dekarboksylaatioita

Dekarboksylaatioita tarkoitetaan kemiallisia reaktioita, joissa karboksyyliryhmä poistuu yhdisteestä ja hiilidioksidi vapautuu. Prosessi johtaa yleensä pienemmän tai enempää stabiloituneen yhdisteen syntymiseen. Dekarboksylaatioita esiintyy sekä luonnollisessa biokemiassa että laboratoriossa sekä teollisissa synteesissä.

Mekanismeja ja ilmenemismuotoja on useita. Monet reaktiot tapahtuvat lämpökäsittelyllä, erityisesti β-keto- ja malonihappojen kaltaisissa yhdisteissä, joissa CO2:n vapautuminen on polaarisesti stabiili. Myös entsymaattinen decarboxylation on yleistä: jotkin entsyymit, kuten dekarboksylaasit, katalysoivat karboksyyliryhmän poistumista ja CO2:n muodostumista. Reaaliaikaisessa kemiallisessa reagoimisessa CO2:n poisto voi edistää tuotteen syntyä, ja reaktionopeuteen vaikuttavat lämpötila, pH ja substituenttien ukkaukset.

Biokemiallisesti dekarboksylaatiot ovat keskeisiä monissa aineenvaihdunnan poluissa. Esimerkkejä ovat pyruvaatin dekarboksylaatio ja isositraattidekarboksylaatio TCA-syklissä, joista syntyy CO2 ja lopullisesti energiaa tai biosynteesejä varten tarvittavia yhdisteitä. Aminohappojen dekarboksylaatio puolestaan voi muodostaa biogeenisiä amineja (esim. glutamaatin → GABA) entsyymien kautta. Dekarboksylaatioita säätelevät sekä erityiset dekarboksylaasit että solun elektrokemialliset olosuhteet.

Syntetisessa kemiassa decarboxylatioita käytetään decarboxylatiivisissa koppauksissa ja muiden reaktioiden ohjauksessa, sekä CO2:n vapauttamisen hyödyntämisessä. Esimerkkejä ovat Kolbe-electrolyysi ja eräät decarboxylatiiviset kuoppaukset, jotka mahdollistavat radikaalisten tai uudenlaisten sidosten muodostumisen karbonaatteista.

Yhteenveto: dekarboksylaatioita on sekä luonnollinen osa solujen aineenvaihduntaa että tehokas työkalu kemian laboratorio- ja teollisuuskäytössä. Niiden ymmärtäminen kattaa sekä mekanismit että sovellukset.