Декарбоксилација

Декарбоксилација

Декарбоксилација је хемијска реакција којом се уклања карбоксилна група и ослобађа угљен-диоксид (${\ce {CO2}}$). Декарбоксилација се обично односи на реакције карбоксилних киселина којима се уклања атом угљеника из угљеничног ланца. Реверзни процес, који је први корак у фотосинтези, се назива карбоксилација, адиција ${\ce {CO2}}$ у једињење. Ензими који катализују декарбоксилацију се називају декарбоксилазама или формалније карбокси-лијазе (ЕЦ број 4.1.1).

У органској хемији

Термин „декарбоксилација” дословно значи уклањање карбоксилне групе (${\ce {-COOH}}$) и њена замена атомом водоника. Термин се односи на стања реактанта и продуката. Декарбоксилација је једна од најстаријих познатих органских реакција, јер често подразумева једноставну пиролизу, и испарљиве продукте дестиловане из реактора. Загревање је неопходно, јер је реакција мање повољна на ниским температурама. Приноси су веома сензитивни на реакционе услове. При ретросинтези, реакције декарбоксилације се могу сматрати супротним ракцијама хомологације, у смислу да ланац постаје краћи за један угљеник. Метали, а посебно једињења бакра, су обично неопходни. Такве реакције се одвијају путем формирања интермедијерних метално карбоксилатних комплекса.

Декарбоксилација арилних карбоксилата може да произведе еквивалент кореспондирајућег арилног ањона, који затим подлеже реакцијама унакрсног упаривања.

Алканоинске киселине и њихове соли не подлежу увек лакој декарбоксилацији. Изузеци су декарбоксилација бета-кетокиселина, α,β-незасићиених киселина, и α-фенил, α-нитро, и α-цијанокиселина. Такве реакције су убрзане услед формирања цвитерјонских таутомера у којима је карбонил протонован, а карбоксилна група је депротонована. Типично масне киселине се не декарбоксилују лако. Реактивност киселине у погледу декарбоксилације зависи од стабилности карбањонског интермедијера који се формира према реакционом механизму.

Многе реакције су биле именоване по раним истраживачима у органској хемији. Бартонова декарбоксилација, Колбеоба електролиза, Кочиова реакција и Хансдикерова реакција су радикалне реакције. Крапчова декарбоксилација је сродна декарбоксилација естра. У кетонској декарбоксилацији карбоксилна киселина се конвертује у кетон.

Хидродекарбоксилација

Хидродекарбоксилација обухвата конверзију карбоксилне киселине у кореспондирајући угљоводоник. То је концептуално исто као и генералнији термин „декарбоксилација” као што је горе дефинисан, у смислу да долази до замене карбоксилне групе водоником. Овај тип реакције се посебно често јавља при синтези малонског естра и Кноевангеловим кондензацијама. Реакција обухвата коњуговану базу карбоксилне групе, карбоскилатни јон, и незасићени рецептор електронске густине, као што је протонована карбонилна група. У случајевима где је за одвијање реакције неопходно загревање карбоксилне киселине са концентрованом хлороводоничном киселином, оваква директна рута није могућа, јер би се формирао протоновани угљен-диоксид. У тим случајевима, реакција се вероватно одвија путем иницијалне адиције воде и протона.

У биохемији

Честе биосинтетичке оксидативне декарбоксилације аминокиселина до амина су:

• триптофан до триптамина
• фенилаланин до фенилетиламина
• тирозин до тирамина
• хистидин до хистамина
• серин до етаноламина
• глутаминска киселина до ГАБА
• лизин до кадаверина
• аргинин до агматина
• орнитин до путресцина
• 5-ХТП до серотонина
• L-ДОПА до допамина

Друге реакције декарбоксилације из циклуса лимунске киселине су:

• пируват до ацетил-КоА (погледајте пируватну декарбоксилацију)
• оксалосукцинат до α-кетоглутарата
• α-кетоглутарате до сукцинил-КоА.