Войти
Лактоны представляют собой циклические сложные эфиры карбоновых кислот, содержащие структуру 1-оксациклоалкан-2-она (-C (= O) -O-), или аналоги, имеющие ненасыщенность или гетероатомы, замещающие один или несколько атомов углерода в кольце.
Лактоны образуются внутримолекулярной этерификацией соответствующих гидроксикарбоновых кислот, что происходит спонтанно, когда образующееся кольцо является пяти- или шестичленным. Лактоны с трех- или четырехчленными кольцами (α-лактоны и β-лактоны) очень реакционноспособны, что затрудняет их выделение. Обычно требуются специальные методы для лабораторного синтеза лактонов с малым кольцом, а также тех, которые содержат кольца больше, чем шестичленные.
Номенклатура лактонов: α-ацетолактон, β-пропиолактон, γ-бутиролактон и δ-валеролактон Лактоны обычно называют в соответствии с молекулой-предшественницей кислоты (ацето = 2 атома углерода, пропио = 3, бутиро = 4, валеро = 5, капро = 6 и т. Д.), С суффиксом -лактон и греческим буквенный префикс, который указывает количество атомов углерода в гетероцикле, то есть расстояние между соответствующими группами -ОН и -СООН вдоль указанной основной цепи. Первый атом углерода после углерода в группе -COOH в исходном соединении обозначен как α, второй будет обозначен как β и так далее. Следовательно, префиксы также указывают размер лактонового кольца: α-лактон = 3-членное кольцо, β-лактон = 4-членное, γ-лактон = 5-членное и т. Д. Макроциклические лактоны известны как макролактоны .
 | Найдите макролактон в Викисловаре, бесплатном словаре. |
Другой суффикс, используемый для обозначения лактона, - -олид, используемый в названиях классов веществ например, бутенолид, макролид, карденолид или буфадиенолид.
Чтобы получить предпочтительные названия IUPAC, лактоны называются гетероциклическими псевдокетонов путем добавления суффикса «один», «дион», «тион» и т. д. и соответствующих мультипликативных префиксов к названию гетероциклического исходного гидрида.
Название «лактон» "был изобретен в 1844 году французским химиком Теофилем-Жюлем Пелузом, который впервые получил его как производное молочной кислоты. Название «лактон» происходит от кольцевого соединения, называемого лактид, которое образуется в результате дегидратации 2-гидроксипропановой кислоты (молочная кислота ) CH 3 -CH (OH) -COOH. Молочная кислота, в свою очередь, получила свое название от ее первоначального выделения из кислого молока (латинское: lac, lactis). Внутреннее обезвоживание в той же молекуле молочной кислоты привело бы к образованию альфа-пропиолактон, лактона с 3-членным кольцом.
В 1880 году немецкий химик Вильгельм Рудольф Фиттиг распространил название «лактон» на все внутримолекулярные сложные эфиры карбоновых кислот.
Лактоны природного происхождения - это в основном насыщенные и ненасыщенные γ- и δ-лактоны и в меньшей степени макроциклические лактоны. Γ- и δ-лактоны представляют собой внутримолекулярные сложные эфиры соответствующих гидроксижирных кислот. Они способствуют аромату фруктов, масла, сыра и других продуктов. Циклопентадеканолид вызывает мускусный запах масла корня дягиля . Из встречающихся в природе бициклических лактонов фталиды ответственны за запах сельдерея и масел любистока и кумарина для древесной коры.. Лактоны присутствуют в древесине дуба, и они вносят вклад в профиль вкуса пива, выдержанного в бочках.
Кольца лактона широко используются в качестве строительных блоков в природе, например, в аскорбиновой кислоте, каваин, непеталактон, глюконолактон, гормоны (спиронолактон,), ферменты (лактоназа ), нейротрансмиттеры (бутиролактон, авермектины ), антибиотики (макролиды как эритромицин ; амфотерицин B ), противораковые препараты (вернолепин, эпотилоны ), фитоэстрогены (резорциловая кислота лактоны, сердечные гликозиды ).
Синтез оксандролона Многие методы синтеза сложных эфиров также могут быть применены к таковым лактонов. В одном промышленном синтезе оксандролона ключевой стадией образования лактона является органическая реакция - этерификация.
йодолактонизация В галолактонизация алкен подвергается атаке галогена посредством электрофильного присоединения с катионным промежуточным соединением, захваченным внутримолекулярно соседней карбоновой кислотой (см. Также йодолактамизация ).
Конкретные методы включают этерификацию Ямагути, макролактонизацию Шиины, окисление Байера-Виллигера и нуклеофильную абстракцию.
синтез γ-лактона из спирты и акриловая кислота γ-лактоны γ-окталактон, γ-ноналактон, γ-декалактон могут быть получены с хорошим выходом за один прием. -этапный процесс радикальным присоединением первичных жирных спиртов к акриловой кислоте с использованием ди-трет-бутилпероксида в качестве катализатора. 78>
Самой стабильной структурой для лактонов является 5-me Он состоит из γ-лактонов и 6-членных δ-лактонов, потому что, как и во всех органических циклах, 5- и 6-членные кольца минимизируют напряжение валентных углов. γ-лактоны настолько стабильны, что в присутствии разбавленных кислот при комнатной температуре 4-гидроксикислоты (R-CH (OH) - (CH 2)2-COOH) немедленно подвергаются самопроизвольной этерификации и циклизации с образованием лактона. лактоны существуют, но их можно получить только с помощью специальных методов. α-лактоны могут быть обнаружены как временные частицы в масс-спектрометрических экспериментах.
Реакции лактонов аналогичны реакциям сложных эфиров, как показано на примере гамма-лактона в следующих разделах:
Нагревание лактона с основанием (гидроксид натрия ) будет гидролизовать лактон к его родительскому соединению, бифункциональному соединению с прямой цепью. Как и сложные эфиры с прямой цепью, реакция гидролиза-конденсации лактонов является обратимой реакцией с равновесием. Однако константа равновесия реакции гидролиза лактона ниже, чем у сложного эфира с прямой цепью, т.е. продукты (гидроксикислоты) менее предпочтительны в случае лактонов. Это связано с тем, что, хотя энтальпии гидролиза сложных эфиров и лактонов примерно одинаковы, энтропия гидролиза лактонов меньше, чем энтропия сложных эфиров с прямой цепью. Сложные эфиры с прямой цепью при гидролизе дают два продукта, что делает изменение энтропии более благоприятным, чем в случае лактонов, которые дают только один продукт.
Лактоны можно восстановить до диолов с использованием алюмогидрида лития в сухом эфире. Реакция восстановления сначала разрывает сложноэфирную связь лактона, а затем восстанавливает альдегидную группу (-CHO) до спиртовой группы (-OH). Например, гамма-лактоны будут восстановлены до бутан-1,4-диола, (CH 2 (OH) - (CH 2)2-CH 2 (OH).
Лактоны также реагируют с этанольным аммиаком, который сначала разрывает сложноэфирную связь, а затем реагирует с кислотной группой -COOH из-за основных свойств аммиака с образованием дифункциональной группы, то есть спирт и амид.Гамма-лактоны будут реагировать с образованием CH 2 (OH) - (CH 2)2-CO-NH 2.
Лактоны легко образуют полиэфиры в соответствии с формула:
сесквитерпеновые лактоны, обнаруженные во многих растениях, могут вступать в реакцию с другими молекулами посредством реакции Майкла.
Лактоны вносят значительный вклад в аромат фруктов, неферментированных и ферментированных молочных продуктов и поэтому используются в качестве ароматизаторов и ароматизаторов. Некоторыми примерами являются γ-декалактон (4-деканолид), который имеет характерные персиковый аромат; δ-декалактон (5-деканолид), белый ich имеет сливочный кокосовый / персиковый аромат; γ-додекалактон (4-додеканолид), который также имеет кокосовый / фруктовый вкус, описание, которое также подходит для γ-окталактона (4-октанолид), хотя он также имеет травяной характер; γ -ноналактон, обладающий интенсивным кокосовым вкусом из этой серии, несмотря на то, что он не содержится в кокосовом орехе, и.
Макроциклические лактоны (циклопентадеканолид,) имеют запах, аналогичный макроциклическим кетонам животного происхождения (мускон, циветон ), но их можно получить легче, например, деполимеризацией соответствующих линейных сложных полиэфиров. Замена метиленовой единицы кислородом практически не влияет на запах этих соединений, а оксалактоны с 15-17-членными кольцами образуются в дополнение к циклопентадеканолиду (например,).
Поликапролактон важный пластик.
