락톤

3. 어원

"락톤"이라는 이름은 2-히드록시프로파노산(젖산(lactic acid)) CH₃-CH(OH)-COOH의 탈수로 형성되는 락티드(lactide)라는 고리 화합물에서 유래했다. 젖산은 신맛이 나는 우유(라틴어: lac, lactis)에서 처음 분리되었다는 점에서 이름이 유래했다. 이 이름은 1844년 젖산의 유도체로서 락톤을 처음 얻은 프랑스 화학자 테오필 쥘 펠루즈(Théophile-Jules Pelouze)에 의해 만들어졌다.^[5] 젖산 분자 내부의 탈수 반응은 3원 고리를 가진 락톤인 알파-프로피올락톤(alpha-propiolactone)을 생성했을 것이다.

1880년 독일 화학자 빌헬름 루돌프 피티히(Wilhelm Rudolph Fittig)는 "락톤"이라는 이름을 모든 분자내 카르복실산 에스터로 확장했다.^[6]

4. 존재

디글루쿠로놀락톤(D-glucuronolactone)은 디(D-) 형태로 존재하는 글루쿠론산의 락톤이다. 식물 고무 속에 다른 탄수화물과의 중합체로 들어 있으며, 동물의 섬유 조직과 결합 조직의 중요한 구성 성분으로 관절염 치료 약으로 쓰인다.

• ε-카프로락톤
• γ-노나락톤 - 복숭아, 살구 등
• 위스키 락톤
• γ-데카락톤
• γ-운데카락톤 - 복숭아 등
• 시클로펜타데카놀라이드
• 시클로헥사데카놀라이드
• 암브레트라이드
• 에틸렌브라실레이트 (Musk T)
• 글루코노락톤 - 꿀 등
• 쿠마린 - 벚꽃잎
• 와인 락톤
• 카바 락톤
• 세스키테르펜 락톤
• 스클라레올라이드
• 엘라그산 - 딸기, 라즈베리, 크랜베리, 포도 등

5. 합성

많은 에스터 합성 방법은 락톤 합성에도 적용될 수 있다. 긴 하이드록시산의 경우 락톤화는 중합과 경쟁하며, 특히 변형된 β-락톤에서 더욱 그렇다. 반면 γ-락톤은 매우 안정적이어서 4-하이드록시산(R-CH(OH)-(CH₂)₂-CO₂H)은 자발적으로 고리화된다.^[11][12]

6. 반응

락톤은 에스터의 특징적인 반응을 나타낸다.

락톤을 염기(수산화나트륨)와 함께 가열하면 락톤이 모체 화합물인 직쇄 이작용기 화합물로 가수분해된다. 직쇄 에스터와 마찬가지로 락톤의 가수분해-축합 반응은 가역반응이며 평형 상태에 있다. 그러나 락톤의 가수분해 반응의 평형 상수는 직쇄 에스터보다 낮은데, 이는 락톤의 경우 생성물(하이드록시산)이 덜 선호되기 때문이다. 에스터와 락톤의 가수분해 엔탈피는 거의 같지만, 락톤의 가수분해 엔트로피가 직쇄 에스터의 엔트로피보다 작다. 직쇄 에스터는 가수분해 시 두 개의 생성물을 생성하므로, 락톤이 하나의 생성물만 생성하는 경우보다 엔트로피 변화가 더 유리하다.

락톤은 아민과도 반응하여 고리 열린 알코올과 아마이드를 생성한다.

락톤은 수소화알루미늄리튬을 사용하여 디올로 환원될 수 있다. 예를 들어, 감마-락톤은 부탄-1,4-디올(CH₂(OH)-(CH₂)₂-CH₂(OH))로 환원된다.

일부 락톤은 폴리에스터로 전환된다.^[14][15] 예를 들어, 락타이드라고 불리는 이중 락톤은 폴리유산(폴리락타이드)로 중합된다. 생성된 폴리유산은 상업적 응용을 위해 광범위하게 연구되어 왔다.^[16][17]

7. 용도

락톤은 과일, 발효되지 않은 유제품 및 발효 유제품의 풍미에 큰 영향을 미치기 때문에,^[18] 향료 및 향수로 사용된다.^[9]

다음은 그 예시이다.

대형 고리 락톤(사이클로펜타데카놀라이드, 15-펜타데크-11/12-에놀라이드)은 동물성 기원의 대형 고리 케톤(머스크온, 시베톤)과 비슷한 냄새를 가진다.^[9]

폴리카프로락톤은 중요한 플라스틱이다.

5~6원자 고리의 락톤 구조는 테르펜류 등의 천연물에 많이 존재하며, 향기 성분이나 페로몬 등에서 자주 볼 수 있다. 예를 들어 사향 냄새를 가진 향료로 유명한 엑살톨라이드(exaltolide)는 16원자 고리 락톤이다.

로토제약의 연구에 따르면, 감마-데칼락톤(γ-데カラクトン)과 감마-운데칼락톤(γ-ウンデカラクトン)은 모두 젊은 여성 특유의 체취를 구성하고 있다. 감마-데칼락톤은 20대부터 급격히, 감마-운데칼락톤은 30대부터 크게 감소하는 것이 밝혀졌다. 젊은 여성의 체취에만 포함되며, 젊은 여성 특유의 좋은 향기의 원인이 된다. 농도는 10대 후반을 정점으로 감소한다. 함유된 향료를 첨가함으로써 노화 후에도 후각적으로 여성스러움과 젊은 인상을 향상시킨다.^[23][24]

'''락톤의 예'''

8. 관련 화합물

락탐은 락톤과 구조가 비슷하다.

• 엘라그산 (헥사하이드록시디페닉산 디락톤)
• 플라보갈로닉산 디락톤은 콩과 ''Rhynchosia volubilis'' 종자와 ''Shorea laeviforia''에서 발견된다.
• 락타이드
• 테르갈릭산 디락톤은 ''Rhynchosia volubilis'' 종자에서 발견된다.
• 발로네익산 디락톤은 ''Shorea laeviforia''의 심재에서 분리될 수 있다.
• 에틸렌 브라실레이트 (머스크 T), 널리 사용되는 합성 사향
• 디글루쿠로놀락톤
• 부테놀라이드
• 마크로라이드
• Cardenolide|카르데놀라이드^영어
• Bufadienolide|부파디에놀라이드^영어

참조

_[1] 간행물 Compendium of Chemical Terminology International Union of Pure and Applied Chemistry 2014-02-24
_[2] 서적 Organic Chemistry McGraw-Hill
_[3] 웹사이트 Illustrated Glossary of Organic Chemistry http://www.chem.ucla[...] Department of Chemistry & Biochemistry, UCLA
_[4] 서적 Nomenclature of Organic Chemistry : IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book) The Royal Society of Chemistry 2014
_[5] 논문 Mémoire sur l'acide lactique https://www.biodiver[...] 1844-12-09
_[5] 논문 Mémoire sur l'acide lactique https://babel.hathit[...] 1845
_[5] 논문 Researches on lactic acid https://books.google[...] 1845-01-15
_[5] 서적 Dictionnaire de chimie: Une approche étymologique et historique https://books.google[...] de boeck 2013
_[6] 논문 Untersuchungen über ungesättige Säuren, dritte Abhandlung https://babel.hathit[...] 1880
_[7] 논문 A practical and efficient method for the synthesis of β-lactones
_[8] 논문 Generation of α-acetolactone and the acetoxyl diradical •CH2COO• in the gas phase
_[9] 간행물 Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry Wiley
_[10] 웹사이트 The Oxford Companion to Beer definition of barrel-aging https://beerandbrewi[...]
_[11] 논문 Development of a Commercial Process to Produce Oxandrolone
_[12] 문서 The complete reaction sequence is bromination to a haloketone (not displayed), elimination reaction with lithium chloride to an enone, organic oxidation by osmium tetroxide and lead tetraacetate with ring-opening and finally reduction of the aldehyde to the alcohol with sodium borohydride and intramolecular lactone formation
_[13] 간행물 Organic Syntheses http://orgsynth.org/[...] Organic Syntheses
_[14] 간행물 Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry Wiley
_[15] 논문 Prebiotic oligomerization and self-assembly of structurally diverse xenobiological monomers 2020-10-16
_[16] 서적 Poly(lactic acid): Synthesis, Structures, Properties, Processing, and Applications Wiley
_[17] 논문 Controlled Ring-Opening Polymerization of Lactide and Glycolide
_[18] 서적 Flavours and fragrances chemistry, bioprocessing and sustainability https://books.google[...] Springer 2015-07-02
_[19] 서적 Fermentation effects on food properties https://books.google[...] Taylor & Francis 2015-07-02
_[20] 서적 Sensory-directed flavor analysis https://books.google[...] CRC/Taylor & Francis 2015-07-02
_[21] 논문 Polyesters as a Model System for Building Primitive Biologies from Non-Biological Prebiotic Chemistry 2020-01
_[22] 서적 March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure Wiley-Interscience
_[23] 웹사이트 로트제약의 「DEOCO」가 남성에게 「바카우레」여자의 냄새? https://news.livedoo[...] 2019-05-30
_[24] 웹사이트 젊은 여성 특유의 「좋은 냄새」는 10대 후반이 피크 유지하는 방법 https://yomidr.yomiu[...] 2019-05-30
_[25] 웹인용 Coumarin https://pubchem.ncbi[...] PubChem, National Library of Medicine, US National Institutes of Health 2019-04-13
_[26] 웹인용 Coumarins and indandiones https://www.drugs.co[...] Drugs.com 2016-12-24