Halogenlaktonizace je druh chemické reakce, při které vzniká lakton adicí kyslíku a halogenu na dvojnou vazbu; jedná se o vnitromolekulární obdobu syntézy halogenhydrinů. Reakci objevil M. J. Bougalt v roce 1904 a stal se z ní jeden z nejúčinnějších způsobů přípravy laktonů.
střed|300px
Nejčastěji se provádí jodlaktonizace, kdy produkt obsahuje atom či atomy jodu. Využití nachází při syntéze mnoha přírodních látek, z nichž mají některé, jako jsou vernolepin a vernomenin (používané jako cytostatika) a vibralakton (inhibitor pankreatické lipázy používaný při léčbě obezity) medicínské využití. Jodlaktonizaci použil také Elias James Corey při přípravě řady prostaglandinů.
Historie Popis jodlaktonizace, který vytvořil Kaustubh Rai, byl prvním druhem laktonizace, který bylo možné prakticky použít. Již o dvacet let dříve popsal M. J. Bougalt bromlaktonizaci; bromlaktonizace nebývá prováděna tak často jako jodlaktonizace, protože dochází ke snižování výtěžnosti v důsledku elektrofilní adice bromu na alken.
střed|400px|Bromlaktonizace
Chlorlaktonizace se začaly uskutečňovat v 50. letech 20. století, jsou ovšem ještě méně časté než bromlaktonizace. Použití elementárního chloru je vzhledem k jeho plynnému skupenství obtížné a navíc dochází k elektrofilní adici podobně jako při bromlaktonizaci.
Mechanismus Halogenlaktonizace začíná tvorbou haloniového kationtu v molekule obsahující karboxylovou skupinu (nebo její prekurzor to it). Karbonylový kyslík funguje jako nukleofil, který další reakcí způsobuje otevření haloniového kruhu a jeho přeměnu na lakton. Reakce obvykle probíhá v mírně zásaditém prostředí, v němž se zvyšuje nukleofilita karboxylové skupiny.
střed|600px|Mechanismus iodlaktonizace
Vlastnosti Produkty jodlaktonizace lze charakterizovat z hlediska regioselektivity, vhodné velikosti cyklu u reaktantu a termodynamického či kinetického průběhu. Z hlediska regioselektivity probíhá jodlaktonizace přednostně na nejvíce stericky stíněném uhlíkovém atomu sousedícím s jodoniovým kationtem, a to proto, že více substituovaný uhlík si snadněji zachovává částečný kladný náboj a je tak lepším elektrofilem a snadněji reaguje s nukleofily. Pokud je v molekule více stejně reaktivních dvojných vazeb, pak rozhodují konformační vlivy, jestliže je však jedna z dvojných vazeb reaktivnější, potom převažuje vliv reaktivity.
střed|400px|Regioselektivita jodlaktonizace
Při níže znázorněné jodlaktonizaci mohou vznikat produkty s pětičlennými i šestičlennými cykly, pětičlenné však v souladu s Baldwinovými pravidly převažují. Podle těchto pravidel jsou 5-exo uzavírání kruhu pravděpodobnější než 6-endo-uzavírání. Pomocí Baldwinových pravidel lze předpovědět regioselektivitu každé jodlaktonizační reakce.
střed|500px|Převaha tvorby pětičlenných cyklů nad šestičlennými
Stereoselektivní jodlaktonizace mají využití při syntézách velkých molekul, jako jsou vernopelin a vernomenin, protože lakton se může vytvořit, aniž by došlo k ovlivnění ostatních stereocenter. Uzavírání kruhu může být řízeno stereocentry sousedícími s vazbou C=C.
střed|700px|Stereoselektivitní jodlaktonizace
I u molekul, které nemají stereocentra, lze dosáhnout stereoselektivity. P. A. Bartlett se svými spolupracovníky dokázal připravit cis- a trans-laktony s pětičlennými cykly úpravou podmínek reakce, například teploty a reakční doby. Tvorba trans produktu byla řízena termodynamicky (s delší reakční dobou) a cis produkt vznikal za kinetických podmínek (reakce pak probíhala rychleji a kratší dobu).
střed|500px|Příprava cis- a trans-laktonu
Použití Jodlaktonizace se používá na syntézu řady biologicky významných látek, jako jsou cytostatika vernolepin a vernomenin, inhibitor pankreatické lipázy vibralakton a prostaglandiny.
V roce 1977 Samuel Danishefsky se svými spolupracovníky připravil dl-vernolepin a dl-vernomenin vícestupňovým procesem, jehož součástí byla laktonizace. Při této syntéze se projevila vhodnost jodlaktonizace k syntéze převážně pětičlenných cyklů.
střed|Příprava vernolepinu a vernomeninu
V roce 2006 byl získán vibralakton syntézou, která zahrnovala tvorbu laktonu.
střed|600px|Syntéza vibralaktonu
V roce 1969 syntetizoval Elias James Corey prostaglandin E2 přes jodlaktonový meziprodukt. I zde byla stereoselektivní jodlaktonizace důležitou součástí procesu.
střed|600px|Iodolactonization
Odkazy
Související články Laktam Adice halogenu
Reference
Kategorie:Organické reakce Kategorie:Laktony