Lactame

Allgemeine Struktur von β-, γ-, δ- und ε-Lactamen (von links nach rechts).
Cyclische Dipeptide (2,5-Diketopiperazine) aus Glycin und L-Alanin (links) sowie Cyclodi-L-prolyl (rechts) gebildet aus zwei L-Prolin-Molekülen. Die beiden Lactambindungen (cis-Peptidbindungen) sind in den beiden cyclischen Peptiden jeweils blau markiert.

Lactame (Singular: das Lactam; Synonym: intramolekulares cyclisches Amid, Kunstwort aus Lacton und Amid) nennt man Moleküle in der organischen Chemie, die eine Amid-Bindung zwischen einer Amino- und einer Carboxygruppe desselben cyclischen Moleküls enthalten.

In der Nomenklatur werden den Namen von Lactamen griechische Buchstaben vorangestellt, die anzeigen, wie viele Kohlenstoffatome im Ring neben dem Carbonylkohlenstoff vorhanden sind. Sie geben auch die ursprüngliche Ständigkeit der Carboxy- zur Aminogruppe in der entsprechenden Aminocarbonsäure an. So besitzt z. B. ein δ-Lactam vier Kohlenstoffatome, den Carbonylkohlenstoff und den Stickstoff, sodass ein Sechsring vorliegt; in der Ausgangsaminocarbonsäure ist die Aminogruppe δ-ständig zur Carboxygruppe. Halbwegs stabil sind allerdings nur γ- und δ-Lactame. Aber auch sie werden durch Alkalien und Säuren in der Wärme in die entsprechenden Aminocarbonsäuren gespalten. Bei noch größerem Abstand zwischen Amino- und Carboxygruppe werden die Lactame unbeständiger und spalten sich in Gegenwart von wenig Wasser in ω-Aminosäuren, die leicht zu Makromolekülen kondensieren.

Eigenschaften

Lactame mit einem geeigneten Substitutionsmuster unterliegen der Lactam-Lactim-Tautomerie. Beispiel:

Lactam-Lactim-Tautomerie beim γ-Butyrolactam

Herstellung

Beispiel einer Lactambildung der γ-Aminobuttersäure (GABA) zum γ-Butyrolactam:

Bildung von γ-Butyrolactam

Analog werden andere Lactame meist aus ω-Aminocarbonsäuren durch Ringschluss unter Abspaltung von Wasser hergestellt. Aus offenkettigen Amiden mit mindestens je einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung an beiden Enden des Moleküls kann man durch Ringschluss-Metathese ebenfalls Lactame synthetisieren.[1]

ε-Caprolactam kann über die sauer katalysierte Beckmann-Umlagerung aus dem Oxim des Cyclohexanons hergestellt werden. Jährlich werden über 2 Mio. t ε-Caprolactam produziert.[2]

Verwendung

ε-Caprolactam bildet kettenförmige Makromoleküle, die als Kunststoff unter der Bezeichnung Polyamid bekannt sind und im industriellen Maßstab erzeugt werden. Thiolactame werden aus Lactamen durch die Umsetzung mit Lawesson-Reagenz oder Phosphorpentasulfid hergestellt.[3]

Beispiele

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. Martin Watzke, Knut Schulz, Katharina Johannes, Pascal Ulrich und Jürgen Martens: First Synthesis of Bi- and Tricyclic α,β,-Unsaturated δ-Oxacaprolactams from Cyclic Imines via Ring-Closing Metathesis, European Journal of Organic Chemistry 2008, 3859-3867.
  2. Otto-Albrecht Neumüller (Herausgeber): Römpps Chemie Lexikon, Frank'sche Verlagshandlung, Stuttgart, 1983, 8. Auflage, S. 2304, ISBN 3-440-04513-7.
  3. A. Kleemann, J. Martens, K. Drauz: Synthese von Prolin aus Glutaminsäure, Chem.-Ztg. 105 (1981) 266.

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