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.
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.
I lattoni vengono denominati, secondo consuetudine, considerando l’acido precursore; pertanto se l’anello contiene 2 atomi di carbonio viene anteposto al termine lattone il prefisso aceto, se l’anello contiene 3 atomi di carbonio il prefisso propio, se l’anello contiene 4 atomi di carbonio il prefisso butirro, se l’anello contiene 5 atomi di carbonio il prefisso valero, se l’anello contiene 5 atomi de carbonio il prefisso capro. Al nome del lattone viene 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.
Le strutture più stabili dei lattoni comprendono i γ-lattoni e i δ-lattoni in quanto gli angoli di legame dei lettoni 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. 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.
Uno dei metodi per la sintesi di un lattone prevede la ciclizzazione intramolecolare di un acido idrossicarbossilico in presenza di un acido 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 che, 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
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 catalizzata da una base e porta all’acido idrossicarbossilico
I lattoni possono essere ridotti a dioli con litio trietilboroidruro in etere
Nella reazione di riduzione si rompe dapprima il legame dell’estere e successivamente si ha la riduzione del gruppo carbossilico a gruppo alcolico.
Da un punto di vista organolettico i lattoni sono caratterizzati da un odore di fruttato tra cui pesca e cocco. A seconda del numero di atomi di carbonio presenti si possono avere aromi diversi: il lattone con 5 atomi di carbonio ha un tipico profumo di erba, quello a 7 atomi di carbonio ha un tipico profumo di nocciola, quello a 8 atomi di carbonio ha un tipico odore di caramello, quello a 10 un tipico odore di pesca.