马傲，刘绍鹏

（徐州生物工程职业技术学院，江苏徐州 221006）

化合物8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮，又称氯氮平杂质A，英文别名8-chloro-11-oxo-10,11-dihydro-5H-dibenzo-1,4-diazepine，分子式为C13H9ClN2O，是一种用于制备药物的活性剂和精细化学品的有用中间体。本品为土黄色晶体，mp.231℃～232℃，沸点为 334.4℃（760 mm Hg），微溶于水，最佳储存条件为-20℃低温冷藏。化学结构式见图1。

图1 8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮的化学结构式

本研究主要采用重结晶提纯的方法制备8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并 [b,e][1,4]-二氮-11-酮，以HPLC法检测所得产物质量，从而选取关键的工艺控制点作为影响因素。根据正交试验的结果可以更为直观地判别最优配方，确定最佳的工艺参数。本试验采用四因素三水平的方法设计了十组试验，确立一条优化的制备工艺。

1 试验材料

1.1 原料和试剂

起始原料2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸和8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮标准品均购于美国Sigma公司；双蒸水、甲醇和乙腈为色谱纯；试剂二甲苯、多聚磷酸和甲苯为分析纯；正丁醇为工业级，购于茂名市鑫茂化工贸易有限公司。

1.2 仪器

Agilent1200型高效液相色谱仪（美国安捷伦公司），色谱工作站为 Agilent Chemstation（A.10.02）；GM-0.33A型真空干燥泵（深圳瑞鑫达化玻仪器有限公司）；JT202N型电子天平（上海精天电子仪器有限公司）；J2077型电加热器（泰州美旭仪器有限公司）。

2 试验方法

2.1 化合物8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并 [b,e][1,4]-二氮-11-酮的制备方法

选取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），混合均匀，加热至回流后分水，反应约21 h。冷却后，将滤液过滤，滤饼先用甲苯洗涤之后再换用正丁醇重结晶，干燥（20℃左右）后，得到土黄色晶体——中间体产物8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮（75g，纯度 93%），计算收率。[文献：收率 83%，纯度90%]。

2.2 分析试验

2.2.1 色谱条件

所选的固定相为Agilent Eclipse XDB C18型色谱柱，4.6 mm×250 mm，流动相为水和乙腈体系（3∶7,V/V）（用磷酸调节 pH值至 2.5），流速设定为 1.0 mL/min，保持柱温（30±0.5）℃，进样量为 10 μL。

2.2.2 供试品溶液的配制

利用电子天平精密称取8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮（4.000±0.000 5）g于100 mL量瓶中，加流动相溶解，逐级稀释，最终制成0.4 mg/mL的2-（4-氯-2-硝基苯胺基）苯甲酸标准品溶液，作为供试溶液。

2.2.3 对照品溶液的制备

在100 mL量瓶中精密称取8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮对照品（0.8±0.000 5）g，加流动相溶解，逐级稀释，最终制成8 mg/mL的溶液，作为内标溶液。

2.2.4 分析方法

在1.5 L离心管中取供试品溶液200 mL,加入80 mL内标溶液，漩涡混匀，加入甲醇320 mL，漩涡5 min，静置 20 min，离心（1500 r/min）5 min，吸取上清液，然后转移至自动进样器样品瓶中，进行HPLC分析。将供试品溶液和内标溶液在“2.2.1”项的色谱条件下进行样品检测，记录检测结果色谱图（见图2）。

图2 化合物8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮的高效液相色谱图

通过图2可以看出，中间体8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮出峰的保留时间为8.257 min，各杂质峰的保留时间分别是杂质1为5.273 min，杂质 2 为 17.672 min。

2.3 单因素试验

2.3.1 反应体系中反应时间对8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的影响

设计在不同的反应时间下进行试验，采用高效液相色谱法分析所得产物的组分和总体品质优劣的情况，确定最优的反应时间。试验结果如表1所示。

通过表1的试验结果可以看出，时间为0 h不反应，1 h、5 h反应还不完全；反应时间在1 h、5 h时，所得产物总体质量较差；反应时间在20～22 h时，产物质量参数水平较稳定，2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸残留量逐渐减少；反应时间在23～25 h时，产率降低且杂质总量呈上升趋势，总体质量较差。因此确定最优的反应时间为20～22 h。反应时间与8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮制备优化的关系示意图见图3。

表1 反应时间对8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的影响

表1 反应时间对8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的影响

参数值（h） 产率（%） 2-(2-氨基-4-氯苯胺基)苯甲酸（%） 总杂（%）反应时间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

图3 反应时间与8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮制备优化的关系示意图

2.3.2 二甲苯用量对8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的影响

试验设计不同的二甲苯用量（100～600 mL），对所得产物通过高效液相色谱法进行检定，确定最合适的二甲苯用量。试验结果如表2所示。

通过表2的试验结果可以看出，0 mL二甲苯不能得到目标产物；用量为10 mL、20 mL均反应不完全；二甲苯的用量在100 mL、200 mL、300 mL时，产物总体质量较差，杂质偏多；二甲苯的用量在500 mL、600 mL时，产率虽较高，但是杂质也偏多，因此综合考虑最终确定最合适的二甲苯用量为350 mL、400 mL、450 mL。二甲苯用量与8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮制备优化的关系示意图见图4。

表2 二甲苯用量对8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的影响

表2 二甲苯用量对8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的影响

二甲苯用量参 产率（%） 2-(2-氨基-4-氯苯 总杂（%）数值（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

图4 二甲苯用量与8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮制备优化的关系示意图

2.3.3 多聚磷酸用量对8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的影响

试验设计不同的多聚磷酸用量（1～8 mL），对所得产物通过高效液相色谱法进行检定，确定最合适的多聚磷酸用量。试验结果如表3所示。

表3 多聚磷酸用量对8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的影响

表3 多聚磷酸用量对8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的影响

多聚磷酸用量 产率（%） 2-(2-氨基-4-氯苯 总杂（%）参数值（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

通过表3的试验结果可以看出，0 mL多聚磷酸不反应，多聚磷酸的用量为4～8 mL时，2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸随多聚磷酸用量增多逐渐反应完全，但产率随之减少，产物分解生成其他杂质，杂质总量也逐渐增多。因此确定最合适的多聚磷酸的用量为1～3 mL。多聚磷酸用量与8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮制备优化的关系示意图见图5。

图5 多聚磷酸用量与8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮制备优化的关系示意图

2.3.4 干燥温度对8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的影响

在反应结束后，需要对经过滤后的析出物进行干燥，通过高效液相色谱仪对不同干燥温度下所制得的产物8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并 [b,e][1,4]-二氮-11-酮的质量进行考查，确定最适宜的干燥温度。试验结果如表4所示。

表4 干燥温度对8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮质量的影响

表4 干燥温度对8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮质量的影响

干燥温度 产率（%） 2-(2-氨基-4-氯苯 总杂（%）参数值（℃） 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

通过表4的试验结果可以看出，析出物的干燥温度在0℃～10℃时，杂质总量较大且产量较低；干燥温度在15℃～25℃时析出物质量总体较好，因此将最适宜的干燥温度定为15℃～25℃。干燥温度与8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并 [b,e][1,4]-二氮-11-酮制备优化的关系示意图见图6所示。

图6 干燥温度与8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮制备优化的关系示意图

2.4 正交试验

通过单因素试验，确定了反应时间、二甲苯用量、多聚磷酸用量和干燥温度4个因素作为影响化合物8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并 [b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的主要因子，对于各因素分别选取三个水平，设计四因素三水平的L（934）正交试验。正交试验因素水平如表5所示，正交试验结果如表6所示。

表5 因素水平表

表6 正交试验结果

从表6的正交试验极差R的计算结果表明，对8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮合成产生影响的顺序是反应时间＞二甲苯用量＞干燥温度＞多聚磷酸用量。由K值可以看出8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并 [b,e][1,4]-二氮-11-酮合成的最优配方为A2B3C3D2，正交试验6号A2B3C1D2化合物8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并 [b,e][1,4]-二氮-11-酮的收率最高，为90.24%。为了真正确定最优8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮的配方，设计了验证试验。试验结果表明，在其他条件都一致的情况下，仅改变多聚磷酸用量一个因素，配方A2B3C1D2的收率为90.24%，配方A2B3C3D2的收率为91.47%，因此最终确定最优8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并 [b,e][1,4]-二氮-11-酮的配方为A2B3C3D2，即反应时间21 h，二甲苯用量450 mL，多聚磷酸用量3 mL，干燥温度20℃。

3 结论

8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮制备工艺的影响因素为反应时间、二甲苯用量、多聚磷酸用量和干燥温度。通过研究确定了四项因素的范围：反应时间为20～22 h；二甲苯用量为350～450 mL（用量偏少影响收率，用量过高收率无明显增长且增加成本）；多聚磷酸用量为1～3 mL（用量偏高会影响收率，且增加杂质总量，不符合药用标准）；干燥温度为15℃～25℃。因干燥温度易于控制，综合考虑后，确定8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮制备工艺的关键工艺参数为反应时间（21 h），二甲苯用量（350～450 mL）和多聚磷酸用量（1～3 mL）。经过试验证实，按照本文的试验方法制备8-氯-5,10-二氢-11H-二苯并[b,e][1,4]-二氮-11-酮的收率和纯度比文献有了明显提升，效果显著，为日后投产工业生产线提供了一定的参考。