内酯？ 内酯 (lactone) 命名源自于酯类 (ester) ，为一种环形酯类，与其相像的结构还有 内醯胺 (lactam)，结构较为简单的内酯命名以酯基为主体如图一所示，以希腊字母分别表示，如图二所示，依序为 a-lactone（三员环）、β-lactone（四员环）、γ-lactone（五员环）、δ- lactone（六员环）、ε-lactone（七员环）。 图一、简单内酯的命名。（作者绘製） 图二、不同员环数以希腊字母分别表示 。（作者绘製） 除了简单的内酯，还有包含在稠环 (fused ring) 中的内酯、桥联环 (bridged ring) 中的内酯、以及螺内酯 (spirolactone)，如图三所示。 1-3 图三、由左至右依序为：稠环内酯、桥联环内酯、螺内酯结构之化合物 。（作者绘製） 内酯广泛存在于天然物结构中，有些具有生物活性以及药性，如图四为根据文献举例之含内酯结构之天然物。 4 图四、具有内酯结构的天然物。（作者绘製） 有关于内酯的合成方式有很多，比较常见的方式如下：利用酸进行内酯化 (lactonization) 5,6 以及利用过氧酸的方式去氧化产物进而得到到内酯产物 7 。 δ-lactone（六员环） 图五、将缩酸利用硼氢化钠还原得内脂化合物的反应机构。（作者绘製） 反应机构如图五所示，带有羧酸 (carboxylic acid) 官能基的起始物 (I) ，加入硼氢化钠 (sodium borohydride, NaBH 4 ) 还原酮 (ketone) 基，得到还原产物 (II) ，在酸性条件下，经质子转移 (proton transfer) 以及内酯化作用，可以得到内酯产物 (III) 。 ε-lactone（七员环） 反应机构如图六所示，以具二甲基取代的环己酮为起始物，加入过氧酸（peroxy acid，如：间氯过氧苯甲酸，3-chloroperoxybenzoic acid, m CPBA）。首先，具取代基的环己酮进行质子化，过氧酸形成去质子化分子 (deprotonated molecule)，对被质子化后的中间体 ( II ) 进行加成，再经环上的电子转移 (electron transfer) 得到中间产物 ( IV )，再经一次电子转移，可以得到扩环的内酯产物 ( V )。此反应方式源自于拜耳－维立格氧化反应 (Baeyer-Villiger oxidation) 8,9 的概念，如图七所示，拜耳－维立格氧化反应，透过过氧酸进行氧化反应，将酮类化合物氧化成酯类化合物。 图六、用过氧酸合成内脂的反应机构。（作者绘製） 图七、拜耳－维立格氧化反应。（作者绘製） 另外，与我们生活息息相关的一种内酯，δ-葡萄糖酸内酯 (δ-gluconolactone) 又称 glucono-δ-lactone (GDL) 10-12 ，图八为其结构，是葡萄糖经葡萄糖去氢酶作用所产生的物质，加水分解后，即变成葡萄糖酸，添加在食品中的添加剂，用于调味，是一种白色结晶粉末，口感为甜味且带有微酸味；它亦是豆腐改良剂，用于添加于豆腐内。卫署使用标準规定如下：δ-葡萄糖酸内酯 (?-gluconolactone) 可用于各類食品中，但必须视实际需要适量，使用限于食品製造或加工必须时使用 12 。 图八、δ-葡萄糖酸内酯化学结构式。（作者绘製） 在常见的抗生素中，有很多种是含内酯结构，而这些抗生素中所含的内酯环较大，又称之巨环内酯 (macrolide) 13 。已上市的抗生素中，有一称做亚药索霉素 (azithromycin)，俗称阿齐霉素 14 ，结构如图九所示。 图九、阿齐霉素化学结构式 。（作者绘製） 根据台湾卫生福利部食品药物管理署许可证号（卫署药陆输字第000469号），阿齐霉素的适应症包括以下：革兰氏阳性、阴性及厌氧菌引起之下呼吸道感染、皮肤及软组织感染、中耳炎、上呼吸道感染和性传染病。 参考文献 Khan, F., Dash, J., Sahu, N., & Sudheer, C. (2002). An Easy Access to γ-Lactone-Fused Cyclopentanoids. The Journal Of Organic Chemistry , 67 (11), 3783-3787. http://dx.doi.org/10.1021/jo025521e Zeevaart, J. A., Gage, D. A., & Talon, M. (1993). Gibberellin A1 is required for stem elongation in spinach. Proceedings of the National Academy of Sciences , 90 (15), 7401-7405. Yeh, M. C. P., Lee, Y. C., & Young, T. C. (2006). A facile approach to the synthesis of allylic spiro ethers and lactones. Synthesis , (21), 3621-3624. Seitz, M., & Reiser, O. (2005). Synthetic approaches towards structurally diverse γ-butyrolactone natural-product-like compounds. Current opinion in chemical biology , 9 (3), 285-292. Utaka, M., Kuriki, H., Sakai, T., & Takeda, A. (1986). New synthesis of jasmine lactone and related. delta.-lactones from 1, 2-cyclohexanedione. Preparation and dye-sensitized photooxygenation of 3-(2-alkenyl)-and 3-(2-alkynyl)-1, 2-cyclohexanediones. The Journal of Organic Chemistry , 51 (6), 935-938. Schulz, S., & H?tling, S. (2015). The use of the lactone motif in chemical communication. Natural product reports , 32 (7), 1042-1066. Magnusson, G. (1977). Pheromone synthesis. Preparation of erythro-3, 7-dimethylpentadecan-2-ol, the alcohol from pine sawfly sex attractant (Hymenoptera: Diprionidae). Tetrahedron Letters , 18 (31), 2713-2716. Baeyer, A., & Villiger, V. (1899). Einwirkung des caro'schen reagens auf ketone. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft , 32 (3), 3625-3633. Strukul, G. (1998). Transition Metal Catalysis in the Baeyer-Villiger Oxidation of Ketones. Angewandte Chemie International Edition , 37 (9), 1198-1209. 汪永盛（民九十七年一月）。天然物什吡俊、猕猴桃硷和喜树硷的合成研究。国立中山大学化学研究所。 姜元杰（民九十八年一月）。用黑麴菌的液态酦酵生产葡萄糖酸。大同大学生物工程研究所。 食品添加物手册｜卫生福利部食品药物管理属。http://www.fda.gov.tw/TC/siteContent.aspx?sid=4321#.V2yXYZN96i4 Hansen, J., Ippolito, J., Ban, N., Nissen, P., Moore, P., & Steitz, T. (2002). The Structures of Four Macrolide Antibiotics Bound to the Large Ribosomal Subunit. Molecular Cell , 10 (1), 117-128. Broad, J., & Sanger, G. J. (2013). The antibiotic azithromycin is a motilin receptor agonist in human stomach: comparison with erythromycin. British journal of pharmacology , 168 (8), 1859-1867. 查看更多
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