Laktoni

Dažādi laktonu veidi: α-acetolaktons, β-propiolaktons, γ-butirolaktons un δ-valerolaktons

Laktoni ir tādi esteri, kuri −COO− grupējumu satur ciklā (t. i., estera ogļūdeņražu atlikumi veido gredzenu). Laktonus sauc arī par cikliskajiem esteriem vai iekšējiem esteriem. Laktonus var uzskatīt par piesātinātiem skābekli saturošiem heterocikliskajiem savienojumiem, kas blakus skābekļa heteroatomam satur karbonilgrupu. Tā kā laktoni viegli veidojas, hidroksikarbonskābēm atšķeļot ūdeni, tos sauc arī par hidroksikarbonskābju anhidrīdiem. Iespējami arī laktoni ar nepiesātinātu ciklu, piemēram, angelikalaktoni; tāpat nepiesātināto laktonu formā var eksistēt tādas vielas kā askorbīnskābe.

Laktonu nosaukums atvasināts no laktīda nosaukuma, kura izcelsme savukārt saistīta ar pienskābi, no kuras laktīds veidojas (latīņu: lac (lactis) — 'piens'). Laktīdu var uzskatīt par divkāršu laktonu.

Nomenklatūra

Laktonus pieņemts iedalīt pēc cikla izmēra — laktonus ar trīsatomu ciklu sauc par α-laktoniem, ar četratomu ciklu — par β-laktoniem, ar piecatomu — par γ-laktoniem utt. Šie nosaukumi radušies no atbilstošo hidroksikarbonskābju nosaukumiem, kur aiz karboksilgrupas sekojošos oglekļa atomus secīgi apzīmē ar grieķu alfabēta burtiem. Piemēram, laktonu, kas veidojas no 5-hidroksibaldriānskābes jeb δ-hidroksibaldriānskābes, sauc par δ-valerolaktonu (latīņu: valeriana — 'baldriāns'). Pēc cita principa, laktonu nosaukumus atvasina no atbilstošo alkānu nosaukumiem, pievienojot tiem izskaņu -olīds (piemēram, butirolaktonu sauc par butanolīdu, valerolaktonu — par pentanolīdu, bet laktonus ar lielu cikla garumu — par makrolīdiem).

Iegūšana

Gamma-laktonu sintēze

Laktonus galvenokārt iegūst, ciklizējot hidroksikarbonskābes vai halogēnkarbonskābes (X−(CH₂)_nCOOH, kur Х ir halogēna atoms vai hidroksilgrupa).

Sevišķi viegli laktoni veidojas no γ-oksiskābēm un δ-oksiskābēm. Bieži reakcijās, kurās būtu jārodas tādām oksiskābēm, rodas atbilstošie laktoni.

Butirolaktonu var iegūt, katalītiski oksidējot tetrahidrofurānu vai 1,4-butāndiolu.

Valerolaktonu iegūst, selektīvi reducējot glutārskābes anhidrīdu vai katalītiski oksidējot tetrahidropirānu.

β-Laktonus pārsvarā iegūst ar speciālām metodēm, piemēram, β-propiolaktonu iegūst no formaldehīda un ketēna.

α-Laktonu vietā parasti veidojas laktīdi — cikliskie diesteri no divām 2-oksikarbonskābju molekulām.

Īpašības

Kumarīna — o-oksikanēļskābes laktona — struktūrformula

Laktonu īpašības līdzīgas parasto neciklisko esteru īpašībām, piemēram, sildot kopā ar sārmiem vai skābēm, tie hidrolizējas, rodoties atbilstošajām hidroksikarbonskābēm. Reaģējot ar amīniem, laktoni veido amīdus. Laktoni spēj polimerizēties par lineāriem poliesteriem [−(CH₂)_nCOO−]_x (cikla atvēršanās notiek saitē С−О).

α-Laktoni cikla saspriegtības dēļ ir ļoti nestabilas vielas.

β-Laktoni karsējot atšķeļ CO₂ un rodas alkēni.

Augstākie laktoni karsējot izomerizējas par nepiesātinātajām karbonskābēm. Visstabilākie ir γ-laktoni; δ-laktoni veidojas grūtāk un tiem ir lielāka tieksme uz cikla atvēršanos.

Izmantošana

Laktonus lieto organiskajā sintēzē, medikamentu un smaržvielu ražošanā. Daži laktoni, piemēram, β-propiolaktons, ir bioloģiski aktīvas vielas.

Literatūra

• П. Каррер. Курс органической химии. Ленинград: Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1960, 325. lpp. (krieviski)