Carboxilación

La carboxilación es una reacción química en la que se produce un ácido carboxílico al tratar un sustrato con dióxido de carbono . ^{[ 1 ]} La reacción opuesta es la descarboxilación . En química , el término carbonatación se usa a veces como sinónimo de carboxilación, especialmente cuando se aplica a la reacción de reactivos carbaniónicos con CO₂ _. De forma más general, la carbonatación suele describir la producción de carbonatos . ^{[ 2 ]}

La carboxilación es una conversión estándar en química orgánica . ^{[ 3 ]} Específicamente, la carbonatación (es decir, carboxilación) de reactivos de Grignard , organolitio y reactivos carbaniónicos relacionados es una forma clásica de convertir haluros orgánicos en ácidos carboxílicos. ^{[ 4 ]} Este método produce sales de carboxilato. Típicamente, estas sales se convierten en el ácido carboxílico. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

El salicilato de sodio , precursor de la aspirina , se produce comercialmente tratando el fenolato de sodio (la sal sódica del fenol ) con dióxido de carbono a alta presión (100 atm) y alta temperatura (390 K). La acidificación de la sal de salicilato resultante produce ácido salicílico.

El método, conocido como reacción de Kolbe-Schmitt , implica el ataque nucleofílico del fenoxido sobre el dióxido de carbono .

En algunos casos, los alquenos sufren hidrocarboxilación utilizando una mezcla de dióxido de carbono y H ₂ : ^{[ 8 ]}

RCH=CH ₂ + H ₂ + CO ₂ → RCH ₂ −CH ₂ CO ₂ H

Otros métodos, como la reacción de Koch , que producen una carboxilación neta, implican el uso de monóxido de carbono , ya sea directamente o generado in situ. Estos métodos son variantes de las reacciones de carbonilación .

La carboxilación de epóxidos produce carbonatos cíclicos. Estas reacciones son catalizadas por carbenos N-heterocíclicos ^{[ 9 ]} y catalizadores basados ​​en plata. ^{[ 10 ]}

Las cadenas alimentarias suelen originarse a partir de la carboxilación, que acopla el dióxido de carbono a un azúcar. Este proceso suele estar catalizado por la enzima RuBisCO . La ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa/oxigenasa , enzima que cataliza esta carboxilación, es posiblemente la proteína más abundante en la Tierra. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

Muchas carboxilasas, incluidas la acetil-CoA carboxilasa , la metilcrotonil-CoA carboxilasa , la propionil-CoA carboxilasa y la piruvato carboxilasa , requieren biotina como cofactor . Estas enzimas participan en diversas vías anabólicas . ^{[ 14 ]} En el esquema EC , dichas carboxilasas se clasifican principalmente bajo EC 6.4.1 , ligasas que “forman enlaces carbono-carbono”, o a veces EC 6.3.4, “Otras ligasas de carbono-nitrógeno”.

Otro ejemplo es la modificación postraduccional de los residuos de glutamato a γ-carboxiglutamato en las proteínas. Ocurre principalmente en proteínas involucradas en la cascada de coagulación sanguínea , específicamente los factores II , VII , IX y X , la proteína C y la proteína S , y también en algunas proteínas óseas. Esta modificación es necesaria para que estas proteínas funcionen. La carboxilación ocurre en el hígado y es realizada por la γ-glutamil carboxilasa (GGCX). ^{[ 15 ]} La GGCX requiere vitamina K como cofactor y realiza la reacción de manera procesiva. ^{[ 16 ]} El γ-carboxiglutamato se une al calcio , que es esencial para su actividad. ^{[ 17 ]} Por ejemplo, en la protrombina , la unión al calcio permite que la proteína se asocie con la membrana plasmática en las plaquetas , acercándola a las proteínas que escinden la protrombina para formar trombina activa después de una lesión. ^{[ 18 ]}

• Descarboxilación
• Carboxilasas