Reakcja Bucherera-Bergsa

Reakcji Bucherera-Bergowie jest organicznym reakcji chemicznej między związkiem karbonylowym ( aldehyd lub keton ) lub cyjanohydryny , węglanem amonu i cyjankiem potasu , tworząc hydantoiny  :

Reakcja Bucherera-Bergsa

Nie należy go mylić z reakcją Bucherera (lub reakcją Bucherera-Lepetita), która przekształca naftol w naftyloaminę , a te dwie reakcje nazwano na cześć ich odkrywcy, niemieckiego chemika Hansa Theodora Bucherera .

Historyczny

Reakcje podobne do reakcji Bucherera-Bergsa po raz pierwszy zaobserwowali w 1905 i 1914 roku Ciamician i Silber, którzy otrzymali 5,5-dimetylohydantoinę z mieszaniny acetonu i cyjanowodoru wystawionej na działanie słońca przez pięć do siedmiu miesięcy. W 1929 roku Bergs złożył patent opisujący syntezę wielu 5-podstawionych hydantoin . Bucherer udoskonalił metodę Bergsa, odkrywając, że możliwe jest stosowanie niższych temperatur i ciśnień. Bucherer i Steiner odkryli również, że cyjanohydryny reagują tak samo jak związki karbonylowe, tworząc hydantoiny. Później Bucherer i Lieb odkryli, że 50% alkohol był skutecznym rozpuszczalnikiem dla reakcji, aldehydy dobrze reagowały, a ketony dały doskonałe wydajności. W 1934 roku Bucherer i Steiner zaproponowali mechanizm reakcji, który choć stwarzał pewne problemy, był dość precyzyjny.

Mechanizm reakcji

Dodanie KCN do związku karbonylowego daje cyjanohydrynę . Mechanizm jest kontynuowany od S N 2 do NH 3, tworząc aminonitryl . Reakcje addycji nukleofilowej z aminonitrylu do CO 2 tworzy cyjano-karbaminowego, który przez wewnątrzcząsteczkowe cyklizują reakcji do 5-imino-oksazolidyn-2-onu. Następnie 5-imino-oksazolidyn-2-on przegrupowuje się w hydantoinę poprzez izomer izocyjanianowy .

Mechanizm reakcji

Poprawa

W przeszłości reakcja Bucherera-Bergsa wiązała się z problemami z polimeryzacją, długimi czasami reakcji i trudną obróbką. Ewentualną poprawą reakcji Bucherera-Bergsa jest zastosowanie ultradźwięków , umożliwiających m.in.przyspieszenie reakcji . W ten sposób przygotowano 5,5-dipodstawione hydantoiny w reakcji Bucherera-Bergsa pod ultradźwiękami. W porównaniu z literaturą, użycie ultradźwięków obniża temperaturę reakcji, skraca czas reakcji, poprawia wydajność i upraszcza obróbkę.

Wariacje

Stosowanie 2-metylenoazyrydyny

Jedną z ograniczeń reakcji Bucherera-Bergsa jest brak różnorodności w powstałych produktach, ponieważ jedyną możliwą zmianą jest struktura początkowego związku karbonylowego.

Jedną z możliwości zwiększenia tej różnorodności jest połączenie reakcji z 2-metylenazyrydyną i reakcją Bucherera-Bergsa w syntezie w jednym naczyniu  :

Różnorodność chemiczna.png

Początkowo, 2-methyleneaziridine ( 1 ) poddaje się reakcji z odczynnikiem Grignarda , a fluorowcowany R pochodnej 2 -X, w reakcji katalizowanej przez Cu (I), w wyniku czego pierścień 2-methyleneaziridine do otwartego i powstawaniem ketoiminy ( 2 ). Ketiminę umieszcza się w obecności odczynników Bucherera-Bergsa, tworząc 5,5'-dipodstawioną hydantoinę ( 3 ). Ta reakcja ma trzy punkty różnorodności chemicznej, strukturę początkowej azyrydyny , odczynnika Grignarda i pochodnej chlorowcowanej, które można zmienić, umożliwiając syntezę różnych hydantoin.

Synteza ditiohydantoin

Odmianą reakcji Bucherera-Bergsa jest traktowanie związku karbonylowego dwusiarczkiem węgla i cyjnaurem amonowym w metanolu w celu wytworzenia siarkowego równoważnika hydantoiny, 2,4-ditiohydantoiny:

Wariacje na temat reakcji Bucherera-Bergsa.png

Podobnie reakcja pomiędzy ketonem , monotiokarbaminianem amonu i cyjankiem sodu umożliwia otrzymanie 5,5-dipodstawionej 4-tiohydantoiny.

Aplikacje

Hydantoiny powstałe w reakcji Bucherera-Bergsa mogą mieć kilka zastosowań:

Uwagi i odniesienia

  1. (De) HT Bucherer i H. Fischbeck , „  Heksahydrodifenyloamina i jej pochodne  ” , Journal für praktische Chemie , vol.  140, n os  3/41934, s.  69-89 ( ISSN  0941-1216 ).
  2. (de) HT Bucherer i W. Steiner , „  O reakcjach α-oksy-nitryli i α-aminonitryli - Synthesis of hydantoins  ” , Journal für praktische Chemie , vol.  140, n kość  10/12,1934, s.  291-316 ( ISSN  0941-1216 ).
  3. Bergs, H. Ger. poklepać. 566, 094 (1929).
  4. (en) E. Ware , „  The Chemistry of the Hydantoins  ” , Chem. Obrót silnika. , vol.  46, n o  3,1950, s.  403-470 ( ISSN  0009-2665 , DOI  10.1021 / cr60145a001 ).
  5. (en) J. Li , L. Li i in. , „  Wydajna i wygodna procedura syntezy 5,5-dipodstawionych hydantoin pod ultradźwiękami  ” , Ultrasonics Sonochemistry , vol.  3, N O  2Lipiec 1996, S141-S143 ( ISSN  1350-4177 , DOI  10.1016 / 1350-1477 (96) 00011-2 ).
  6. (en) C. Mountain , JJ Shiers i wsp. , „  Szybkie generowanie złożoności molekularnej przy użyciu„ sekwencyjnych ”reakcji wieloskładnikowych: synteza w jednym naczyniu 5,5′-dipodstawionych hydantoin z metylenoazyrydyny  ” , Tetrahedron Lett. , vol.  47 N O  52,grudzień 2006, s.  9207-9209 ( ISSN  0040-4039 , DOI  10.1016 / j.tetlet.2006.10.135 ).
  7. (w) HC Carrington , „  Tiohydantoiny. Część I. Przygotowanie 5: 5-dipodstawionych 2: 4-ditiohydantoin z odpowiednich ketonów  ” , Journal of the Chemical Society ,1947, s.  681-683 ( ISSN  0368-1769 , DOI  10.1039 / JR9470000681 ).
  8. (en) HC Carrington , CH Vasey i wsp. , „  Tiohydantoiny. Część V. Nowa synteza 5: 5-dipodstawionych4-tiohydantoin  ” , Journal of the Chemical Society ,1959, s.  396-397 ( ISSN  0368-1769 , DOI  10.1039 / JR9590000396 ).


Zobacz też