Buchererova–Bergsova reakce je reakce karbonylových sloučenin (aldehydů nebo ketonů) či kyanhydrinů s uhličitanem amonným a kyanidem draselným za vzniku hydantoinů.Bucherer, H. T.; Fischbeck, H. T. Journal für praktische Chemie 1934, 140, 69Bucherer, H. T.; Steiner, W. Journal für praktische Chemie 1934, 140, 291.Bergs, H. Ger. pat. 566,094 (1929).Ware, E. Chemical Reviews 1950, 46, 403
Tuto reakci objevil Hans Theodor Bucherer.
střed|450px|Obecná Buchererova-Bergsova reakce
Mechanismus náhled|střed|middle|600x300px|Mechanismus Buchererovy–Bergsovy reakce
Kondenzací karbonylové sloučeniny s amonnou solí se vytvoří imin, který je poté atakován kyanidem za vzniku aminonitrilu. Nukleofilní adicí aminonitrilu na oxid uhličitý vznikne kyanokarbamová kyselina, jež projde vnitromolekulárním uzavřením kruhu, které utvoří 5-imino-oxazolidin-2-on. 5-imino-oxazolidin-2-on se přes isokyanát přesmykuje na hydantoin.
Historie Reakce podobná Buchererově–Bergsově byla poprvé popsána na začátku 20. století, šlo o přípravu 5,5-dimethylhydantoinu ze směsi acetonu a kyanovodíku vystavené několik měsíců slunečnímu světlu. V roce 1929 byl zveřejněn postup přípravy řady 5-substituovaných hydantoinů; později bylo zjištěno, že reakci lze provést i za nižších teplot a tlaků a také že lze místo karbonylových sloučenin použít kyanhydriny. Následoval objev, že se dá jako velmi vhodné rozpouštědlo použít 50% ethanol. Roku 1934 byl navržen mechanismus reakce.
Omezení Jedním z omezení Buchererovy–Bergsovy reakce je to, že změny struktury produktů lze dosáhnout pouze změnou použitého ketonu či aldehydu.
Tento nedostatek lze překonat přidáním 2-methylenaziridinu. Nejprve působením 2-methylenaziridinu 1, Grignardova činidla, měďné soli jako katalyzátoru, a R2-X dojde k otevření kruhu 2-methylenaziridinu za vzniku ketiminu 2. Ketimin následně reaguje se sloučeninami používanými při klasických Buchererových-Bergsových reakcích, čímž se vytvoří 5,5'- disubstituovaný hydantoin 3. Na strukturu produktu zde mají vliv tři látky: použitý aziridin, organokovové činidlo a elektrofil.Montagne, C.; Shiers, J. J.; Shipman, M. Tetrahedron Letters 2006, 47, 9207-9209
náhled|střed|middle|500px
Vylepšení Buchererovy–Bergsovy reakce lze podpořit použitím ultrazvuku. Buchererovy–Bergsovy reakce bývaly doprovázeny potížemi s polymerizací, dlouhými reakčními časy, a obtížným prováděním. Buchererovy–Bergsovy reakce využívající ultrazvuk mohou být použity na přípravu 5,5-disubstituovaných hydantoinů; takové reakce je možné také uskutečnit za nižších teplot, v kratších časech a s vyššími výtěžky.Li, J.; Li, L.; Li, T.; Li, H.; Liu, J. Ultrasonics Sonochemistry 1996, 3, S141-S143
Obměny Obdobami Buchererových–Bergsových reakcí jsou reakce karbonylových sloučenin se sirouhlíkem a kyanidem amonným v methanolu, kterými vznikají 2,4-dithiohydantoiny.Carrington, H. C. Journal of the Chemical Society 1947, 681 Reakcemi ketonů s monothiokarbamátem amonným a kyanidem sodným se vytvářejí 5,5-disubstituované 4-thiohydantoiny.Carrington, H. C.; Vasey, C. H; Waring, W. S. Journal of the Chemical Society 1959, 396
náhled|střed|middle|400px
Stereospecifita Někdy mohou použité karbonylové sloučeniny vykazovat tak silné sterické efekty, že se vytváří jediný stereoisomer; většinou ale ke stereoselektivitě nedochází a oba stereoisomery se tvoří v poměru 1:1 Hydantoin vznikající Buchererovou–Bergsovou reakcí může být hydrolyzován na aminokyselinu; na následujícím obrázku je pro srovnání zobrazena také aminokyselina vznikající Streckerovou syntézou.Li, J. J. Name Reactions: Heterocyclic Chemistry, Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, 2005
náhled|střed|middle|500px
Využití Hydantoiny vytvořené Buchererovými–Bergsovými reakcemi lze využít: v chemii sacharidů jako sloučeniny s biologickými účinky na přípravu aminokyselin, například methioninu a jako léčiva, (například 5,5-difenylhydantoin, jako léčivo známý pod označením dilantin).
Odkazy
Reference
Související články Urechova syntéza hydantoinů Streckerova syntéza aminokyselin
Externí odkazy
Kategorie:Kondenzační reakce Kategorie:Vícesložkové reakce Kategorie:Reakce vytvářející vazbu uhlík-uhlík Kategorie:Reakce vytvářející dusíkaté heterocykly Kategorie:Jmenné reakce