Лактоны

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

ЛАКТОНЫ, внутренние сложные эфиры гидроксикислот. В зависимости от числа атомов в цикле различают b-лактоны (4 атома), g-лактоны (5 атомов) и т. д. По номенклатуре ИЮПАК, лактоны, образованные из алифатич. к-т, называют, добавляя окончание "олид" к назв. соединения-основы; место замыкания цикла указывают цифрой (начало нумерации - карбоксильный атом С). Допускаются также наименования, основанные на тривиальных назв. карбоновых к-т с тем же числом атомов С. В этом случае место замыкания цикла указывается греч. буквой. Так, соед. I наз. 3-пропанолид, или b-пропиолактон, соед. II - 4-бутанолид, или g-бутиролактон, соед. III-5-пентанолид, или d-валеролактон. М.б. также использованы тривиальные и систематич. назв., принятые для гетероциклич. соед., напр. тетрагидро-2-фуранон для соед. II. Лактоны, содержащие в цикле более 8 атомов, относятся к макролидам.
3-пропанолид, 4-бутанолид, 5-пентанолид

Лактоны-жидкости или легкоплавкие твердые в-ва, хорошо раств. в полярных орг. р-рителях и в воде (см. табл.). Низшие лактоны-лакриматоры.

СВОЙСТВА ЛАКТОНОВ


Соединение	Т. пл., °С	Т. кип., °С/мм рт. ст.	d₄²⁰	n_D²⁰
b-Пропиолактон	-31,2	155/760 51/10	1,1460	1,4131
g-Бутиролактон	-43,5	206/760 90/20	1,1299	1,4353
d-Валеролактон	-12,5	299/760 97/4	1,0794	1,4574
g-Валеролактон	-36,0	207/760 84/12	1,0526	1.4322
e-Капролактон	-5,0	98-99/2	1.0693	1.4611*

* При 22 °С.

По хим. св-вам лактоны - эфиры сложные. При нагр. с р-рами щелочей, а в нек-рых случаях с водой, гидролизуются с образованием соответствующих гидроксикислот. Наиб. устойчивы к гидролизу g-лактоны. Под действием разл. восстановителей лактоны превращ. в карбоновые к-ты, диолы, лактолы (ф-ла IV) или простые циклич. эфиры енолов:
Химические свойства алктонов
Все лактоны, за исключением g-лактонов легко полимеризуются в присут. катионных и анионных катализаторов с образованием полиэфиров общей ф-лы [—OCHR:(CRR')_nCO—]_m, где R, R', R: - H, Alk или др. С гидразином и фенилгидразином лактоны дают соответствующие гидразиды и фенилгидразиды гидроксикислот. С ароматич. соед. в присут. АlСl₃ образуют w - арилзамещенные карбоновых к-т:

С нуклеоф. агентами лактоны реагируют с раскрытием цикла, напр.:

Р-ции g- и d - лактонов осуществляются в более жестких условиях, чем р-ции b-лактонов. Протонные к-ты и к-ты Льюиса значительно ускоряют эти р-ции. С NH₃, первичными, вторичными алифатич. аминами, замещенными анилинами b-лактоны образуют смесь амидов b-гидроксикислот и b-аминокислот, с третичными аминами - бетаины, напр.:

В р-циях с NH₃ и первичными аминами g-лактоны образуют амиды g-гидроксимасляной к-ты, к-рые при нагр. выше 180 °С отщепляют воду, превращаясь в 2-пирролидон или его N-замещенные производные; с алифатич. и ароматич. вторичными аминами g- и d-лактоны дают гидроксиамиды и производные аминокислот, напр.:

Направление алкоголиза лактонов зависит от рН среды: в кислых средах образуются алкоксикислоты, в щелочных - сложные эфиры гидроксикислот, напр.:

Для b-лактонов характерен пиролиз с образованием олефина и СО₂. Остальные лактоны термически стабильны и лишь выше 500 °С изомеризуются в непредельные к-ты. Осн. методы получения лактонов - циклизация соответствующих гидрокси- и галогенокислот:

b-лактоны получают из гидроксикислот под действием сильных дегидратирующих агентов, напр. дициклогексилкарбодиимида, или по р-ции кетенов с карбонильными соед., напр.:

Их также синтезируют циклизацией фенилтиоэфиров b-гидроксикислот в присут. солей Hg:

g- и d-лактоны легко образуются при подкислении водных р-ров гидроксикислот или при перегонке галогенокислот. Они также м.б. получены окислением циклич. кетонов надкислотами (см. Байера-Виллигера реакция). d-Лактоны также получают сухой перегонкой солей d-галогенокислот. Лактоны могут быть также синтезированы окислением производных ТГФ по р-ции:

Лактоны содержатся в молоке и молочных продуктах, в растительных мускусах (см. Мускусы). Нек-рые лактоны - исходные в-ва в биосинтезе терпенов (напр., мевалолактон), в синтезе биологически инертных гидрофильных полиуретанов, используемых в хирургии; входят в состав теплочувствительных материалов, применяемых в копировальной технике. Лит.: Общая органическая химия, пер. с англ., т. 4, М., 1983; Rodd's chemistry of carbon compounds, 2 ed., ed. by S. Cofley, v. 1, pt D, Amst., 1965, p. 99 113; Knight D. W., в кн.: General and synthetic methods, v. 4, U 1981, p. 87-137; v. 5, L, 1982, p. 100-47; Annual reports in organic synthesis, 1970 1983, ed. by L.G. Wade, M.J. O'Donnell. N.Y., 1971-84. A.M.Сахаров.