СПОСОБ СИНТЕЗА 7-МЕТОКСИ-4-НИТРО-3-(п-МЕТОКСИФЕНИЛ) ИЗОХИНОЛИНОНА
METHOD FOR SYNTHESIS OF 7-METHOXY-4-NITRO-3-(p-METHOXYPHENYL) ISOQUINOLINONE DERIVATIVES

Заявленное изобретение относится к области разработки нового способа синтеза 7-метокси-4-нитро-(п-метоксифенил) изохинолинона.
Недавние исследования показали, что 7-метокси-4-нитро-3-(п-метоксифенил)изохинолинон (Далее - МНИХ) представляет собой низкомолекулярное соединение, которое нарушает деление клеток (синоним прогрессирования опухоли). Это соединение также разрушает кровеносные сосуды опухоли, вызывая массовый некроз в опухоли. Оба механизмы действия способствуют противораковой активности МНИХ. Кроме того, МНИХ имеет оригинальную молекулярную мишень, интересные фармакологические свойства, хороший профиль токсичности и активен при пероральном введении.
Структура МНИХ
Указанные свойства в последнее время вызывают повышенный интерес к данному соединению со стороны фармацевтических компаний, активно разрабатывающих новые лекарственные препараты на его основе. И в ближайшие годы может быть начато массовое производство этих препаратов.
При этом до сих пор не разработано надежной методики синтеза данного вещества, пригодной для промышленного применения.
Из литературы известен опубликованный протокол Bisagni Е., Landras С, Thirot S., Huel С, Tetrahedron, 1996, 52, 31, 10427-10440, в котором описан путь синтеза 7-метокси-4-нитро-3-(п-метоксифенил)изохинолинона.
Известный путь синтеза МНИХ
Однако известный способ не является приемлемым для получения вещества в количестве нескольких килограммов. Второй стадией известного синтеза является реакция Курциуса, которая может сопровождаться выделением значительного количества азота. Еще одним недостатком указанной реакции является то, что ацилазиды с низкой молярной массой являются взрывоопасными. Таким образом, промышленное использование данной реакции ограничено из соображений безопасности.
Целью заявленного изобретения является разработка нового способа синтеза МНИХ, который может использоваться для безопасного производства МНИХ в промышленных масштабах - в количестве нескольких килограммов.
Указанная цель заявленного изобретения достигается способом синтеза 7-метокси-4-нитро-3-(п-метоксифенил)изохинолинона, состоящим из трех этапов.
2
4
Первый этап получения амида включает приготовление смеси тионилхлорида с 5-метокси-2-толуиловой кислотой под азотом, которую перемешивают и дефлегмируют в течение 3-х часов, после этого избыток тионилхлорида удаляют при давлении ниже атмосферного, остаток растворяют в метиленхлориде, а затем по каплям добавляют 40% водный раствор метиламина при охлаждении на льду, полученную смесь перемешивают при 0°С в течение 24 часов, затем реакционный раствор экстрагируют этилацетатом, промывают солевым раствором, высушивают над NaSO и выпаривают в вакууме, полученный остаток подвергают очистке посредством колоночной хроматографии с силикагелем для получения 5-метокси-2,N-диметилбензамида.
4
2
4
Второй этап конденсации включает добавление в раствор 1,8М диизопропиламида лития в тетрагидрофолевой кислоте (THF) при -78°С под азотом по каплям раствора 5-метокси-2,N-диметилбензамида в тетрагидрофолевой кислоте, а затем раствора 4-метоксибензонитрила в тетрагидрофолевой кислоте, полученную смесь перемешивают при -78°С в течение 3 часов, затем реакционной смеси дают нагреться при комнатной температуре, после чего добавляют насыщенный водой NHCl, тетрагидрофолевую кислоту удаляют при давлении ниже атмосферного, полученную смесь экстрагируют в этилацетат и промывают солевым раствором, органический слой высушивают над NaSO и выпаривают в вакууме, полученный остаток подвергается очистке посредством колоночной хроматографии с силикагелем для получения 7-метокси-3-(п-метоксифенил)изохинолинона.
Третий этап нитрирования включает охлаждение до 10°С при помешивании раствора 7-метокси-3-(п-метоксифенил)изохинолинона в этилацетате и уксусной кислоты, затем добавляют по капле при температуре ниже 15°С раствор азотной кислоты в этилацетате, смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 2 часов, затем добавляют воду, и полученное твердое вещество собирают, высушивают на воздухе и перекристаллизуют из толуола для получения 7-метокси-4-нитро-3-(п-метоксифенил)изохинолинона.
Кроме того, полученное на третьем этапе твердое вещество можно перекристаллизовывать из этилацетата.
Техническим результатом предлагаемого способа является уменьшение количества вредных выбросов и снижение взрывоопасности синтеза.
Известно несколько стратегий приготовления изохинолинонов, например, их синтез при помощи изокумарина посредством реакции с амином:
Другой перспективный подход описан в заявках на патент US 2008/188467 А1, 07.08.2008, WO 2011/045258 А1, 21.04.2011, и WO2005/075431 А1, 18.08.2005. Так синтез изохинолинона, известный из заявки WO 2005/075431 А1 представляет собой следующую реакцию:
Выход: 65%.
Данный подход также позволяет нам получить ET-D5 всего за три этапа, и все этапы совместимы с безопасным наращиванием производства до промышленных масштабов. Новый путь синтеза МНИХ будет рассмотрен далее.
Учитывая данные, полученные в результате проведенных исследований, был разработан метод синтеза для производства МНИХ в промышленных масштабах, состоящий из трех этапов:
Отдельные этапы предложенного нового метода синтеза МНИХ более подробно будут рассмотрены далее.
Этап 1.
Получение амида:
Выход 80%.
Амид образуется благодаря реакции метиламина и хлорангидрида. Хлорангидрид образуется благодаря реакции излишков тионилхлорида с кислотой и используется без дальнейшей очистки. Выход амида составляет 80%.
Для проведения этой реакции использовалась следующая методика.
Тионилхлорид (1,7 мл, 24 ммоль) добавляют к 5-метокси-2-толуиловой кислоте (2 г, 12 ммоль) под азотом. Смесь перемешивают и дефлегмируют в течение 3-х часов. После этого избыток тионилхлорида удаляют при пониженном давлении 20 мбар и температуре бани роторного испарителя 45°С. Остаток растворяют в метиленхлориде (10 мл), а затем по каплям добавляют 40% водный раствор метиламина (4,1 мл, 48 ммоль) при охлаждении на льду.
2
4
Полученную смесь перемешивают при 0°С в течение 24 часов. Затем реакционный раствор экстрагируют этилацетатом, промывают насыщенным раствором NaCl, высушивают над NaSO и выпаривают при пониженном давлении 100 мбар и температуре бани роторного испарителя 45°С. Полученный остаток подвергают очистке посредством колоночной хроматографии с силикагелем (этилацетат/циклогексан в отношении 7/3 по объему) для получения 5-метокси-2,N-диметилбензамида (1,7 г, выход 80%).
Этап 2.
Конденсация:
Второй этап является ключевым в данной методике и состоит в конденсации амида, предварительно полученного при помощи 4-метокси-бензонитрила. Было проведено испытание процесса конденсации в присутствии аморфного льда малой плотности (LDA) и бутиллития (BuLi). При этом лучший результат был получен в случае с LDA. Конденсация была проведена с высоким выходом - 67%.
Для проведения этой реакции использовалась следующая методика.
4
2
4
В раствор 1,8М диизопропиламида лития (9,3 мл, 16,8 ммоль) в тетрагидрофуране (THF) (15 мл) при -78°С под азотом по каплям добавляют раствор 5-метокси-2,N-диметилбензамида (1 г, 5,6 ммоль) в тетрагидрофолевой кислоте (10 мл), а затем раствор 4-метоксибензонитрила (0,74 г, 5,6 ммоль) в тетрагидрофуране (6 мл). Смесь перемешивают при -78°С в течение 3 часов, затем реакционной смеси дают нагреться при комнатной температуре, после чего добавляют насыщенный водой NHCl. Тетрагидрофуран удаляют при низком давлении 20 мбар и температуре бани роторного испарителя 45°С, полученную смесь экстрагируют в этилацетат и промывают насыщенным раствором NaCl. Органический слой высушивают над NaSO и выпаривают при давлении 20 мбар и температуре бани роторного испарителя 45°С. Полученный остаток подвергается очистке посредством колоночной хроматографии с силикагелем (этилацетат/циклогексан в соотношении 8/2 по объему) для получения 7-метокси-3-(п-метоксифенил)изохинолинона (1,05 г, выход 67%).
Этап 3.
Нитрирование:
Выход: 90%.
Последний этап это нитрирование. Данная реакция является быстрой и высокопродуктивной и используется в различных промышленных процессах.
Для проведения этой реакции использовалась следующая методика.
Раствор 7-метокси-3-(п-метоксифенил)изохинолинона (1 г, 3,55 ммоль) в этилацетате (EtOAc) (3 мл) и уксусной кислоты (7 мл) охлаждают до 10°С при помешивании. Затем раствор азотной кислоты (1,2 мл, 14,2 ммоль) в EtOAc (3 мл) добавляют по капле при температуре ниже 15°С. Смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 2 часов. Затем добавляют воду (20 мл), и полученное твердое вещество собирают, высушивают на воздухе и перекристаллизуют из толуола (или EtOAc) для получения 7-метокси-4-нитро-3-(п-метоксифенил)изохинолинона (1,04 г, выход 90%).
Полученное в результате проведенных реакций вещество было проанализировано с помощью различных методов, которые подтвердили, что полученное вещество представляет собой 7-метокси-4-нитро-3-(п-метоксифенил)изохинолинон (фиг. 1, 2, 3).
В результате проведенных исследований был разработан новый трехэтапный метод синтеза МНИХ, который подходит для производства МНИХ в промышленных масштабах - в количестве нескольких килограммов.