本发明涉及一种含氮稠环化合物的合成方法，特别地涉及一种拓扑异构酶I抑制剂即哌嗪(4-甲基哌嗪-1-基)-3-苯基异喹啉的合成方法，属于药物化学技术领域。
背景技术：
CWJ-a-5是今年来广受关注的一种药物，其化学名称为哌嗪(4-甲基哌嗪-1-基)-3-苯基异喹啉，其结构式如下：
大量的研究证明，该化合物是一种拓扑异构酶I抑制剂，其可以用来抑制多种肿瘤细胞，从而具有良好的抗肿瘤药物活性，其对多种肿瘤细胞系具有高抑制效果，且毒性很小，从而在肿瘤治疗和研究领域具有良好的前景和应用潜力。
正是由于该化合物的良好药物活性，科研工作者对其合成方法进行了大量的深入研究，并取得了诸多成果，例如：
Won-Jea Cho等人(“Synthesis of New 3-Arylisoquinolinamines:Effect on Topoisomerase I Inhibition and Cytotoxicity”，Bioorg.Med.Chem.Lett.，2003，13，4451-4454)公开了CWJ-a-5及其类似物的一种合成方法，其反应路线如下：
其中，当R1-R2为H，而R3为4-甲基哌嗪-1-基时，即可得到所述CJW-a-5。
Won-Jea Cho等人(“Synthesis and Biological Evaluation of3-Arylisoquinolines as Antitumor Agents”，Bioorganic&Medicinal Chemistry Letters，1998，8，41-46)公开了CJW-a-5及其类似物的合成方法，其反应路线如下：
如上所述，现有技术中公开了该拓扑异构酶I抑制剂即哌嗪(4-甲基哌嗪-1-基)-3-苯基异喹啉的多种合成方法，然而对于该化合物的新型合成方法，仍存在继续研究的必要，一方面，这对于该化合物的合成多样性具有重要的意义，另一个方面，对于其合成方法的拓展和路线优化液具有重要的意义，更是目前拓扑异构酶I抑制剂领域研究中的热点和重点，是本发明得以完成的动力所在和基础所倚。
技术实现要素：
如上所述，为了寻求拓扑异构酶I抑制剂即哌嗪(4-甲基哌嗪-1-基)-3-苯基异喹啉的新型合成方法，本发明人进行了大量的深入研究，在付出创造性劳动后，从而完成了本发明。
具体而言，本发明涉及一种拓扑异构酶I抑制剂即下式(V)化合物哌嗪(4-甲基哌嗪-1-基)-3-苯基异喹啉的合成方法，
所述方法包括步骤S1，所述步骤S1为：在反应溶剂中，于催化剂、含氮配体、酸性添加剂和4-二甲氨基吡啶的存在下，下式(I)化合物与下式(II)化合物发生反应，反应结束后经后处理，从而得到所述式(III)异喹啉酮化合物，
其中，R为C1-C6烷基；
M为碱金属元素，例如可为Li、Na或K。
所述C1-C6烷基的含义是指具有1-6个碳原子的直链或支链烷基，非限定性地例如可为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基或正己基等。
在本发明的所述式(V)化合物合成方法的步骤S1中，所述催化剂为乙酸钯(Pd(OAc)2)、三氟乙酸钯(Pd(TFA)2)或乙酰丙酮钯(Pd(acac)2)中的任意一种，最优选为三氟乙酸钯(Pd(TFA)2)。
在本发明的所述式(V)化合物合成方法的步骤S1中，所述含氮配体为下式L1-L4中的任意一种，
所述含氮配体最优选为L1。
在本发明的所述式(V)化合物合成方法的步骤S1中，所述酸性添加剂为三氟乙酸、乙酸或对甲苯磺酸中的任意一种，最优选为三氟乙酸。
在本发明的所述式(V)化合物合成方法的步骤S1中，所述反应溶剂为四氢呋喃(THF)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、水、乙腈、1,4-二氧六环、二甲基乙酰胺(DMA)、苯、乙醇或甲苯中的任意一种或任意多种的混合物，最优选为四氢呋喃(THF)。
其中，所述反应溶剂的用量并没有严格的限定，本领域技术人员可根据实际情况进行合适的选择与确定，例如其用量大小以方便反应进行和后处理即可，在此不再进行详细描述。
在本发明的所述式(V)化合物合成方法的步骤S1中，所述式(I)化合物与式(II)化合物的摩尔比并没有严格的限定，但优选式(II)化合物过量，例如两者的摩尔比为1:1.5-2.5，例如可为1:1.5、1:2或1:2.5。
在本发明的所述式(V)化合物合成方法的步骤S1中，所述式(I)化合物与催化剂的摩尔比为1:0.05-0.15，例如可为1:0.05、1:0.1或1:0.15。
在本发明的所述式(V)化合物合成方法的步骤S1中，所述式(I)化合物与含氮配体的摩尔比为1:0.1-0.3，例如可为1:0.1、1:0.2或1:0.3。
在本发明的所述式(V)化合物合成方法的步骤S1中，以毫摩尔(mmol)计的所述式(I)化合物与以体积毫升(ml)计的酸性促进剂的比为1:0.5-1，例如可为1:0.5、1:0.75或1:0.1。
在本发明的所述式(V)化合物合成方法的步骤S1中，所述式(I)化合物与4-二甲氨基吡啶的摩尔比为1:0.7-1，例如可为1:0.7、1:0.8、1:0.9或1:1。
在本发明的所述式(V)化合物合成方法的步骤S1中，反应温度为60-100℃，例如可为60℃、80℃或100℃。
在本发明的所述式(V)化合物合成方法的步骤S1中，反应时间为10-25小时，例如可为10小时、15小时、20小时或25小时。
在本发明的所述式(V)化合物合成方法的步骤S1中，反应结束后的后处理可具体如下：反应结束后的后处理可具体如下：反应结束后，将反应体系冷却至室温，并将其中和至pH值为中性(这是常规技术手段，不再赘述)，乙酸乙酯萃取，分离出的有机相用无水硫酸钠干燥，经旋转蒸发仪减压浓缩，残留物过300-400目硅胶柱层析，以体积比3:1的石油醚和丙酮的混合物为洗脱液，再次减压浓缩，即得到所述式(III)化合物。
在本发明的所述式(V)化合物合成方法的步骤S1中，该步骤S1通过独特的反应底物、催化剂、含氮配体、酸性添加剂和4-二甲氨基吡啶以及反应溶剂等的综合选择与相互作用，从而以良好的产率得到了式(III)异喹啉酮化合物，为该异喹啉酮化合物的全新合成以及后续式(V)化合物的合成提供了更为形式多样的中间体，具有良好的研究价值和应用潜力。
在本发明的式(V)化合物的合成方法中，在所述步骤S1之后，进行步骤S2，所述步骤S2为：将式(III)化合物与三氯氧磷在50-60℃下搅拌反应5-6小时，冷却，经旋转蒸发仪浓缩，加入乙酸乙酯萃取剩余残渣，将有机相转移至分液漏斗中，依次用饱和的碳酸氢钠溶液和水洗有机相，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，得到为白色固体的下式(IV)化合物，
在所述步骤S2中，以毫摩尔(mmol)计的所述式(III)化合物与以毫升(ml)计的的比为1:4-8，例如可为1:4、1:6或1:8。
在本发明的式(V)化合物的合成方法中，在所述步骤S2之后，进行步骤S3，所述步骤S3为：在有机溶剂二甲基亚砜(DMSO)中，在碳酸钾存在下，式(IV)化合物与N-甲基哌嗪加热回流反应5-8小时，后处理得到所述式(V)化合物。
在所述步骤S3中，有机溶剂二甲基亚砜(DMSO)的用量并没有严格的限定，本领域技术人员可选择合适的用量，在此不再进行详细描述。
在所述步骤S3中，所述式(IV)化合物与N-甲基哌嗪的摩尔比为1:1-1.5，例如可为1:1、1:1.2、1:1.4或1:1.5。
在所述步骤S3中，所述式(IV)化合物与碳酸钾的摩尔比为1:2.5-3.5，例如可为1:2.5、1:3或1:3.5。
在所述步骤S3中，所述后处理例如可为：反应结束后，将反应体系冷却至室温，用水稀释后用二氯甲烷萃取，合并有机相并且用水洗有机相，干燥，经旋转蒸发仪减压浓缩，粗产物用300-400目硅胶柱层析，以等体积比的乙酸乙酯与丙酮混合物进行洗脱，再次减压浓缩，即得到所述式(V)化合物。
综上所述，本发明提供了式(V)化合物的合成方法，该合成方法的总合成路线如下：
各个步骤(即步骤S1-S2)的所有具体限定和参数均如上所述。
如上所述，本发明提供了一种拓扑异构酶I抑制剂即哌嗪(4-甲基哌嗪-1-基)-3-苯基异喹啉的合成方法，所述方法通过特定的反应步骤，以及某些步骤尤其是步骤S1的特定技术特征的综合选择和协同，从而得到了一条合成所述拓扑异构酶I抑制剂化合物的全新路线，总产率高，且拓宽了其原料来源，丰富了合成路径，具有良好的应用前景和生产潜力。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明，但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。
步骤S1的实施
实施例1：3-苯基异喹啉-1(2H)-酮的合成
室温下，向适量反应溶剂四氢呋喃(THF)中加入100mmol上式(I)化合物、150mmol上式(II)化合物、15mmol催化剂三氟乙酸钯、10mmol含氮配体L1、50ml酸性添加剂三氟乙酸和100mmol 4-二甲氨基吡啶，然后搅拌升温至60℃，并在该温度下搅拌反应25小时；
反应结束后，将反应体系冷却至室温，并将其中和至pH值为中性，乙酸乙酯萃取，分离出的有机相用无水硫酸钠干燥，经旋转蒸发仪减压浓缩，残留物过300-400目硅胶柱层析，以体积比3:1的石油醚和丙酮的混合物为洗脱液，再次减压浓缩，即为白色固体的上述式(III)化合物，产率为78.9％。
熔点：201-202℃。
核磁共振：1H NMR(500MHz,DMSO-d6)δ11.51(s,1H),8.21(d,J＝8.0Hz,1H),7.80-7.79(m,2H),7.72-7.71(m,2H),7.52-7.45(m,4H),6.92(s,1H)。
实施例2:3-苯基异喹啉-1(2H)-酮的合成
反应式同实施例1，具体反应操作如下：
室温下，向适量反应溶剂四氢呋喃(THF)中加入100mmol上式(I)化合物、250mmol上式(II)化合物、5mmol催化剂三氟乙酸钯、30mmol含氮配体L1、100ml酸性添加剂三氟乙酸和70mmol 4-二甲氨基吡啶，然后搅拌升温至100℃，并在该温度下搅拌反应10小时；
反应结束后，将反应体系冷却至室温，并将其中和至pH值为中性，乙酸乙酯萃取，分离出的有机相用无水硫酸钠干燥，经旋转蒸发仪减压浓缩，残留物过300-400目硅胶柱层析，以体积比3:1的石油醚和丙酮的混合物为洗脱液，再次减压浓缩，即得到为白色固体的上式(III)化合物，产率为78.2％。
表征数据同实施例1。
实施例3：3-苯基异喹啉-1(2H)-酮的合成
反应式同实施例1，具体反应操作如下：
室温下，向适量反应溶剂四氢呋喃(THF)中加入100mmol上式(I)化合物、200mmol上式(II)化合物、10mmol催化剂三氟乙酸钯、20mmol含氮配体L1、75ml酸性添加剂三氟乙酸和85mmol 4-二甲氨基吡啶，然后搅拌升温至80℃，并在该温度下搅拌反应18小时；
反应结束后，将反应体系冷却至室温，并将其中和至pH值为中性，乙酸乙酯萃取，分离出的有机相用无水硫酸钠干燥，经旋转蒸发仪减压浓缩，残留物过300-400目硅胶柱层析，以体积比3:1的石油醚和丙酮的混合物为洗脱液，再次减压浓缩，即得到为白色固体的上式(III)化合物，产率为78.3％。
表征数据同实施例1。
实施例4：3-苯基异喹啉-1(2H)-酮的合成
反应式同实施例1，具体反应操作如下：
室温下，向适量反应溶剂四氢呋喃(THF)中加入100mmol上式(I)化合物、175mmol上式(II)化合物、12.5mmol催化剂三氟乙酸钯、15mmol含氮配体L1、88ml酸性添加剂三氟乙酸和78mmol 4-二甲氨基吡啶，然后搅拌升温至70℃，并在该温度下搅拌反应22小时；
反应结束后，将反应体系冷却至室温，并将其中和至pH值为中性，乙酸乙酯萃取，分离出的有机相用无水硫酸钠干燥，经旋转蒸发仪减压浓缩，残留物过300-400目硅胶柱层析，以体积比3:1的石油醚和丙酮的混合物为洗脱液，再次减压浓缩，即得到为白色固体的上式(III)化合物，产率为78.6％。
表征数据同实施例1。
实施例5：3-苯基异喹啉-1(2H)-酮的合成
反应式同实施例1，具体反应操作如下：
室温下，向适量反应溶剂四氢呋喃(THF)中加入100mmol上式(I)化合物、225mmol上式(II)化合物、7.5mmol催化剂三氟乙酸钯、25mmol含氮配体L1、62ml酸性添加剂三氟乙酸和92mmol 4-二甲氨基吡啶，然后搅拌升温至90℃，并在该温度下搅拌反应14小时；
反应结束后，将反应体系冷却至室温，并将其中和至pH值为中性，乙酸乙酯萃取，分离出的有机相用无水硫酸钠干燥，经旋转蒸发仪减压浓缩，残留物过300-400目硅胶柱层析，以体积比3:1的石油醚和丙酮的混合物为洗脱液，再次减压浓缩，即得到为白色固体的上式(III)化合物，产率为78.8％。
表征数据同实施例1。
在下面的对比例中，分别对催化剂、含氮配体、酸性添加剂4-二甲氨基吡啶和反应溶剂的影响进行了考察，具体如下。
对比例1-10：催化剂的考察
对比例1-5：分别将实施例1-5中的催化剂三氟乙酸钯替换为乙酸钯，其它操作均完全相同，从而顺次得到了对比例1-5。
对比例6-10：分别将实施例1-5中的催化剂三氟乙酸钯替换为乙酰丙酮钯，其它操作均完全相同，从而顺次得到了对比例6-10。
结果见下表1。
表1
由此可见，三氟乙酸钯具有最好的催化效果。而尤其令人惊讶的是，即便是与三氟乙酸钯非常类似的乙酸钯，其产率也大幅度降低至1.9-5.8％，而乙酰丙酮钯则无法得到产物。这证明催化剂的种类可以不可预测地影响到最终的反应结果。
对比例11-25：含氮配体的考察
对比例11-15：分别将实施例1-5中的含氮配体L1替换为L2，其它操作均完全相同，从而顺次得到了对比例11-15。
对比例16-20：分别将实施例1-5中的含氮配体L1替换为L3，其它操作均完全相同，从而顺次得到了对比例16-20。
对比例21-25：分别将实施例1-5中的含氮配体L1替换为L4，其它操作均完全相同，从而顺次得到了对比例21-25。
结果见下表2。
表2
由此可见，虽然含氮配体L1-L4具有相同的母体结构，但只有L1才能取得非常高的产物产率，而L2-L4则有着大幅度的降低，甚至L3无法得到产物。这证明含氮配体的种类选择非常重要和具有非显而易见性，其所取得的效果是不可预测的。
对比例26-40：酸性添加剂的考察
对比例26-30：分别将实施例1-5中的酸性添加剂三氟乙酸替换为乙酸，其它操作均完全相同，从而顺次得到了对比例26-30。
对比例31-35：分别将实施例1-5中的酸性添加剂三氟乙酸替换为对甲苯磺酸，其它操作均完全相同，从而顺次得到了对比例31-35。
对比例36-40：分别将实施例1-5中的酸性添加剂三氟乙酸予以删除，其它操作均完全相同，从而顺次得到了对比例36-40。
结果见下表3。
表3
其中，“ND”表示未检测到。
由此可见，在本发明的方法中，酸性添加剂的种类选择对于反应有着显著的影响，只有三氟乙酸才能取得最好的技术效果，即便是非常类似的乙酸，产率也有大幅度的降低，甚至有些对比例仅仅为痕量，而对甲苯磺酸无法得到产物。这证明酸性添加剂的存在和种类非常重要，其所取得的效果是不可预测的。
对比例41-49：反应溶剂的考察
分别将实施例1-5中的反应溶剂THF替换为下表4中的溶剂，从而重复操作了实施例1-5，所使用的反应溶剂、对应关系和产物产率见下表4。
表4
由此可见，并非所有的反应溶剂都可以取得如THF的优异技术效果，其它溶剂均导致产率有显著的降低，甚至DMF、甲苯和乙醇无法得到产率，剩余的溶剂即便能得到产率，但产率均有着急剧的降低。
对比例50-54：4-二甲氨基吡啶的考察
分别将实施例1-5中的4-二甲氨基吡啶予以删除，其它操作均不变，从而重复操作了实施例1-5，得到了对比例50-54，结果见下表5。
表5
由此可见，当不使用4-二甲氨基吡啶时，产物产率均有显著的降低，这证明使用4-二甲氨基吡啶的重要性和不可或缺性，只有使用该物质，才能取得良好的反应效果。
由上述实施例1-5及对比例1-54可见，对于式(III)化合物的合成而言，只有通过特定的催化剂、含氮配体、酸性添加剂、4-二甲氨基吡啶以及反应溶剂等的综合选择与相互作用，才能取得最好的产率而得到式(III)的异喹啉酮化合物，从而为异喹啉酮化合物的全新合成以及上述拓扑异构酶I抑制剂化合物的合成提供了更为形式多样的中间体，具有良好的研究价值和应用潜力。
步骤S2的实施
将上述得到的式(III)化合物与三氯氧磷在55℃下搅拌反应5.5小时(以毫摩尔(mmol)计的所述式(III)化合物与以毫升(ml)计的的比为1:6)，冷却，经旋转蒸发仪浓缩，加入乙酸乙酯萃取剩余残渣，将有机相转移至分液漏斗中，依次用饱和的碳酸氢钠溶液和水洗有机相，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，得到为白色固体的上式(IV)化合物，产率为92.1％。
核磁共振：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.34(d,J＝7.5Hz,1H),8.12(d,J＝6.5Hz,2H),8.00(s,1H),7.88(d,J＝7.5Hz,1H),7.75-7.65(m,2H),7.50-7.43(m,3H)。
步骤S3的实施
在适量有机溶剂二甲基亚砜(DMSO)中，在300mmol碳酸钾存在下，100mmol式(IV)化合物与125mmol N-甲基哌嗪加热回流反应6.5小时；
反应结束后，将反应体系冷却至室温，用水稀释后用二氯甲烷萃取，合并有机相并且用水洗有机相，干燥，经旋转蒸发仪减压浓缩，粗产物用300-400目硅胶柱层析，以等体积比的乙酸乙酯与丙酮混合物进行洗脱，再次减压浓缩，得到为黄色固体的上式(V)化合物，产率为94.5％。
核磁共振：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.20-8.18(m,2H),8.08(d,J＝8.0Hz,1H),7.80(d,J＝8.0Hz,1H),7.71(s,1H),7.60-7.57(m,1H),7.50-7.45(m,3H),7.40-7.37(m,1H),3.61-3.59(m,4H),2.75-2.73(m,4H),2.43(s,3H)。
如上所述，本发明提供了一种拓扑异构酶I抑制剂即哌嗪(4-甲基哌嗪-1-基)-3-苯基异喹啉的合成方法，所述方法通过特定的反应步骤，以及某些步骤尤其是步骤S1的特定技术特征的综合选择和协同，从而得到了一条合成所述拓扑异构酶I抑制剂全新路线，总产率高，且拓宽了其原料来源，丰富了合成路径，具有良好的应用前景和生产潜力。
应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。