2-氰基-3,4-二氫喹唑啉衍生物的合成

陳金萍, 朱麗娜, 周海波， 付德才, 徐柏玲

(1. 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 藥物研究所,北京 100050； 2. 河北科技大學(xué)

3,4-二氫喹唑啉是含有兩個(gè)氮原子的一類重要的苯并雜環(huán)化合物，具有多種生物活性[1～3]。 Tpl2(Tumor progression locus 2)是調(diào)控促炎癥細(xì)胞因子TNF-α的產(chǎn)生及信號傳導(dǎo)的重要激酶之一，Tpl2激酶抑制劑有望成為新型的抗炎藥物[4]。研究表明，3-氰基喹啉類化合物是高效的Tpl2激酶抑制劑[5]。基于已有的構(gòu)效關(guān)系，本課題組設(shè)計(jì)了2-氰基-3,4-二氫喹唑啉類化合物，以期尋找新型的Tpl2激酶抑制劑。

盡管合成3,4-二氫喹唑啉類衍生物有許多方法[6～9]，但是2-氰基-3,4-二氫喹唑啉的合成還未見文獻(xiàn)報(bào)道。本文將鄰硝基苯甲醛與取代芳胺(1a～1e)或取代芐胺(2f～2j)進(jìn)行還原氨化反應(yīng)，得到N-(2-硝基芐基)取代苯胺(3a～3e)或N-(2-硝基芐基)取代芐胺(4f～4j)；將3或4的2-位硝基還原為氨基，得到關(guān)鍵中間體N-(2-氨基芐基)取代苯胺(5a～5e)或N-(2-氨基芐基)取代芐胺(6f～6j)； 5或6分別與4,5-二氯-1,2,3-二噻唑氯化物(Ⅰ)[10](作為氰基的合成子，曾被廣泛地用于合成氰基取代的雜環(huán)化合物，如：苯噁唑[11]、苯并噻唑[12，13]、苯并噁嗪[14]、咪唑[15]和喹唑啉類[16～19])反應(yīng)生成N-芳基亞胺基-1,2,3-二噻唑(Ⅱ或Ⅲ)，在不需要分離的情況下，Ⅱ或Ⅲ中的二級胺氮原子作為親核體，直接進(jìn)攻二噻唑環(huán)的5-C位，發(fā)生分子內(nèi)加成消除反應(yīng)，合成了一系列2-氰基-3,4-二氫喹唑啉衍生物(7a～7e和8f～8j)(Scheme 1)，其中3c～3e,4h～4j,5a,5c～5e,6h～6j,7a～7d,8f～8j未見文獻(xiàn)報(bào)道，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和HR-MS表征。

CompabcdeCompfghijR(n=0)3-Cl-4-F4-OMe4-F4-Ph4-OPhR(n=1)H4-OMe4-Cl4-CF33,5-(CF3)2

Scheme1

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 儀器與試劑

500D型熔點(diǎn)儀；Mercury 300型核磁共振儀(CDCl3為溶劑,TMS為內(nèi)標(biāo))；LC/MSDTOF型質(zhì)譜儀；CEM公司Explorer 24型微波合成儀。

硅膠200目～300目，青島海洋化工廠；其余所用試劑均為市售分析純。

1.2 中間體的合成

(1) 3和4的合成(以3a和4f為例)

①3a的合成

將鄰硝基苯甲醛151 mg(1 mmol)和3-氯-4-氟苯胺(1a)145 mg(1 mmol)溶于異丙醇(1 mL)中，置微波反應(yīng)器中，在功率150 W，壓力150 PSI的條件下，于130 ℃輻射3 min。蒸除異丙醇，殘余物用甲醇(5 mL)溶解;加入硼氰化鈉38 mg(1 mmol)，于室溫?cái)嚢璺磻?yīng)15 min。蒸除甲醇，用二氯甲烷(40 mL)溶解后依次用蒸餾水(10 mL)，飽和碳酸氫鈉溶液(10 mL)和飽和氯化鈉溶液(10 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥，濃縮后經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑：A=V(石油醚) ∶V(乙酸乙酯)=6 ∶1]純化得黃色固體3a。用類似方法合成3b～3e。

②4f的合成

在反應(yīng)瓶中加入鄰硝基苯甲醛604 mg(4 mmol)的甲醇(10 mL)溶液，攪拌下加入芐胺(2f)428 mg(4 mmol)，于室溫反應(yīng)1 h。加入硼氰化鈉142 mg(4 mmol)和催化量的醋酸(5滴)，繼續(xù)反應(yīng)30 min。加水淬滅反應(yīng)，濃縮后加入二氯甲烷50 mL，依次用蒸餾水(10 mL)，飽和碳酸氫鈉溶液(10 mL)和飽和氯化鈉溶液(10 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥，濃縮后經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：A=3 ∶1)分離得橙色油狀物4f。用類似方法合成4g。

③4j的合成

在反應(yīng)瓶中加入鄰硝基苯甲醛453 mg(3 mmol)的二氯甲烷(10 mL)溶液，攪拌下加入3,5-雙三氟甲基芐胺(2j)2.19 g(9 mmol)，三乙酰氧基硼氰化鈉1.9 g(9 mmol)及催化量醋酸(5滴)，于室溫反應(yīng)23 h(TLC檢測)。加入二氯甲烷50 mL，依次用蒸餾水(10 mL)，飽和碳酸氫鈉溶液(10 mL)和飽和氯化鈉溶液(10 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥，濃縮后經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：A=6 ∶1)分離得白色固體4j。用類似方法合成4h和4i。

(2) 5和6的合成(以5a和6j為例)

①5a的合成

在反應(yīng)瓶中加入3a228 mg(0.81 mmol)的醋酸(5 mL)溶液，攪拌下加入鋅粉318 mg(4.88 mmol)，于室溫反應(yīng)55 min。過濾，濃縮濾液，加入二氯甲烷50 mL,依次用蒸餾水(10 mL)，飽和碳酸氫鈉溶液(10 mL)和飽和氯化鈉溶液(10 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥，濃縮后經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：A=4 ∶1)分離得黃色固體5a。用類似方法合成5b～5e。

②6j的合成

在反應(yīng)瓶中加入4j300 mg(0.79 mmol)的乙醇(5 mL)溶液，攪拌下加入氯化亞錫754 mg(3.97 mmol)和濃鹽酸474 mg(4.74 mmol)，回流反應(yīng)10 min。用10%氫氧化鈉溶液調(diào)至pH 10，用二氯甲烷(3×40 mL)萃取，無水硫酸鈉干燥，濃縮后經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：A=10 ∶1)分離得淡黃色油狀物6j。用類似方法合成6f～6i。

1．3 目標(biāo)化合物7和8的合成(以7d為例)

在反應(yīng)瓶中加入5d125 mg(0.46 mmol)的二氯甲烷(8 mL)溶液，攪拌下加入Ⅰ 133 mg(0.64 mmol)，緩慢滴加吡啶72 mg(0.91 mmol)的二氯甲烷(2 mL)溶液，于室溫反應(yīng)4 h。加入二氯甲烷50 mL，依次用飽和硫酸銅溶液(10 mL)和飽和氯化銨溶液(10 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥，濃縮后經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：A=18 ∶1)純化得黃色固體7d。用類似的方法合成7a～7c,7e,8f～8j。

2 結(jié)果與討論

中間體和目標(biāo)化合物的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1，中間體的光譜數(shù)據(jù)見表2，目標(biāo)化合物的光譜數(shù)據(jù)見表3。

2．1 合成

(1) 3和4的合成

鄰硝基苯甲醛與1或2進(jìn)行還原氨化反應(yīng)，生成3或4。依據(jù)1或2結(jié)構(gòu)的不同，采用了不同的反應(yīng)條件。當(dāng)2f或2g與鄰硝基苯甲醛進(jìn)行還原氨化反應(yīng)時(shí)，以醋酸為催化劑，硼氫化鈉為還原劑，4f和4g的收率分別為74．2%和83．3%(表1)。在同樣的反應(yīng)條件下，當(dāng)芐胺的苯環(huán)上取代基為Cl(2h)， CF3(2i)和3，5-(CF3)2(2j)時(shí)，未能得到預(yù)期產(chǎn)物4h～4j，而是分離得到了鄰硝基苯甲醛的還原產(chǎn)物鄰硝基苯甲醇。這是由于2h～2j的親核性降低，席夫堿的生成速度小于硼氫化鈉還原鄰硝基苯甲醛的速度。但當(dāng)采用還原能力相對較弱的三乙酰氧基硼氫化鈉為還原劑時(shí)，4h～4j的收率大于80%(表1)。

當(dāng)反應(yīng)底物為芳胺(1)時(shí)，以三乙酰氧基硼氫化鈉為還原劑，1與鄰硝基苯甲醛反應(yīng)，不僅反應(yīng)時(shí)間長并且有原料剩余。為此本文采用了微波輻射方法，在不需要任何催化劑的條件下，1a～1e與鄰硝基苯甲醛反應(yīng)，生成席夫堿；然后以硼氫化鈉為還原劑，得到3a～3e(表1)。該方法不僅反應(yīng)時(shí)間短，而且收率高。

表1 化合物的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 1 Experimental data of compounds

(2) 5和6的合成

當(dāng)反應(yīng)底物為4f～4j時(shí)，采用鋅粉-醋酸體系還原硝基，未能分離得到產(chǎn)物；采用氯化亞錫-濃鹽酸作為還原劑，除6f外，6g～6j的收率均大于80%。當(dāng)反應(yīng)底物3a～3e時(shí)，采用鋅粉-醋酸體系進(jìn)行還原反應(yīng)，則可以順利得到5a～5e，收率65．3%～81．7%(表1)。

(3) 7和8的合成

5或6與Ⅰ反應(yīng)，生成中間體Ⅱ或Ⅲ，通過分子內(nèi)親核加成消除反應(yīng)，生成環(huán)合產(chǎn)物7或8，收率36．0%～72．0%(表1)。由表1可以看出，8f～8j的收率略高于7a～7e，這是由于Ⅱ中N原子的親核性低于Ⅲ的緣故。同樣，在8f～8j系列化合物中，隨著取代基拉電子能力的增加(8f,8h～8j)，化合物的收率下降。值得注意的是，當(dāng)取代基為甲氧基時(shí)，由于中間體Ⅱg的收率較低，導(dǎo)致8g的收率低于8f。當(dāng)反應(yīng)底物為5a～5e，供電子基團(tuán)如甲氧基有利于環(huán)合7b的生成，收率為60.0%，高于吸電子基團(tuán)取代的7a和7c～7e。

表2 中間體的1H NMR數(shù)據(jù)Table 2 1H NMR data of intermediates

續(xù)表2

Comp1H NMR δ(J/Hz)6g7.24(m, 2H), 7.09(td, J=7.8, 1.8, 1H), 7.02(m, 1H), 6.84～6.89(dt, J=8.7, 2.1, 2H), 6.64～6.72(td, J=7.5, 0.9, 2H), 3.81(s, 5H), 3.73(s, 2H)6h7.28(d, J=8.1, 2H), 7.23(d, J=8.7, 2H), 7.08(t, J=7.5, 1H), 7.00(d, J=7.5, 1H), 6.68(t, J=8.1, 2H), 3.80(s, 2H), 3.74(s, 2H)6i7.58(d, J=8.1, 2H), 7.43(d, J=8.1, 2H), 7.12(t, J=7.5, 1H), 7.04(d, J=7.2, 1H), 6.69(t, J=7.5, 2H), 3.85(s, 2H), 3.84(s, 2H)6j7.76(s, 3H), 7.10(t, J=7.5, 1H), 7.04(d, J=7.5, 1H), 6.69(d, J=7.5, 1H), 6.65(d, J=7.5, 1H), 4.45(brs, 2H), 3.90(s, 2H), 3.86(s, 2H)

表3 目標(biāo)化合物的光譜數(shù)據(jù)Table 3 Spectra data of target compounds

*氘代丙酮為溶劑

3 結(jié)論

采用4,5-二氯-1,2,3-二噻唑氯化物作為氰基的合成子，建立了一種新的2-氰基-3,4-二氫喹唑啉合成方法，為本課題組尋找2-氰基-3,4-二氫喹唑啉類Tpl2激酶抑制劑奠定了基礎(chǔ)。

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