Λακτόνες

Οι λακτόνες είναι κυκλικοί εστέρες των υδροξυκαρβοξυλικών οξέων. Περιέχουν γενικά 1-οξα-2-κετοκυκλοαλκανική δομή ή ανάλογη, που μπορεί περιέχει πολλαπλούς δεσμούς και ή άλλα ετεροάτομα, που αντικαθιστούν ένα ή περισσότερα άτομα άνθρακα του δακτυλίου.
Οι λακτόνες σχηματίζονται (θεωρητικά ή πραγματικά) από ενδομοριακή εστεροποίηση των αντίστοιχων υδροξυκαρβοξυλικών οξέων, που συμβαίνει (ακόμη και) αυθόρμητα, όταν ο δακτύλιος που σχηματίζεται είναι πενταμελής (γ-λακτόνες) ή εξαμελής (δ-λακτόνες). Οι λακτόνες με τριμελείς (α-λακτόνες) ή με τετραμελείς δακτυλίους (β-λακτόνες) είναι πολύ δραστικές, γεγονός που καθιστά την απομόνωσή τους δύσκολη. Γι' αυτό, συνήθως απαιτούνται ειδικές μέθοδοι για την εργαστηριακή παραγωγή α- και β- λακτονών. Το ίδιο ισχύει και για λακτόνες με δακτύλιο μεγαλύτερο του εξαμελούς (ε- και άνω λακτόνες).

Ονοματολογία

Οι λακτόνες συνήθως ονομάζονται σύμφωνα με την ονομασία πρόδρομου καρβοξυλικού οξέος (όχι του υδροξυλοξέος) από το οποίο προέρχονται, με τα αντίστοιχα προθέματα: «ακετο-» (= 2 άτομα άνθρακα), «προπιο-» (= 3 άτομα άνθρακα, το πρόδρομο οξύ λέγεται και προπιονικό), «βουτυρο-» (=4 άτομα άνθρακα, το πρόδρομο οξύ λέγεται και βουτυρικό), «βαλερο-» (=5 άτομα άνθρακα, το πρόδρομο οξύ λέγεται και βαλερικό), «καπρο-» (=6 άτομα άνθρκα, το πρόδρομο οξύ λέγεται και καπροϊκό), κ.τ.λ.. Μετά ακολουθεί η κατάληξη «-λακτόνη», ενώ πριν από την κύρια ονομασία τοποθετείται ένα αριθμητικό με τη μορφή ελληνικού γράμματος (διεθνώς αυτό) που αντιστοιχεί στον αριθμό ατόμων άνθρακα της ετεροκυκλικής ένωσης που προκύπτει: α- για δύο (2) άτομα άνθρακα (τριμελής δακτύλιος), β- για τρία (3) άτομα άνθρακα (τετραμελής δακτύλιος), κ.τ.λ.. Επίσης, το αριθμητικό ελληνικού γράμματος αντιστοιχεί στην απόσταση σε άτομα άνθρακα ανάμεσα στο υδροξύλιο και στο καρβοξύλιο της κύριας ανθρακικής αλυσίδας του πρόδρομου υδροξυοξέος. Έτσι, τα α-υδροξυοξέα παράγουν α-λακτόνες, κ.τ.λ.. Σε περίπτωση λακτονών ακόρεστων α-υδροξυοξέων η κατάληξη τροποποιείται από «-λακτόνη» σε «-ολίδιο». Για παράδειγμα έχουν ονομασίες όπως βουτενολίδιο, μακρολίδιο, καρδενολίδιο ή βουφαδιενολίδιο.

Ετυμολογία

Η ονομασία «λακτόνη» προήλθε από μια κυκλική ένωση που ονομάστηκε λακτίδιο, που σχηματίζεται από την εσωτερική αφυδάτωση του γαλακτικού οξέος (που στα αγγλικά ονομάζεται lactic acid, δηλαδή λακτικό οξύ), που με τη σειρά του πήρε την ονομασία του επειδή αρχικά είχε απομονωθεί από το ξυνισμένο γάλα (η αγγλόφωνη ονμασία lactic acid προήρθε από τις λατινικές λέξεις lac, lactis). Θεωρητικά, η εσωτερική αφυδάτωση (εστεροποίηση) του γαλακτικού οξέος δίνει την α-προπιολακτόνη, μια λακτόνη με τριμελή (οξιρανικό) δακτύλιο.

Φυσική παρουσία

Στη φύση υπάρχουν κυρίως γ- και δ- λακτόνες, κορεσμένες και μη, με μικρή επέκταση σε κάποιες μακροκυκλικές λακτόνες. Οι γ- και δ- λακτόνες είναι ενδομοριακοί εστέρες των αντίστοιχων υδροξυ- λιπαρών οξέων. Συνεισφέρουν στην οσμή του βουτύρου, (διαφόρων) τυριών και διαφόρων άλλων τροφίμων, που συμπεριλαμβάνουν φρούτα. Το κυκλοδεκαπεντανολίδιο είναι υπεύθυνο για τη μοσχώδη οσμή του ελαίου της ρίζας του Angelica archangelica. Από τις φυσικά υπάρχουσες δικυκλικές λακτόνες, οι φθαλίδες είναι υπεύθυνες για τις οσμές του σέλινου, του λεβιστικού, ενώ η κουμαρίνη για την οσμή του γένους asperula.
Λακτονικοί δακτύλιοι υπάρχουν ευρύτατα ως δομικά στοιχεία στη φύση, σε ενώσεις όπως το ασκορβικό οξύ, η καβαΐνη, η νεπεταλακτόνη, η γλυκονολακτόνη, σε ορμόνες, όπως η σπειρονολακτόνη και η μεβαλονολακτόνη, σε ένζυμα, όπως λακτονάση, σε νευροδιαβιαστές, όπως η βουτυρολακτόνη και την αβερμεκτίνη, σε αντιβιοτικά, όπως οι μακρολίδες, και ειδικότερα όπως η ερυθρομυκίνη και η αμφοτερικίνη β, σε αντικαρκινικά φάρμακα, όπως η βερνολεπίνη, οι εποθιλόνες, τα φυτοοιστρογόνα, όπως οι λακτόνες του ρεσορκυλικού οξέος, και οι καρδιακές γλυκοσίδες.