락톤

Lactone

락톤은 1-옥사시클로알칸-2-원 구조를 포함하는 고리형 카르본산에스테르이다.-C(=O)-O-) 또는 [1]고리의 하나 이상의 탄소원자를 대체하는 불포화 또는 헤테로아톰을 가진 유사체.

락톤은 대응하는 히드록시카르본산의 분자내 에스테르화에 의해 형성되며, 이는 형성되는 고리가 5원소 또는 6원소일 때 자연적으로 발생한다.3원환 또는 4원환을 가진 락톤(α-락톤 및 β-락톤)은 매우 반응성이 강하여 분리가 어렵다.일반적으로 작은 고리 락톤과 6원 [2]이상의 고리를 포함하는 락톤을 실험실 합성하기 위해서는 특별한 방법이 필요하다.

명명법

락톤 명명법 : α-아세톨락톤, β-프로피오락톤, β-부티롤락톤 및 β-발레롤락톤

락톤은 보통 전구체 산 분자(아세토 = 2 탄소 원자, 프로피오 = 3, 부티로 = 4, 발레로 = 5, 카프로 = 6 등)에 따라 명명되며, 접미사와 그리스 문자 접두사는 헤테로 고리에 있는 탄소 원자의 수를 명시한다. 즉, 관련 -OH와 백본 COOH 사이의 거리이다.모화합물 상의 -COOH 그룹의 탄소 다음에 있는 첫 번째 탄소 원자는 α로 표시되고, 두 번째 탄소 원자는 β로 표시되며, 다른 탄소 원자는 β로 표시된다.따라서 접두사는 또한 락톤 고리의 크기를 나타낸다.α-피톤 = 3-멤버링, β-피톤 = 4-멤버링, β-피톤 = 5-멤버링 등이다.대환상 락톤은 마크로락톤으로 [3]알려져 있다.

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락톤을 나타내기 위해 사용되는 다른 접미사는 부테놀라이드, 마크로라이드, 카르데놀라이드 또는 부파디에놀라이드와 같은 물질 등급 이름에 사용되는 -olide이다.

바람직한 IUPAC 이름을 얻기 위해 락톤은 복소환 모체 [4]하이드라이드의 이름에 접미사 'one', 'dione', 'thione' 등을 부가함으로써 복소환 유사 세톤으로 명명된다.

어원학

락톤이라는 이름은 2-히드록시프로판산(유산) CH-CH3(OH)-COOH의 탈수로부터 형성되는 락타이드라고 불리는 고리 화합물에서 유래합니다. 젖산은 다시 젖산(라틴어: lac, lactis)에서 원래 분리된 이름에서 유래합니다.이 이름은 1844년 프랑스의 화학자 Théophile-Jules Pelouze에 의해 만들어졌는데, 그는 젖산의 [5]유도체로 처음 그것을 얻었다.동일한 젖산 분자 내의 내부 탈수 반응은 3원 고리를 가진 락톤인 알파-프로피오락톤을 생성했을 것이다.

1880년 독일의 화학자 빌헬름 루돌프 피티그는 "락톤"이라는 이름을 모든 분자 내 카르본산에스테르로 [6]확장했습니다.

천연원

자연발생 락톤은 주로 포화 및 불포화 γ-락톤이며, 보다 적은 범위의 거시순환 락톤이다.γ-락톤과 γ-락톤은 대응하는 히드록시 지방산의 분자 내 에스테르이다.그것들은 과일, 버터, 치즈, 그리고 다른 음식들의 향기에 기여합니다.시클로펜타데카놀라이드는 엔젤리카 뿌리 기름의 사향 같은 냄새의 원인이다.자연발생 이환 락톤 중 셀러리 및 러브오일의 냄새는 프탈라이드가, 우드러프는 [7]쿠마린이 담당한다.락톤은 오크나무에 함유되어 있으며, 배럴 숙성 [8]맥주의 풍미 프로파일에 기여합니다.

락톤 고리는 아스코르브산, 카베인, 네페탈락톤, 글루코놀락톤, 호르몬(스피로놀락톤, 메발로놀락톤), 효소(락토나아제), 신경전달물질(부티롤락톤, 에버멕틴), 항생제(에리트로마이신, 암페토닌), 항암제(암제)와 같이 자연에서 구성 요소로 널리 발생한다.ens(레조르실산 락톤, 심장 배당체).

합성

옥산드로론합성

에스테르 합성의 많은 방법들은 락톤에도 적용될 수 있다.옥산드로론의 한 산업 합성에서 락톤 생성의 핵심 단계는 유기 반응 - 에스테르화이다.[9][10]

요오드락톤화

할로겐화에서는 인접한 카르본산에 의해 분자 내에서 포착된 양이온 중간체와 친전자 첨가를 통해 할로겐에 의해 알켄이 공격된다(요오드락틴화 [11]참조).

구체적인 방법으로는 야마구치 에스테르화, 시나 마크로락톤화, 코리-니콜라우 마크로락톤화, 바이어-빌리거 산화 및 친핵성 추상화가 있다.

γ-지방알코올과 아크릴산으로부터 락톤합성

γ-락톤 γ-옥탈락톤, γ-노알락톤, γ-데칼락톤, γ-운데칼락톤은 [7]1차 지방알코올을 촉매로 아크릴산에 라디칼 첨가함으로써 양호한 수율로 제조할 수 있다.

반응

락톤은 모든 유기 사이클과 마찬가지로 5원환과 6원환이 결합각의 변형을 최소화하므로 가장 안정적인 구조는 5원환 γ-락톤과 6원환 γ-락톤이다.γ-락톤은 매우 안정적이어서 상온에서 희석산이 존재하는 경우 4-히드록시산(R-CH(OH)-(CH)-2COOH2)은 즉시 락톤에 대한 자발적 에스테르화 및 사이클화를 거친다.β-아크롬은 존재하지만 특별한 방법으로만 만들어질 수 있다.질량분석 실험에서 [12]α-아크롬은 과도종으로 검출될 수 있다.

락톤 반응은 에스테르 반응과 유사하며, 아래 절에서 감마락톤으로 예시된다.

가수 분해

락톤을 염기(수산화나트륨)로 가열하면 락톤이 모화합물인 직쇄 2관능성 화합물로 가수분해된다.스트레이트 체인 에스테르와 마찬가지로 락톤의 가수분해-축합 반응은 평형을 가진 가역 반응이다.단, 락톤 가수분해 반응의 평형정수는 직선체인 에스테르보다 낮다. 즉 락톤에서는 제품(히드록시산)이 바람직하지 않다.이는 에스테르와 락톤의 가수분해 엔탈피는 거의 동일하지만 락톤의 가수분해 엔트로피는 직쇄 에스테르의 엔트로피보다 작기 때문이다.스트레이트 체인 에스터는 가수분해 시 두 가지 생성물을 생성하므로 단일 생성물만 생성하는 락톤의 경우보다 엔트로피 변화가 더 유리하다.

축소

락톤은 건조 에테르에서 수소화 리튬을 사용하여 다이올로 환원할 수 있습니다.환원 반응은 먼저 락톤의 에스테르 결합을 분해한 다음 알데히드기(-CHO)를 알코올기(-OH)[citation needed]로 환원시킵니다.예를 들어 감마-락톤은 부탄-1,4-diol, (CH2(OH)-(CH2)-2CH2(OH)로 환원된다.

아미노분해

락톤은 또한 에탄올 암모니아와 반응하며, 에탄올 암모니아는 암모니아의 기본 특성 때문에 먼저 에스테르 결합을 끊은 다음 산성 -COOH기와 반응하여 알코올과 아미드라는 다른 관능기를 형성합니다.감마-락톤은 CH(OH)-(CH2)-2CO-NH를2 생성하기2 위해 반응한다.

중합

락톤은 다음 식에 따라 폴리에스터를 쉽게 형성하며 [13][14]촉매 없이 올리고머화하는 것으로 나타났다.

Lactone polymerization.png

마이클 반응

많은 식물에서 발견되는 세스키테르펜 락톤은 마이클 반응을 통해 다른 분자와 반응할 수 있습니다.

사용하다

맛과 향기

락톤은 과일, 발효되지 않은 유제품의 [15]풍미에 크게 기여하며, 따라서 맛과 [7]향기로 사용됩니다.는 특성 복숭아 맛이 일부 예이다γ-decalactone(4-decanolide),; 크림 같은 coconut/peach 맛이 있[15]δ-decalactone(5-decanolide),;또한도 하지만 초본 캐릭터도 이것이 γ-octalactone(4-octanolide)[16] 맞는 설명 flavor,[15] coconut/fruity다 γ-dodecalactone(4-dodecanolide),.;[15]γ-nonalac코코넛에는 없지만 [17]이 시리즈의 강렬한 코코넛 맛이 나는 톤과 γ-크롬알락톤입니다.

매크로사이클릭 락톤(시클로펜타데카놀라이드, 15-펜타데카노라이드, 15-펜타데카노-11/12-엔올라이드)은 동물 유래의 매크로사이클릭 케톤(무스콘, 시베톤)과 유사한 냄새를 가지지만, 예를 들어 대응하는 선형 폴리에스터의 탈중합에 의해 보다 쉽게 제조할 수 있다.메틸렌 단위를 산소로 치환하는 것은 이들 화합물의 냄새에 거의 영향을 미치지 않으며, 시클로펜타데카놀라이드(예: 12-옥사-16-헥사데카놀라이드)[7] 외에 15~17원 고리의 옥살락톤이 생성된다.

프리바이오틱스 화학

γ-caprolactone 및 γ-valerolactone과 같은 생체적으로 그럴듯한 락톤은 [18]생물의 기원 동안 관련이 있을 수 있는 올리고머를 형성하는 촉매의 사용 없이 올리고머화되는 것으로 나타났다.

플라스틱

폴리카프로락톤은 중요한 플라스틱이다.

예

딜락톤스

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스 및 메모

  1. ^ "lactones", Compendium of Chemical Terminology, 2.3.3, International Union of Pure and Applied Chemistry, 2014-02-24, p. 817
  2. ^ Francis A. Carey; Robert M. Giuliano (2011), Organic Chemistry (8th ed.), McGraw-Hill, pp. 798–799
  3. ^ Steven A. Hardinger. "Illustrated Glossary of Organic Chemistry". Department of Chemistry & Biochemistry, UCLA.
  4. ^ Nomenclature of Organic Chemistry : IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book). Cambridge: The Royal Society of Chemistry. 2014. p. 822. doi:10.1039/9781849733069-00648. ISBN 978-0-85404-182-4.
  5. ^ Pelouze, J.(12월 9일 1844년)."Mémoire 제공하는 l'acidelactique"[회고록 젖산에].Comptes(프랑스어로)rendus.19시 1219–1227.우편 1223년부터:"Indépendamment 드 라 락티드를 췄다.je viens 드rappeler l'existence dans도 produits 드 라 distllation 드 l'acidelactique, qued'appeler 락톤을 제시 없는 좋은 점이celui-ci 테마 앙코르, 파 sa décomposition,une autre 물질 parce 나 qu'elle paraîtêtre à l'acidelactique'ce'que l'acétone. à l'acide acétique."(독립적으로.내가 방금 젖산 증류물의 존재를 상기시킨 젖산, 즉 이 [즉 젖산]은 분해에 의해 또 다른 물질을 제공한다.왜냐하면 나는 아세톤이 아세트산과 같은 젖산이라고 생각하기 때문이다.)
  6. ^ Fittig, 루돌프(1880년)."Untersuchungen überungesättige Säuren, dritte Abhandlung"[불포화 산으로 수사, 세번째 기사].Annalen하는 Chemie Pharmacie(독일어로)und.200:1–96. doi:10.1002/jlac.18802000102.페이지의 주부터 62:"에슨 wünschenswerth,fürdiese Gruppe 폰 Verbindungen,derenbis jetzt einfachsterRepräsentant der암 Vorstehenden beschriebene 몸 곳에, eineallgemeine Bezeichnungsweise zu haben,und 다der 이름"Lactide" nicht anwendbar 곳에,weil dann 다쓰 Lactid κατ εξοχην keinLactid sein wurde, 그렇게schlagenwir으로서의 Gruppenbezeichnung는 곳이에요 Namen "Lactone" vor. (지금까지 가장 단순한 대표자가 앞에서 설명한 물질이었던 이 화합물 그룹에게 - 일반적인 명칭을 갖는 것이 바람직하며, "Lactide"라는 이름은 적용할 수 없기 때문에, 우리는 따라서 "lactone"이라는 이름을 제안합니다.(이 그룹[화합물]의 명칭).
  7. ^ a b c d Karl-Georg Fahlbusch; et al. (2007), "Flavors and Fragrances", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (7th ed.), Wiley, pp. 74‒78
  8. ^ 크래프트 맥주와 양조장.배럴 에이징
  9. ^ Oxandrolone John E. Cabaj, David Kairys 및 Thomas R을 생산하기 위한 상업 프로세스 개발벤슨 조직프로세스 결정 2007년; 11(3) 페이지 378 - 388; (조) doi:10.1021 / op060231b
  10. ^ 전체 반응 시퀀스는 할로케톤에 대한 브롬화, 에논에 대한 염화 리튬과의 제거 반응, 테트로옥시드 오스뮴 및 테트라아세테이트 납에 의한 유기 산화, 링 개방, 마지막으로 알데히드알코올 및 분자 내 락톤 형성에 의한 알코올로의 환원입니다.
  11. ^ 유기 합성 회사, 콜제7권, 제164페이지(1990); 제64권, 제175페이지(1986) 기사 링크
  12. ^ Detlef Schröder, Norman Goldberg, Waltraud Zummack, Helmut Schwarz, John C.Poutsma와 R.스콰이어(1997), 기체상 α-아세톨락톤 및 아세톡실 디라디칼 생성 •CH2COO•.국제 질량 분석 및 이온 과정 저널, 제165-166권, 11월호, 71-82쪽. doi:10.1016/S0168-1176(97)00150-X
  13. ^ Wilhelm Riemenschneider; Hermann M. Bolt (2007), "Esters, Organic", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (7th ed.), Wiley
  14. ^ Chandru, Kuhan; Jia, Tony Z.; Mamajanov, Irena; Bapat, Niraja; Cleaves, H. James (2020-10-16). "Prebiotic oligomerization and self-assembly of structurally diverse xenobiological monomers". Scientific Reports. 10 (1): 17560. Bibcode:2020NatSR..1017560C. doi:10.1038/s41598-020-74223-5. ISSN 2045-2322. PMC 7567815. PMID 33067516.
  15. ^ a b c d Berger, R.G., ed. (2007). Flavours and fragrances chemistry, bioprocessing and sustainability. Berlin: Springer. ISBN 9783540493396. Retrieved 2 July 2015.
  16. ^ Mehta, Bhavbhuti M.; Kamal-Eldin, Afaf; Iwanski, Robert Z., eds. (2012). Fermentation effects on food properties. Boca Raton: Taylor & Francis. p. 74. ISBN 9781439853351. Retrieved 2 July 2015.
  17. ^ Marsili, Ray, ed. (2007). Sensory-directed flavor analysis. Boca Raton, FL: CRC/Taylor & Francis. p. 242. ISBN 9781420017045. Retrieved 2 July 2015.
  18. ^ Chandru, Kuhan; Mamajanov, Irena; Cleaves, H. James; Jia, Tony Z. (January 2020). "Polyesters as a Model System for Building Primitive Biologies from Non-Biological Prebiotic Chemistry". Life. 10 (1): 6. doi:10.3390/life10010006. PMC 7175156. PMID 31963928.