Lactona

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
β-propiolactona, formada a partir do ácido beta-hidroxipropiónico.
Formación dunha lactona a partir do ácido valérico.

Unha lactona é un éster cíclico, [1] que se pode considerar o produto da condensación dun grupo alcohólico (-OH) e un grupo carboxilo (-COOH) pertencentes á mesma molécula. Caracterízase por presentr un anel formado por dous ou máis átomos de carbono e un só osíxeno, que leva un grupo cetona (C=O) nun dos átomos de carbono adxacentes ao outro osíxeno.

Nomenclatura[editar | editar a fonte]

Nomenclatura das lactonas: α-acetolactona, β-propiolactona, γ-butirolactona, e δ-valerolactona.

As lactonas noméanse xeralmente segundo o nome da molécula ácida precursora (aceto = 2 carbonos, propio = 3, butiro = 4, valero = 5, capro = 6, etc.), co sufixo -lactona ao final e un prefixo de letra grega que especifica o número de carbonos no heterociclo, é dicir, a distancia entre o -OH relevante para a formación da lactona e o grupo -COOH no seu esqueleto. O primeiro átomo de carbono despois do grupo -COOH do composto orixinal denomínase α, o segundo β, e así sucesivamente. Por tanto, os prefixos tamén indican o tamaño do anel da lactona: α-lactona = anel de 3 membros, β-lactona = de 4 membros, γ-lactona = de 5, etc.

Outro sufixo utilizado para as lactonas é -ólido, utilizado para os nomes de clases de substancias, como por exemplo: butenólido, macrólido, cardenólido ou bufadienólido.

Etimoloxía[editar | editar a fonte]

O nome lactona deriva do composto cíclico chamado lactida, que se forma por deshidratación do ácido 2-hidroxipropanoico (ácido láctico) CH3-CH(OH)-COOH. O ácido láctico, á súa vez, recibe ese nome porque foi orixinalmente illado do leite acedo. Unha deshidratación interna na mesma molécula de ácido láctico orixinará unha alfa-propiolactona, que é unha lactona cun anel de 3 membros.

Fontes naturais[editar | editar a fonte]

As lactonas son común entre os seres vivos. Moitos compostos importantes son lactonas, como o ácido ascórbico e outras lactonas de azucres ácidos. A lactona 3-metil-4-octanólido atópase nos carballos e noutras plantas, e dálle aroma ao whisky (gardado en bocois de madeira de carballo [2] [3]).

Síntese[editar | editar a fonte]

Para a síntese de lactonas poden aplicarse moitos métodos da síntese de ésteres. Por exemplo, na síntese industrial de oxandrolona a reacción básica para a formación da lactona é unha redución orgánica- esterificación:[4]

Síntese de oxandrolona.

Na halolactonización, un alqueno é atacado por un halóxeno por medio dunha adición electrofílica co intermediato catiónico atrapado intramolecularmente por un ácido carboxílico adxacente, como por exemplo nesta iodolactonización:[5]

iodolactonización.

Outro método específico denomínase esterificación de Yamaguchi.

Reaccións[editar | editar a fonte]

A estrutura máis estable das lactonas é a dos aneis de 5 membros das γ-lactonas e a dos de 6 membros das δ-lactonas porque, como en todas as moléculas cíclicas orgánicas, os aneis dese tamaño minimizan a tensión dos ángulos de enlace. As γ-lactonas son tan estables que, en presenza de ácidos diluídos a temperatura moderada, os 4-hidroxiácidos (R-CH(OH)-(CH2)2-COOH) sofren inmediatamente unha espontánea esterificación e ciclación para formar unha lactona. As β-lactonas existen, pero só poden obterse por métodos especiais. As α-lactonas poden detectarse por espectrometría de masas como especies químicas transitorias nalgunhas reaccións.[6]

As reaccións das lactonas son similares ás dos ésteres, como se exemplifica para as gamma-lactonas nas seguintes seccións:

Hidrólise[editar | editar a fonte]

Ao quentar unha lactona cunha base (hidróxido de sodio) hidrolízase orixinando o composto orixinal do que procede, é dicir, o composto de cadea liñal bifuncional (cos dous grupos químicos que reaccionaron formando a lactona). Unha vez en forma de ésteres de cadea liñal, a reacción de hidrólise-condensación das lactonas é reversible, e está en equilibrio químico. Porén, a constante de equilibrio da reacción de hidrólise das lactonas é menor ca a do éster de cadea liñal, é dicir, os produtos (hidroxiácidos) están menos favorecidos no caso das lactonas. Isto débese a que, aínda que as entalpías da hidrólise de ésteres e lactonas son case iguais, a entropía da hidrólise de lactonas é menor ca a entropía dos ésteres de cadea liñal. Os ésteres de cadea liñal orixinan dous produtos na súa hidrólise, facendo que o cambio de entropía sexa máis favorable ca no caso das lactonas, as cales orixinan un só produto.

Redución[editar | editar a fonte]

Unha lactona pode ser reducida a un diol utilizando hidruro de litio alumino en éter seco. A reacción de redución rompe primeiro o enlace éster da lactona, e despois reduce o grupo carboxilo a alcohol (-OH). Por exemplo, as gamma-lactonas redúcense a butan-1,4-diol, (CH2(OH)-(CH2)2-CH2(OH).

Aminólise[editar | editar a fonte]

As lactonas tamén reaccionan con amonio etanólico, que primeiro rompe o enlace éster e despois reaciona co grupo carboxilo -COOH, debido ás propiedades básicas do amonio, para formar un grupo disfuncional, é dicir, alcohol e amida. As gamma-lactonas reaccionan rendendo CH2(OH)-(CH2)2-CO-NH2.

Reacción de Michael[editar | editar a fonte]

As lactonas sesquiterpenos, que se encontran en moitas plantas, poden reaccionar con outras moléculas pola reacción de Michael.

Aplicacións[editar | editar a fonte]

Prevención da formación de biofilmes[editar | editar a fonte]

As furanonas brominadas mostraron certa efectividade na prevención da formación de biofilmes (capas formadas polo crecemento bacteriano sobre diversas superficies). Unha especie, a Salmonella enterica serovar Typhimurium mostrou un incremento da súa susceptibilidade ao tratamento antimicrobiano.[7]

Exemplos[editar | editar a fonte]

Dilactonas[editar | editar a fonte]

Conteñen dous ésteres cíclicos intramoleculares.

Notas[editar | editar a fonte]

  1. March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure Michael B. Smith, Jerry March Wiley-Interscience, 5th edition, 2001, ISBN 0-471-58589-0
  2. The whiskey lactones [1]
  3. Whiskey barrels [2]
  4. 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) doi 10.1021/op060231b
  5. Organic Syntheses, Coll. Vol. 7, p.164 (1990); Vol. 64, p.175 (1986) Ligazón.
  6. 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. doi:10.1016/S0168-1176(97)00150-X
  7. Janssens JC, Steenackers H, Robijns S, Gellens E, et. al. (2008), Brominated furanones inhibit biofilm formation by Salmonella enterica serovar Typhimurium. Appl Environ Microbiol. 2008 Nov. 74(21):6639-48. PMID 18791004

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Outros artigos[editar | editar a fonte]