Lattoni

I lattoni sono esteri ciclici che possono essere considerati come il prodotto di condensazione tra un gruppo alcolico –OH e un gruppo carbossilico –COOH presenti nella molecola di un idrossiacido. Sono caratterizzati da un anello contenente due o più atomi di carbonio e un gruppo chetonico >C=O presente in uno degli atomi di carbonio adiacenti ad un altro atomo di ossigeno.

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Il nome lattone deriva dal composto ciclico lattide che è formato dalla disidratazione dell’acido 2-idrossipropanoico CH₃-CH(OH)-COOH più noto come acido lattico.

Nomenclatura

I lattoni sono denominati, secondo consuetudine, considerando l’acido precursore.

Pertanto se l’anello contiene:

2 atomi di carbonio è anteposto al termine lattone il prefisso aceto
3 atomi di carbonio il prefisso propio,
4 atomi di carbonio il prefisso butirro
5 atomi di carbonio il prefisso valero
6 atomi de carbonio il prefisso capro

Al nome del lattone è anteposta una lettera greca corrispondente alla distanza tra il gruppo alcolico –OH e il gruppo carbossilico –COOH presenti nella molecola di partenza tenendo conto che il primo atomo di carbonio vicino al gruppo –COOH viene denominato α, il secondo β, il terzo γ, il quarto δ, il quinto ε.

Le lettere greche indicano quindi la dimensione dell’anello: l’α-lattone è un anello a 3 termini, il β-lattone è un anello a 4 termini, il γ-lattone è un anello a 5 termini ecc.

Proprietà

Le strutture più stabili dei lattoni comprendono i γ-lattoni e i δ-lattoni in quanto gli angoli di legame dei lattoni a 5 e a 6 termini sono tali da non creare tensione nell’anello.

I γ-lattoni sono così stabili che, in presenza di acidi diluiti, i 4-idrossiacidi R-CH(OH)-(CH₂)₂COOH a temperatura ambiente danno luogo a una reazione spontanea di esterificazione e ciclizzazione.

I γ-lattoni e i δ-lattoni hanno un centro chirale e possono trovarsi in entrambe le forme enantiomeriche sebbene in natura la forma R tende ad essere predominante. Infatti i γ-lattoni si trovano principalmente nelle piante mentre i δ-lattoni negli animali.

I principali lattoni comprendono da 4 a 12 atomi di carbonio; le caratteristiche precipue di ogni lattone dipendono non solo dal numero di atomi di carbonio, ma anche dalla natura di eventuali catene laterali e dalla presenza di eventuali siti di insaturazione sia nell’anello che nei gruppi laterali.

Reazione di carbossilazione

Sintesi

Uno dei metodi per la sintesi di un lattone prevede la ciclizzazione intramolecolare di un acido idrossicarbossilico in presenza di un acido. Sono usati acidi come H₂SO₄ o H₃PO₄ che agiscono da catalizzatori. Nel primo stadio della reazione lo ione H⁺ attacca l’ossigeno legato tramite doppio legame al carbonio con conseguente protonazione dello stesso. Uno dei doppietti elettronici solitari presenti sull’ossigeno alcolico attacca il carbonio carbossilico con formazione di un intermedio ciclico. Esso deprotonandosi dà luogo alla formazione di un diolo geminale.

La protonazione di uno dei gruppi –OH fa sì che si abbia la fuoriuscita di una molecola d’acqua, la formazione di un intermedio che per deprotonazione porta al lattone.

Onde evitare reazioni intermolecolari che porterebbero a un poliestere è necessario che la concentrazione dell’idrossiacido sia bassa.

Un altro metodo per ottenere un lattone si basa sulla reazione di ossidazione di Baeyer-Villiger a partire da un chetone ciclico che avviene in presenza di un peracido

Reazioni

Le reazioni dei lattoni sono analoghe a quelle degli esteri e hanno luogo con l’apertura dell’anello. Tra le reazioni più comuni vi è l’idrolisi che può essere sia acido-catalizzata che è catalizzata da una base e porta all’acido idrossicarbossilico