Результат интеллектуальной деятельности: 4-[метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилат]хиназолин и способ его получения

Изобретение относится к области органической химии и медицины, а именно к производным хиназолина, и непосредственно касается 4-[метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилат]хиназолина (1), который может быть использован в качестве прекурсора для синтеза потенциально активных ингибиторов пролилпептидазы, применямых при лечении онкологических заболеваний.

Известно, что производные хиназолина применяются в медицине в качестве противоопухолевых средств, например, (N-[3-Хлор-4-(3-фторбензилокси)фенил]-6-[5-[[[2-(метилсульфонил)этил]амино]метил]-2-фурил]хиназолин-4-амин), являющийся селективным ингибитором внутриклеточной тирозинкиназы, связывающийся с ErbB1 и ErbB2\HER2\neu рецепторами лапатиниб; N-[4-[(3-Хлор-4-фторфенил)амино]-7-[[(3S)-тетрагидро-3-фуранил]окси]-6-хиназолинил]-4-(диметиламино)-2-бутенамид - селективный и необратимый блокатор протеинтирозинкиназных рецепторов семейства ErbB афатиниб [Цибизова А.А., Самотруева М.А., Ковалев В.Б., Тюренков, И.Н. (2017). Описана фармакологическая активность производных бензодиазина // Астраханский медицинский журнал. 2017. Т. 12. №4. С. 27-43; Adams J., Huang P., Patrick D. A strategy for the design of multiplex inhibitors for kinase-mediated signalling in angiogenesis //Current opinion in chemical biology. - 2002. - T. 6. - №. 4. - C. 486-492].

Известно также, что противоопухолевой активностью обладают соединения, содержащие метил-4-(аминометил)циклогексанкарбоксилатный фрагмент, например, метил 4-{[(2-хлор-6,7-диметокси-4-хинолинил)амино]метил}циклогексанкарбоксилат [WO 03055866, C07D 239/95, 2003]. Метил-4-(аминометил)циклогексанкарбоксилатный фрагмент входит в состав транексамовой кислоты [транс-4-(аминометил)циклогексанкарбоновой кислоты, циклокапрона], которая является клинически используемым ингибитором фибринолиза (препарат Транексам®) (Svahn С.М., Merenyi F., Karlson L. Tranexamic acid derivatives with enhanced absorption //Journal of medicinal chemistry. - 1986. - T. 29. - №. 4. - C. 448-453) и используется в составе фармацевтических композиций, которые полезны для лечения и/или профилактики микробных инфекций, роста опухолей, метастазирования и других патологических состояний, модулированных фактором, ингибирующим миграцию макрофагов (MIF) (US 9617212, CO7D 209/246, A6IK 3/4035, A6LX 3/5.377, A6IK 45/06, A61K 39/00, 2017).

Рассматриваемый фрагмент - метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилат, входящий в качестве активного противоопухолевого фрагмента в ряд известных противоопухолевых препаратов, имеет следующую структурную формулу:

, где R - функциональный заместитель.

Авторы статьи (Yoon S. В. et al. Synthesis and evaluation of succinic acid derivatives as prolyl endopeptidase inhibitors //Journal of the Korean Society for Applied Biological Chemistry. - 2011. - T. 54. - №. 5. - C. 731-737.) отмечают сильную ингибирующую активность соединений, содержащих метил-4-(аминометил)циклогексанкарбоксилатный фрагмент, в отношении пролилэндопептидазы (PEP).

Как правило, получение соединений, содержащих данный фрагмент, сопряжено с большими трудностями из-за применения в синтезе высококипящих растворителей и, как следствие, необходимости использования глубокого вакуума для удаления этих растворителей. К недостаткам известных способов можно отнести и высокую длительность их процессов (более 12 часов), а также низкий выход конечного продукта (не более 50%).

Указанные недостатки имеет и известный «Способ получения метил 4-{[(2-хлор-6,7-диметокси-4-хинолинил)амино]метил}циклогексанкарбоксилата» [WO 03055866, C07D 239/95, 2003]. В данном способе в качестве исходных соединений используются 2,4-дихлор-6,7-диметоксихинолин (3,0 г, 0,012 моль, 1 экв.) и метил-4-(аминометил)циклогексанкарбоксилат (9,7 г, 0,047 моль, 4 экв.) и слабонуклеофильное основание - диазобициклоундецен (7 мл, 0,047 моля, 4 экв.). Процесс синтеза проводится в растворителе - н-метилпироллидоне (60 мл) при перемешивании реакционной смеси в запаянной ампуле при 120°С в течение 16 часов. Реакционная смесь упаривается в вакууме и полученный остаток разбавляется дихлорметаном (100 мл). Затем органический слой промывается водой (6 раз по 75 мл), солевым раствором (2 раза по 75 мл), сушится сульфатом магния и упаривается в вакууме. Метил 4-{[(2-хлор-6,7-диметокси-4-хинолинил)амино]метил}циклогексанкарбоксилат выделяется флеш-хроматографией (элюент: этилацетат и гексан - 50 : 50) в виде желтого масла, которое разбавляется дихлорметаном (50 мл) и получается метил 4-{[(2-хлор-6,7-диметокси-4-хинолинил)амино]метил}циклогексанкарбоксилат (2,1 г) в виде твердого осадка с выходом 46%. Недостатком данного способа является низкий выход продукта, длительность процесса (более 12 часов), высокие энергозатраты, применение в качестве растворителя н-метилпироллидона, обладающего высокой температурой кипения (206°С), для удаления которого необходимо применение глубокого вакуума, что делает процесс нетехнологичным и энергозатратным. Ниже приводится схема реакции, лежащей в основе получения 4-{[(2-хлор-6,7-диметокси-4-хинолинил)амино]метил}циклогексанкарбоксилата цитируемым выше способом (2):

Для расширения ассортимента химических соединений, которые могут применяться в качестве прекурсоров для синтеза препаратов, необходимых при лечении онкологических заболеваний предлагается новое соединение 4-[метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилат]хиназолин (1), имеющий структурную формулу:

Предлагается также способ получения 4-[метил 4-аминометил)циклогексанкарбоксилат]хиназолина, осуществляемый реакцией взаимодействия эквимолярных количеств 4-хлорхиназолина с гидрохлоридом метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилата, проводимой при комнатной температуре и интенсивном перемешивании прибавлением по каплям к раствору 4-хлорхиназолина в хлороформе, раствора гидрохлорида метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилата в хлороформе, содержащего триэтиламин в количестве 2-10 молей на моль гидрохлорида метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилата, и перемешиванием полученной реакционной массы при комнатной температуре до образования конечного продукта при контроле степени превращения исходных реагентов в целевой продукт методом тонкослойной хроматографии, и последующим выделением 4-[метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилат]хиназолина, включающим поэтапно: фильтрацию, промывку фильтрата водой и насыщенным раствором хлорида натрия, повторную промывку водой, высушивание сульфатом натрия, упаривание в вакууме, обработку диэтиловым эфиром, повторную фильтрацию и вакуумное высушивание отфильтрованного осадка 4-[метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилат]хиназолина.

Степень превращения исходных реагентов в 4-[метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилат]хиназолин контролируется методом тонкослойной хроматографии с использованием в качестве элюента смеси, содержащей хлороформ: метанол, взятых в объемном соотношении 10 : 1 (фиг. 1),

После фиксирования окончания реакции осадок гидрохлорида триэтиламина отфильтровывается и промывается на фильтре хлороформом, а объединенные фильтраты, содержащие 4-[метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилат]хиназолин, обрабатываются по общей схеме.

Получаемый 4-[метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилат]хиназолин (1) - является производным хиназолина и может использоваться как новый прекурсор для синтеза потенциально активных ингибиторов пролилпептидазы (пролиназы), катализирующей гидролиз пептидной связи. В образовании этой связи участвует СООН-группа пролина, индуктора апоптоза, который, как известно, используется для лечения онкологических заболеваний. Новое соединение по своей структуре является аналогом уже известного соединения - метил 4-{[(2-хлор-6,7-диметокси-4-хинолинил)амино]метил}циклогексанкарбоксилата (2), содержащего общий с ним фрагмент - 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилат:

Новое соединение - 4-[метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилат]хиназолин (1) получают по схеме реакции, лежащей в основе его получения:

4-[Метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилат]хиназолин (1) получают способом по своему механизму схожему со способом получения метил 4-{[(2-хлор-6,7-диметокси-4-хинолинил)амино]метил}циклогексан-карбоксилата (2). В качестве исходных продуктов в процессе используются 4-хлорхиназолин и гидрохлорид метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилат, взятые в эквимолярных количествах. При чем, существенным признаком данного способа является технология смешения исходных компонентов, а именно осуществление ее прибавлением по каплям к хлороформному раствору 4-хлорхиназолина хлороформного раствора смеси гидрохлорида метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилата со слабонуклеофильным основанием - триэтиламином, взятым в количестве 2-10 молей на моль гидрохлорида метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилата. Эта стадия проводится при комнатной температуре и при интенсивном перемешивании. Количество вводимого триэтиламина выбирается исходя из его молярного соотношения к гидрохлориду метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилату, равного 2-10, что оптимально для полного связыванияя образующегося при реакции хлора.

Степень превращения исходных реагентов в конечный продукт - 4-[метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилат]хиназолин (1) фиксируется с помощью метода тонкослойной хроматографии. Оптимально в качестве элюента смеси использование смеси, содержащей хлороформ: метанол, взятых в объемном соотношении 10 : 1, и силикагеля марки «Fluka» (70-230 mesh, 60 ).. Этот элюент, подобранный экспериментальным путем, позволяет оптимально достигнуть необходимой однозначности и четкости результатов анализа конверсии данной реакции, что видно из приведенного ниже рисунка (Фиг. 1) На рисунке изображена хроматограмма а исходного реагента и продукта реакции в тонком слое, проявленная в йодовой камере: [элюент - хлороформ: метанол - 10 : 1, силикагель марки «Fluka» (70-230 mesh, 60 .] На хроматограмме пятно слева (Rf=0,5) соответствует исходному веществу 4-хлорхиназолину, а пятно справа (Rf=0,3) - целевому продукту 4-[метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилат]хиназолину (1). Тонкослойная хроматография подтверждает, что исходный реагент полностью превратился в конечный продукт.

Выделение 4-[метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилат]хиназолина (1) проводится по определенной схеме и включает поэтапные стадии: фильтрацию, промывку фильтрата водой и насыщенным раствором хлорида натрия, повторную промывку водой, высушивание сульфатом натрия, упаривание в вакууме, обработку диэтиловым эфиром, повторную фильтрацию и вакуумную сушку отфильтрованного осадка конечного продукта.

Осуществляемый способ позволяет минимизировать потери получаемого вещества, для чего после фиксирования окончания реакции осадок гидрохлорида триэтиламина отфильтровывается, промывается на фильтре хлороформом, а выделенные фильтраты объединяются и обрабатываются по той же схеме, что и основная порция.

Предлагаемый способ технологичен и экономичен, поскольку:

в качестве растворителя используется хлороформ, который может быть легко удален из реакционной смеси, поскольку он относится к легкоудаляемым растворителям (Т_кип=61°С);

весь процесс проводится при комнатной температуре в течение 10 часов;

способ обеспечивает высокий выход конечного продукта (выход продукта - 85%).

Заявляемый Способ обладает явными преимуществами по сравнению с известным способом получения метил 4-{[(2-хлор-6,7-диметокси-4-хинолинил)амино]метил}циклогексанкарбоксилата» [WO 03055866,] описанным выше, в котором, при схожей схеме синтеза, используется высококипящий растворитель н-метилпирролидон (Т_кип=206°С), а для связывания хлора используется дорогостоящий диазобициклоундецен, и при этом процесс довольно длителен (более 12 часов) и осуществим с невысоким выходом конечного продукта (менее 50%).

Ниже изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример 1. В трехгорлую круглодонную колбу, снабженную магнитной мешалкой, обратным холодильником с хлоркальциевой трубкой, термометром и капельной воронкой загружают 4-хлорхиназолин (2,0 г, 0,012 моля, 1 экв.) в 10 мл хлороформа, а затем к полученному раствору при 20-25°С при интенсивном перемешивании прибавляют по каплям смесь гидрохлорида метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилата (2,5 г, 0,012 моля, 1 экв.), триэтиламина (12,1 г, 0,120 моля, 10 экв.) в 5 мл хлороформа. Затем реакционную смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 10 часов. Степень превращения исходных реагентов контролируют методом тонкослойной хроматографии, элюент - хлороформ : метанол - 10 : 1 (фиг. 1). Выпавший бесцветный осадок (гидрохлорид триэтиламина) отфильтровывают и промывают его на фильтре 10 мл хлороформа. Объединенный фильтрат последовательно промывают 10 мл Н₂О, 10 мл насыщенного раствора NaCl, 10 мл Н₂О, высушивают сульфатом натрия и упаривают в вакууме. Полученный остаток 3,4 г (карамель оранжевого цвета) разбавляют 15 мл холодного Et₂O, выпавший из раствора осадок отфильтровывают и высушивают в вакууме. Получают 3,1 г (85%) 4-[метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилат]хиназолина (1) с т. пл. 136-138°С.

Найдено, %: С, 68.02; Н, 6.96; N, 14.14. C₁₇H₂₁N₃O₂. Вычислено, %: С, 68.20; Н, 7.07; N, 14.04.

Спектр ЯМР ¹H (300,28 МГц, CDCl₃, δ, м.д., J, Гц): 1.02-1.20 (м, 2 Н, СН₂-2); 1.35-1.55 (м, 2 Н, СН₂-6); 1.69-1.87 (м, 1 Н, СН-1); 1.90-2.13 (м, 4 Н, СН₂-3 + СН₂-5); 2.23-2.37 (м, 1 Н, СН-4); 3.59 (т, 2 Н, CH₂NH, ³J_H,H=6.3); 3.67 (с, 3 Н, СН₃); 6.43 (уш. с, 1 Н, NH); 7.49 (т, 1 Н, СН-6, ³J_H,H=7.7); 7.75 (т, 1 Н, СН-7, ³J_H,H=7.7); 7.88 (д, 2 Н, СН-5 + С_Н-8, ³J_H,H=8.4); 8.65 (с, 1 Н, СН-2).

Спектр ЯМР ¹³С{¹H} (75,50 МГц, CDCl₃, δ, м.д.): 28.42 (СН₂-5 + СН₂-6); 30.00 (СН₂-2 + СН₂-3); 37.00 (СН-1); 43.15 (СН-4); 47.25 (CH₂NH); 51.61 (СН₃); 114.67 (С-4а); 120.67 (СН-5); 126.30 (СН-6); 127.53 (СН-7); 132.94 (СН-8); 147.93 (С-8а); 154.63 (СН-2); 159.78 (С-4); 176.23 (С=O).

Пример 2. Пример 2 проводят аналогично примеру 1, изменив только количество триэтиламина, соответствующие 10 молей триэтиламина на моль гидрохлорида метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилата. В процессе реакции используют: 4-хлорхиназолин (2,0 г, 0,012 моля, 1 экв.), гидрохлорид метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилата (2,5 г, 0,012 моля, 1 экв.), триэтиламин (2,4 г, 0,024 моля, 2 экв.) и 10 мл хлороформа, что соответствует соотношению триэтиламина в количестве 2 молей на моль гидрохлорида метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилата. Согласно данным спектров ЯМР и элементного анализа в результате реакции получают тот же конечный продукт с 80% выходом - 4-[метил 4-(аминометил)циклогексанкарбоксилат]хиназолин (1).