8—羧基喹唑啉酮衍生物的合成

徐玉玲 何汀 陳晶晶 羅珊珊

摘要以2-氨基-3-甲基苯甲酸為起始原料，經(jīng)醋酸酐乙?；?、氧化、關(guān)環(huán)、取代等反應(yīng)，設(shè)計(jì)合成了一系列8-羧基-2-甲基-3-芳基（脂肪基）-4（3H）-喹唑啉酮衍生物，所有目標(biāo)化合物均測(cè)定了熔點(diǎn)并通過(guò)了1H NMR和質(zhì)譜結(jié)構(gòu)表征。通過(guò)單晶結(jié)構(gòu)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)該類(lèi)化合物存在很強(qiáng)的氫鍵，很難進(jìn)一步酯化或合成酰胺。

關(guān)鍵詞喹唑啉酮；氧化；衍生物

中圖分類(lèi)號(hào)O626文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）08-0001-03

Synthesis of 8Carboxyquinazolinone Derivatives

XU Yuling， HE Ting， CHEN Jingjing et al

（School of Chemical & Environmental Engineering， Wuhan Polytechnic University， Wuhan， Hubei 430023）

AbstractThe synthesize route of 2methyl4oxo3phenyl3，4dihydroquinazoline8carboxylic acid derivatives undergoed acetylation， oxidation， cyclization and substitution reactions from the starting material of 2amino3methylbenzoic acid. All of the target compounds were confirmed by 1HNMR， MS and melting point. According to the result of Xray diffraction analysis， this series compounds existed strong hydrogen bond that was very difficult for further reaction of esterification or amidation.

Key wordsQuinazolinone；Oxidation；Derivatives

喹唑啉酮類(lèi)化合物因其結(jié)構(gòu)的可變性和廣泛的生物活性，且合成方法多種多樣，是雜環(huán)衍生物中重要的一類(lèi)化合物，在農(nóng)藥和醫(yī)藥領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用[1-4]。在農(nóng)藥領(lǐng)域，喹唑啉酮的功效主要表現(xiàn)在殺蟲(chóng)、殺菌、抗病毒等方面；在醫(yī)藥領(lǐng)域，喹唑啉酮的功效主要表現(xiàn)在抗菌、抗腫瘤、抗癌、抗HIV-l和抗結(jié)核等方面，而且還具有退熱、抗炎、催眠、抗驚厥、抗帕金森綜合征、調(diào)節(jié)心血管和調(diào)節(jié)細(xì)胞及酶的活性功能。近年來(lái)，喹唑啉酮類(lèi)化合物是有機(jī)合成、醫(yī)藥、農(nóng)藥和其他精細(xì)化工領(lǐng)域研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)課題之一[5-8]。

喹唑啉酮類(lèi)化合物具有分子量小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、活性譜廣等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)合成的喹唑啉酮衍生物，不少都保留了喹唑啉酮的優(yōu)點(diǎn)，活性也有很大的提高。因此，以喹唑啉酮為先導(dǎo)化合物，設(shè)計(jì)、合成結(jié)構(gòu)新穎的化合物，并對(duì)其進(jìn)行生物活性研究，具有很高的藥物開(kāi)發(fā)價(jià)值[9-10]。鑒于此，筆者以2-氨基-3-甲基苯甲酸為原料，經(jīng)過(guò)乙酰化、氧化、關(guān)環(huán)、取代等反應(yīng)，設(shè)計(jì)合成了一系列8-羧基喹唑啉酮衍生物，以期篩

選出具有進(jìn)一步修飾潛力的醫(yī)藥先導(dǎo)化合物。

1材料與方法

1.1材料

1H NMR和13C NMR譜采用Mercury Plus 400 MHz核磁共振儀或者Varian VNMR 600 MHz（TMS為內(nèi)標(biāo)，DMSO-D6為溶劑）；質(zhì)譜ESI-MS由API2000質(zhì)譜儀測(cè)定；元素分析數(shù)據(jù)由VarioELⅢ CHNSO型元素分析儀測(cè)定；單晶衍射用Bruker Smart Apex CCD型X-ray單晶衍射儀；熔點(diǎn)由BüCHI B-545數(shù)字熔點(diǎn)儀（溫度計(jì)未經(jīng)校正）測(cè)定。德國(guó)Heidolph MR3001型恒溫加熱磁力攪拌器，瑞士BüCHI R-200型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、德國(guó)Sartoruis電子天平、ZF-20D暗箱式紫外分析儀、DLSB低溫冷卻循環(huán)泵、SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵、70-1型遠(yuǎn)紅外線(xiàn)干燥箱、點(diǎn)樣硅膠板等儀器。試劑和溶劑如無(wú)特殊說(shuō)明，均為分析純或化學(xué)純。

1.2方法

1.2.1化合物1～3的合成。

以簡(jiǎn)單易得的2-氨基-3-甲基苯甲酸為起始原料，經(jīng)醋酸酐乙?；?、氧化、關(guān)環(huán)、取代等反應(yīng)，設(shè)計(jì)合成了一系列8-羧基-喹唑啉酮衍生物，具體合成路線(xiàn)見(jiàn)圖1。

1.2.1.1 化合物1的合成。

15.100 g （100 mmol）2-氨基-3-甲基苯甲酸與40 mL乙酸酐于100 mL圓底燒瓶中，回流4.5 h至反應(yīng)完全，停止加熱，立即將熱溶液（褐色）倒入350 mL冰水中，溶液中出現(xiàn)白色絮狀沉淀，繼續(xù)攪拌10 h后，過(guò)濾，干燥，得白色固體16.500 g，收率為86%。

1.2.1.2化合物2的合成。

將9.660 g （50 mmol）化合物1溶于200 mL水中，升溫至80 ℃，分批緩慢加入31.600 g KMnO4，待紫色消失后繼續(xù)攪拌6 h，反應(yīng)結(jié)束后溶液呈灰褐色，趁熱過(guò)濾，上層濾渣用熱水洗2次，得淺黃色濾液，冷卻后，濾液用濃鹽酸酸化，析出白色沉淀，過(guò)濾，干燥得白色固體7.700 g，產(chǎn)率為70%。

1.2.1.3化合物3的合成[9]。

將8.927 g （40 mmol）化合物2與40 mL乙酸酐置于100 mL圓底燒瓶中，加熱攪拌回流4 h至反應(yīng)完全，減壓蒸餾除去乙酸酐。加入正己烷重結(jié)晶，得黃色固體，過(guò)濾，用石油醚洗2次，正己烷洗2次，干燥得淡黃色固體（化合物3）6.800 g，收率為83%。熔點(diǎn)為211～212 ℃。

1.2.2目標(biāo)化合物4的合成[9]。

1.2.2.1化合物4a～4h的合成。

在50 mL圓底燒瓶中加入2.050 g （10 mmol）化合物3和10 mmol取代苯胺化合物，室溫下攪拌3 h左右，加入50 mL 10%NaOH溶液，繼續(xù)攪拌4 h，然后用濃鹽酸酸化至溶液pH為1～2，靜置，過(guò)濾，上層固體用水洗3次，石油醚洗1次，干燥得粗產(chǎn)品，用無(wú)水乙醇重結(jié)晶，干燥得目標(biāo)產(chǎn)物4a～4h。

1.2.2.2化合物4i～4j的合成。

在50 mL圓底燒瓶中加入0.620 g （3 mmol）化合物3和3 mmol脂肪胺類(lèi)化合物，加熱回流24 h后，加入20 mL水，然后用濃鹽酸酸化至溶液pH為1～2，有沉淀析出，靜置，過(guò)濾，上層固體用水洗2次，石油醚洗1次，干燥得粗產(chǎn)品，用無(wú)水乙醇重結(jié)晶，干燥得目標(biāo)產(chǎn)物4i～4j。

2結(jié)果與分析

2.1目標(biāo)化合物的性質(zhì)

芳胺取代喹唑啉酮化合物見(jiàn)圖2和表1，脂肪胺取代喹唑啉酮化合物見(jiàn)圖3和表2。所有化合物收率均為中等，這是因?yàn)榈玫侥繕?biāo)化合物后，采用乙醇進(jìn)行重結(jié)晶，損失一部分產(chǎn)品。在相同的后處理?xiàng)l件下，當(dāng)苯環(huán)上的取代基為吸電子基團(tuán)如氯原子時(shí)，產(chǎn)物收率偏低，當(dāng)取代基為雙取代時(shí)如4g和4h，收率也偏低。這可能是因?yàn)楸江h(huán)上為吸電子基或者雙取代基時(shí)反應(yīng)較難進(jìn)行，所以收率略微偏低。當(dāng)R取代基為烷基如乙基或者丙基時(shí)，合成方法與苯環(huán)取代基完全不同，需要改為加熱回流狀態(tài)，且酸化時(shí)改為鹽酸，使未反應(yīng)的烷基胺形成銨鹽，便于去除。

2.2目標(biāo)化合物的進(jìn)一步衍生

為了解目標(biāo)化合物4的衍生能力及作為醫(yī)藥中間體的前景，該研究將化合物4進(jìn)行進(jìn)一步的衍生（以4b為例），使用?；噭⑵滢D(zhuǎn)變?yōu)轷Ｂ?，以便下一步合成酯或者酰胺，并進(jìn)行了二氯亞砜、草酰氯、三氯氧磷、三氯化磷、五氯化磷等與4b反應(yīng)，均未成功得到相應(yīng)的酰氯。合成酰胺或者酯的另一種方法是使用縮合劑，根據(jù)文獻(xiàn)[11-12]報(bào)道，該研究使用的縮合劑有DCC/DMAP、EDCI/DMAP、DIC/DMAP、HOBT/EDCI、NHS/EDCI、HOOBT/EDCI等，使用這些縮合劑反應(yīng)3 d后仍然未檢測(cè)到新點(diǎn)。

所嘗試的酰氯法、縮合法及微波法均未得到目標(biāo)酯或者酰胺，分析無(wú)法得到目標(biāo)物的原因可能有以下幾個(gè)方面：①生成酯的位阻比較大，用一般的方法無(wú)法完成。②酸的羥基和鄰位上的氮形成很強(qiáng)的氫鍵，使得酰氯難以形成從而難以合成相應(yīng)的酯。③苯環(huán)上有吸電子取代基時(shí)，酰氯反應(yīng)較難進(jìn)行。因此，繼續(xù)對(duì)化合物4b的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。

2.3化合物4b的單晶衍射分析

X-ray單晶衍射試驗(yàn)在Bruker Smart Apex CCD型X-ray單晶衍射儀上進(jìn)行，采用經(jīng)石墨單色化的Mo-Kα射線(xiàn)為入射光，波長(zhǎng)為0.710 73 。衍射試驗(yàn)是在T=298 K下進(jìn)行的。選擇尺寸合適的單晶進(jìn)行衍射試驗(yàn)。結(jié)構(gòu)用直接法結(jié)合Fourier合成解出。所有原子坐標(biāo)均由理論加氫確定，修正采用“騎”母原子模式精修。

根據(jù)IUPAC給出的氫鍵準(zhǔn)則：分子內(nèi)氫鍵必須具備形成氫鍵的必要條件，還要具有特定的條件，例如：形成平面環(huán)，環(huán)的大小以五或六元環(huán)最穩(wěn)定，形成的環(huán)中沒(méi)有任何的扭曲。O—H……N之間的二面角是直線(xiàn)或接近180°。氫鍵越強(qiáng)，H……N距離越短。由圖4可知，化合物4b的單晶衍射顯示分子內(nèi)形成很強(qiáng)的氫鍵，N1與O1上氫原子間距離僅為1.77 。N1和O1上氫原子幾乎形成一條直線(xiàn)，由N1、CI、C2、C7、O1及其氫原子等形成穩(wěn)定的平面五元環(huán)結(jié)構(gòu)，所以整個(gè)分子具有很強(qiáng)的分子內(nèi)氫鍵，這也是這一類(lèi)化合物難以進(jìn)行酯化或者酰化反應(yīng)的一個(gè)重要原因。

e of compound 4b

氫鍵在成鍵方向的最優(yōu)選擇影響晶體的結(jié)構(gòu)堆積模式。為化合物4b的結(jié)構(gòu)堆積模式，可見(jiàn)整個(gè)喹唑啉酮結(jié)構(gòu)為一個(gè)平面，由氮原子連接的鄰甲基苯環(huán)與這個(gè)平面形成一個(gè)夾角為77°的二面角。因此，分子的堆積模式為平面層狀結(jié)構(gòu)。

3結(jié)論

以簡(jiǎn)單易得的2-氨基-3-甲基苯甲酸為起始原料設(shè)計(jì)合成了一系列8-羧基-2-甲基-3-芳基（脂肪基）-4（3H）-喹唑啉酮衍生物，所有目標(biāo)化合物均測(cè)定了熔點(diǎn)并通過(guò)了1H NMR和質(zhì)譜結(jié)構(gòu)表征。

通過(guò)單晶結(jié)構(gòu)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)該類(lèi)化合物存在很強(qiáng)的分子內(nèi)氫鍵，所以很難進(jìn)一步合成酯或酰胺。

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