Buchererova–Bergsova reakce

chemická reakce

Buchererova–Bergsova reakce je reakce karbonylových sloučenin (aldehydů nebo ketonů) či kyanhydrinůuhličitanem amonným a kyanidem draselným za vzniku hydantoinů.[1][2][3][4]

Tuto reakci objevil Hans Theodor Bucherer.

Obecná Buchererova-Bergsova reakce
Obecná Buchererova-Bergsova reakce

Mechanismus

editovat
 
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

editovat

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.[5]

Omezení

editovat

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.[5]

 

Vylepšení

editovat

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.[6]

Obměny

editovat

Obdobami Buchererových–Bergsových reakcí jsou reakce karbonylových sloučenin se sirouhlíkem a kyanidem amonnýmmethanolu, kterými vznikají 2,4-dithiohydantoiny.[7] Reakcemi ketonů s monothiokarbamátem amonným a kyanidem sodným se vytvářejí 5,5-disubstituované 4-thiohydantoiny.[8]

 

Stereospecifita

editovat

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.[9]

 

Využití

editovat

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).

Reference

editovat

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Bucherer–Bergs reaction na anglické Wikipedii.

  1. Bucherer, H. T.; Fischbeck, H. T. Journal für praktische Chemie 1934, 140, 69
  2. Bucherer, H. T.; Steiner, W. Journal für praktische Chemie 1934, 140, 291.
  3. Bergs, H. Ger. pat. 566,094 (1929).
  4. Ware, E. Chemical Reviews 1950, 46, 403 DOI:10.1021/cr60145a001
  5. a b Montagne, C.; Shiers, J. J.; Shipman, M. Tetrahedron Letters 2006, 47, 9207-9209
  6. Li, J.; Li, L.; Li, T.; Li, H.; Liu, J. Ultrasonics Sonochemistry 1996, 3, S141-S143
  7. Carrington, H. C. Journal of the Chemical Society 1947, 681
  8. Carrington, H. C.; Vasey, C. H; Waring, W. S. Journal of the Chemical Society 1959, 396
  9. Li, J. J. Name Reactions: Heterocyclic Chemistry, Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, 2005

Související články

editovat

Externí odkazy

editovat