我们首先筛选有机碱催化剂，溶剂和温度，将丙二酸（亲核组分）脱羧加成1-甲基-4-三氟甲基嘧啶-2（1 H） - 酮（2a，最简单的模型基质），旨在找到最佳有机催化反应条件（表1）。在初步实验中，确定反应非常缓慢; 加热和5倍过量的丙二酸需要达到合理的转化率。另外，发现化学计量的模型催化剂三乙胺（TEA）是反应有效进行所必需的。因此，在1当量TEA存在下，将反应混合物在甲苯中于80℃加热18小时，得到令人满意的84％转化率，得到曼尼希型产物，（1-甲基-2-氧代-4-三氟甲基-1,2,3,4-四氢嘧啶-4-基）乙酸（4a），以及少量迈克尔型区域异构体5a（表1），条目1）。通过19 F NMR光谱法方便地监测反应过程和形成的区域异构体的比例。酸4a在蒸发甲苯上以纯净形式沉淀并用稀盐酸处理残余物。在更极性的溶剂如THF中进行反应使区域选择性急剧地转变为迈克尔型加合物形成（表1，条目2）。使用DMSO作为溶剂并在80℃下加热反应，仅以高分离产率提供（3-甲基-2-氧代-6-三氟甲基-1,2,3,4-四氢嘧啶-4-基）乙酸（5a） （表1，条目3）。在转化率和选择性方面，甲醇被证明是该反应的不适合的溶剂（表1，条目4）。同样，发现二异丙基乙胺（DIEA）和1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯（DBU）作为催化剂并不优于TEA（表1，条目5和6）。不幸的是，奎宁和手性奎宁衍生的硫脲有机催化剂QT在甲苯中分别产生外消旋产物与19％和38％未反应原料的混合物（表1，条目7和8）。
从筛选结果可以看出，反应区域选择性易于溶剂控制。非极性甲苯是曼尼希型脱羧基加成C = N双键的优先溶剂，而极性DMSO促进高选择性迈克尔型加成C = C双键。这些观察结果可通过以下事实解释：最初形成的（动力学控制的）迈克尔型二羧酸加合物A在低极性比在高极性溶剂中稳定得多（表1）。在前一种情况下，长寿命中间体A通过可逆的第一反应步骤逐渐转化为能量上有利的（热力学控制的）曼尼希型加合物B然后将B快速不可逆地脱羧成化合物4a。与此相反，在高极性溶剂中，中间阿是如此不稳定，它经历脱羧产物5a中，而不是重排乙。所提出的反应机理得到溶剂极性对丙二酸衍生物脱羧速率的已知影响的支持，据称其在极性介质中更快[40]。
为了研究丙二酸区域选择性添加的底物范围，我们在反应中引入了取代的嘧啶酮2b - m，并在最佳条件下使用甲苯或DMSO作为溶剂和TEA（1当量）作为催化剂进行（表2）。底物氮原子上的烷基取代基对反应过程没有显着影响。在所有情况下，两种区域异构体4b - i和5b - i以适度至高产率分离（表2，条目1-16）。如果使用甲苯作为溶剂，则在杂环的5位上存在酯官能团产生产物混合物，从而得到产物4j- m无法有选择地分离出来。在DMSO溶液中，相应的迈克尔型加合物5j - m平滑地形成并以75-83％的分离产率获得（表2，条目17-20）。发现在位置1缺乏取代基的4-三氟甲基嘧啶-2（1H） - 酮2（结构未显示）在研究中的脱羧反应中完全不起反应。
为了制备相应的N 1（3） - 未取代的产物4j和5n，o，我们在三氟乙酸（TFA）中使用N 1（3） - （4-甲氧基苄基）衍生物4i，5i，5k ; 得到的4-甲氧基苄基（PMB）基团的裂解以良好的收率得到目标化合物（参见表2）。
接下来，我们研究了试剂1a的脱羧加成模型底物2a（表3），以比较丙二酸及其单苯基酯1a的反应性。再次证明，仅在化学计量的TEA或DIEA存在下，反应在甲苯中足够快地进行（表3，条目1和2）。在这些条件下，反应得到迈克尔型加合物，2-（3-甲基-2-氧代-6-三氟甲基-1,2,3,4-四氢嘧啶-4-基）乙酸苯酯（6a）。DBU的存在引起起始试剂1a的大量脱羧（表3，条目3）。这种不需要的过程需要使用高达6当量的1a以达到与TEA作为催化剂的合理转化率。再次发现奎宁和QT对促进对映选择性反应无效（表3，条目4和5）。与在类似条件下与丙二酸的反应相反，仅检测到痕量的区域异构体Mannich型加合物7a。据推测，在这种情况下，动力学控制的迈克尔型中间Ç甚至远到脱羧比二羧酸中间更容易发生甲（表1），因此，该反应是区域选择性充分不管溶剂极性的（表3，条目1和6-9）。在TEA（1当量）存在下，在80℃下在甲苯中进行反应4小时，在区域选择性和6a的产率方面得到最好的结果（表3，条目1），实际上是在所有溶剂中形成的唯一产物这里使用（由19 F NMR监测证明）。
在甲苯中TEA存在下，在取代的嘧啶酮2b - e中加入丙二酸单苯酯（1a）8小时，表明嘧啶环1位的取代基可显着影响反应进程（表4）。因此，与2a相比，N 1 - 烷基取代的化合物2b - e表现出较低的反应性，并且由于低转化率和区域选择性，相应的产物6b - e未被分离（表4），条目1-4）。这些可能是由邻近的亲电子位置6周围的空间位阻增强以及反应中心的亲电性降低引起的。因此，对C = N双键的亲核攻击变得同样可能，从而导致区域选择性的丧失。幸运的是，衍生物2f - m中的烯丙基和各种苄基或苯基取代基允许以高产率区域选择性合成产物6f- m（表4，条目5-12）。我们发现5位的酯基显着增加了内环C = C双键的亲电性，从而加快了1a的加入，提高了产品的区域选择性。6j - m（表4，条目9-12）。与N 3 - 未取代的化合物5n，o一样，它们的苯基酯类似物6n，o是通过在TFA中短暂加热时裂解N 3 -PMB取代基而获得的（参见表4）。已经表明，酸4a，f - m可以通过酯6a，f - m的碱性水解交替合成（参见支持信息文件1）完整的实验数据）。5位的酯基在水解过程中保持完整。