A Bucherer-Bergs reakció szerves kémiai reakció egy karbonil-vegyület ( aldehid vagy keton ) vagy egy cianohidrin , ammónium-karbonát és kálium-cianid között, amely hidantoint képez :
Nem szabad összekeverni a Bucherer-reakcióval (vagy a Bucherer-Lepetit reakcióval), amely egy naftolt naftil -aminná alakít át , ezt a két reakciót felfedezőjükről, Hans Theodor Bucherer német vegyészről nevezték el .
A Bucherer-Bergs reakcióhoz hasonló reakciókat először 1905-ben és 1914-ben figyelték meg Ciamician és Silber, akik 5,5-dimetilhidantoint nyernek aceton és hidrogén-cianid keverékéből, napnak kitéve, öt-hét hónapig. 1929-ben Bergs szabadalmat nyújtott be, amelyben számos 5-szubsztituált hidantoin szintézisét írta le . Bucherer javította Bergs módszerét azzal, hogy felfedezte, hogy alacsonyabb hőmérsékleteket és nyomásokat lehet használni. Bucherer és Steiner azt is megállapította, hogy a cianohidrinek, valamint a karbonil-vegyületek reakcióba lépnek hidantoinek előállítására. Később Bucherer és Lieb megállapította, hogy az 50% alkohol hatékony oldószer a reakcióhoz, az aldehidek jól reagálnak, és a ketonok kiváló hozamot eredményeznek. 1934-ben Bucherer és Steiner javaslatot tettek a reakció mechanizmusára, amely bár problémákat vet fel, meglehetősen pontos volt.
KCN hozzáadása a karbonilvegyülethez cianohidrint eredményez . A mechanizmus folytatódik egy S N 2 révén NH 3 alkotnak egy amino-nitrilt . Az aminonitril nukleofil hozzáadása a CO 2 -hoz ciano-karbaminsavat képez, amely molekulán belüli reakcióval 5-imino-oxazolidin-2-ontá ciklizál. Az 5-imino-oxazolidin-2-on ezután egy izocianát- izomer révén hidantoinzá szerveződik .
A múltban a Bucherer-Bergs reakció polimerizációs problémákkal, hosszú reakcióidővel és nehéz feldolgozással járt. A Bucherer-Bergs reakció lehetséges javulása az ultrahang használata , amely lehetővé teszi többek között a reakció felgyorsítását. 5,5-diszubsztituált hidantoinokat állítottunk elő Bucherer-Bergs reakcióval ultrahanggal. Az irodalom összehasonlításával az ultrahang használata csökkenti a reakció hőmérsékletét, lerövidíti a reakcióidőt, javítja a hozamot és egyszerűbbé teszi a feldolgozást.
A Bucherer-Bergs reakció egyik korlátja a sokféleség hiánya a képződött termékekben, mivel az egyetlen lehetséges eltérés a kiindulási karbonil-vegyület szerkezete.
A változatosság növelésének egyik lehetősége az, ha egy reakciót összekapcsolunk egy 2-metilenaziridinnel és a Bucherer-Bergs reakcióval egykannás szintézisben :
Kezdetben, 2-methyleneaziridine ( 1 ) reagál egy Grignard-reagenssel , és egy halogénezett származékát R 2 -X, által katalizált reakció Cu (I), így a 2-methyleneaziridine gyűrű nyitott, és a formáció egy ketimin ( 2 ). A ketimint Bucherer-Bergs reagensek jelenlétében helyezzük el, így 5,5'-diszubsztituált hidantoin képződik ( 3 ). Ennek a reakciónak három kémiai változatossága van: a kiindulási aziridin , a Grignard-reagens és a halogén-származék szerkezete, amelyek mindegyike megváltoztatható, lehetővé téve a különböző hidantoinek szintetizálását.
Egy változata, a Bucherer-Bergs reakció a kezelés a karbonil-vegyületet szén-diszulfiddal , és ammónium-cynaur a metanolban alkotnak kén egyenértékű hidantoin, 2,4-dithiohydantoin:
Hasonlóképpen, egy keton , ammónium-monotiokarbamát és nátrium-cianid reakciója lehetővé teszi 5,5-diszubsztituált 4-tiohidantoin előállítását.
A Bucherer-Bergs reakció által képződött hidantoineknak számos alkalmazási lehetőségük lehet: