馬傲，劉紹鵬

（徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇徐州 221006）

化合物8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮，又稱氯氮平雜質(zhì)A，英文別名8-chloro-11-oxo-10,11-dihydro-5H-dibenzo-1,4-diazepine，分子式為C13H9ClN2O，是一種用于制備藥物的活性劑和精細(xì)化學(xué)品的有用中間體。本品為土黃色晶體，mp.231℃～232℃，沸點(diǎn)為 334.4℃（760 mm Hg），微溶于水，最佳儲(chǔ)存條件為-20℃低溫冷藏?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)式見圖1。

圖1 8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮的化學(xué)結(jié)構(gòu)式

本研究主要采用重結(jié)晶提純的方法制備8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并 [b,e][1,4]-二氮-11-酮，以HPLC法檢測(cè)所得產(chǎn)物質(zhì)量，從而選取關(guān)鍵的工藝控制點(diǎn)作為影響因素。根據(jù)正交試驗(yàn)的結(jié)果可以更為直觀地判別最優(yōu)配方，確定最佳的工藝參數(shù)。本試驗(yàn)采用四因素三水平的方法設(shè)計(jì)了十組試驗(yàn)，確立一條優(yōu)化的制備工藝。

1 試驗(yàn)材料

1.1 原料和試劑

起始原料2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸和8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮標(biāo)準(zhǔn)品均購(gòu)于美國(guó)Sigma公司；雙蒸水、甲醇和乙腈為色譜純；試劑二甲苯、多聚磷酸和甲苯為分析純；正丁醇為工業(yè)級(jí)，購(gòu)于茂名市鑫茂化工貿(mào)易有限公司。

1.2 儀器

Agilent1200型高效液相色譜儀（美國(guó)安捷倫公司），色譜工作站為 Agilent Chemstation（A.10.02）；GM-0.33A型真空干燥泵（深圳瑞鑫達(dá)化玻儀器有限公司）；JT202N型電子天平（上海精天電子儀器有限公司）；J2077型電加熱器（泰州美旭儀器有限公司）。

2 試驗(yàn)方法

2.1 化合物8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并 [b,e][1,4]-二氮-11-酮的制備方法

選取2-（4-氯-2-硝基苯胺基）苯甲酸（105 g,0.38 mol）、二甲苯（450 mL）和多聚磷酸（2 mL,0.012 mol），混合均勻，加熱至回流后分水，反應(yīng)約21 h。冷卻后，將濾液過濾，濾餅先用甲苯洗滌之后再換用正丁醇重結(jié)晶，干燥（20℃左右）后，得到土黃色晶體——中間體產(chǎn)物8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮（75g，純度 93%），計(jì)算收率。[文獻(xiàn)：收率 83%，純度90%]。

2.2 分析試驗(yàn)

2.2.1 色譜條件

所選的固定相為Agilent Eclipse XDB C18型色譜柱，4.6 mm×250 mm，流動(dòng)相為水和乙腈體系（3∶7,V/V）（用磷酸調(diào)節(jié) pH值至 2.5），流速設(shè)定為 1.0 mL/min，保持柱溫（30±0.5）℃，進(jìn)樣量為 10 μL。

2.2.2 供試品溶液的配制

利用電子天平精密稱取8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮（4.000±0.000 5）g于100 mL量瓶中，加流動(dòng)相溶解，逐級(jí)稀釋，最終制成0.4 mg/mL的2-（4-氯-2-硝基苯胺基）苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)品溶液，作為供試溶液。

2.2.3 對(duì)照品溶液的制備

在100 mL量瓶中精密稱取8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮對(duì)照品（0.8±0.000 5）g，加流動(dòng)相溶解，逐級(jí)稀釋，最終制成8 mg/mL的溶液，作為內(nèi)標(biāo)溶液。

2.2.4 分析方法

在1.5 L離心管中取供試品溶液200 mL,加入80 mL內(nèi)標(biāo)溶液，漩渦混勻，加入甲醇320 mL，漩渦5 min，靜置 20 min，離心（1500 r/min）5 min，吸取上清液，然后轉(zhuǎn)移至自動(dòng)進(jìn)樣器樣品瓶中，進(jìn)行HPLC分析。將供試品溶液和內(nèi)標(biāo)溶液在“2.2.1”項(xiàng)的色譜條件下進(jìn)行樣品檢測(cè)，記錄檢測(cè)結(jié)果色譜圖（見圖2）。

圖2 化合物8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮的高效液相色譜圖

通過圖2可以看出，中間體8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮出峰的保留時(shí)間為8.257 min，各雜質(zhì)峰的保留時(shí)間分別是雜質(zhì)1為5.273 min，雜質(zhì) 2 為 17.672 min。

2.3 單因素試驗(yàn)

2.3.1 反應(yīng)體系中反應(yīng)時(shí)間對(duì)8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的影響

設(shè)計(jì)在不同的反應(yīng)時(shí)間下進(jìn)行試驗(yàn)，采用高效液相色譜法分析所得產(chǎn)物的組分和總體品質(zhì)優(yōu)劣的情況，確定最優(yōu)的反應(yīng)時(shí)間。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

通過表1的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，時(shí)間為0 h不反應(yīng)，1 h、5 h反應(yīng)還不完全；反應(yīng)時(shí)間在1 h、5 h時(shí)，所得產(chǎn)物總體質(zhì)量較差；反應(yīng)時(shí)間在20～22 h時(shí)，產(chǎn)物質(zhì)量參數(shù)水平較穩(wěn)定，2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸殘留量逐漸減少；反應(yīng)時(shí)間在23～25 h時(shí)，產(chǎn)率降低且雜質(zhì)總量呈上升趨勢(shì)，總體質(zhì)量較差。因此確定最優(yōu)的反應(yīng)時(shí)間為20～22 h。反應(yīng)時(shí)間與8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮制備優(yōu)化的關(guān)系示意圖見圖3。

表1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的影響

表1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的影響

參數(shù)值（h） 產(chǎn)率（%） 2-(2-氨基-4-氯苯胺基)苯甲酸（%） 總雜（%）反應(yīng)時(shí)間0151 0 15 20 21 22 23 24 25 0.00 23.82 41.38 64.46 79.17 84.92 91.75 94.03 92.71 91.59 90.84 67.59 49.63 12.47 1.54 1.49 1.16 0.97 0.84 0.79 0.73 0.68 0.00 7.73 4.96 2.75 2.66 1.99 1.95 1.55 2.03 3.37 4.52

圖3 反應(yīng)時(shí)間與8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮制備優(yōu)化的關(guān)系示意圖

2.3.2 二甲苯用量對(duì)8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的影響

試驗(yàn)設(shè)計(jì)不同的二甲苯用量（100～600 mL），對(duì)所得產(chǎn)物通過高效液相色譜法進(jìn)行檢定，確定最合適的二甲苯用量。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

通過表2的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，0 mL二甲苯不能得到目標(biāo)產(chǎn)物；用量為10 mL、20 mL均反應(yīng)不完全；二甲苯的用量在100 mL、200 mL、300 mL時(shí)，產(chǎn)物總體質(zhì)量較差，雜質(zhì)偏多；二甲苯的用量在500 mL、600 mL時(shí)，產(chǎn)率雖較高，但是雜質(zhì)也偏多，因此綜合考慮最終確定最合適的二甲苯用量為350 mL、400 mL、450 mL。二甲苯用量與8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮制備優(yōu)化的關(guān)系示意圖見圖4。

表2 二甲苯用量對(duì)8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的影響

表2 二甲苯用量對(duì)8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的影響

二甲苯用量參 產(chǎn)率（%） 2-(2-氨基-4-氯苯 總雜（%）數(shù)值（mL） 胺基)苯甲酸（%）0 0.0077.460.00 1028.6451.579.94 5043.9513.625.31 10070.462.362.75 20085.172.242.66 30090.921.952.29 35092.751.521.95 40094.030.841.73 45095.710.691.44 50094.590.571.95 60093.840.542.51

圖4 二甲苯用量與8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮制備優(yōu)化的關(guān)系示意圖

2.3.3 多聚磷酸用量對(duì)8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的影響

試驗(yàn)設(shè)計(jì)不同的多聚磷酸用量（1～8 mL），對(duì)所得產(chǎn)物通過高效液相色譜法進(jìn)行檢定，確定最合適的多聚磷酸用量。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 多聚磷酸用量對(duì)8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的影響

表3 多聚磷酸用量對(duì)8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的影響

多聚磷酸用量 產(chǎn)率（%） 2-(2-氨基-4-氯苯 總雜（%）參數(shù)值（mL） 胺基)苯甲酸（%）0 0 70.590 1 74.031.451.67 2 85.710.691.44 3 91.590.451.73 4 80.920.311.95 5 72.140.272.29 6 68.210.222.51 7 66.170.142.66 8 59.680.092.75

通過表3的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，0 mL多聚磷酸不反應(yīng)，多聚磷酸的用量為4～8 mL時(shí)，2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸隨多聚磷酸用量增多逐漸反應(yīng)完全，但產(chǎn)率隨之減少，產(chǎn)物分解生成其他雜質(zhì)，雜質(zhì)總量也逐漸增多。因此確定最合適的多聚磷酸的用量為1～3 mL。多聚磷酸用量與8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮制備優(yōu)化的關(guān)系示意圖見圖5。

圖5 多聚磷酸用量與8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮制備優(yōu)化的關(guān)系示意圖

2.3.4 干燥溫度對(duì)8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的影響

在反應(yīng)結(jié)束后，需要對(duì)經(jīng)過濾后的析出物進(jìn)行干燥，通過高效液相色譜儀對(duì)不同干燥溫度下所制得的產(chǎn)物8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并 [b,e][1,4]-二氮-11-酮的質(zhì)量進(jìn)行考查，確定最適宜的干燥溫度。試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 干燥溫度對(duì)8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮質(zhì)量的影響

表4 干燥溫度對(duì)8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮質(zhì)量的影響

干燥溫度 產(chǎn)率（%） 2-(2-氨基-4-氯苯 總雜（%）參數(shù)值（℃） 胺基)苯甲酸（%）0 78.470.242.48 5 83.510.211.87 1087.170.141.74 1591.120.111.62 2095.510.071.49 2593.150.041.18

通過表4的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，析出物的干燥溫度在0℃～10℃時(shí)，雜質(zhì)總量較大且產(chǎn)量較低；干燥溫度在15℃～25℃時(shí)析出物質(zhì)量總體較好，因此將最適宜的干燥溫度定為15℃～25℃。干燥溫度與8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并 [b,e][1,4]-二氮-11-酮制備優(yōu)化的關(guān)系示意圖見圖6所示。

圖6 干燥溫度與8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮制備優(yōu)化的關(guān)系示意圖

2.4 正交試驗(yàn)

通過單因素試驗(yàn)，確定了反應(yīng)時(shí)間、二甲苯用量、多聚磷酸用量和干燥溫度4個(gè)因素作為影響化合物8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并 [b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的主要因子，對(duì)于各因素分別選取三個(gè)水平，設(shè)計(jì)四因素三水平的L（934）正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)因素水平如表5所示，正交試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表5 因素水平表

表6 正交試驗(yàn)結(jié)果

從表6的正交試驗(yàn)極差R的計(jì)算結(jié)果表明，對(duì)8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成產(chǎn)生影響的順序是反應(yīng)時(shí)間＞二甲苯用量＞干燥溫度＞多聚磷酸用量。由K值可以看出8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并 [b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的最優(yōu)配方為A2B3C3D2，正交試驗(yàn)6號(hào)A2B3C1D2化合物8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并 [b,e][1,4]-二氮-11-酮的收率最高，為90.24%。為了真正確定最優(yōu)8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮的配方，設(shè)計(jì)了驗(yàn)證試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在其他條件都一致的情況下，僅改變多聚磷酸用量一個(gè)因素，配方A2B3C1D2的收率為90.24%，配方A2B3C3D2的收率為91.47%，因此最終確定最優(yōu)8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并 [b,e][1,4]-二氮-11-酮的配方為A2B3C3D2，即反應(yīng)時(shí)間21 h，二甲苯用量450 mL，多聚磷酸用量3 mL，干燥溫度20℃。

3 結(jié)論

8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮制備工藝的影響因素為反應(yīng)時(shí)間、二甲苯用量、多聚磷酸用量和干燥溫度。通過研究確定了四項(xiàng)因素的范圍：反應(yīng)時(shí)間為20～22 h；二甲苯用量為350～450 mL（用量偏少影響收率，用量過高收率無明顯增長(zhǎng)且增加成本）；多聚磷酸用量為1～3 mL（用量偏高會(huì)影響收率，且增加雜質(zhì)總量，不符合藥用標(biāo)準(zhǔn)）；干燥溫度為15℃～25℃。因干燥溫度易于控制，綜合考慮后，確定8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮制備工藝的關(guān)鍵工藝參數(shù)為反應(yīng)時(shí)間（21 h），二甲苯用量（350～450 mL）和多聚磷酸用量（1～3 mL）。經(jīng)過試驗(yàn)證實(shí)，按照本文的試驗(yàn)方法制備8-氯-5,10-二氫-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮的收率和純度比文獻(xiàn)有了明顯提升，效果顯著，為日后投產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn)線提供了一定的參考。