Las reacciones de ciclación por radicales son transformaciones químicas orgánicas que producen productos cíclicos a través de intermediarios radicales . Por lo general, proceden en tres pasos básicos: generación selectiva de radicales, ciclación de radicales y conversión del radical ciclado en producto. [1]
Las reacciones de ciclación por radicales producen productos mono o policíclicos a través de la acción de intermediarios radicales. Por tratarse de transformaciones intramoleculares , suelen ser muy rápidas y selectivas. La generación selectiva de radicales se puede lograr en carbonos unidos a una variedad de grupos funcionales , y los reactivos utilizados para efectuar la generación de radicales son numerosos. El paso de ciclación radical generalmente implica el ataque de un radical a un enlace múltiple. Después de que ocurre este paso, los radicales ciclados resultantes se apagan mediante la acción de un eliminador de radicales , un proceso de fragmentación o una reacción de transferencia de electrones. Los anillos de cinco y seis miembros son los productos más comunes; rara vez se observa la formación de anillos cada vez más pequeños.
Ventajas: debido a que los radicales intermedios no son especies cargadas, las condiciones de reacción suelen ser suaves y la tolerancia del grupo funcional es alta y ortogonal a la de muchos procesos polares. Las reacciones se pueden llevar a cabo en una variedad de solventes (incluidos arenos, alcoholes y agua), siempre que el solvente no tenga un enlace débil que pueda sufrir abstracción, y los productos a menudo son compuestos sintéticamente útiles que se pueden llevar a cabo utilizando funcionalidad o grupos introducidos durante la captura de radicales .
Desventajas: las velocidades relativas de las diversas etapas de las reacciones de ciclación por radicales (y cualquier reacción secundaria) deben controlarse cuidadosamente para que se favorezca la ciclación y la captura del radical ciclado . Las reacciones secundarias son a veces un problema, y la ciclación es especialmente lenta para anillos pequeños y grandes (aunque las macrociclaciones , que se asemejan a las reacciones de radicales intermoleculares, suelen ser de alto rendimiento).
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 forma intramolecular para producir intermedios de 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 prefiere la ciclación exo sobre la ciclación endo.(las macrociclaciones constituyen la principal excepción a esta regla). Los radicales 5-hexenilo son los intermedios sintéticamente más útiles para las ciclaciones de radicales, porque la ciclación es extremadamente rápida y exoselectiva. [3] Aunque el radical exo es menos termodinámicamente estable que el radical endo, la ciclación exo más rápida se justifica por una mejor superposición orbital en el estado de transición exo similar a una silla (ver más abajo).
Los sustituyentes que afectan la estabilidad de estos estados de transición pueden tener un efecto profundo en la selectividad del sitio de la reacción. Los sustituyentes carbonilo en la posición 2, por ejemplo, fomentan el cierre del anillo 6-endo. Los sustituyentes alquilo en las posiciones 2, 3, 4 o 6 mejoran la selectividad para el cierre 5-exo.