4-置換キナゾリン誘導体の簡便な準備

要約

A protocol for facile preparation of 4-substituted quinazoline derivatives from 2-aminobenzophenones, thiourea and dimethyl sulfoxide is presented.

要約

本論文で報告すると、ジメチルスルホキシド（DMSO）の存在下で、置換2-アミノベンゾフェノンとチオ尿素との反応からの4-置換キナゾリン誘導体の直接製造のための非常にシンプルな方法です。硫化水素を得るためにDMSOと反応しながらこれは、チオ尿素を2-アミノベンゾフェノンと前者反応して4- phenylquinazolin -2（1H） - イミン中間体を形成するためのカルボジイミド及び硫化水素を形成するために熱分解を受けたユニークな相補的な反応系でありますメタンチオールまたはその後相補的還元剤として機能4-フェニル-1,2-ジヒドロ-2-アミンに4- phenylquinazolin -2（1H） - イミン中間低減する他の硫黄含有分子。続いて、4-フェニル-1,2-ジヒドロ-2-アミンは、置換キナゾリン誘導体が得られるからのアンモニアの除去。 GC / MSでモニターして、この反応は、通常、2アミノベンゾフェノンから生じる単一の製品としてキナゾリン誘導体与えます分析は、 等ジメチルジスルフィド、ジメチルトリスルフィドなどの含硫黄分子の少量と共に反応は、通常、小規模で160ºCで4-6時間で完了しますが、大規模に行われたときに24時間にわたって続くことがあります。反応生成物は、容易に、カラムクロマトグラフィーまたは薄層クロマトグラフィー、続いて水で洗浄オフDMSOを用いて精製することができます。

概要

置換されたキナゾリンは、複素環の固有のタイプとして、とりわけ、抗生物質、抗鬱剤^1、2、抗炎症^、3,4-抗高血圧、抗マラリア^3、5及び抗腫瘍^{、6を含む}生物学的活性を、種々の知られています。しかも、例えば 、4-置換キナゾリン、4-アリール-キナゾリン、抗マラリア原虫活性を有する^7は上皮成長因子受容体として認識されているメチシリン耐性黄色ブドウ球菌に対する（EGFR）チロシンキナーゼ阻害剤^、8 CNS抑制^、9および抗生物質黄色ブドウ球菌およびバンコマイシン耐性腸球菌 ^。10ための生物学的活性の広いスペクトルの、置換キナゾリンのための合成方法は、主に検討されています。例として、25以上の合成方法は、すでに4-phenylquinazolinesの製造のために報告されている^。11担当者をresentative方法は、三フッ化ホウ素エーテルの存在下で2 -アミノベンゾフェノンおよびホルムアミドから4-phenylquinazolinesの形成（BF _3・Et 2 Oを^）12またはギ酸^、13またはウロトロピンとブロモ酢酸エチルで2 -アミノベンゾフェノンの反応からを含みます¹⁴または酸化剤の存在下でアルデヒドと酢酸アンモニウムとの反応^。15

水分に敏感な試薬を用いて上記の反応とは異なる（ 例えば 、BF _3・Et 2 Oを）したり、高価な試薬（ 例えば 、ウロトロピンおよびブロモ酢酸エチル）、簡単にジメチルスルホキシドに4-phenylquinazolines対応に2 -アミノベンゾフェノンを変換することができます容易な方法（チオ尿素の存在下でDMSO）が検討されています。広範囲この反応のメカニズムの研究は、チオ尿素は、カルボジイミドを形成するために熱分解を受けた相補的反応であることを示しているとDMSOが使用されている一方カルボジイミドが2-アミノベンゾフェノンと反応して硫化水素が、4- phenylquinazolin -2（1H） - イミン中間体を形成しない溶媒のみでなく、生成する試薬のような硫黄含有が水素と反応し還元試薬硫化物（また、チオ尿素から発生します）。そして、硫黄含有還元剤を減らす4- phenylquinazolin -2（1H）4- phenylquinazolineを形成するために、アンモニアの除去を受けて4-フェニル-1,2-ジヒドロ-2-アミンを形成するイミン中間体。この反応は、通常135から160°Cからの温度で行われ、容易にホットプレート上でまたはマイクロ波照射下で、従来の油浴の加熱手段により行うことができます。この反応は、一般的に以下の図1に示されています。

図1：2アミノベンゾフェノンとの間の一般的な反応DMSO中のチオ尿素。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

プロトコル

注意：使用する前に、関連するすべての物質安全データシート（MSDS）を参照してください。 2 - アミノベンゾフェノンは無臭である一方で、いくつかの硫黄含有分子がこの反応で生成されます。したがって、換気の良い状態を常に使用する必要があります。 140℃より高い温度で反応を行う際に、マイクロ波照射下で記録されている圧力が5バールの上に行く可能性があるため、すべての適切な安全慣行を使用してください。温度を160℃に設定された場合、記録された最高圧力は、ほぼマイクロ波反応器が処理できる上限値である21バールです。圧力は反応を還流下で油浴中で行われている問題ではありませんが、十分な換気を常に使用する必要があります。

小規模の下でマイクロ波照射中の4-Phenylquinazolineの調製

1. 反応混合物の調製
   1. 2〜5ミリリットルマイクロ波反応管に互換性の磁気攪拌棒を追加します。
   2. 化学天秤を使用して、上記反応管に2ア​​ミノベンゾフェノン（黄色粉末）、チオ尿素の0.0988グラム（白色結晶、3当量）の0.0866グラムの重量を量ります。
      注3：2-アミノベンゾフェノンとチオ尿素との間の最適な比は1です。
   3. 転写反応チューブにDMSOを5ml。
      注：DMSOの量は非常に柔軟である、DMSO 5mlを、製造元のガイドに従って、マイクロ波の正確な吸収のためのボリュームの最小要件を満たすのにちょうど約十分です。しかし、熱的条件の下で、はるかに少ない溶媒が、この規模の反応のために必要とされます。
   4. ゴム隔壁入口を含む互換性のあるアルミニウムキャップを有する反応管を密封します。
   5. 激しく反応物を溶解させるために1-2分間ボルテックスにチューブを振ります。
      注：チオ尿素が完全に室温でDMSOに溶解しないが、熱が印加されたときには、完全に溶解します。
   6. 2ミリリットルのガラスsに反応液5μlを撤回するマイクロシリンジを使用してください反応が開始する前に、ガスクロマトグラフィー/質量分析（GC / MS）分析のために、酢酸エチル（EtOAc）での0.35ミリリットルを含むチューブをampling。
2. マイクロ波照射下で4-​​phenylquinazolineの形成
   1. マイクロ波反応器の電源を入れ、8チューブホルダの1にマイクロ波反応管に入れました。
   2. セットアップ反応など管の場所など、タッチスクリーンを介してパラメータを、（ 例えば 、ウェル1〜8）、管の種類 （例えば2〜5 ml）を、（150℃）、反応温度、プレ攪拌時間（1分）、マイクロ波吸収レベル（ハイ）、攪拌速度（600rpmで）、反応時間（5時間）。
   3. 一旦、全てのパラメータが正しく設定されている、「実行」ボタンをクリックして、ロボットが自動的にチューブホルダ（またはウェル）から反応管をピックアップし、加熱ホール内にそれを配置します。その後、マイクロ波反応器は、以前に設定したパラメータに応じた反応を実行します。
   4. マイクロ波照射は、Wが完了すると温度までAITが30ºC近くまで低下し、ロボットは反応管をピックアップし、元の所有者にそれを戻します。
   5. 反応混合物（透明な黄色の溶液、観察されなかった不溶性物質）の5μLを撤回し、GC / MS分析のためのEtOAc 0.35ミリリットルを含む別の2ミリリットルガラスサンプリングチューブに追加し、マイクロシリンジを使用してください。
   6. GC / MS分析は反応が半分しか完了したことを示すように、同じ温度でさらに5時間、同じチューブのマイクロ波反応を設定します。
      注：反応時間は使用する原料物質の量は、反応溶液の濃度、2-アミノベンゾフェノンの置換基、そしてより重要なことには、反応温度に依存して変化します。例えば、DMSOの3ミリリットル中に0.3グラムの2-アミノベンゾフェノンの反応は、160℃で6時間で完了しますが、マイクロ波照射とホットプレート加熱の両方の下で140℃で14以上の時間持続します。また、反応pを監視することをお勧めしますeriodically GCまたはGC / MS分析で。それが最良のツールではありませんが、GCまたはGC / MSに利用できない人々は、その後、反応を監視するために、薄層クロマトグラフィー（TLC）を使用する必要があります。
3. 反応混合物のGC / MS分析
   1. GC / MSは、製造業者のプロトコルに従って適切に設定されていることを確認します。
   2. オートサンプラートレイにガラスサンプリングチューブを入れてください。
   3. インジェクタの機能を制御し、座標データ取得プログラムを開始するために、モニタの「GCMS_3」ショートカット、GCと質量分析計をクリックします。ドロップダウンメニューの「メソッド」をクリックして強調表示することによって、適切な方法をロード」ロード方法を。」選択された方法は、GCおよび標的サンプルを分析するための四重極質量分析計の両方のために必要なすべてのパラメータが含まれています。そのような方法が存在しない場合、必要​​なメソッドを作成します。
      1. 新しいサンプルについては、特定のサンプルに合わせてGCパラメータの一部を変更する場合は、「編集Entirをハイライト電子方法ドロップダウンメニューから「メソッドを、それに応じて、関連するパラメータを変更する」をクリックするだけでは」。頻繁に変更されたGCパラメータは、初期温度とその温度を保持する期間、温度上昇の速度、最終温度とされています継続時間は、注入、平衡時間の前後に注射針を洗浄するために、時間を温度、噴射量を維持し、実行時のポスト、およびポスト運転温度。
      2. この実験では、20℃/分の温度の上昇率、および250℃（5分）での最終温度は、70℃（1分）の初期GC温度を設定。 15分の総走行時間を使用してください。後の洗浄針の4プレ洗浄および4で、2μlの注入量を使用してください。この条件の下で使用されるキャリアガスとして純粋なヘリウムを使用してください。
         注：GC / MS分析のための方法は、GCとMS機器の両方を実行するために予め設定されたパラメータが含まれています。パラメータFOR GCはその温度を保持するために、GCカラムと分の数を加熱するオーブンの初期温度を含む、オーブンの温度を上昇させる速度、オーブンの最終温度と分の数は、前の最終温度を保持しますGC分析は完了します。試料の量は、注入されました。キャリアガスの分割率。サンプルが注入される前に何度も針を洗浄します。試料が注入された後に針を洗浄する回数、 等最初と最後の温度の選択、ならびに昇温速度は、分析される試料の性質に依存します。一般に、低沸点の非極性分子は、比較的低い初期温度で分析されます。
   4. 製造業者のプロトコルに従ってチューン質量分析計。
      1. 実行方法を選択すると、ドロップダウンメニューの一番上に「インストゥルメント」をクリックして、ハイライト「チューニングMSD。」その後、別のウィンドウデータ取得ウィンドウの前面に表示されます。一つは、「チューニングMSD」または「QuickTune」のいずれかを選択して、質量分析計のチューニング・プロセスを開始するには、「OK」ボタンをクリックすることができます。 「チューニングMSD」オプションは、約10分を実行しているのに対し、「QuickTune」オプションは、完了するまでに約3分かかります。通常の状況下では、「QuickTune」オプションは、0.1ダルトンまでの精度で質量分析計を校正するのに十分に良好です。調整プロセスは、CO _2など のピーク69、219及びパーフルオロトリブチルアミンの502の相対的な存在量（PFTBA）ならびにN ₂の量は、O _2、H 2 Oを測定します
         注：質量分析計は、質量の正確な測定を持っているために、一日おきに較正されなければなりません。チューニングは、このような四重の電圧、質量検出器の真空、バックグラウンドノイズ、質量分析計を測定するための標準的なピークとして、適切に動作する質量分析計のパラメータを調整することですなど一つは「QuickTune」または「チューニングMSD」オプションを選択することによって、 すなわち 、質量分析計を較正するためにオートチューンまたは手動チューニングモードのいずれかを選択することができます。
   5. GC / MSデータを取得
      1. 編集データ取得シーケンス。 「シーケンスの編集」を強調するために、ドロップダウンメニューの一番上に「シーケンス」をクリックすると、新しいウィンドウがポップアップし、サンプルについての情報は、このような試料の種類（サンプル、ブランク、校正、QCとして入力、であるべきですべてのサンプル情報が入力された場合など ）、1から100までのサンプルバイアル（）、サンプル名、データファイル名、サンプルのコメントなどの場所は、「OK」ボタンをクリックします。次に、「保存シーケンスとして..」と入力適切なフォルダ内のシーケンス名をハイライト表示し、ドロップダウンメニューの一番上に「シーケンス」をクリックします。
      2. GC / MSデータを取得します。 「ファイル名を指定して実行シーケンス」を強調するために、ドロップダウンメニューの一番上に「シーケンス」をクリックして、選択します取得したデータを保存し、データ収集プロセスを開始するには、「ファイル名を指定して実行シーケンス」ボタンをクリックするための適切な「データ・ファイル・ディレクトリ」。
   6. GC / MSの結果の分析
      注：分子は、保持時間、いわゆる、それらがGCカラムから溶出された分によって特徴付けることができます。同じGC条件（ すなわち 、上記GCパラメータ）の下で、特定の分子の滞留時間は、非常に再現性があります。化合物は、さらに、そのマススペクトルによって確認することができます。一つは、簡単に保持時間および質量スペクトルの点で化合物を同定し、ならびに化合物の純度を確認することができます。
      1. ダブル故意GC / MSマシンから取得したデータを処理するソフトウェアを起動するには、モニタに「GCMS_3データ分析」のショートカットをクリックします。
      2. データ収集プロセスの間に、分析されるサンプルのインスタント結果を表示するには、メニューとhighligドロップダウンから「ファイル」をクリックHTは、サンプルの同期GCスペクトルを取得するには、「スナップショットを取ります」。取得プロセスが完了した後、多くの場合、人々は、データを処理します。この場合は、「ロード・データファイル」を強調するために、ドロップダウンメニューから「ファイル」をクリックし、正しいデータファイルを選択するか、またはデータディレクトリを参照し、二重サンプルの全体GCスペクトルを表示するには、データファイルをクリックします。縦線は、マウスをGCスペクトルのウィンドウの内側に指摘された位置に表示されます。
      3. 縦線がピークの最高点に当たるピークの中央にマウスを移動し、ダブルGCスペクトルのウィンドウの下の新しいウィンドウでサンプルの質量スペクトルを起動するには、マウスの右ボタンをクリックします。一つは、左ボタンを保持することにより、質量スペクトルをズームして、マススペクトルの詳細のためにズームする領域を選択することができます。
      4. ダブル2新しいウィンドウを得るために、質量スペクトルウィンドウ内でマウスの右ボタンをクリックすることにより、化合物を同定します。小さな最も可能性の高い分析質量スペクトルと一致しているデータベースから20分子をもたらし、それらの類似性のために、20分子をランク付け "C：データベースのW8N08.LはPBM検索結果」の名前を持つフロントウィンドウ。大きなバックウィンドウは、トップパネルには、GCスペクトル内部の分析ピークの元の質量スペクトルを表示する2つのパネルを、含まれており、下のパネルは、小さなフロントウィンドウのリストから選択された分子の質量スペクトルを表示します。多くの場合、一般的な有機化合物はデータベースに集め、標準的なマススペクトルとの質量スペクトルを比較することによって確認することができます。データベースに収集されていない新規化合物または分子を直接確認することはできませんが、自分の身元が予想される分子量とその構造で可能なフラグメントのマッチングによって得ることができます。
      5. GCスペクトル上の保持時間を比較することにより、異なる試料中の同じ化合物を特定します。データacquの同じ条件の下でisition、同じ化合物は、GCスペクトルに同じ保持時間で表示されます。
      6. 「統合」または「自動積分」のいずれかのハイライト、および「パーセントレポート」を選択し、ドロップダウンメニューの「クロマトグラム」をクリックすることにより、試料の純度を分析します。
      7. 1ドロップダウンメニューの「ファイル」をクリックすると、GCスペクトルと「プリンタの設定」を選択することで、縦または横のいずれかの形式でGCスペクトル内部のピークに対応する質量スペクトルの両方を印刷します。また、PDFコンバータを選択することにより、PDF形式に直接スペクトルを印刷します。
4. 反応混合物の抽出
   注：不快臭を有する硫黄含有分子を少量この反応で生成されるような分離プロセスは、ヒュームフード内で行われています。
   1. メーカー提供プライヤーでマイクロ波反応管を開き、分液漏斗125ミリリットル中に反応混合物を移します。 AこのファンネルへのEtOAcのddの20ミリリットルの水10ミリリットルが続きます。
      注：反応液を一日かけて室温で放置された場合には、長い針状結晶は、溶液の濃度に応じて溶液中に現れることができます。したがって、結晶を形成するために、室温で、大規模な反応混合物を残し、時間が要因でない場合、直接結晶の生成物を単離することが賢明です。
   2. 精力的に分液ロートを振ると、底部の水層を排出します。その後、分液漏斗に水の別の10ミリリットルを追加し、このプロセスを繰り返します。
   3. ロータリーエバポレーターで約1mlに残ったEtOAc溶液を下に濃縮します。
5. 分取TLCにより4-phenylquinazolineの精製
   1. ×20センチTLCプレート上の試料のストライプが1cm未満の幅であるエッジから約1cmになるようにTLCプレートを調製用20 cmのパスツールピペットを用いて濃縮EtOAc溶液を移します。 GLAにこのプレートを浸しヘキサン及び酢酸エチル150mlを含むSS室（2：1）。 TLCプレートの上部に接近溶剤フロンティアの動きを見て、溶媒フロンティアは、上端から約1cmのときにプレートを取り出します。
      1. サンプルがロードされる前に場所をマークするために鉛筆で、TLCプレート上の2つの直線を描画します。また、試料のストライプが下に依然として約2mm溶媒レベルより上になるようにガラスチャンバーにTLCプレートを浸し。
   2. 紫外線（UV）光の下では、緑色の蛍光を有するバンドをマークするために鉛筆を使用し、 _および R f = 0.68、ヘキサン/ EtOAc = 2の相対移動度（計量紙にTLCプレート上にマークされたバンドを掻き：1）。
      注：これによりUV吸収の高感度に、1は、板の上に複数の弱いバンドを観察することができます。しかし、一番上のバンドは、多くの場合、ジメチルジスルフィド、ジメチルトリスルフィドなどの硫黄含有分子に対応します。 4-phenylquinazoline以下、他のバンドはvisiblあります電子が、その量は、単離され、特徴づけられるには余りにも少しあります。
   3. グラスウールを充填したガラスピペットを、シリカゲルの粉末がピペット内に落下できるように斜めに秤量紙を折り畳むことによりピペットに傷シリカゲル粉末を転送し、タイトシリカゲルをパックするために硬い表面に対してピペットをタップ。 2ドラムシンチレーションバイアルにアセトン（8〜15ミリリットル）でピペットを洗浄します。
   4. GC / MS分析のために別の2mLのガラス製サンプル管に溶出したアセトン溶液0.35ミリリットル転送、直接ロータリーエバポレーター上の残りのアセトン溶液を乾燥させます。さらに乾燥用の真空デシケーター中で精製された化合物を含む全シンチレーションバイアルを置きます。
      注：この段階までは、生成物を精製し、さらに特徴付け（例えば、核磁気共鳴（NMR）分光法）、または追加の変換のために使用することができます。

4-Phenylquinazoline Iの調製ホットプレート加熱を介した小規模のn

反応混合物を、反応混合物の抽出のGC / MS分析のための手順、および反応生成物の精製は、セクション1（1.1.1-1.3.4、1.4.1-1.4.3に記載されたものと非常に類似している注： 、および1.5.1-1.5.5、それぞれ）、これらのステップのほとんどは、以下省略されるように。

1. ホットプレートを加熱するための反応混合物の調製
   1. 同じバイアルにDMSOの0.5ミリリットルを転送した後、2ミリリットルのガラスバイアルに2アミノベンゾフェノン及びチオ尿素の0.0280グラムの0.0240グラムを計量し、スクリューキャップでバイアルを閉じます。
      注：この状態で使用されるDMSOの量は、マイクロ波照射下のものよりもはるかに小さいです。反応物を溶解するために溶液のボルテックス攪拌のために起因この反応の小規模に、磁気攪拌は、もはや必要ありません。しかし、比較的大きな反応スケールで、例えば、2ドラムシンチレーションバイアル又は丸底フラスコ中で、磁気撹拌まだ必要とされています。
2. ホットプレート加熱を介した4-phenylquinazolineの調製
   1. ヒュームフードの内側には、ホットプレートの上に加熱ブロックを入れ、160℃に温度を設定。
   2. 温度が160℃に達すると、加熱ブロック中のウェルの一つにガラスバイアルを挿入します。約半分の時間間隔で、バイアルの外に取ると、手の2-3秒のためにそれを振ると、再び十分にそれを置きます。 6時間後、バイアルから取り、冷却するヒュームフードの内側にそれを残します。
   3. 酢酸エチルの0.35ミリリットルを含む別の2ミリリットルのガラス製サンプリングチューブに移し、反応液5μl、およびGC / MS分析のためのサンプルを提出します。
3. 反応が完了したら、GC / MS分析のためにセクション1.1.1-1.3.4、1.4.1-1.4.3で詳細を参照してください1で述べたように、製品を動作し、1.5.1-1.5.5、それぞれの反応混合物の抽出、および生成物の精製。

結果

反応の前に反応混合物のGC分析は、マイクロ波照射下で反応させた後5時間、そして150℃でマイクロ波照射下での反応後の10時間は、明らかに、このニート反応のプロセスを示す図2に示されています。 2-アミノベンゾフェノンと4- phenylquinazolineの質量スペクトルは、それぞれ、 図 3および図 4に示されています。有機化?...

ディスカッション

生成物の分子量は、唯一の（ 図 3および図 4に示されるように）出発物質のそれに対して9によって増加される（ 図2に示すように）このきれいな反応は初めに非常に魅力的な表示します。炭素の原子量は添付の水素原子（複数可）が含まれていない場合、12は非常に高い、分子内に一つの炭素原子の導入は、少なくとも12の分子量を増加させ?...

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
2-Aminobenzophenone	Alfa Aesar	A12580	98% purity, with tiny impurity as seen on Figure 1(A) in the manuscript.
Thiourea	Acros	138910010	1 kg package, 99%, extra pure
Dimethyl Sulfoxide	Acros	326880010	Methyl sulfoxide, 99.7+%, Extra Dry, AcroSeal®
N,N-Dimethylformamide	Acros	348430010	N,N-Dimethylformamide, 99.8%, Extra Dry over Molecular Sieve, AcroSeal®
Ethyl Acetate	Acros	610170040	Ethyl acetate, used as solvent for GC/MS analysis
Preparative TLC plate	Sigma-Aldrich	Z740216 SIGMA	PTLC (Preparative TLC) Glass Plates from EMD/Merck KGaA
Rotavapor	Buchi	Rotavapor R-205	Use to dry solvent
Microwave Reactor	Biotage	Initiator+	Use to carry out chemical reaction under microwave irradiation
Hotplate	IKA	RCT basic	use to carry out thermal chemical reaction