Butenolide

Butenolide (auch Furanone genannt) sind eine Stoffgruppe der organischen Chemie und eine Untergruppe der ungesättigten Lactone. Verbindungen dieses Typs werden auch als Crotonolactone bezeichnet, basierend auf dem Ausgangsstoff Crotonsäure.^[1]

Der Begriff „Butenolide“, welcher Buteno- oder Crotonolactone beschreibt, wurde im Jahr 1898 von T. Klobb eingeführt. Die Nomenklatur der Butenolide wurde lange Zeit auf das Crotonlacton System zurückgeführt. Später wurde von Chemical Abstracts das Furanon System zur Benennung dieser Verbindungsklasse festgelegt.^[2]

Butenolide unterscheiden sich in der Stellung der Carbonylgruppe im Furanring. Deshalb werden sie in die drei Untergruppen der Δ^β,γ-butenolide bzw. 2(3H)-Furanone bzw. α-Crotonolactone, Δ^α,β-Butenolide bzw. 2(5H)-Furanone bzw. γ-Crotonolactone und 3(2H)-Furanone^{[S 2]} eingeteilt. Oft werden 2(5H)-Furanone (die eine Dihydrofuran-2-on-Gruppe enthalten) verkürzt als Butenolide bezeichnet. Der Grundkörper ist das 2-Buten-4-olid.^[3][2]

Generell sind dabei die 2(5H)-Furanone thermodynamisch stabiler als deren 2(3H)-Furanon Tautomere.^[2]

Furanone kommen in der Natur häufig vor, insbesondere in Pflanzen und Meeresorganismen, wo sie verschiedene biologische Funktionen erfüllen. So sind sie beispielsweise häufig für den charakteristischen Geschmack und das Aroma bestimmter Früchte wie Erdbeeren, Ananas und Tomaten verantwortlich. Ihr Geruch reicht von fruchtig-süß bis karamellartig-röstig oder nach Würze.^[4] Furanone sind wichtige Aromastoffe in zahlreichen Lebensmitteln und entstehen durch Abbau von Kohlenhydraten (wie der Maillard-Reaktion) und Pflanzenmaterial.^[5] Auch im Röstkaffee zählen Furanone zu den Schlüsselaromastoffen.^[4]

Die bekanntesten Butenolide sind Ascorbinsäure und Cardenolide, die aus Pflanzen stammen. Andere sind z. B. Variegatsäure^{[S 3]} und weitere Pigmente von Ständerpilzen, Patulin, Penicillsäure, Tetronsäuren, die bei Pilzen und Flechten vorkommen sowie Pigmente (Monascorubrin^{[S 4]}, Rubropunctatin^{[S 5]}) aus Monascus-Arten.^[6] Für die Verbindungen sind eine Vielzahl an Synthesen bekannt.^[7]

Es sind verschiedene Syntheseverfahren für Butenolide bekannt. So können zum Beispiel allylische Cyclopropencarboxylate durch Ringerweiterungsreaktionen zu 2-Allyloxyfuran-Zwischenprodukten umgesetzt werden, die anschließend durch Claisen-Umlagerung zu Δ^β,γ-Butenoliden oder durch weitere Cope-Umlagerung zu den entsprechenden Δ^α,β-Butenoliden umgelagert werden können.^[8]

Furanone werden wegen ihrer angenehmen Aromen häufig als Geschmacksstoffe verwendet. können auch Nebenprodukte des Abbaus von Lebensmitteln sein. So wird beispielsweise Furaneol in Parfüms und Lebensmittelaromen verwendet, um eine süße, fruchtige Note zu verleihen.

Furanone sind auch wichtige Zwischenprodukte in der organischen Synthese. Sie sind an verschiedenen chemischen Reaktionen beteiligt, z. B. an Diels-Alder-Reaktionen, und sind Bausteine für die Synthese komplexerer Moleküle.

• Synthese der Butenolide

1. ↑ Kumar, Sunil & Garg, Ruchika & Kabra, Atul. (2013). A Review on Butenolides. World Journal of Pharmaceutical Research (WJPR), 2013, Vol. 1(2), S. 131–142.
2. ↑ ^{a b c} Alan R. Katritzky: Advances in Heterocyclic Chemistry. Academic Press, 1999, ISBN 978-0-08-057660-2, S. 107,275. 
3. ↑ Neue Arbeiten zur Chemie der Multikomponentenreaktionen, abgerufen am 13. September 2024
4. ↑ ^{a b} Lexikon der Ernährung: Furanone - Lexikon der Ernährung, abgerufen am 12. September 2024
5. ↑ H.-D. Belitz, Werner Grosch, Peter Schieberle: Lehrbuch der Lebensmittelchemie. Springer Berlin Heidelberg, 2013, ISBN 978-3-662-08302-4, S. 352 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
6. ↑ Eintrag zu Butenolide. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 10. März 2014.
7. ↑ Y. Shyamsunder Rao: Chemistry of Butenolides. In: Chemical Reviews. Band 64, Nr. 4, 1964, S. 353–388, doi:10.1021/cr60230a002. 
8. ↑ Xiaocong Xie, Yi Li, Joseph M. Fox: Selective Syntheses of Δ^α,β and Δ^β,γ Butenolides from Allylic Cyclopropenecarboxylates via Tandem Ring Expansion/[3,3]-Sigmatropic Rearrangements. In: Organic letters. Band 15, Nr. 7, 2013, S. 1500–1503, doi:10.1021/ol400264a, PMID 23514430, PMC 3908874 (freier Volltext). 

1. ↑ Externe Identifikatoren von bzw. Datenbank-Links zu 2(3H)-Furanon: CAS-Nr.: 20825-71-2, PubChem: 140765, ChemSpider: 124157, Wikidata: Q27117381.
2. ↑ Externe Identifikatoren von bzw. Datenbank-Links zu 3(2H)-Furanon: CAS-Nr.: 3511-31-7, PubChem: 578992, Wikidata: Q82936628.
3. ↑ Externe Identifikatoren von bzw. Datenbank-Links zu Variegatsäure: CAS-Nr.: 20988-30-1, PubChem: 101967051, Wikidata: Q15427950.
4. ↑ Externe Identifikatoren von bzw. Datenbank-Links zu Monascorubrin: CAS-Nr.: 13283-90-4, PubChem: 12118084, ChemSpider: 25046481, Wikidata: Q27286726.
5. ↑ Externe Identifikatoren von bzw. Datenbank-Links zu Rubropunctatin: CAS-Nr.: 514-67-0, PubChem: 6452445, ChemSpider: 4954878, Wikidata: Q104389777.