Mecanismoeditar
Debido a que existen muchos reactivos para la generación y captura de radicales, no es posible establecer un único mecanismo predominante. Sin embargo, una vez que se genera un radical, puede reaccionar con múltiples enlaces de manera intramolecular para producir intermedios radicales ciclados. Los dos extremos del enlace múltiple constituyen dos posibles sitios de reacción. Si el radical en el intermedio resultante termina fuera del anillo, el ataque se denomina «exo»; si termina dentro del anillo recién formado, el ataque se llama «endo».»En muchos casos, se favorece la exociclización sobre la endo ciclización (las macrocíclizaciones constituyen la principal excepción a esta regla). los radicales 5-hexenilo son los intermedios más útiles sintéticamente para las ciclaciones radicales, porque la ciclación es extremadamente rápida y exo selectiva. Aunque el radical exo es menos estable termodinámicamente que el radical endo, la exociclización más rápida se racionaliza por una mejor superposición orbital en el estado de transición exo similar a la silla (ver más abajo).
(1)
que afectan a la estabilidad de estos estados de transición pueden tener un efecto profundo en la selectividad de la reacción en el sitio. Los sustituyentes carbonílicos en la posición 2, por ejemplo, fomentan el cierre del anillo de 6 endos. Los sustituyentes alquilo en las posiciones 2, 3, 4 o 6 mejoran la selectividad para el cierre de 5 exo.
La ciclización del radical homólogo 6-heptenilo sigue siendo selectiva, pero es mucho más lenta; como resultado, las reacciones secundarias competitivas son un problema importante cuando estos intermedios están involucrados. Además, los cambios de 1,5 pueden producir radicales alílicos estabilizados a tasas comparables en estos sistemas. En sustratos de radicales de 6-hexenilo, la polarización del doble enlace reactivo con grupos funcionales que retiran electrones es a menudo necesaria para lograr altos rendimientos. La estabilización de los radicales formados inicialmente con grupos que retiran electrones proporciona acceso preferencialmente a productos de 6 endo ciclización más estables.
(2)
También se conocen reacciones de ciclización de radicales de vinilo, arilo y acilo. En condiciones de control cinético, la 5-exociclización tiene lugar preferentemente. Sin embargo, las bajas concentraciones de un eliminador de radicales establecen el control termodinámico y proporcionan acceso a productos de 6-endo, no a través de la ciclización de 6—endo, sino mediante la ciclización de 5-exo seguida de un cierre de 3-exo y la fragmentación posterior (reordenamiento de Dowd-Beckwith). Mientras que a altas concentraciones del producto exo se atrapa rápidamente evitando la reordenación posterior al producto endo, los radicales arilo exhiben una reactividad similar.
(3)
Ciclación puede implicar heteroátomo que contienen múltiples bonos como nitrilos, oximas, y carbonilos. Casi siempre se observa un ataque al átomo de carbono del enlace múltiple. En este último caso, el ataque es reversible; sin embargo, los radicales alcoxi pueden atraparse usando un agente atrapador de estannana.
Estereoselectividadeditar
La diastereoselectividad de las ciclizaciones radicales es a menudo alta. En la mayoría de los casos de carbono total, la selectividad se puede racionalizar de acuerdo con las directrices de Beckwith, que invocan el estado de transición exo similar a un reactivo que se muestra arriba. La colocación de sustituyentes en posiciones pseudoequatoriales en el estado de transición conduce a productos cis de radicales secundarios simples. La introducción de sustituyentes polares puede favorecer a los productos trans debido a la repulsión estérica o electrónica entre los grupos polares. En sistemas más complejos, el desarrollo de modelos de estados de transición requiere considerar factores como la deformación alílica y los estados de transición tipo barco
(4)
Los auxiliares quirales se han utilizado en ciclizaciones radicales enantioselectivas con éxito limitado. Las pequeñas diferencias de energía entre los estados de transición temprana constituyen una barrera profunda para el éxito en este ámbito. En el ejemplo mostrado, la diastereoselectividad (para ambas configuraciones del estereocentro izquierdo) es baja y la enantioselectividad es solo moderada.
(5)
Sustratos con estereocentros entre el radical y varios bonos son a menudo altamente estereoselectiva. Las ciclizaciones radicales para formar productos policíclicos a menudo aprovechan esta propiedad.