Laktony jsou vnitřní cyklické estery nasycených i nenasycených karboxylových kyselin, mají 1-oxacykloalkan-2-onovou strukturu (−(C=O)−O−); řadí se sem i sloučeniny odvozené od kyselin, které mají v hlavním řetězci jeden nebo více heteroatomů.

Laktony vznikají vnitromolekulární esterifikací hydroxykyselin, která v případech, kdy vznikají pětičlenné a šestičlenné cykly, může probíhat samovolně. Laktony tvořené tříčlennými a čtyřčlennými cykly jsou velmi reaktivní a jejich izolace je tak obtížná. K přípravě laktonů s menšími řetězci jsou obvykle potřeba speciální postupy , což platí i u laktonů s cykly obsahujícími více než šest atomů.

Názvosloví náhled|vpravo|200px|Názvosloví laktonů: α-acetolakton, β-propiolakton, γ-butyrolakton a δ-valerolakton

Laktony se nejčastěji nazývají podle nesubstituované karboxylové kyseliny, z níž jsou odvozeny (aceto = 2 atomy uhlíku, propio = 3, butyro = 4, valero = 5, kapro = 6 uhlíků…), k příslušnému základu se přidá přípona -lakton a předpona tvořená řeckým písmenem označujícím polohu hydroxylové skupiny v molekule původní hydroxykyseliny, v pořadí α, β (toto písmeno tedy udává i počet atomů v cyklu) atd. Makrocyklické laktony se nazývají makrolaktony.

V názvech laktonů se také používá přípona -olid u sloučenin jako jsou butenolid, makrolid, kardenolid a ''bufadienolid.

Systematické názvy laktonů se tvoří jako názvy heterocyklických „ketonů“ přidáním přípony, například -on, -dion nebo -thion, a předpony označující uhlovodík, ze kterého jsou odvozeny.

Výskyt v přírodě V přírodě se nejčastěji vyskytují nasycené a nenasycené γ- a δ-laktony, méně časté jsou makrolaktony. Gama- a delta laktony jsou vnitromolekulárními estery příslušných hydroxykyselin. Vytvářejí aroma například ovoce, másla a sýrů. Cyklopentadekanolid způsobuje pižmovitý zápach oleje z anděliky lékařské. Mezi přírodní bicyklické laktony patří ftalidy, které vytvářejí aroma celeru a libečku, kumarin je aromatickou látkou obsaženou ve svízeli vonném. Laktony jsou rovněž přítomny v dubovém dřevu a přispívají k chuti piva uchovávaného v dřevěných sudech.Craft Beer and Brewing Barrel-aging Tulipalin A a tulipalin B jsou silně alergenní laktony, které vznikají hydrolýzou glykosidů tuliposidu A a tuliposidu B, obsažených např. v cibulích tulipánů. Při kontaktu s pokožkou způsobují u citlivých osob alergické vyrážky.

Laktonové kruhy jsou častými funkčními skupinami v přírodních látkách, jako jsou kyselina askorbová, kavain, nepetalakton, glukonolakton, hormonů (spironolakton, mevalonolakton), enzymů (laktonázy), neurotransmiterů (butyrolakton, avermektiny), makrolidových antibiotik, jako jsou erythromycin a amfotericin B a fytoestrogenů (laktony kyseliny resorcylové).

Příprava náhled|vpravo|Příprava oxandrolonu

Řadu postupů používaných při přípravě esterů lze použít i na přípravu laktonů. Při průmyslové výrobě oxandrolonu se k tvorbě laktonového kruhu využívá esterifikace.Development of a Commercial Process to Produce Oxandrolone John E. Cabaj, David Kairys, and Thomas R. Benson Org. Process Res. Dev.; 2007; 11(3) pp 378 - 388; (Article) Nejprve proběhne bromace halogenketonu, následně eliminace chloridem lithným na enon, oxidace oxidem osmičelým a octanem olovičitým za současného otevření kruhu a nakonec reaukce aldehydu na alkohol tetrahydridoboritanem sodným a vnitromolekulární esterifikace.

náhled|vpravo|jodlaktonizace

Při halogenlaktonizaci reaguje alken s halogenem v elektrofilní adici, přičemž se tvoří kationtový meziprodukt, který vnitromolekulárně reaguje s karboxylovou skupinou.Organic Syntheses, Coll. Vol. 7, p.164 (1990); Vol. 64, p.175 (1986) Article link

Existují také specifické metody přípravy laktonů, jako jsou Jamagučiho esterifikace, Šiinova makrolaktonizace a Baeyerova–Villigerova oxidace.

náhled|vpravo|Příprava γ-laktonů z mastných alkoholů a kyseliny akrylové

Gama-laktony (γ-oktalakton, γ-nonalakton, γ-dekalakton a γ-undekalakton) lze získat radikálovou adicí primárních mastných alkoholů na kyselinu akrylovou za použití di-terc-butylperoxidu jako katalyzátoru.

Reakce Nejstabilnější jsou pětičlenné γ-laktony a šestičlenné δ-laktony, protože jejich molekuly mají nejmenší úhlové napětí. U γ-laktonů je dokonce stabilita taková, že 4-hydroxykyseliny (R-CH(OH)-(CH2)2-COOH) se za přítomnosti zředěných kyselin při pokojové teplotě samovolně esterifikují a cyklizují na laktony. β-laktony lze připravit pouze určitými speciálními postupy. α-laktony lze detekovat jako přechodné stavy v hmotnostní spektrometrii.Detlef Schröder, Norman Goldberg, Waltraud Zummack, Helmut Schwarz, John C. Poutsma and Robert R. Squires (1997), Generation of α-acetolactone and the acetoxyl diradical •CH2COO• in the gas phase. International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes, Volumes 165-166, November issue, Pages 71-82.

Reakce laktonů jsou podobné jako u necyklických esterů.

Hydrolýza Zahříváním laktonu v roztoku zásady (například hydroxidu sodného) dojde k jeho hydrolýze na původní kyselinu. Podobně jako u necyklických esterů jde o vratnou reakci, při níž se ustavuje chemická rovnováha. Rovnovážná konstanta této hydrolýzy je ovšem u laktonů nižší než u necyklických esterů i  jsou změny entalpie při hydrolýzách cyklických i necyklických esterů podobné, protože změna entropie je u laktonů menší. U esterů s acyklickými řetězci vznikají dva produkty, zatímco u laktonů jen jeden.

Redukce Laktony lze redukovat na dioly pomocí hydridu lithno-hlinitého v etheru za nepřítomnosti vody. Při reakci se nejprve naruší esterová vazba laktonu a poté nastane redukce aldehydové skupiny (-CHO) na alkoholovou (-CH2OH). Například produktem redukce gama-laktonů je butan-1,4-diol ((CH2(OH)-(CH2)2-CH2(OH)).

Aminolýza Laktony také reagují s ethanolovým roztokem amoniaku, přičemž nejprve zaniká esterová vazba a následně amoniak reaguje s karboxylovou skupinou za vzniku amidu hydroxykyseliny. Produktem reakce gama laktonů je CH2(OH)-(CH2)2-CO-NH2.

Polymerizace Laktony snadno tvoří polyestery podle následujícího vzorce:

300px

Michaelova reakce Seskviterpenové laktony, nacházející se v mnoha rostlinách, mohou vstupovat do Michaelových reakcí.

Použití

Vůně Laktony jsou složkami vůně ovoce a kvašených i nekvašených mléčných výrobků a tak se používají ve vůních a parfémech. Příklady takto používaných látek jsou γ-dekalakton (4-dekanolid), který má vůni broskve, δ-dekalakton (5-dekanolid) s vůní podobnou kokosu, γ-dodekalakton (4-dodekanolid), který také voní po kokosu nebo ovoci, tuto vlastnost má též γ-oktalakton (4-oktanolid) Silnou vůni po kokosu má γ-nonalakton, přestože se v kokosových ořeších nevyskytuje, a γ-undekalakton.

Makrocyklické laktony (cyklopentadekanolid a 15-pentadec-11/12-enolid) mají podobnou vůni jako makrocyklické ketony muskon a civeton, jeho příprava je však snazší, získává se například depolymerizací lineárních polyesterů. Náhrada methylenové skupiny atomem kyslíku nemá významný vliv na aroma těchto látek. Oxalaktony s 15člennými až 17člennými cykly, například 12-oxa-16-hexadekanolid, se připravují z cyklopentadekanolidu.

Výroba plastů Polykaprolakton, polymer kaprolaktonu, patří mezi významné plasty.

Příklady

kyselina ellagová (dilakton kyseliny hexahydroxydifenové)

Odkazy

Související články Laktamy, cyklické amidy Laktimy, cyklické imidy Laktid, cyklický diester Halogenlaktonizace Ftalein

Externí odkazy

Reference

Kategorie:Funkční skupiny