自由基环化

自由基环化反应是通过自由基中间物产生环状产品的有机化学转化。它们通常分三个基本步骤进行：选择性生成自由基，自由基环化，以及环化的自由基转化为产品。

自由基环化反应通过自由基中间体的作用产生单环或多环产品。由于它们是分子内转化，它们通常是非常快速和有选择性的。选择性的自由基生成可以在与各种官能团结合的碳上实现，而用于实现自由基生成的试剂也很多。自由基环化步骤通常涉及一个自由基对一个多键的攻击。在这个步骤发生后，产生的环化自由基通过自由基清除剂的作用、分裂过程或电子转移反应而被淬灭。五元和六元环是最常见的产物；较小和较大的环的形成很少被观察到。要发生有效的自由基环化，必须满足三个条件。必须有一种方法可以在底物上选择性地生成自由基。自由基环化必须比捕获最初形成的自由基快。所有步骤必须比不希望发生的副反应，如自由基重组或与溶剂的反应快。优点：因为自由基中间体不是带电的物种，反应条件通常很温和，官能团的容忍度很高，与许多极性过程正交。反应可以在各种溶剂中进行（包括壬、醇和水），只要溶剂中没有可以进行抽出的弱键，而且产物通常是合成有用的化合物，可以利用现有的功能或在自由基捕集过程中引入的基团继续进行。缺点：必须仔细控制自由基环化反应各阶段的相对速率（以及任何副反应），以便有利于环化和捕集环化自由基。副反应有时是一个问题，对于小环和大环来说，环化反应尤其缓慢（尽管类似于分子间自由基反应的大环化反应往往是高产的）。

由于存在许多用于生成和捕获自由基的试剂，因此建立一个单一的盛行机理是不可能的。然而，一旦产生了自由基，它可以以分子内的方式与多个键反应，产生环化的自由基中间体。多重键的两端构成两个可能的反应点。如果产生的中间物中的自由基最终出现在环外，这种攻击被称为外环；如果它最终出现在新形成的环内，这种攻击被称为内环。在许多情况下，外环化比内环化更受青睐。5-己烯基是自由基环化最有用的合成中间体，因为环化极其迅速且具有外向选择性。尽管外向型自由基的热力学稳定性不如内向型自由基，但由于椅状外向型过渡态的轨道重叠度更高，所以外向型环化速度更快。(1)影响这些过渡态稳定性的取代物对反应的部位选择性有深刻的影响。例如，2位上的羰基取代基会鼓励6-内环闭合。在2、3、4或6位的烷基取代基会增强5-外向闭合的选择性。同源的6-庚烯基的环化仍然是有选择性的，但速度要慢得多--因此，当涉及这些中间体时，竞争性的副反应是一个重要问题。此外，在这些系统中，1,5-转移可以以相当的速度产生稳定的烯丙基自由基。在6-己烯基底物中，为了获得高产率，通常需要用吸电子的官能团对反应性双键进行极化。

用电子抽离基团稳定最初形成的自由基，可以优先获得更稳定的6-内环化产物。(2)乙烯基、芳基和酰基自由基的环化反应也是已知的。在动力学控制的条件下，5-外环化会优先发生。然而，低浓度的自由基清除剂建立了热力学控制，并提供了获得6-内产品的机会--不是通过6-内环化，而是通过5-外环化，然后是3-外环闭合和随后的断裂。而在高浓度下，外向型产品迅速被截留，防止随后重排为内向型产品芳基表现出类似的反应性。(3)环化作用可涉及含杂原子的多键，如腈类、肟类和碳酰类。