Jump to content

лактон

(Перенаправлено с Циклического эфира )

Лактоны циклических представляют собой сложные эфиры карбоновых кислот . Их получают из соответствующих гидроксикарбоновых кислот путем этерификации . Они могут быть насыщенными и ненасыщенными. Некоторые содержат гетероатомы, заменяющие один или несколько атомов углерода кольца. [ 1 ]

Лактоны образуются путем лактонизации — внутримолекулярной этерификации соответствующих гидроксикарбоновых кислот, которая происходит самопроизвольно, когда образующееся кольцо является пяти- или шестичленным. Лактоны с трех- или четырехчленными кольцами (α-лактоны и β-лактоны) очень реакционноспособны, что затрудняет их выделение. Для лабораторного синтеза лактонов с небольшими кольцами, а также тех, которые содержат кольца большего размера, чем шестичленные, обычно требуются специальные методы. [ 2 ]

Номенклатура

[ редактировать ]

Греческие префиксы в алфавитном порядке указывают размер кольца.

Размер кольца
(количество атомов
на ринге)
Систематическое название Название ИЮПАК Родительский лактон Структура, комментарий
3 α-лактон Оксиран-2-он Ацетолактон несуществующий
4 β-лактон Оксетан-2-он
  • β-Пропиолактон
  • Пропиолактон
5 γ-лактон Оксолан-2-он γ-бутиролактон
6 δ-лактон Оксан-2-один
7 ε-лактон Оксепан-2-он
  • ε-Капролактон
  • Капролактон
  • гексанолид

Лактоны обычно называют по молекуле кислоты-предшественника ( ацето = 2 атома углерода, пропио = 3, бутиро = 4, валеро = 5, капро = 6 и т. д.) с суффиксом -лактон и префиксом из греческих букв, обозначающим молекулу кислоты- предшественника. 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 исходного соединения помечен как α, второй будет обозначен как β и так далее. Поэтому приставки указывают и на размер лактонного кольца: α-лактон = 3-членное кольцо, β-лактон = 4-членное, γ-лактон = 5-членное, δ-лактон = 6-членное и т. д. Макроциклические лактоны известны как макролактоны . [ 3 ]

Другой суффикс, используемый для обозначения лактона, — это -олид , используемый в названиях классов веществ, таких как бутенолид , макролид , карденолид или буфадиенолид .

Чтобы получить предпочтительные названия IUPAC , лактоны называют гетероциклическими псевдокетонами путем добавления суффикса «один», «дион», «тион» и т. д. и соответствующих мультипликативных префиксов к названию гетероциклического исходного гидрида. [ 4 ]

Этимология

[ редактировать ]

Название лактон происходит от кольцевого соединения, называемого лактидом , которое образуется в результате дегидратации 2-гидроксипропановой кислоты ( молочной кислоты ) CH 3 -CH(OH)-COOH. Молочная кислота, в свою очередь, получила свое название от ее первоначального выделения из простокваши (лат. lac, Lactis). Название было придумано в 1844 году французским химиком Теофилем-Жюлем Пелузом , который впервые получил его как производное молочной кислоты. [ 5 ] Реакция внутренней дегидратации внутри той же молекулы молочной кислоты привела бы к образованию альфа-пропиолактона , лактона с трехчленным кольцом.

В 1880 году немецкий химик Вильгельм Рудольф Фиттиг распространил название «лактон» на все внутримолекулярные сложные эфиры карбоновых кислот. [ 6 ]

возникновение

[ редактировать ]
D -глюконо-δ-лактон ( E575 )

Преобладают 5-членные γ-лактоны и 6-членные δ-лактоны. β-лактоны присутствуют в ряде натуральных продуктов. [ 7 ] α-Лактоны могут быть обнаружены как временные соединения в экспериментах по масс-спектрометрии . [ 8 ]

Макроциклические лактоны также являются важными природными продуктами. Циклопентадеканолид отвечает за мускусный запах масла корня дягиля . Из встречающихся в природе бициклических лактонов фталиды отвечают за запах масел сельдерея и любистка , а кумарин – за запах ясменника . [ 9 ] Лактоны присутствуют в дубовой древесине и способствуют вкусовому профилю пива, выдержанного в бочках . [ 10 ]

Лактоновые кольца широко встречаются в природе в качестве строительных блоков, например, в аскорбиновой кислоте , каваине , непеталактоне , глюконолактоне , гормонах ( спиронолактон , мевалонолактон ), ферментах ( лактоназа ), нейромедиаторах ( бутиролактон , авермектины ), антибиотиках ( макролиды , такие как эритромицин ; амфотерицин B ). , противораковые препараты ( вернолепин , эпотилоны ), фитоэстрогены ( резорциловой кислоты лактоны , сердечные гликозиды ).

Синтез оксандролона

Многие методы синтеза сложных эфиров могут быть применены к синтезу лактонов. Лактонизация конкурирует с полимеризацией за более длинные гидроксикислоты или напряженные β-лактоны. С другой стороны, γ-лактоны настолько стабильны, что 4-гидроксикислоты (R-CH(OH)-(CH 2 ) 2 -CO 2 H) самопроизвольно циклизуются.

В одном промышленном синтезе оксандролона ключевой стадией образования лактона является органическая реакция – этерификация. [ 11 ] [ 12 ]

иодолактонизация

При галолактонизации алкен путем подвергается атаке галогена присоединения электрофильного , при этом катионный промежуточный продукт захватывается внутримолекулярно соседней карбоновой кислотой . [ 13 ]

Конкретные методы включают этерификацию Ямагути , макролактонизацию Шиины , макролактонизацию Кори-Николау , окисление Байера-Виллигера и нуклеофильную абстракцию .

Синтез γ-лактона из жирных спиртов и акриловой кислоты.

γ-лактоны γ-окталактон , γ-ноналактон , γ-декалактон , γ-ундекалактон можно получить с хорошим выходом в одностадийном процессе радикальным присоединением первичных жирных спиртов к акриловой кислоте , используя ди-трет-бутилпероксид в качестве катализатор. [ 9 ]

Альтернативной радикальной реакцией с образованием γ-лактонов является связывание, опосредованное марганцем .

Лактоны проявляют реакции, характерные для сложных эфиров.

Гидролиз и аминолиз

[ редактировать ]

Нагревание лактона с основанием ( гидроксидом натрия ) гидролизует лактон до его исходного соединения, бифункционального соединения с прямой цепью. Как и в случае с неразветвленными эфирами, реакция гидролиза-конденсации лактонов является обратимой реакцией , имеющей равновесие . 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 эфиров и лактонов примерно одинаковы, энтропия гидролиза лактонов меньше энтропии неразветвленных эфиров. Сложные эфиры с прямой цепью дают два продукта при гидролизе, что делает изменение энтропии более благоприятным, чем в случае лактонов, которые дают только один продукт.

Лактоны также реагируют с аминами с образованием спирта с раскрытым кольцом и амида.

Снижение

[ редактировать ]

Лактоны можно восстановить до диолов с помощью алюмогидрида лития . Например, гамма-лактоны восстанавливаются до бутан-1,4-диола (CH 2 (OH)-(CH 2 ) 2 -CH 2 (OH).

Полимеризация

[ редактировать ]

Некоторые лактоны превращаются в полиэфиры: [ 14 ] [ 15 ] Например, двойной лактон, называемый лактидом, полимеризуется в полимолочную кислоту (полилактид). Полученная полимолочная кислота тщательно исследовалась на предмет коммерческого применения. [ 16 ] [ 17 ]

Использование

[ редактировать ]

Вкусы и ароматы

[ редактировать ]

Лактоны вносят значительный вклад в вкус фруктов, а также неферментированных и ферментированных молочных продуктов. [ 18 ] и поэтому используются в качестве ароматизаторов и ароматизаторов. [ 9 ] Некоторыми примерами являются γ-декалактон (4-деканолид), имеющий характерный персиковый вкус; [ 18 ] δ-декалактон (5-деканолид) со сливочно-кокосово-персиковым вкусом; γ-додекалактон (4-додеканолид), который также имеет кокосовый/фруктовый вкус, [ 18 ] описание, которое также соответствует γ-окталактону (4-октанолиду), [ 19 ] хотя и имеет травянистый характер; [ 18 ] γ-ноналактон , обладающий интенсивным кокосовым вкусом этой серии, несмотря на то, что он не встречается в кокосе. [ 20 ] и γ-ундекалактон .

Макроциклические лактоны ( циклопентадеканолид , 15-пентадек-11/12-енолид ) имеют запахи, сходные с макроциклическими кетонами животного происхождения ( мускон , циветон ), но их легче получить, например, деполимеризацией соответствующих линейных полиэфиров . Замена метиленового звена на кислород практически не влияет на запах этих соединений, а кроме циклопентадеканолида образуются оксалактоны с 15–17-членными кольцами (например, 12-окса-16-гексадеканолид ). [ 9 ]

Пластмассы

[ редактировать ]

Поликапролактон — важный пластик. Его образование даже рассматривалось в контексте возникновения жизни . [ 21 ]

Дилактоны

[ редактировать ]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки и примечания

[ редактировать ]
  1. ^ «лактоны», Сборник химической терминологии , 2.3.3, Международный союз теоретической и прикладной химии , 24 февраля 2014 г., с. 817
  2. ^ Фрэнсис А. Кэри; Роберт М. Джулиано (2011), Органическая химия (8-е изд.), McGraw-Hill, стр. 798–799.
  3. ^ Стивен А. Хардингер. «Иллюстрированный словарь органической химии» . Кафедра химии и биохимии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе .
  4. ^ Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга) . Кембридж: Королевское химическое общество . 2014. с. 822. дои : 10.1039/9781849733069-00648 . ISBN  978-0-85404-182-4 .
  5. ^ Пелуз, Дж. (9 декабря 1844 г.). « Мемуары о молочной кислоте». Отчеты (на французском языке). 19 :1219–1227. Из стр. 1223: «Независимо от лактида, о существовании которого я только что напомнил в продуктах перегонки молочной кислоты, он все же дает при своем разложении другое вещество, которое я предлагаю назвать лактоном , потому что мне кажется, что оно молочная кислота — то же самое, что ацетон по отношению к уксусной кислоте». (Независимо от лактида, о существовании которого я только что напомнил в продуктах перегонки молочной кислоты, она [т. е. молочная кислота] дает далее, путем своего разложения, другое вещество, которое я предлагаю назвать лактоном , потому что оно кажется для меня быть для молочной кислоты тем же, чем ацетон для уксусной кислоты.)
  6. ^ Фиттиг, Рудольф (1880). «Исследования ненасыщенных кислот, третья статья». Анналы химии и фармации (на немецком языке). 200 : 1-96. дои : 10.1002/jlac.18802000102 . Из стр. 62: «Желательно иметь общую номенклатуру для этой группы соединений, простейшим представителем которой пока является описанное выше тело, а поскольку название «лактид» неприменимо, ибо тогда лактид κατ εξοχην не является лактид В качестве названия группы мы предлагаем название «Лактоны». (Желательно, чтобы эта группа соединений, простейшим представителем которой до сих пор было вещество, описанное выше, имела общее обозначение, а поскольку название «лактид» неприменимо, потому что тогда архетипический лактид не был бы лактид, поэтому мы предлагаем для обозначения этой группы [соединений] название «лактон».)
  7. ^ Данхайзер, Рик Л.; Новик, Джеймс С. (1991) [25 июля 1990 г.]. «Практический и эффективный метод синтеза β‑лактонов». Журнал органической химии . 56 (3): 1176–1185. дои : 10.1021/jo00003a047 .
  8. ^ Детлеф Шредер, Норман Голдберг, Вальтрауд Зуммак, Хельмут Шварц , Джон К. Поутсма и Роберт Р. Сквайрс (1997), Генерация α-ацетолактона и ацетоксильного дирадикала •CH2COO• в газовой фазе . Международный журнал масс-спектрометрии и ионных процессов, тома 165–166, ноябрьский выпуск, страницы 71–82. дои : 10.1016/S0168-1176(97)00150-X
  9. ^ Jump up to: а б с д Карл-Георг Фальбуш; и др. (2007), «Вкусы и ароматы», Энциклопедия промышленной химии Ульмана (7-е изд.), Wiley, стр. 74–78.
  10. ^ Оливер, Гаррет. «Определение выдержки в бочках в журнале Oxford Companion to Beer» . Крафтовое пиво и пивоварение .
  11. ^ Разработка коммерческого процесса производства оксандролона Джон Э. Кабадж, Дэвид Кайрис и Томас Р. Бенсон Org. Процесс Рез. Дев.; 2007 г .; 11(3), стр. 378–388; (Статья) дои : 10.1021/op060231b
  12. ^ Полная последовательность реакций включает бромирование до галогенкетона (не показано), реакцию элиминирования с хлоридом лития до енона , органическое окисление четырехокисью осмия и тетраацетатом свинца с раскрытием кольца и, наконец, восстановление альдегида до спирта борогидридом и натрия внутримолекулярным образование лактона
  13. ^ Органические синтезы , Сб. Том. 7, с.164 (1990); Том. 64, с.175 ( 1986 ) Ссылка на статью
  14. ^ Вильгельм Рименшнейдер; Герман М. Болт (2007), «Органические эфиры», Энциклопедия промышленной химии Ульмана (7-е изд.), Wiley
  15. ^ Чандру, Кухан; Цзя, Тони З.; Мамаджанов, Ирена; Бапат, Нираджа; Кливс, Х. Джеймс (16 октября 2020 г.). «Пребиотическая олигомеризация и самосборка структурно разнообразных ксенобиологических мономеров» . Научные отчеты . 10 (1): 17560. Бибкод : 2020NatSR..1017560C . дои : 10.1038/s41598-020-74223-5 . ISSN   2045-2322 . ПМЦ   7567815 . ПМИД   33067516 .
  16. ^ Р. Аурас; Л.-Т. Лим; СЭМ Сельке; Х. Цудзи (2010). Полимолочная кислота: синтез, структура, свойства, обработка и применение . Уайли. ISBN  978-0-470-29366-9 .
  17. ^ Одиль Деши-Кабаре; Бланка Мартин-Вака; Дидье Буриссу (2004). «Контролируемая полимеризация лактида и гликолида с раскрытием кольца». хим. Преподобный . 104 (12): 6147–76. дои : 10.1021/cr040002s . ПМИД   15584698 .
  18. ^ Jump up to: а б с д Бергер, Р.Г., изд. (2007). Химия ароматизаторов и ароматизаторов, биопереработка и экологичность . Берлин: Шпрингер. ISBN  9783540493396 . Проверено 2 июля 2015 г.
  19. ^ Мехта, Бхавбхути М.; Камаль-Элдин, Афаф; Ивански, Роберт З., ред. (2012). Влияние ферментации на свойства пищевых продуктов . Бока-Ратон: Тейлор и Фрэнсис. п. 74. ИСБН  9781439853351 . Проверено 2 июля 2015 г.
  20. ^ Марсили, Рэй, изд. (2007). Сенсорно-ориентированный вкусовой анализ . Бока-Ратон, Флорида: CRC/Тейлор и Фрэнсис. п. 242. ИСБН  9781420017045 . Проверено 2 июля 2015 г.
  21. ^ Чандру, Кухан; Мамаджанов, Ирена; Кливс, Х. Джеймс; Цзя, Тони З. (январь 2020 г.). «Полиэфиры как модельная система для создания примитивных биологических организмов на основе небиологической химии пребиотиков» . Жизнь . 10 (1): 6. Бибкод : 2020Жизнь...10....6С . дои : 10.3390/life10010006 . ПМК   7175156 . ПМИД   31963928 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 4a724a6f0e88083b838a29297e55a417__1719404100
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/4a/17/4a724a6f0e88083b838a29297e55a417.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Lactone - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)