本发明属于药物化学合成领域，具体涉及一种替莫唑胺的制备方法。
背景技术：
替莫唑胺(temozolomide)是第一个口服有效的咪唑并四嗪类抗肿瘤药物，属于第二代具有抗肿瘤活性的烷化剂，口服后不需肝内代谢激活，易透过血脑屏障，耐受性好且与其他抗肿瘤药没有叠加毒性，与放射治疗具有协同疗效，适用于常规治疗后复发的恶性胶质瘤，如多形性胶质母细胞瘤或退行性星形细胞瘤，也是治疗转移性黑色素瘤的一线用药。替莫唑胺化学名为3,4-二氢-3-甲基-4-氧代咪唑并[5,1-d]-1,2,3,5-四嗪-8-甲酰胺，化学结构式为：
有关替莫唑胺的制备方法已有多个文献和专利报道的不同工艺方法，各具特色和优缺点。
方法一(文献《journalofthechemicalsocietyperkintransactions1，1998，vol.10，pp.1669-1676》、《journaloforganicchemistry1986，vol.51，pp.3781-3788》、《journalofthechemicalsocietyperkintransactions1，1995，vol.3，pp.249-252》、《journalofmedicinalchemistry1984，vol.27，pp.196-201》、《bioorganicandmedicinalchemistryletters1996，vol.6，pp.185-188》、《journaloforganicchemistry1997，vol.62，pp.7288-7294》、《chemicalcommunications1997，vol.4，pp.363-364》，专利wo2010058430a1、us5260291、us20060183898)，5-氨基咪唑-4-甲酰胺通过重氮化然后与甲基异氰酸酯进行环化得到替莫唑胺；或者，5-氨基咪唑-4-甲酰胺在重氮化之后，与三甲基硅基异氰酸酯进行环化，再进行n-甲基化，同样得到替莫唑胺，合成路线如下：
5-氨基咪唑-4-甲酰胺也可以先与甲基异氰酸酯对接，得到中间体1-(甲基氨基甲酰基)-5-氨基咪唑-4-甲酰胺(式1)，然后进行重氮化并环化，如下：
方法二(文献《journalofthechemicalsocietychemicalcommunications1994，vol.14，pp.1687-1688》)，5-氨基咪唑-4-甲酰胺通过重氮化然后与异氰酰乙酸乙酯对接进行环化构建合成替莫唑胺所需要的咪唑并四嗪环，或者先与异氰酰乙酸乙酯对接，再进行重氮化和环化反应来构建同样的咪唑并四嗪环，往下经过多步反应，得到替莫唑胺：
方法三(文献《medchemcomm2018，vol.9，pp.545-553》，专利wo2009077741a2)，首先制备异氰酰甲基三甲基硅乙基醚，然后与5-氨基咪唑-4-甲酰胺经重氮化作用的重氮盐进行环化，得到替莫唑胺所需要的咪唑并四嗪环，往下经过各步反应，得到替莫唑胺，如下所示：
方法四(文献《organicletters2012，vol.14，pp.5872-5875》)，首先制备异氰酰甲基氨基甲酸叔丁酯，然后与5-氨基咪唑-4-甲酰胺的重氮盐进行环化得到替莫唑胺所需要的咪唑并四嗪环，酸解之后再甲基化，得到替莫唑胺，如下所示：
方法一至方法四中均使用了含较大毒性的异氰酸酯基或异氰酰基的化合物，诸如甲基异氰酸酯、三甲基硅基异氰酸酯、异氰酰乙酸乙酯、异氰酰甲基三甲基硅乙基醚、异氰酰甲基氨基甲酸叔丁酯等，增加工艺的操作风险，不利于工艺的产业化生产应用和推广。
方法五(专利us6844434、wo2008038031a1)，5-氨基咪唑-4-甲酰胺与氯甲酸对硝基苯酯进行酰胺化反应生成酰胺结构，再与甲基肼进行酰胺化反应，或者与甲胺进行酰胺化反应得到中间体1-(甲基氨基甲酰基)-5-氨基咪唑-4-甲酰胺(式1)，最后经氧化脱氢环化，或重氮化反应并环化，得到替莫唑胺，如下：
另外，式1也可以通过先进行氯甲酸对硝基苯酯与甲胺的反应，再与5-氨基咪唑-4-甲酰胺对接而得到(专利wo2018122724a1)；或者直接用甲氨基甲酰氯(专利cn109467534a)，如下：
方法六(专利us20100036121a1、wo2018112589)，由5-氨基咪唑-4-甲酰胺通过对环上的n-h进行甲氨基甲酰化，制备得到中间体式1，进而采用方法五的反应条件，最后得到替莫唑胺：
由于5-氨基咪唑-4-甲酰胺有多个氨基位点，方法五和方法六的各种酰胺化反应将产生不同的副反应产物杂质，需要层析柱纯化，增加工艺的操作难度和成本。
方法七(文献《molecules2013，vol.18，pp.15344-15356》，专利wo2008038031a1、wo2010140168a1、us20050131227)，用环化的方法构建咪唑环，制备得到中间体式1，进而用方法五的方法，最后得到替莫唑胺，其所采用的起始原料价格昂贵、不易获得，工艺成本较高，如下所示：
方法八(文献《journalofthechemicalsocietyperkintransactions1，2002，vol.16，pp.1877-1880》)，以5-硝基咪唑为原料，经多步反应，最后在光照作用下环化得到替莫唑胺：
整个工艺路线太长，成本较高，不利于产业化。
方法九(文献《journalofmedicinalchemistry2002，vol.45，pp.5448-5457》)，5-氨基咪唑-4-甲酰胺通过重氮盐，与甲胺进行重氮偶合构建侧链，最后与光气成环，得到替莫唑胺：
由于光气毒性较大，不利于工艺的产业化生产应用和推广。现有的制备替莫唑胺技术均存在各种弊端和困难，因此需要探索一种工艺流程短、简洁高效、成本低廉而藉以适合工业化生产的替莫唑胺的制备方法。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的替莫唑胺的制备方法，其能够在较温和的反应条件下获得理想的收率和纯度，减少了副反应的发生，后处理较简单，同时所采用试剂原料更价廉易得、安全、环保，适于工业化大规模生产。
为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：
一种替莫唑胺的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)使n-甲基脲与甲酰化试剂进行甲酰化反应，生成n-甲基-n’-甲酰基脲；
(2)使n-甲基-n’-甲酰基脲与2-氨基-2-氰基乙酸乙酯在酸存在下、在溶剂中进行环化反应，生成1-(甲基氨基甲酰基)-5-氨基咪唑-4-甲酸乙酯；
(3)使1-(甲基氨基甲酰基)-5-氨基咪唑-4-甲酸乙酯分别进行重氮化反应和环化反应，生成3,4-二氢-3-甲基-4-氧代咪唑并[5,1-d]-1,2,3,5-四嗪-8-甲酸乙酯；
(4)使3,4-二氢-3-甲基-4-氧代咪唑并[5,1-d]-1,2,3,5-四嗪-8-甲酸乙酯与酰胺化试剂在催化剂存在下进行酰胺化反应，得到替莫唑胺；
根据本发明的一些优选且具体的方面，步骤(1)中，所述甲酰化试剂为选自甲酸、原甲酸三乙酯和甲乙酐中的一种或多种的组合。
根据本发明的一些优选方面，步骤(1)中，所述n-甲基脲与所述甲酰化试剂的投料摩尔比为1.0∶1.0-1.1。
根据本发明的一些优选方面，步骤(1)中，使所述甲酰化反应在温度20-80℃下进行。
根据本发明的一些具体方面，步骤(1)中，所述甲酰化反应的反应时间为3-24h。
在本发明的一些实施方式中，步骤(1)中，进行所述甲酰化反应采用的操作如下：将n-甲基脲溶于有机溶剂中，冰浴冷却，再滴加所述甲酰化试剂，升温至20-80℃下反应。其中，所述有机溶剂包括但不限于乙酸酐、二氯甲烷等。
在本发明的一些实施方式中，步骤(1)中，所述甲酰化反应在催化剂存在下进行，所述催化剂包括4-二甲氨基吡啶。
根据本发明的一些优选且具体的方面，步骤(2)中，所述的酸为选自乙酸、三氟乙酸、甲酸、甲磺酸、对甲苯磺酸、硫酸和磷酸中的一种或多种的组合。
根据本发明的一些优选且具体的方面，步骤(2)中，所述溶剂为选自二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯仿、甲基叔丁基醚和甲苯中的一种或多种的组合。
根据本发明的一些优选方面，步骤(2)中，所述n-甲基-n’-甲酰基脲、所述2-氨基-2-氰基乙酸乙酯和所述酸的投料摩尔比为1.0∶1.0-1.2∶1.0-3.0。
根据本发明的一些优选方面，步骤(2)中，所述环化反应在温度50-100℃下进行。
根据本发明的一些具体方面，步骤(2)中，所述环化反应的反应时间为3-12h。
在本发明的一些实施方式中，步骤(2)中，进行所述环化反应采用的操作如下：将n-甲基-n’-甲酰基脲与2-氨基-2-氰基乙酸乙酯溶于溶剂中，冰浴冷却，再加入酸，升温至50-100℃下反应。
根据本发明的一些优选方面，步骤(3)中，所述重氮化反应和所述环化反应分别在-10℃-0℃下进行。
根据本发明的一些具体方面，步骤(3)中，所述重氮化反应和所述环化反应协同反应的时间为3-12h。
根据本发明，所述重氮化反应可采取常规反应方法进行，具体如采用添加亚硝酸钠和酸进行。
根据本发明的一些优选方面，步骤(3)中，使所述重氮化反应和所述环化反应在卤盐的存在下进行，所述卤盐为选自氯化锂、氯化钠、氯化钾、溴化钠、溴化钾和溴化锂中的一种或多种的组合。本发明中，添加卤盐能够增加中间态的稳定性，进一步提升反应收率。
根据本发明的一些优选方面，步骤(4)中，所述酰胺化试剂为氨。
在本发明的一些实施方式中，步骤(4)中，在进行所述酰胺化反应时，所述酰胺化试剂以酰胺化试剂溶液的形式进行添加，所述酰胺化试剂溶液为氨的水溶液、氨的乙醇溶液或氨的甲醇溶液。
根据本发明的一些优选方面，步骤(4)中，所述催化剂为选自硫酸铜、硝酸铜、醋酸铜、氯化铜、氯化亚铜、溴化亚铜、碘化亚铜和单质铜中的一种或多种的组合。
根据本发明的一些优选方面，步骤(4)中，所述3,4-二氢-3-甲基-4-氧代咪唑并[5,1-d]-1,2,3,5-四嗪-8-甲酸乙酯、所述酰胺化试剂和所述催化剂的投料摩尔比为1.0∶3.0-10.0∶0.01-0.10。
根据本发明的一些优选方面，步骤(4)中，所述酰胺化反应在温度70-100℃下进行。
根据本发明的一些具体方面，步骤(4)中，所述酰胺化反应的反应时间为6-24h。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明创新地以n-甲基脲为起始原料，再经一系列反应合成替莫唑胺；由于采用了特定的起始原料，使得后续合成所采用的试剂原料避免了毒性较大的异氰酸酯类化合物，生产过程更安全环保，且起始原料更廉价易得；同时还能够以较温和的反应条件获得理想的收率和纯度，减少了副反应的发生，进而使得后处理较简单，避免采用费时且操作难度较大的层析柱纯化。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。下述中，如无特殊说明，“％”是指质量百分含量。
下述中，如无特殊说明，所有的原料均来自于商购或者通过本领域的常规方法制备而得。
下述实施例中所采用的合成路线如下：
实施例1
本例提供一种替莫唑胺的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
a)制备n-甲基-n’-甲酰基脲：
n-甲基脲(20.0g,0.27mol)溶于乙酸酐(250ml)，冰浴冷却，缓慢滴加90％甲酸(11.5ml，0.27mol)水溶液，50℃反应4h，二氯甲烷萃取，依次用食盐水、饱和碳酸氢钠溶液洗，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸至干，粗品经乙酸乙酯-石油醚混合溶剂重结晶，得到n-甲基-n’-甲酰基脲，白色固体(23.5g)，收率85％，纯度97.8％。
b)制备1-(甲基氨基甲酰基)-5-氨基咪唑-4-甲酸乙酯：
n-甲基-n’-甲酰基脲(23.0g,0.23mol)和2-氨基-2-氰基乙酸乙酯(29.0g,0.23mol)溶于二氯甲烷(500ml)，冰浴冷却，缓慢加入乙酸(13.5g,0.23mol)，50℃反应12h，减压旋蒸至干，二氯甲烷萃取，依次用食盐水、饱和碳酸氢钠溶液洗，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸至干，粗品，经乙酸乙酯-石油醚混合溶剂重结晶，得到1-(甲基氨基甲酰基)-5-氨基咪唑-4-甲酸乙酯，类白色至浅黄色固体(36.0g)，收率75％，纯度98.2％。
c)制备3,4-二氢-3-甲基-4-氧代咪唑并[5,1-d]-1,2,3,5-四嗪-8-甲酸乙酯：
1-(甲基氨基甲酰基)-5-氨基咪唑-4-甲酸乙酯(35.0g,0.17mol)溶于70％乙酸溶液(300ml)，冷却至-10℃，加入氯化锂(10.0g,0.24mol)，滴加亚硝酸钠(17.0g,0.25mol)溶液(170ml)，-10℃反应12h，二氯甲烷萃取，依次用食盐水洗，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸至干，粗品经乙酸乙酯-石油醚混合溶剂重结晶，得到3,4-二氢-3-甲基-4-氧代咪唑并[5,1-d]-1,2,3,5-四嗪-8-甲酸乙酯，类白色至浅黄色固体(20.0g)，收率54％，纯度97.5％。
d)制备替莫唑胺：
3,4-二氢-3-甲基-4-氧代咪唑并[5,1-d]-1,2,3,5-四嗪-8-甲酸乙酯(20.0g,0.09mol)溶于28％氨水(19.0ml,0.28mol)，加入硫酸铜(0.15g,0.9mmol)，搅拌均匀，转至水热合成釜，升温100℃反应6h，反应完毕，降至室温，抽滤除去不溶物，所得滤液，减压旋蒸至干，粗品经乙酸乙酯-甲苯混合溶剂重结晶，干燥，得到替莫唑胺，类白色固体(16.0g)，收率92％，纯度99.1％。
实施例2
本例提供一种替莫唑胺的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
a)制备n-甲基-n’-甲酰基脲：
n-甲基脲(50.0g,0.68mol)溶于乙酸酐(500ml)，冰浴冷却，缓慢滴加原甲酸三乙酯(100.0g,0.68mol)，20℃反应24h，二氯甲烷萃取，依次用食盐水、饱和碳酸氢钠溶液洗，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸至干，粗品经乙酸乙酯-石油醚混合溶剂重结晶，得到n-甲基-n’-甲酰基脲，白色固体(60.0g)，收率87％，纯度97.7％。
b)制备1-(甲基氨基甲酰基)-5-氨基咪唑-4-甲酸乙酯：
n-甲基-n’-甲酰基脲(60.0g,0.59mol)和2-氨基-2-氰基乙酸乙酯(83.0g,0.65mol)溶于氯仿(1500ml)，冰浴冷却，缓慢加入三氟乙酸(100.0g,0.88mol)，80℃反应6h，减压旋蒸至干，二氯甲烷萃取，依次用食盐水、饱和碳酸氢钠溶液洗，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸至干，粗品，经乙酸乙酯-石油醚混合溶剂重结晶，得到1-(甲基氨基甲酰基)-5-氨基咪唑-4-甲酸乙酯，类白色至浅黄色固体(99.5g)，收率80％，纯度98.5％。
c)制备3,4-二氢-3-甲基-4-氧代咪唑并[5,1-d]-1,2,3,5-四嗪-8-甲酸乙酯：
1-(甲基氨基甲酰基)-5-氨基咪唑-4-甲酸乙酯(99.0g,0.47mol)溶于70％乙酸溶液(800ml)，冷却至-10℃，加入氯化锂(27.0g,0.64mol)，滴加亚硝酸钠(46.0g,0.67mol)溶液，-7～-3℃反应8h，二氯甲烷萃取，依次用食盐水洗，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸至干，粗品经乙酸乙酯-石油醚混合溶剂重结晶，得到3,4-二氢-3-甲基-4-氧代咪唑并[5,1-d]-1,2,3,5-四嗪-8-甲酸乙酯，类白色至浅黄色固体(55.8g)，收率54％，纯度98.3％。
d)制备替莫唑胺：
3,4-二氢-3-甲基-4-氧代咪唑并[5,1-d]-1,2,3,5-四嗪-8-甲酸乙酯(55.0g,0.25mol)溶于15％氨的乙醇溶液(208ml,1.47mol)，加入氯化铜(1.7g,12.6mmol)，搅拌均匀，转至水热合成釜，升温80℃反应12h，反应完毕，降至室温，抽滤除去不溶物，所得滤液，减压旋蒸至干，粗品经乙酸乙酯-甲苯混合溶剂重结晶，干燥，得到替莫唑胺，类白色固体(40.6g)，收率85％，纯度99.2％。
实施例3
本例提供一种替莫唑胺的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
a)制备n-甲基-n’-甲酰基脲：
n-甲基脲(75.0g,1.0mol)和4-二甲氨基吡啶(148.0g,1.2mol)溶于二氯甲烷(1000ml)，冰浴冷却，缓慢滴加甲乙酐(98.0g,1.1mol)，80℃反应3h，二氯甲烷萃取，用食盐水洗，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸至干，粗品经乙酸乙酯-石油醚混合溶剂重结晶，得到n-甲基-n’-甲酰基脲，白色固体(85.0g)，收率82％，纯度97.9％。
b)制备1-(甲基氨基甲酰基)-5-氨基咪唑-4-甲酸乙酯：
n-甲基-n’-甲酰基脲(85.0g,0.83mol)和2-氨基-2-氰基乙酸乙酯(128.0g,1.0mol)溶于甲苯(2000ml)，冰浴冷却，缓慢加入甲磺酸(240.0g,2.5mol)，100℃反应3h，减压旋蒸至干，二氯甲烷萃取，依次用食盐水、饱和碳酸氢钠溶液洗，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸至干，粗品，经乙酸乙酯-石油醚混合溶剂重结晶，得到1-(甲基氨基甲酰基)-5-氨基咪唑-4-甲酸乙酯，类白色至浅黄色固体(143.0g)，收率81％，纯度98.3％。
c)制备3,4-二氢-3-甲基-4-氧代咪唑并[5,1-d]-1,2,3,5-四嗪-8-甲酸乙酯：
1-(甲基氨基甲酰基)-5-氨基咪唑-4-甲酸乙酯(143.0g,0.67mol)溶于70％乙酸溶液(1200ml)，冷却至-10℃，加入氯化锂(50.0g,1.2mol)，滴加亚硝酸钠(84.0g,1.2mol)溶液，-4～0℃反应3h，二氯甲烷萃取，依次用食盐水洗，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸至干，粗品经乙酸乙酯-石油醚混合溶剂重结晶，得到3,4-二氢-3-甲基-4-氧代咪唑并[5,1-d]-1,2,3,5-四嗪-8-甲酸乙酯，类白色至浅黄色固体(67.6g)，收率45％，纯度97.7％。
d)制备替莫唑胺：
3,4-二氢-3-甲基-4-氧代咪唑并[5,1-d]-1,2,3,5-四嗪-8-甲酸乙酯(67.5g,0.30mol)溶于15％氨的甲醇溶液(415ml,3.0mol)，加入溴化亚铜(4.0g,27.9mmol)，搅拌均匀，转至水热合成釜，升温70℃反应24h，反应完毕，降至室温，抽滤除去不溶物，所得滤液，减压旋蒸至干，粗品经乙酸乙酯-甲苯混合溶剂重结晶，干燥，得到替莫唑胺，类白色固体(50.8g)，收率87％，纯度98.8％。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
1.一种替莫唑胺的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)使n-甲基脲与甲酰化试剂进行甲酰化反应，生成n-甲基-n’-甲酰基脲；
(2)使n-甲基-n’-甲酰基脲与2-氨基-2-氰基乙酸乙酯在酸存在下、在溶剂中进行环化反应，生成1-(甲基氨基甲酰基)-5-氨基咪唑-4-甲酸乙酯；
(3)使1-(甲基氨基甲酰基)-5-氨基咪唑-4-甲酸乙酯分别进行重氮化反应和环化反应，生成3,4-二氢-3-甲基-4-氧代咪唑并[5,1-d]-1,2,3,5-四嗪-8-甲酸乙酯；
(4)使3,4-二氢-3-甲基-4-氧代咪唑并[5,1-d]-1,2,3,5-四嗪-8-甲酸乙酯与酰胺化试剂在催化剂存在下进行酰胺化反应，得到替莫唑胺；
2.根据权利要求1所述的替莫唑胺的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述甲酰化试剂为选自甲酸、原甲酸三乙酯和甲乙酐中的一种或多种的组合；和/或，步骤(1)中，所述n-甲基脲与所述甲酰化试剂的投料摩尔比为1.0∶1.0-1.1。
3.根据权利要求1所述的替莫唑胺的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，使所述甲酰化反应在温度20-80℃下进行。
4.根据权利要求1所述的替莫唑胺的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的酸为选自乙酸、三氟乙酸、甲酸、甲磺酸、对甲苯磺酸、硫酸和磷酸中的一种或多种的组合；和/或，步骤(2)中，所述溶剂为选自二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯仿、甲基叔丁基醚和甲苯中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的替莫唑胺的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述n-甲基-n’-甲酰基脲、所述2-氨基-2-氰基乙酸乙酯和所述酸的投料摩尔比为1.0∶1.0-1.2∶1.0-3.0。
6.根据权利要求1所述的替莫唑胺的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述环化反应在温度50-100℃下进行。
7.根据权利要求1所述的替莫唑胺的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述重氮化反应和所述环化反应分别在-10℃-0℃下进行。
8.根据权利要求1所述的替莫唑胺的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述酰胺化试剂为氨；和/或，步骤(4)中，在进行所述酰胺化反应时，所述酰胺化试剂以酰胺化试剂溶液的形式进行添加，所述酰胺化试剂溶液为氨的水溶液、氨的乙醇溶液或氨的甲醇溶液。
9.根据权利要求1所述的替莫唑胺的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述催化剂为选自硫酸铜、硝酸铜、醋酸铜、氯化铜、氯化亚铜、溴化亚铜、碘化亚铜和单质铜中的一种或多种的组合；和/或，步骤(4)中，所述3,4-二氢-3-甲基-4-氧代咪唑并[5,1-d]-1,2,3,5-四嗪-8-甲酸乙酯、所述酰胺化试剂和所述催化剂的投料摩尔比为1.0∶3.0-10.0∶0.01-0.10。
10.根据权利要求1所述的替莫唑胺的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述酰胺化反应在温度70-100℃下进行。
技术总结