Lactona

Unha lactona é un éster cíclico,March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure Michael B. Smith, Jerry March Wiley-Interscience, 5th edition, 2001, ISBN 0-471-58589-0 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 
miniatura|dereita|200px|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 The whiskey lactones).miniatura|450 px|Formación dunha lactona a partir do ácido valérico.|centro
 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:Development of a Commercial Process to Produce Oxandrolone John E. Cabaj, David Kairys, and Thomas R. Benson Org. Process Res. Dev.; 2007; 11(3) pp 378 - 388; (Article) 

400px|Síntese de oxandrolona.

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:Organic Syntheses, Coll. Vol. 7, p.164 (1990); Vol. 64, p.175 (1986) Ligazón.

350px|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.Detlef Schröder, Norman Goldberg, Waltraud Zummack, Helmut Schwarz, John C. Poutsma and Robert R. Squires (1997), Generation of α-acetolactone and the acetoxyl diradical •CH2COO• in the gas phase. International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes, Volumes 165-166, número de novembro, páxinas 71-82. doi:10.1016/S0168-1176(97)00150-X

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 lineal bifuncional (cos dous grupos químicos que reaccionaron formando a lactona). Unha vez en forma de ésteres de cadea lineal, 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 lineal, 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 lineal. Os ésteres de cadea lineal 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.Janssens JC, Steenackers H, Robijns S, Gellens E, et. al. (2008), Brominated furanones inhibit biofilm formation by Salmonella enterica serovar Typhimurium. Appl Environ Microbiol. 2008 Nov. 74(21):6639-48. PMID 18791004

 Exemplos 

 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

 Notas 

 Véxase tamén 
 Outros artigos 
 Lactama, unha amida cíclica
 Lactima, unha imida cíclica
 N-acil homoserina lactona
 Tiolactona, con xofre

Categoría:Compostos químicos
Categoría:Lactonas
Categoría:Grupos funcionais