Bucherer-Bergs（布赫尔-博格斯）反应，反应机理及应用

Bucherer–Bergs反应是指由羰基化合物、氰化钾(KCN)和碳酸铵[(NH4)2CO3]或者氰醇和碳酸铵制备乙内酰脲的反应。此反应属于多组分反应（MCRs）。

1929年，一篇专利首次报道了用醛或酮与氰化钾、碳酸铵、二氧化碳加压进行反应，最终得到乙内酰脲类化合物的合成方法。1934年，德国的化学家Bucherer也报道了类似反应，对反应进行了改进利用，并对反应机理进行了研究。

反应定义

Preparation of hydantoin from carbonyl compounds by reaction with potassium cyanide and ammonium carbonate

图片来源：摩熵化学（MolAid）

反应机理

图片来源：摩熵化学（MolAid）

1. 氰根离子与羰基化合物加成为羟腈

2. 碳酸铵释放出的氨对羟腈发生SN2反应生成氨基腈，

3. 氨基腈的胺氮原子对二氧化碳发生亲核加成，生成含氰基的氨基甲酸。

4. 氨基甲酸发生分子内环化，生成5-亚氨基噁唑烷-2-酮，

5. 噁唑烷酮通过一个异氰酸酯中间体重排为5,5-二取代的乙内酰脲。

这个机理是Bucherer与Steiner在1934年提出的机理，这个原始机理一直沿用下来。不过最初提出的机理中，错误地认为5-亚氨基噁唑烷-2-酮是通过一步直接重排为乙内酰脲。直到1980年代，研究才发现在上述两个物质之间还有一个异氰酸酯中间体。

反应特征：

1）该反应条件简单，易操作，但氰化钾作为剧毒物质，使用时需谨慎小心；

2）该反应适用范围较广，且产率较高，可合成各种乙内酰尿类化合物；

3）增加反应物的接触面积与控制气体的流失，可增加该反应产率，几乎可以定量转化；

4）反应得到的乙内酰尿类化合物中的氧均来自二氧化碳中的氧，两个氮一个来自氰根负离子一个来自碳酸铵。

合成应用

R.L Danheiser 及其合作者研发了合成取代甘菊环烃的一种新策略，这是在反应B-溴-a-重氮酮和铑的类卡宾相互作用的基础上。其关键性转换涉及到以下几步：铑的类卡宾和芳烃双键的分子间加成，电环打开，B-消除反应，结构互变作用和捕获以产生 1-羟基甘菊环烃衍生物。这种方法可以稳定可利用的苯作为开始原料制备大范围的有五元和七元环的取代的甘菊环烃。该合成可在乙呱仑药抗溃疡钠(antiulcer drug egualen sodium)的全合成中显示出来。

图片来源：人名反应的战略性应用

Pellicaari 等用 C60 和烃氧羰基类卡宾反应,该类卡宾是由 a-重氮甲酸酯前体用Rh2(OAc)4 ，催化分解得到的。该反应条件温和，且合成 carboalkoxy-substituted[6.6]-methanofullerenes 的专一性很高。当同样的反应在热力学条件下进行时，重排产物([6.5]-开环富勒烯)是主要产物。