，收率77.6%.熔 點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 -（對溴苯硫醚基）-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異丙醇、4 -氯-7-甲氧基-6 -（3 -氯丙氧基）喹唑啉（10.0 g，35 mmol）和對溴苯硫酚（7.8 g，415 mmol），加完后回流反應(yīng)30 min，TLC監(jiān)測反應(yīng)完畢，抽濾，旋干濾液，丙酮洗，抽濾，混合濾餅干燥得12. 4 g，收率81.0%.熔點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 -（間氯苯胺基）-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 異丙醇、4 -氯-7 -甲氧基-6 -（3 -氯丙氧基）喹唑啉1（10.0 g，35. 0 mmol）和 間 氯 苯 胺（5. 1 g，40. 0 mmol），加完后回流反應(yīng)30 min，TLC 監(jiān)測反應(yīng)完畢，抽濾，濾餅用叔丁醇洗，干燥得類白色固體11.242g，收率85. 3%.熔點110 ～113 ℃.熔點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 -（對溴苯硫醚基）-7 -甲氧基-6 -（3 -（4 -四氫吡咯基）丙氧基）喹唑啉（4a）的制備.

向50 mL茄形瓶中，加入20 mL DMF、4 -（對溴苯硫醚基）-7 -甲氧基-6 -（3 -氯丙氧基）喹唑啉3a（1.0 g，23 mmol）、無水碳酸鉀（0.192 g，28 mol）和碘化鉀（0.382 4 g，23 mmol），室溫下攪拌10 min，再緩慢滴加四氫吡咯（0.178 2 g，0.002 5 mmol），加畢，75 ℃反應(yīng)2.5 h，TLC監(jiān)測反應(yīng)完畢.反應(yīng)液冷卻后加入20 mL 冰水中，二氯甲烷20 mL萃取3 次，合并有機(jī)相，無水硫酸鈉干燥，旋干，加入少量乙醚，滴加鹽酸-乙醇，慢慢產(chǎn)生類白色固體，抽濾，干燥得產(chǎn)品0. 972 g，收率90.1%.（數(shù)據(jù)）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 -（對溴苯硫醚基）-7 -甲氧基-6 -（3 -（4 -嗎啉基）丙氧基）喹唑啉（4b）的制備.

向50 mL茄形瓶中，加入20 mL DMF、4 -（對溴苯硫醚基）-7 -甲氧基-6 -（3 -氯丙氧基）喹唑啉3a（1.0 g，2.3 mmol）、無水碳酸鉀（0.392 4 g，2.8 mmol）和碘化鉀（0.382 4 g，2.3 mmol），室溫攪拌10 min，再緩慢滴加嗎啉0.218 g（2.5 mmol），加畢，75 ℃反應(yīng)2.5 h，TLC 監(jiān)測反應(yīng)完畢.反應(yīng)液冷卻后加入20 mL 冰水中，二氯甲烷（3 ×20 mL）萃取，合并有機(jī)相，無水硫酸鈉干燥，旋干，加入少量乙醚，滴加鹽酸-乙醇，慢慢產(chǎn)生類白色固體，抽濾，干燥得產(chǎn)品1.051 g.收率94.1%.熔點123 ～124 ℃.熔點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 -甲基苯并咪唑基巰基）丙氧基）喹唑啉（4c）的制備.

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）、無水碳酸鉀（0.4 g，3.2 mmol）和碘化鉀（0.4 g，2.6 mmol），室溫攪拌10 min，再緩慢加入N -甲基-2 -巰基-5 -甲基苯并咪唑（0.5 g，2.7 mmol），75 ℃反應(yīng)4 h，TLC監(jiān)測反應(yīng)完畢.反應(yīng)液冷卻后加入30 mL 冰水中，有大量白色固體產(chǎn)生，抽濾，干燥得產(chǎn)品1. 3 g.收率98.4%.熔點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巰基）丙氧基）喹唑啉（4d）的制備.

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）、無水碳酸鉀（0. 4 g，3.2 mmol）和碘化鉀（0.4 g，2.6 mmol），室溫攪拌10 min，再緩慢加入N-甲基-2 -巰基-5 -三氟甲基苯并咪唑（0.6 g，2.7 mmol），75 ℃反應(yīng)6 h，TLC監(jiān)測反應(yīng)完畢.反應(yīng)液冷卻后加入30 mL冰水中，有大量白色固體產(chǎn)生，抽濾，干燥得產(chǎn)品1.5 g.收率98.5%.熔點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 -（對溴苯亞砜基）-7 -甲氧基-6 -（3 -（4 -四氫吡咯基）丙氧基）喹唑啉（4e）的制備.

向50 mL 茄形瓶中，加入20 mL 冰乙酸、4 -（對溴苯硫醚基）-7 -甲氧基-6 -（3 -（4 -四氫吡咯基）丙氧基）喹唑啉4a（0.5 g，1.0 mmol）和過硼酸鈉（0.179 2 g，12 mmol），加畢，室溫反應(yīng)45 min，TLC 監(jiān)測反應(yīng)完畢.反應(yīng)液用氫氧化鈉調(diào)將pH值調(diào)至10，靜置，有固體析出，抽濾，干燥得類白色固體0.481 5 g，收率98.1%，熔點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 -（對溴苯亞砜基）-7 -甲氧基-6 -（3 -（4 -嗎啉基）丙氧基）喹唑啉（4f）的制備.

向50 mL 茄形瓶中，加入20 mL 冰乙酸、4 -（對溴苯硫醚基）-7 -甲氧基-6 -（3 -（4 -嗎啉基）丙氧基）喹唑啉4b（0.5 g，1.0 mmol）和過硼酸鈉（0.173 2 g，1.1 mmol），加畢，室溫反應(yīng)45 min，TLC監(jiān)測反應(yīng)完畢.反應(yīng)液用氫氧化鈉調(diào)將pH 值調(diào)至10，靜置，有固體析出，抽濾，干燥得類白色固體0. 486 5 g.收率96. 8%.熔點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）.