Meccanismo prevalentemodifica
Poiché esistono molti reagenti per la generazione radicale e il trapping, non è possibile stabilire un singolo meccanismo prevalente. Tuttavia, una volta generato un radicale, può reagire con legami multipli in modo intramolecolare per produrre intermedi radicali ciclizzati. Le due estremità del legame multiplo costituiscono due possibili siti di reazione. Se il radicale nell’intermedio risultante finisce all’esterno dell’anello, l’attacco è chiamato “exo”; se finisce all’interno dell’anello appena formato, l’attacco è chiamato “end.”In molti casi, l’esociclizzazione è favorita rispetto all’cycl ciclizzazione (le macrociclizzazioni costituiscono la principale eccezione a questa regola). i radicali 5-esenilici sono gli intermedi più sinteticamente utili per le ciclizzazioni radicali, perché la ciclizzazione è estremamente rapida ed eso selettiva. Sebbene l’eso radicale sia meno termodinamicamente stabile dell’radical radicale, l’eso ciclizzazione più rapida è razionalizzata da una migliore sovrapposizione orbitale nello stato di transizione exo simile alla sedia (vedi sotto).
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I sostituenti che influenzano la stabilità di questi stati di transizione possono avere un effetto profondo sulla selettività del sito della reazione. I sostituenti carbonilici nella posizione 2, ad esempio, incoraggiano la chiusura dell’anello 6-end. I sostituenti alchilici nelle posizioni 2, 3, 4 o 6 migliorano la selettività per la chiusura 5-exo.
La ciclizzazione del radicale 6-eptenil omologa è ancora selettiva, ma è molto più lenta—di conseguenza, le reazioni collaterali competitive sono un problema importante quando questi intermedi sono coinvolti. Inoltre, 1,5-shifts può produrre radicali allilici stabilizzati a tassi comparabili in questi sistemi. Nei substrati radicali 6-esenilici, la polarizzazione del doppio legame reattivo con gruppi funzionali a ritiro di elettroni è spesso necessaria per ottenere rese elevate. La stabilizzazione del radicale inizialmente formato con gruppi di ritiro degli elettroni fornisce l’accesso preferenziale a prodotti di ciclizzazione 6-end più stabili.
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Sono note anche reazioni di ciclizzazione di radicali vinilici, arilici e acilici. In condizioni di controllo cinetico, la ciclizzazione 5-eso avviene preferenzialmente. Tuttavia, basse concentrazioni di un radical scavenger stabiliscono il controllo termodinamico e forniscono l’accesso ai prodotti 6-end-non tramite la ciclizzazione 6-end, ma mediante la ciclizzazione 5-exo seguita dalla chiusura 3-exo e dalla successiva frammentazione (riarrangiamento di Dowd-Beckwith). Mentre ad alte concentrazioni del prodotto exo è rapidamente intrappolato impedendo successivo riarrangiamento al prodotto end radicali arilici mostrano reattività simile.
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La ciclizzazione può coinvolgere legami multipli contenenti eteroatomee come nitrili, ossimi e carbonili. L’attacco all’atomo di carbonio del legame multiplo è quasi sempre osservato. In quest’ultimo caso l’attacco è reversibile; tuttavia i radicali alcossi possono essere intrappolati usando un agente di cattura stannano.
stereoselettivitàmodifica
La diastereoselettività delle ciclizzazioni radicali è spesso elevata. Nella maggior parte dei casi di carbonio, la selettività può essere razionalizzata secondo le linee guida di Beckwith, che invocano lo stato di transizione exo simile al reagente mostrato sopra. Posizionare i sostituenti in posizioni pseudoequatoriali nello stato di transizione porta a prodotti cis da semplici radicali secondari. L’introduzione di sostituenti polari può favorire i prodotti trans a causa della repulsione sterica o elettronica tra i gruppi polari. Nei sistemi più complessi, lo sviluppo di modelli di stati di transizione richiede la considerazione di fattori come il ceppo allilico e gli stati di transizione simili a barche
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Gli ausiliari chirali sono stati usati nelle ciclizzazioni radicali enantioselettive con successo limitato. Piccole differenze energetiche tra i primi stati di transizione costituiscono una profonda barriera al successo in questo campo. Nell’esempio mostrato, la diastereoselettività (per entrambe le configurazioni dello stereocentro sinistro) è bassa e l’enantioselettività è solo moderata.
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I substrati con stereocentri tra il legame radicale e multiplo sono spesso altamente stereoselettivi. Le ciclizzazioni radicali per formare prodotti policiclici spesso sfruttano questa proprietà.