Lactame

Définition

Un lactame est un composé organique, dérivé d'un acide aminoalcanoïque et avec une fonction amide dans un cycle carboné. L'amide intramoléculaire cyclique est formé par un amide interne d'un acide carboxylique avec un groupe amino dans sa propre molécule.

Structure de lactames :

3 lactames (de gauche à droite) : bêta-lactame (β-propiolactame), gamma-lactame (γ-butyrolactame), delta-lactame (δ-valérolactame). Les bêta-lactames, présentes dans des antibiotiques comme la pénicilline, perturbent les membranes cellulaires bactériennes, ce qui souligne leur importance en pharmacologie.

Explications

Avec les lactones (esters internes) et sultones (esters internes d'acide sulfonique), les lactames forment un groupe d'intermédiaires synthétiques et parfois techniquement importants.

Les lactames avec un modèle de substitution approprié sont sujets à la tautomérie lactame-lactime. Les principaux lactames avec des structures spécifiques sont le β-propiolactame, le γ-butyrolactame, le δ-valérolactame et l'ε-caprolactame.

Les lactames sont généralement produits à partir d'acides ω-aminocarboxyliques par cyclisation avec élimination d'eau. Les lactames peuvent également être synthétisés à partir d'amides à chaîne ouverte avec au moins une double liaison carbone-carbone à chaque extrémité de la molécule par métathèse par fermeture de cycle.

Les β-lactames peuvent être produits en utilisant la réaction de Kinugasa ou à partir d'imines et de cétènes en utilisant la synthèse dite de Staudinger.

L'ε-caprolactame peut être préparé à partir de l'oxime de la cyclohexanone via le réarrangement de Beckmann catalysé par un acide. Plus de 2 millions de tonnes d'ε-caprolactame sont produites annuellement.

Seuls les γ- et δ-lactamines sont raisonnablement stables. Mais ils sont également endommagés par les alcalis et les acides clivés à la chaleur en acides aminocarboxyliques correspondants. Avec une distance encore plus grande entre les groupes amino et carboxy, les lactames deviennent plus instables et, en présence d'une petite quantité d'eau, se décomposent en acides ω-aminés, qui se condensent facilement en macromolécules.

Nomenclature

La lettre grecque en tant que préfixe indique l'atome de carbone sur lequel se trouve le groupe amino dans le composé à chaîne ouverte. Contrairement à la numérotation IUPAC dans les acides carboxyliques dans laquelle l'atome de carbone du groupe acide est numéroté 1, le premier atome de carbone est immédiatement à côté de le groupe acide compté comme α, le second β, et ainsi de suite à travers l'alphabet grec.

Les préfixes grecs indiquent la taille du cycle carboné :

• α-lactame (cycles à 3 atomes);
• β-lactame (cycles à 4 atomes);
• γ-lactame (cycles à 5 atomes);
• δ-lactame (cycles à 6 atomes);
• ε-lactame (cycles à 7 atomes).

Ainsi, un β-lactame a l'atome d'azote, l'atome de carbone du groupe acide et deux autres atomes de carbone dans le cycle, donc ensemble quatre atomes dans le cycle; un γ-lactame a l'atome d'azote, l'atome de carbone du groupe acide et trois autres atomes de carbone dans le cycle, donc ensemble un cycle à 5 chaînons; un δ-lactame forme de manière similaire un cycle à 6 chaînons; un ε-lactame, comme le caprolactame, a sept atomes dans le cycle.

Cette nomenclature de la taille des anneaux vient du fait qu'un α-Lactame hydrolysé conduit à un α- acide aminé et un β-Lactame à un β-acide aminé, etc.

Utilisations

L'ε-caprolactame forme des macromolécules en forme de chaîne, connues sous le nom de plastique sous le nom de polyamide et produites à l'échelle industrielle. Les thiolactames sont préparés à partir de lactames par réaction avec le réactif de Lawesson ou le pentasulfure de phosphore.

Les bêta-lactames sont utilisés pour la conception d'antibiotiques β-lactamines.

Lactime

Les lactimes sont un groupe de substances qui sont en équilibre avec leur forme tautomère, les lactames. Il s'agit de composés azotés cycliques contenant le groupe fonctionnel –N=C–OH. L'interconversion des formes tautomères s'effectue via un mécanisme intermoléculaire. C'est ainsi que les lactames - composés cycliques avec le groupe –NH–CO– comme membre du cycle - forment les lactimes correspondants et vice versa (tautomérie lactame-lactime, prototropie).

analogue aux lactames, les noms des lactimes sont précédés de lettres grecques dans la nomenclature, qui indiquent combien d'atomes de carbone sont présents dans le cycle à côté du groupe C–OH (γ = 3, δ = 4).

En rapport avec "lactame"

• bêta-lactamine

  

  La bêta-lactamine désigne une large classe d'antibiotiques comprenant les dérivés de la pénicilline, les céphalosporines, les monobactames, les carbapénèmes...

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