Lactona

β-propiolactona, formada a partir do ácido beta- hidroxipropiónico.

Formación dunha lactona a partir do ácido valérico.

Unha lactona é un éster cíclico, 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

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

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

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 ).

Síntese

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:

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:

Outro método específico denomínase esterificación de Yamaguchi.

Reaccións

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.

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

Hidrólise

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 cá 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 cá 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

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

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

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

Aplicacións

Prevención da formación de biofilmes

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.

Exemplos

• 
  β-propiolactona.
• 
  γ-butirolactona (GBL)
• 
  D-glicono-δ-lactona (E575)
• 
  ε-caprolactona

• Macrólidos

Dilactonas

Conteñen dous ésteres cíclicos intramoleculares.

• Ácido eláxico (ácido hexahidroxidifénico dilactona)
• Ácido flavogalónico dilactona, que se pode encontrar en sementes de Rhynchosia volubilis e en Shorea laeviforia
• Lactida
• Ácido tergálico dilactona, que se pode encontrar en sementes de Rhynchosia volubilis
• Ácido valoneico dilactona, que se illou da cerna de Shorea laeviforia

Véxase tamén

Outros artigos

• Lactama, unha amida cíclica
• Lactima, unha imida cíclica
• N-acil homoserina lactona