Пређи на садржај

Радикална циклизација

С Википедије, слободне енциклопедије

Реадкције радикалне циклизације су органске хемијске трансформације које дају цикличне производе преко радикалних интермедијера. Обично се одвијају у три основна корака: селективно стварање радикала, циклизација радикала и конверзија циклизованог радикала у производ.[1]

Увод

[уреди | уреди извор]

Реакције радикалне циклизације производе моно- или полицикличне производе деловањем радикалних интермедијера. Пошто су то интрамолекуларне трансформације, често су веома брзе и селективне. Селективно стварање радикала може се постићи на угљеницима везаним за различите функционалне групе, а реагенси који се користе за стварање радикала су бројни. Корак радикалне циклизације обично укључује напад радикала на вишеструку везу. Након што се овај корак догоди, резултујући циклизовани радикали се гасе деловањем колектора радикала, процеса фрагментације или реакције преноса електрона. Пето- и шесточлани прстенови су најчешћи производи; ретко се примећује формирање мањих и већих прстенова.

За ефикасну радикалну циклизацију морају бити испуњена три услова:

  • Мора бити доступна метода за селективно генерисање радикала на супстрату.
  • Радикална циклизација мора бити бржа од колекције првобитно формираног радикала.[2]
  • Сви кораци морају бити бржи од нежељених споредних реакција као што су рекомбинација радикала или реакција са растварачем.

Предности: пошто радикални интермедијари нису наелектрисане врсте, услови реакције су често благи, а толеранција функционалне групе је висока и ортогонална у односу на многе поларне процесе. Реакције се могу изводити у различитим растварачима (укључујући арене, алкохоле и воду), све док растварач нема слабу везу која се може подвргнути апстракцији, а производи су често синтетички корисна једињења која се могу наставити коришћењем постојећих функционалности или група уведених током радикалног хватања.

Недостаци: релативне стопе различитих фаза реакција циклизације радикала (и било које споредне реакције) морају бити пажљиво контролисане тако да се фаворизује циклизација и колекција циклизованог радикала. Споредне реакције су понекад проблем, а циклизација је посебно спора за мале и велике прстенове (иако су макроциклизације, које личе на интермолекуларне радикалне реакције, често високо приносне).

Механизам и стереохемија

[уреди | уреди извор]

Преовлађујући механизам

[уреди | уреди извор]

Пошто постоји много реагенса за стварање и хватање радикала, успостављање јединственог преовлађујућег механизма није могуће. Међутим, када се радикал генерише, он може реаговати са вишеструким везама на интрамолекуларни начин да би се добили циклизовани радикални интермедијери. Два краја вишеструке везе чине два могућа места реакције. Ако радикал у резултујућем међупродукту заврши изван прстена, напад се назива „егзо”; ако заврши унутар новоформираног прстена, напад се назива „ендо”. У многим случајевима, егзо циклизација је фаворизована у односу на ендо циклизацију (макроциклизације представљају главни изузетак од овог правила). 5-хексенил радикали су синтетички најкориснији интермедијери за радикалне циклизације, јер је циклизација изузетно брза и егзо селективна.[3] Иако је егзо радикал мање термодинамички стабилан од ендо радикала, бржа егзоциклизација је рационализована бољим орбиталним преклапањем у егзо прелазном стању налик столици (погледајте испод).

(1)

Супституенти који утичу на стабилност ових прелазних стања могу имати дубок утицај на селективност места реакције. Карбонил супституенти на позицији 2, на пример, подстичу затварање 6-ендо прстена. Алкил супституенти на позицијама 2, 3, 4 или 6 повећавају селективност за 5-егзо затварање.

Циклизација хомологног 6-хептенил радикала је и даље селективна, али је много спорија - као резултат тога, компетитивне споредне реакције представљају важан проблем када су ови интермедијери укључени. Поред тога, 1,5 смене могу да дају стабилизоване алилне радикале по упоредивим стопама у овим системима. У супстратима 6-хексенил радикала, поларизација реактивне двоструке везе са функционалним групама које повлаче електроне често је неопходна за постизање високих приноса.[4] Стабилизација првобитно формираног радикала са групама за повлачење електрона омогућава приступ првенствено стабилнијим производима 6-ендо циклизације.

(2)

Реакције циклизације винил, арил и ацил радикала су такође познате. У условима кинетичке контроле преференцијално се одвија 5-егзо циклизација. Међутим, ниске концентрације хватача радикала успостављају термодинамичку контролу и обезбеђују приступ 6-ендо производима - не путем 6-ендо циклизације, већ 5-егзо циклизацијом праћеном 3-егзо затварањем и накнадном фрагментацијом (Доуд-Беквитово преуређивање). Док се при високим концентрацијама егзо-производ брзо заробљава спречавајући накнадно прераспоређивање у ендо-производ,[5] арил радикали показују сличну реактивност.

(3)

Циклизација може укључити вишеструке везе које садрже хетероатом, као што су нитрили, оксими и карбонили. Напад на атом угљеника вишеструке везе је скоро увек примећен.[6][7][8] У последњем случају напад је реверзибилан; међутим алкокси радикали могу бити заробљени коришћењем агенса за хватање станана.

Стереоселективност

[уреди | уреди извор]

Дијастереоселективност радикалних циклизација је често висока. У већини случајева који садрже само угљеник, селективност се може рационализовати у складу са Беквитовим смерницама, које позивају на реактантно, егзо прелазно стање приказано изнад.[9] Постављање супституената у псеудоекваторијалне позиције у прелазном стању доводи до цис производа из једноставних секундарних радикала. Увођење поларних супституената може фаворизовати транс производе због стеричног или електронског одбијања између поларних група. У сложенијим системима, развој модела прелазног стања захтева разматрање фактора као што су алилна деформација и прелазна стања слична чамцу[10]

(4)

Хиралне помоћне супстанце су коришћене у енантиоселективним радикалним циклизацијама са ограниченим успехом.[11] Мале енергетске разлике између раних транзиционих стања представљају дубоку препреку успеху у овој арени. У приказаном примеру, дијастереоселективност (за обе конфигурације левог стереоцентра) је ниска, а енантиоселективност је само умерена.

(5)

Супстрати са стереоцентрима између радикалне и вишеструке везе су често високо стереоселективни. Радикалне циклизације за формирање полицикличних производа често користе ову особину.[12]

Референце

[уреди | уреди извор]
  1. ^ Гиесе, Б.; Коппинг, Б.; Гобел, Т.; Дицкхаут, Ј.; Тхома, Г.; Кулицке, К. Ј.; Трацх., Ф. Орг. Реацт. 1996, 48, 301-361. doi:10.1002/0471264180.or048.02
  2. ^ А лоwер лимит он тхе рате оф тхе цyцлизатион степ ис 100 с−1.
  3. ^ Бецкwитх, А.; Сцхиессер, C. Тетрахедрон 1985, 41, 3925.
  4. ^ Ханессиан, С.; Дханоа, D.; Беаулиеу, П. Цан. Ј. Цхем. 1987, 65, 1859.
  5. ^ Бецкwитх, А.; О'Схеа, D. Тетрахедрон Летт. 1986, 27, 4525.
  6. ^ Тсанг, Р.; Дицксон, Ј.; Пак, Х.; Wалтон, Р.; Фрасер-Реид, Б. Ј. Ам. Цхем. Соц. 1987, 104, 3484.
  7. ^ Бартлетт, П.; МцЛарен, К.; Тинг, П. Ј. Ам. Цхем. Соц. 1988, 110, 1633.
  8. ^ Цливе, D.; Беаулиеу, П.; Сет, L. Ј. Орг. Цхем. 1984, 49, 1313.
  9. ^ Бецкwитх, А.; Цхристопхер, Ј.; Лаwренце, Т.; Серелис, А. Ауст. Ј. Цхем. 1983, 36, 545.
  10. ^ РајанБабу, Т. V. Ацц. Цхем. Рес. 1991, 24, 139.
  11. ^ Цхен, M.-Y.; Фанг, Ј.-M.; Тсаи, Y.-M.; Yех, Р.-L. Ј. Цхем. Соц., Цхем. Цоммун., 1991, 1603.
  12. ^ Сторк, Г.; Схер, П. M.; Цхен, Х. L. Ј. Ам. Цхем. Соц. 1986, 108, 6384.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Radikalna_ciklizacija&oldid=28305878”