Carboxilación

La carboxilación es una reacción química en la que se produce un grupo carboxílico al tratar un sustrato con dióxido de carbono.^[1]​ La reacción opuesta es la descarboxilación. En química, el término carbonatación a veces se usa como sinónimo de carboxilación, especialmente cuando se aplica a la reacción de reactivos carbaniónicos con CO₂. Más generalmente, la carbonatación generalmente describe la producción de carbonatos.^[1]​

Carboxilación en química orgánica

La carboxilación es una reacción estándar en química orgánica.^[2]​ Específicamente, la carbonatación (es decir, la carboxilación) de los reactivos de Grignard y los compuestos de organolitio es una forma clásica de convertir haluros orgánicos en ácidos carboxílicos:^[3]​

 

Reacción de bromuro de terc-butil magnesio con dióxido de carbono a temperatura ambiente obteniéndose ácido piválico.

El salicilato de sodio, precursor de la aspirina, se prepara comercialmente tratando el fenóxido de sodio (la sal de sodio del fenol) con dióxido de carbono a alta presión (100 atm) y alta temperatura (390 K), un método conocido como reacción de Kolbe-Schmitt. La acidificación de la sal de salicilato resultante da el ácido salicílico:

 

Muchos procedimientos detallados se describen en Organic Syntheses.^[4]​^[5]​^[6]​

Los catalizadores de carboxilación incluyen carbenos N-heterocíclicos.^[7]​ y catalizadores en base a plata.^[8]​

Carboxilación en bioquímica

La vida basada en el carbono se origina en la carboxilación que une el dióxido de carbono atmosférico a un azúcar. El proceso generalmente es catalizado por la enzima RuBisCO. La RuBisCO (Ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa/oxigenasa), la enzima que cataliza esta carboxilación, es posiblemente la proteína más abundante en la Tierra.^[9]​^[10]​

La transferencia de grupos carboxilo desempeña un papel importante en los sistemas bioquímicos y está mediada por enzimas, llamadas carboxilasas (carboxi-transferasas):

 

El ciclo de Calvin muestra la carboxilación de la ribulosa-1,5-bisfosfato.

Referencias

1. Oxford English Dictionary. Oxford University Press. 2018. 
2. Braunstein, Pierre; Matt, Dominique; Nobel, Dominique (August 1988). «Reactions of Carbon Dioxide with Carbon-Carbon Bond Formation Catalyzed by Transition-Metal Complexes». Chemical Reviews 88 (5): 747-764. doi:10.1021/cr00087a003. 
3. A. M. Appel (2013). «Frontiers, Opportunities, and Challenges in Biochemical and Chemical Catalysis of CO₂ Fixation». Chem. Rev. 113 (8): 6621-6658. PMC 3895110. PMID 23767781. doi:10.1021/cr300463y. 
4. Akira Yanagisawa; Katsutaka Yasue; Hisashi Yamamoto (1997). «Regio- and Stereoselective Carboxylation of Allylic Barium Reagents: (E)-4,8-Dimethyl-3,7-Nonadienoic Acid». Organic Syntheses 74: 178. doi:10.15227/orgsyn.074.0178. 
5. H. Koch; W. Haaf (1964). «1-Adamantanecarboxylic Acid». Organic Syntheses 44: 1. doi:10.15227/orgsyn.044.0001. 
6. W. Haaf (1966). «1-Methylcyclohexanecarboxylic Acid». Organic Syntheses 46: 72. doi:10.15227/orgsyn.046.0072. 
7. N-Heterocyclic carbene (NHC)–copper-catalysed transformations of carbon dioxide Liang Zhang and Zhaomin Hou Chem. Sci., 2013,4, 3395-3403 doi 10.1039/C3SC51070K
8. K. Sekine; T. Yamada (2016). «Silver-catalyzed carboxylation». Chem. Soc. Rev. 45 (16): 4524-4532. doi:10.1039/C5CS00895F. 
9. Dhingra A, Portis AR, Daniell H (April 2004). «Enhanced translation of a chloroplast-expressed RbcS gene restores small subunit levels and photosynthesis in nuclear RbcS antisense plants». Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101 (16): 6315-20. Bibcode:2004PNAS..101.6315D. PMC 395966. PMID 15067115. doi:10.1073/pnas.0400981101. «(Rubisco) is the most prevalent enzyme on this planet, accounting for 30–50% of total soluble protein in the chloroplast;». 
10. Feller U, Anders I, Mae T (2008). «Rubiscolytics: fate of Rubisco after its enzymatic function in a cell is terminated». J. Exp. Bot. 59 (7): 1615-24. PMID 17975207. doi:10.1093/jxb/erm242. 

•   Datos: Q901081
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