Hispanopedia WikiLas lactonas son ésteres carboxílicos cíclicos . Se derivan de los ácidos hidroxicarboxílicos correspondientes mediante esterificación . Pueden ser saturadas o insaturadas . [ 1 ]
Las lactonas se forman por lactonización , la esterificación intramolecular de los ácidos hidroxicarboxílicos correspondientes. [ 2 ]
Nomenclatura
Los prefijos griegos en orden alfabético indican el tamaño del anillo.
Las lactonas se nombran generalmente según la molécula de ácido precursora ( aceto = 2 átomos de carbono, propio = 3, butiro = 4, valero = 5, capro = 6, etc.), con el sufijo -lactona y un prefijo de letra griega que especifica el número de átomos de carbono en el heterociclo, es decir, la distancia entre los grupos -OH y -COOH correspondientes a lo largo de dicha cadena principal. El primer átomo de carbono después del carbono del grupo -COOH en el compuesto original se etiqueta como α, el segundo como β, y así sucesivamente. Por lo tanto, los prefijos también indican el tamaño del anillo de lactona: α-lactona = anillo de 3 miembros, β-lactona = anillo de 4 miembros, γ-lactona = anillo de 5 miembros, δ-lactona = anillo de 6 miembros, etc.Las lactonas macrocíclicas se conocen como macrolactonas . [ 3 ]
El otro sufijo utilizado para denotar una lactona es -olido , utilizado en nombres de clases de sustancias como butenólido , macrólido , cardenólido o bufadienólido .
Para obtener los nombres preferidos de la IUPAC , las lactonas se nombran como pseudocetonas heterocíclicas añadiendo el sufijo 'one', 'dione', 'tione', etc., y los prefijos multiplicativos apropiados al nombre del hidruro heterocíclico principal. [ 4 ]
Etimología
El nombre lactona deriva del compuesto cíclico llamado lactida , que se forma a partir de la deshidratación del ácido 2-hidroxipropanoico ( ácido láctico ) CH₃ - CH(OH)-COOH. El ácido láctico, a su vez, deriva su nombre de su aislamiento original de la leche agria (en latín: lac, lactis). El nombre fue acuñado en 1844 por el químico francés Théophile-Jules Pelouze , quien lo obtuvo por primera vez como derivado del ácido láctico. [ 5 ] Una reacción de deshidratación interna dentro de la misma molécula de ácido láctico habría producido alfa-propiolactona , una lactona con un anillo de tres miembros.
En 1880, el químico alemán Wilhelm Rudolph Fittig extendió el nombre "lactona" a todos los ésteres carboxílicos intramoleculares. [ 6 ]
Aparición
Los anillos de lactona se encuentran ampliamente como componentes básicos en la naturaleza, como en el ácido ascórbico , la kavaina , la nepetalactona , la gluconolactona , las hormonas ( espironolactona , mevalonolactona ), las enzimas ( lactonasa ), los neurotransmisores ( butirolactona , avermectinas ), los antibióticos ( macrólidos como la eritromicina ; anfotericina B ), los fármacos anticancerígenos ( vernolepina , epotilonas ) y los fitoestrógenos ( lactonas del ácido resoracílico , glucósidos cardíacos ).
Las γ-lactonas de 5 miembros y las δ-lactonas de 6 miembros son predominantes. Las β-lactonas aparecen en varios productos naturales. [ 7 ] Las α - lactonas pueden detectarse como especies transitorias en experimentos de espectrometría de masas . [ 8 ]
Las lactonas de diez miembros son una clase importante de lactonas fitotóxicas que se encuentran en la naturaleza. Algunos ejemplos son Herbarumin I y Stagonolide A. [ 9 ]
Las lactonas macrocíclicas también son productos naturales importantes. [ 10 ] Las lactonas están presentes en la madera de roble y contribuyen al perfil de sabor de las cervezas añejadas en barrica . [ 11 ]
Síntesis
Muchos métodos de síntesis de ésteres también pueden aplicarse a la síntesis de lactonas. La lactonización compite con la polimerización en el caso de los hidroxiácidos más largos, o las β - lactonas tensionadas. Por otro lado, las γ - lactonas son tan estables que los 4-hidroxiácidos (R-CH(OH)-(CH₂ ) ₂ - CO₂H ) se ciclan espontáneamente.
En una síntesis industrial de oxandrolona, el paso clave para la formación de la lactona es una reacción orgánica : la esterificación. [ 12 ] [ 13 ]
En la halolactonización , un alqueno es atacado por un halógeno mediante adición electrofílica , y el intermedio catiónico es capturado intramolecularmente por un ácido carboxílico adyacente . [ 14 ]
Entre los métodos específicos se incluyen la esterificación de Yamaguchi , la macrolactonización de Shiina , la macrolactonización de Corey-Nicolaou , la oxidación de Baeyer-Villiger y la abstracción nucleofílica .
Una reacción radicalaria alternativa que produce γ-lactonas es el acoplamiento mediado por manganeso .
Reacciones
Las lactonas presentan las reacciones características de los ésteres.
Hidrólisis y aminólisis
Calentar una lactona con una base ( hidróxido de sodio ) la hidrolizará a su compuesto original, el compuesto bifuncional de cadena lineal. Al igual que los ésteres de cadena lineal, la reacción de hidrólisis-condensación de las lactonas es reversible , con un equilibrio . Sin embargo, la constante de equilibrio de la reacción de hidrólisis de la lactona es menor que la del éster de cadena lineal, es decir, los productos (hidroxiácidos) son menos favorecidos en el caso de las lactonas. Esto se debe a que, si bien las entalpías de hidrólisis de ésteres y lactonas son aproximadamente iguales, la entropía de hidrólisis de las lactonas es menor que la de los ésteres de cadena lineal. Los ésteres de cadena lineal dan dos productos al hidrolizarse, lo que hace que el cambio de entropía sea más favorable que en el caso de las lactonas, que dan un solo producto.
Las lactonas también reaccionan con aminas para dar lugar al alcohol y la amida de anillo abierto.
Reducción
Las lactonas se pueden reducir a dioles utilizando hidruro de litio y aluminio . Por ejemplo, las gamma-lactonas se reducen a butano-1,4-diol, (CH 2 (OH)-(CH 2 ) 2 -CH 2 (OH).
Polimerización
Algunas lactonas se convierten en poliésteres: [ 15 ] [ 16 ] Por ejemplo, la lactona doble llamada lactida se polimeriza para formar ácido poliláctico (polilactida). El ácido poliláctico resultante ha sido ampliamente investigado para aplicaciones comerciales. [ 17 ] [ 18 ]
Usos
Sabores y fragancias
Las lactonas contribuyen significativamente al sabor de la fruta y de los productos lácteos fermentados y sin fermentar, [ 19 ] y por lo tanto se utilizan como sabores y fragancias. [ 10 ] Algunos ejemplos son la γ-decalactona (4-decanolida), que tiene un sabor característico a melocotón; [ 19 ] la δ-decalactona (5-decanolida), que tiene un sabor cremoso a coco/melocotón; la γ-dodecalactona (4-dodecanolida), que también tiene un sabor a coco/frutal, [ 19 ] una descripción que también se ajusta a la γ-octalactona (4-octanolida), [ 20 ] aunque también tiene un carácter herbáceo; [ 19 ] la γ-nonalactona , que tiene un intenso sabor a coco de esta serie, a pesar de no estar presente en el coco, [ 21 ] y la γ-undecalactona .
Las lactonas macrocíclicas ( ciclopentadecanolida , 15-pentadec-11/12-enolida ) tienen olores similares a las cetonas macrocíclicas de origen animal ( muscona , civetona ). [ 10 ]
Plástica
La policaprolactona es un plástico importante. Su formación incluso se ha considerado en el contexto del origen de la vida . [ 22 ]
Dilactonas
- Ácido elágico (dilactona del ácido hexahidroxidifenico)
- El ácido flavogalónico dilactona se puede encontrar en las semillas de Rhynchosia volubilis y en Shorea laevifolia.
- lactida
- La dilactona del ácido tergálico se puede encontrar en las semillas de Rhynchosia volubilis.
- La dilactona del ácido valónico se puede aislar del duramen de Shorea laevifolia.
- Brassilato de etileno (almizcle T), un almizcle sintético ampliamente utilizado.
Véase también
- Lactama , una amida cíclica
- Lactim , una imida cíclica
- Lactida , un diéster cíclico
- Tiolactona
- Halolactonización
- Ftaleína
- Ester
Referencias y notas
- ↑ "lactonas", Compendio de Terminología Química , 2.3.3, Unión Internacional de Química Pura y Aplicada , 24 de febrero de 2014, pág. 817
- ↑ Francis A. Carey; Robert M. Giuliano ( 2011), Química orgánica (8.ª ed.), McGraw-Hill, págs. 798–799
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- Reimpreso: Pelouze, J. (1845). "Mémoire sur l'acide lactique" [ Memoria sobre el ácido láctico ] . Annales de Chimie et de Physique . 3ª serie (en francés). 13 : 257–268 . ; véase la pág. 262.
- Español: Pelouze, J. (15 de enero de 1845). "Investigaciones sobre el ácido láctico" . The Chemical Gazette . 3 (54): 29– 35. ; véase la página 31.
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