Reakce Bucherer-Bergs - Bucherer–Bergs reaction

Reakce Bucherer-Bergs
Pojmenoval podleHans Theodor Bucherer
Hermann Bergs
Typ reakceReakce tvořící prsten
Identifikátory
Portál organické chemiereakce bucherer-bergs

The Reakce Bucherer-Bergs je chemická reakce z karbonyl sloučeniny (aldehydy nebo ketony ) nebo kyanohydriny s uhličitan amonný a kyanid draselný dát hydantoiny.[1][2][3][4] Reakce je pojmenována po Hans Theodor Bucherer.

Celková reakce

Reakce Bucherer-Bergs

Mechanismus reakce

Reakční mechanismus pro reakci Bucherer-Bergs

Po kondenzaci karbonylu s amoniem je vzniklý imin atakován isokyanidem za vzniku aminonitrilu. Nukleofilní přidání aminonitrilu do CO2 vede ke kyanokarbamové kyselině, která prochází intramolekulárním kruhem uzavírajícím se na 5-imino-oxazolidin-2-on. 5-imino-oxazolidin-2-on se přeskupí za vzniku hydantoin produkt prostřednictvím isokyanát středně pokročilí.[Citace je zapotřebí ]

Dějiny

Reakce podobné reakci Bucherer-Bergs byly poprvé zaznamenány v letech 1905 a 1914 Ciamicianem a Silberem, kteří získali 5,5-dimethylhydantoin ze směsi aceton a kyselina kyanovodíková poté, co byl vystaven slunečnímu záření po dobu pěti až sedmi měsíců. V roce 1929 vydal Bergs patent, který popisoval jeho vlastní syntézu řady 5-substituovaných hydantoinů. Bucherer vylepšil Bergsovu metodu a zjistil, že nižší teploty a tlaky pro reakci jsou přípustné. Bucherer a Steiner také zjistili, že kyanohydriny reagují při produkci stejně dobře jako karbonylové sloučeniny hydantoiny. Později Bucherer a Lieb zjistili, že 50% alkoholu je účinným rozpouštědlem pro reakci. S tímto rozpouštědlem aldehydy reagoval dobře a ketony poskytla vynikající výnosy. V roce 1934 navrhli Bucherer a Steiner mechanismus reakce. I když s mechanismem byly nějaké problémy, byl většinou přesný.[5]

Omezení

Jedním z omezení Bucherer-Bergových reakcí je, že má pouze jeden bod rozmanitosti. Pouze změny ve struktuře startu keton nebo aldehyd povede ke změnám ve finále hydantoin.

Jedním ze způsobů, jak zvýšit počet bodů diverzity, je kombinace reakce s 2-methyleneaziridinem s Bucherer-Bergovou reakcí v syntéza v jedné nádobě (viz obrázek 1). Nejprve reakce 2-methyleneaziridinu 1 s Grignardovo činidlo, katalytický Cu (I) a R2-X způsobí, že 2-methyleneaziridin se otevře a vytvoří a ketimin 2. Ketimin se poté podrobí činidlům Bucherer-Bergs, což vede k 5,5'-disubstituovanému hydantoinu 3. Tato reakce má jako strukturu tři body chemické rozmanitosti aziridin výchozí sloučenina, organokovové činidlo a elektrofil lze všechny měnit tak, aby syntetizovaly jiný hydantoin.[6]

Obrázek 1

Vylepšení

Jedním zlepšením Bucherer-Bergovy reakce bylo použití ultrazvuku. V poslední době bylo mnoho organických reakcí urychleno ultrazvukovým ozařováním. V minulosti měla Bucherer-Bergova reakce problémy s polymerací, dlouhou reakční dobou a obtížným zpracováním. 5,5-disubstituované hydantoiny lze připravit pomocí Bucherer-Bergovy reakce pod ultrazvukem. Ve srovnání se zprávami v literatuře to umožňuje, aby reakce mohla být prováděna při nižší teplotě, měla kratší reakční čas, vyšší výtěžek a jednodušší zpracování.[7]

Variace

Jednou z variant Bucherer-Bergovy reakce je zpracování karbonylové sloučeniny sirouhlík a kyanid amonný v methanolu roztok za vzniku 2,4-dithiohydantoinů (viz obrázek 2).[8] Kromě toho reakce ketonů s monothiokarbamátem amonným a kyanidem sodným poskytne 5,5-disubstituované 4-thiohydantoiny.[9]

Obrázek 2

Stereospecifičnost

V některých případech může být karbonylový výchozí materiál dostatečně stericky předpjatý, takže jediný stereoizomer je pozorován. V jiných případech však vůbec neexistuje selektivita, což vede k poměru stereoizomerů 1: 1. Příklad převzatý z „Jmenovaných reakcí: Heterocyklická chemie“ od Jie Jack Li ukazuje případ stereospecificity v Bucherer-Bergsově reakci. Zatímco konečným produktem reakce Bucherer-Bergs je hydantoin, hydantoin může podstoupit hydrolýza za vzniku aminiokyseliny. To se předpokládá v níže uvedeném příkladu. Pro srovnání, aminokyselinový produkt pro Streckerova syntéza byl také zahrnut.[10]

Stereospecificita v Bucherer-Bergsově reakci.png

Aplikace

Hydantoiny vytvořené Bucherer-Bergovou reakcí mají mnoho užitečných aplikací. Ony:

  • jsou užitečné v chemii sacharidů.
  • jsou důležitá heterocyklická lešení, která vyvolávají biologické účinky.
  • jsou užitečnými předchůdci aminokyseliny, e. G. methionin.
  • mají farmakologický význam (např. 5,5-difenylhydantoin, také známý jako Dilantin )

Viz také

Reference

  1. ^ Bucherer, H. T.; Fischbeck, H. T. J. Prakt. Chem. 1934, 140, 69.
  2. ^ Bucherer, H. T.; Steiner, W. J. Prakt. Chem. 1934, 140, 291.
  3. ^ Bergs, H. Ger. pat. 566 094 (1929).
  4. ^ Ware, E. Chem. Rev. 1950, 46, 403. (Recenze) doi:10.1021 / cr60145a001
  5. ^ Ware, E. Chem. Rev. 1950, 46, 403. (Recenze) doi:10.1021 / cr60145a001
  6. ^ Montagne, C .; Shiers, J. J .; Shipman, M. Tetrahedron Lett. 2006, 47, 9207-9209.
  7. ^ Li, J .; Li, L .; Li, T .; Li, H .; Liu, J. Ultrazvuková sonochemie 1996, 3, S141-S143.
  8. ^ Carrington, H.C. J. Chem. Soc. 1947, 681.
  9. ^ Carrington, H.C .; Vasey, C.H; Waring, W.S. J. Chem. Soc. 1959, 396.
  10. ^ Li, J.J. Reakce na jméno: Heterocyklická chemie, Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2005.