Dekarboxilezés

Dekarboxilezés

A dekarboxilezés kémiai reakció, amelyben egy karboxilcsoportot szén-dioxid (CO₂) kilépése mellett elbontunk. A folyamat karbonsavakra jellemző, azok szénláncából egy szénatom kilép ilyenkor. Leggyakrabban a karbonsavakat nátrium-hidroxiddal vagy NaOH-CaO-keverékkel hevítik. Magas hőmérsékleten ezek képesek elvonni a szén-dioxidot a karboxilcsoportokból. A dekarboxilezés ellentétes folyamata, az ún. karboxilezés a fotoszintézis első lépése, melyben CO₂ épül be egy molekulába. A dekarboxilezést katalizáló enzimeket dekarboxilázoknak nevezzük.

A szerves kémiában

A dekarboxilezés szó szerinti értelemben a COOH (karboxilcsoport) elvételét ill. protonnal (H⁺) való helyettesítését jelenti. A szó a reagens állapotára és a termékre vonatkozik. A dekarboxilezés egyike a legősibb kémiai reakcióknak, gyakran pirolízist von maga után, és az illékony anyagok elszállnak a reakciótérből. A folyamat lejátszódásához hőközlés is szükséges, mivel alacsony hőmérsékleten kedvezőtlenebb a reakció. A hatásfokot (kitermelési százalékot) is nagyban befolyásolják a körülmények. A dekarboxilezés a homologizációval ellentétesnek tekinthető. Fémek, főleg a réz vegyületei általában szükségesek. Az ilyen reakciók fém-karboxilát komplexeken keresztül mennek végbe.

Az aril-karboxilátok dekarboxilezésekor a megfelelő aril anion keletkezik, ami pedig keresztkötési reakciókon mehet keresztül.

Az alkil-karbonsavak dekarboxilezése nem mindig egyszerű. Ez alól kivételek a β-ketosavak, az α,β-telítetlen savak, az α-fenil-, α-nitro-, és az α-cianosavak. Ezek a reakciók az ikerionos tautomerek képződésének köszönhetően felgyorsulnak, mivel azok karbonilcsoportja protonált, karboxilcsoportja pedig deprotonált. A zsírsavak jellemzően nagyon nehezen dekarboxilezhetők. Egy sav reakciókészsége a dekarboxilezésre a mechanizmus során keletkező karbanion stabilitásától függ. Sok reakció az organikus kémia kezdeti tudósainak nevét viseli. A Barton-dekarboxilezés, Kolbe-elektrolízis, Kochi-reakció és a Hunsdiecker-reakció radikális folyamatok. A Krapcso-dekarboxilezés egy hasonló, de észterrel végzett reakció. A ketonos dekarboxilezéssel karbonsavakat alakítanak ketonokká.

Protodekarboxilezés

Protodekarboxilezés alatt azt a folyamatot értjük, amiben egy karbonsavból CO₂ elvonásával a megfelelő szénhidrogén keletkezik. Ez fogalmilag ugyanazt jelenti, mint maga a dekarboxilezés, azt leszámítva, hogy ebben az esetben feltétlenül szükséges a csoport protonnal való pótlása. Ez a reakció megy végbe a malonsavészter-szintézis és a Knoevenagel-kondenzáció esetén.

Példák dekarboxilezésre

Szerves kémiában

Ha karbonsavakat nátrium-hidroxiddal (vagy NaOH-CaO-keverrékkel) hevítünk, a karboxilcsoportjuk kiszakad, és új vegyületek keletkeznek:

Hangyasav → Hidrogén
Ecetsav → Metán
Propionsav → Etán
Benzoesav → Benzol
Szalicilsav → Fenol
Karbamidsav → Ammónia
Glicin → Metil-amin
Citromsav → Izopropanol

Biokémiában

Szerves karbonsavak a szervezetbe kerülve a dekaboxiláz enzimek hatására alakulnak át:

Triptofán → Triptamin
Fenil-alanin → Feniletilamin
Tirozin → Tiramin
Levodopa → Dopamin
Hisztidin → Hisztamin
5-hidroxitriptofán → Szerotonin
Szerin → Etanolamin

Esettanulmányok

Hevítésre a Δ⁹-tetrahidrokannabinolsav átalakul Δ⁹-tetrahidrokannabinollá, egy pszichoaktív droggá. Ha italokat hosszú ideig tárolunk, egy C-vitamin által katalizált folyamatban a nátrium-benzoát (tartósítószer) nagyon kis mennyiségben benzollá alakul. Egyes tanulmányok szerint az aminosavak dekarboxileződése katalitikus mennyiségű ciklohexenonnal felgyorsítható, bár a hozzáadott katalizátorok hatására nem kívánt melléktermékek is keletkezhetnek.

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a Decarboxylation című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.