Niektóre laktony można otrzymać w wyniku katalizowanej kwasami wewnątrzcząsteczkowej estryfikacji hydroksykwasów. Alternatywnie można je otrzymać w wyniku cyklizacji niektórych nienasyconych kwasów karboksylowych[1][2][3].
Nazewnictwo
Systematyczne nazwy IUPAC prostych laktonów można utworzyć[4]:
dodając przyrostek „-on” do nazwy związku heterocyklicznego
modyfikując nazwę macierzystego kwasu karboksylowego, wraz z dodaniem końcówki „-olakton”.
Należy przy tym, za pomocą lokantu, wskazać miejsce wiązania estrowego.
Tradycyjne nazwy laktonów tworzy się z tradycyjnych nazw kwasów karboksylowych, przy czym pozycję grupy hydroksylowej w macierzystym hydroksykwasie wskazuje się literą alfabetu greckiego[2]. Nazewnictwo to jest niezalecane przez IUPAC[4].
Przykład:
nazwy IUPAC:
5-metylooksolan-2-on
5-metylotetrahydrofuran-2-on
pentano-4-lakton
nazwa tradycyjna: γ-walerolakton (ester wewnętrzny kwasu γ-hydroksywalerianowego)
Właściwości
Najtrwalsze są γ- i δ-laktony, w których ugrupowania cykliczne są tworzone odpowiednio przez 5 i 6 atomów. Tworzą się spontanicznie z γ-hydroksykwasów podczas zatężania ich zakwaszonych roztworów[2][3]:
Laktony o mniejszym pierścieniu są nietrwałe, ze względu na silne naprężenia wiązań między atomami układu cyklicznego. Nie można ich otrzymać przez dehydratację odpowiednich hydroksykwasów[3].
W warunkach zasadowych laktony hydrolizują podobnie jak inne estry. Powstają wówczas odpowiednie hydroksykwasy w formie soli[5].
Laktony w przemyśle są stosowane jako monomery do syntezy polilaktydów, zwanych też polilaktonami, które formalnie są rodzajem poliestrów. ε-Laktony są wytwarzane jako produkty pośrednie podczas syntezy ε-kaprolaktamów, które z kolei są monomerami do syntezy nylonu-6. Duże znaczenie przemysłowe ma też β-propiolakton[3][6].
Laktony wykazują różnorodne działanie biologiczne (m.in. przeciwnowotworowe, przeciwzapalne). Wykorzystywane są w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym czy kosmetycznym. Odpowiadają one za zapach i smak warzyw, owoców, grzybów, mięs, kawy czy nabiału. Najlepiej poznanymi chiralnymi związkami zapachowymi są γ- i δ-laktony. Podczas gdy γ-laktony są ważnymi składnikami zapachowymi wielu owoców, δ-laktony nadają także zapach produktom mlecznym oraz innym produktom należącym do żywności fermentowanej[7].
Najbardziej znanymi i najczęściej wykorzystywanymi γ- i δ-laktonami są m.in.[7]:
δ-nonalakton o kremowym, słodkim, kokosowym i mlecznym zapachu; występujący głównie w owocach tropikalnych oraz w niewielkiej ilości w mleku czy maśle
δ-dekalakton o kremowym, słodkim, mlecznym, kokosowo-brzoskwiniowym zapachu; występujący w owocach mango, kokosie oraz malinie
γ-nonalakton o słodkim, kokosowym, woskowym zapachu; występujący w chlebie i brzoskwiniach
γ-dekalakton o słodkim, woskowym, owocowym zapachu; występujący w truskawkach
Laktony są także komponentami smakowymi i zapachowymi napojów alkoholowych, m.in. zapach japońskiego sake spowodowany jest obecnością sotolonu. W przemyśle perfumeryjnym stosowany jest lakton jaśminowy, występujący w kwiatach ogrodowych takich jak jaśmin czy tuberoza o słodkim, kwiatowym, trwałym zapachu[7].
↑ abcAleksiej E.A.E.CziczibabinAleksiej E.A.E., Podstawy chemii organicznej, t. 1, Warszawa: PWN, 1957, s. 503.
↑ abcdDavid A.D.A.ShirleyDavid A.D.A., Chemia organiczna, Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1968, s. 512–514.
↑ abP-65.6.3.5.1 Laktony, [w:] Henri A.H.A.FavreHenri A.H.A., Warren H.W.H.PowellWarren H.W.H., Nomenklatura związków organicznych. Rekomendacje IUPAC i nazwy preferowane 2013, Komisja Terminologii Chemicznej Polskiego Towarzystwa Chemicznego (tłum.), wyd. 3, Narodowy Komitet Międzynarodowej Unii Chemii Czystej i Stosowanej, [2017], s. 778–780.
↑Robert T.R.T.MorrisonRobert T.R.T., Robert N.R.N.BoydRobert N.R.N., Chemia organiczna, t. 1, Warszawa: PWN, 1985, s. 768–769, ISBN 83-01-04166-8.
↑ abcKingaK.LibiszewskaKingaK., Laktony jako związki biologicznie czynne, „Biotechnology and Food Science”, 2018, s. 45–53, DOI: 10.34658/BFS.2011.75.2.45-53.