лактамы
ЛАКТАМЫ (от лат. lac, род. падеж lactis — молоко)
внутренние амиды аминокислот, содержащие в цикле группировку —C(O) — NR—, где R — H или орг. радикал. В зависимости от числа атомов в цикле различают α-Л. (3 атома), β-Л. (4), γ-Л. (5) и т. д. По номенклатуре ИЮПАК, назв. Л. производят от назв. соответствующих гетероциклов. Допускается также наименование Л., основанное на назв. соответствующих алифатич. кислот с добавлением окончания "лактам". В этом случае место замыкания цикла указывается греч. буквой. Так, соед. I наз. 2-азетидинон, или β-пропиолактам, соед. II-2-пирролидон, или γ-бутиролактам.
СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ЛАКТАМОВ
Л. — кристаллы; хорошо раств. в органических растворителях и воде (см. табл.); амфотерны. В растворах существуют в виде ассоциатов вследствие образования водородных связей. ИК спектры Л. с 3–8 атомами в цикле имеют характеристич. полосы в области 3175–3220 (N—Н), 1700–1780 см−1 (C=O); для Л. с 9 и более атомами — в области 3220–3270 (N—Н) и 1680 см−1 (C=O). По химическим свойствам Л. во многом подобны амидам карбоновых кислот. Хим. превращения Л. могут происходить с раскрытием или без раскрытия цикла. К первой группе реакций относятся кислотный и щелочнойгидролиз,
взаимод. с аминами и гидроксиламином, алкоголиз, полимеризация:
Условия проведения этих реакций зависят от размера цикла, а также от количества и положения заместителей в нем. наиб. устойчивы к действию нуклеоф. реагентов 5- и 6-членные Л., наименее — 3- и 4-членные. Л., замещенные по атому N, более устойчивы к действию нуклеоф. агентов, чем незамещенные. Полимеризация Л. протекает под действием катализаторов катионного и анионного типов; легче всего полимеризуются 7-9-членные Л. Лактамный цикл не раскрывается в реакциях алкилирования, ацилирования, галогенирования, нитрозирования и при разл. превращ., в которых участвует карбонильная группа, напр.:
Л., замещенные по атому N, алкилируются по соседнему с карбонильной группой атому С, напр.:
При окислении пероксидисульфатами, орг. надкислотами или H2O2 в присутствии ионов переходных металлов Л. превращ. в циклич. имиды, напр.:
Под действием разл. восстановителей (AlH3, BH3, LiAlH4 и др.) Л. превращ. в циклич. амины; при восстановлении NaBH4 необходимо предварительно превратить амидную группу в соль О-этиллактима:
Восстановление напряженных 3- и 4-членных циклов сопровождается расщеплением амидной связи, напр.:
Общие методы синтеза Л.: 1. Внутримол. циклизация аминокислот и их эфиров:
Последние генерируют in situ восстановлением кислот и сложных эфиров, имеющих нитро- или нитрильную группу, а также восстановит. аминированием кетокислот и некоторыми др. способами, напр.:
2. Расширение цикла кетонов Бекмана перегруппировкой или Шмидта реакцией; используется гл. обр. для пром. синтеза ε-капролактама, а также для получения Л. с числом атомов в цикле >9. 3-членные Л. синтезируют из α- и N-галогенамидов под действием оснований или из N-неопентилиден-трет-бутиламина с участием дихлоркарбена, напр.:
Осн. методы получения 4-членных Л. — конденсация кетенов с иминами, циклизация эфиров β-аминокислот под действием реактивов Гриньяра, взаимод. иминов с эфирами α-галогенокислот (Реформатского реакция), напр.:
Др. методы синтеза этих Л.: дегидрогалогенирование N-α-галогенациламиномалоновых эфиров в присутствии катализаторов основного характера; обработка амидов β-галогенкарбоновых кислот амидом калия; взаимод. β,β-дизамещенных енаминов с арилизоцианатами. 2-Пирролидон и его замещенные м. б. синтезированы след. образом:
Для синтеза Л. с числом атомов в цикле >5 используют след. реакции:
Мн. Л. — биологически активные вещества; в частности, β-Л. входят в состав лактамных антибиотиков. В промышленности Л. используют гл. обр. для производства полиамидных волокон. Кроме того, Л. — неокрашивающие антиозонанты для натурального и синтетич. каучуков, компоненты некоторых детергентов для стирки полиэфирных тканей; водные растворы поли-N-винилпирролидона — заменители плазмы крови.
• см. также 1-винил-2-пирролидон, N-метилпирролидон
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 A-D, Arnst., 1964–65.
А. М. Сахаров
Химическая энциклопедия