Karboksylaattiionin

Karboksylaatio on kemiallinen reaktio, jossa karboksiryhmä (-COOH) lisätään substraattiin. Prosessi voi tapahtua erilaisilla mekanismeilla ja CO2:ta tai muita hiiliyhdistelmiä käytetään karboksyloituvan yhdisteen muodostamiseksi. BiOKEMIASSA karboksylaatiot ovat keskeisiä sekä CO2:n kiinnittymisessä että reitityksessä kohti tärkeitä metabolisia tuotteita.

Biologisessa kontekstissa karboksylaatio on tärkeä osa CO2-fixaatio- ja anaplerottisia reaktioita. Kasveissa ja ympäri elämää tapahtuu fotosynteesiä, jossa RubisCO-entsyymi kiinnittää CO2:n ribulose-1,5-bisfosfaattiin Calvin-syklin aikana, tuottaen pelkistyneempiä pelkistettyjä yhdisteitä. Mitokondrioissa muissa soluissa tapahtuu anaplerotioita, kuten pyruvaatin karboksylaatio oksaloasetaatin muodostamiseksi osaksi TCA-sykliä, mikä palauttaa aineita pois pääkudoksista ja tukee aineenvaihduntaa.

Laboratoriossa ja teollisuudessa karboksylaatioa hyödynnetään useilla tavoilla. CO2:n käyttäminen reagenssina mahdollistaa karboksylaattien ja karboksyylihappojen synteesi orgaanisessa kemiassa. Esimerkkejä ovat Grignardin ja muiden organomagneesi- tai -metalli- reaktioiden karboksylaatiot sekä metallin katalysoimat CO2-additioreaktiot. Näillä menetelmillä tuotetaan usein ympäristöystävällisiä lisäaineita, monomeerejä ja hyödyllisiä karboksylaatteja.

Käytännön merkitys kattaa sekä luonnollisen biokemian että kestävän kemian sovellukset, ja karboksylaatio nähdään keskeisenä reaktioalueena hiilidioksidin hyödyntämisessä.