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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 utiliza a veces como sinónimo de carboxilación, especialmente cuando se aplica a la reacción de reactivos carbaniónicos con CO 2 . De manera más general, la carbonatación suele describir la producción de carbonatos . [2]

Química orgánica

La carboxilación es una conversión estándar en química orgánica . [3] Específicamente, la carbonatación (es decir, la carboxilación) de reactivos de Grignard y compuestos de organolitio es una forma clásica de convertir haluros orgánicos en ácidos carboxílicos. [4]

El salicilato de sodio , precursor de la aspirina , se prepara 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), un método conocido como reacción de Kolbe-Schmitt . La acidificación de la sal de salicilato resultante da lugar al ácido salicílico.

En la revista Organic Syntheses se describen muchos procedimientos detallados . [5] [6] [7]

Los catalizadores de carboxilación incluyen carbenos N-heterocíclicos [8] y catalizadores basados ​​en plata. [9]

Carboxilación en bioquímica

La vida basada en el carbono se origina a partir de la carboxilación que acopla el dióxido de carbono atmosférico a un azúcar. El proceso suele estar catalizado por la enzima RuBisCO . La ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa/oxigenasa , la enzima que cataliza esta carboxilación, es posiblemente la proteína más abundante en la Tierra. [10] [11] [12]

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

Muchas carboxilasas, entre ellas 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 biogénicas. [13] En el esquema EC, dichas carboxilasas se clasifican en EC 6.3.4, "Otras ligasas de carbono y nitrógeno".

Otro ejemplo es la modificación postraduccional de los residuos de glutamato , a γ-carboxiglutamato , en las proteínas. Ocurre principalmente en las 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 la realiza la γ-glutamil carboxilasa (GGCX). [14] La GGCX requiere vitamina K como cofactor y realiza la reacción de manera procesiva. [15] El γ-carboxiglutamato se une al calcio, que es esencial para su actividad. [16] Por ejemplo, en la protrombina , la unión del calcio permite que la proteína se asocie con la membrana plasmática en las plaquetas , acercándola a las proteínas que escinden la protrombina a trombina activa después de una lesión. [17]

Véase también

Referencias

  1. ^ "Carboxilación: La introducción de un grupo carboxilo en una molécula o compuesto para formar un ácido carboxílico o un carboxilato; un ejemplo de esto". Diccionario Oxford de inglés. Oxford University Press. 2018.
  2. ^ "Carbonación: Impregnación o tratamiento con dióxido de carbono; conversión en carbonato". Diccionario Oxford de inglés. Oxford University Press. 2018.
  3. ^ Braunstein, Pierre; Matt, Dominique; Nobel, Dominique (agosto de 1988). "Reacciones del dióxido de carbono con formación de enlaces carbono-carbono catalizadas por complejos de metales de transición". Chemical Reviews . 88 (5): 747–764. doi :10.1021/cr00087a003.
  4. ^ AM Appel; et al. (2013). "Fronteras, oportunidades y desafíos en la catálisis bioquímica y química de la fijación de CO2". Chem. Rev. 113 ( 8): 6621–6658. doi :10.1021/cr300463y. PMC 3895110. PMID 23767781  . 
  5. ^ Akira Yanagisawa; Katsutaka Yasue; Hisashi Yamamoto (1997). "Carboxilación regio- y estereoselectiva de reactivos de bario alílico: ácido (E)-4,8-dimetil-3,7-nonadienoico". Organic Syntheses . 74 : 178. doi :10.15227/orgsyn.074.0178.
  6. ^ H. Koch; W. Haaf (1964). "Ácido 1-adamantanocarboxílico". Síntesis orgánicas . 44 : 1. doi :10.15227/orgsyn.044.0001.
  7. ^ W. Haaf (1966). "Ácido 1-metilciclohexanocarboxílico". Síntesis orgánicas . 46 : 72. doi :10.15227/orgsyn.046.0072.
  8. ^ Zhang Liang (2013). "Transformaciones de dióxido de carbono catalizadas por cobre y carbeno N-heterocíclico (NHC)". Chemical Science . 4 (9): 3395. doi :10.1039/C3SC51070K.
  9. ^ K. Sekine; T. Yamada (2016). "Carboxilación catalizada por plata". Chem. Soc. Rev. 45 ( 16): 4524–4532. doi : 10.1039/C5CS00895F . PMID:  26888406.
  10. ^ Dhingra A, Portis AR, Daniell H (abril de 2004). "La traducción mejorada de un gen RbcS expresado en cloroplastos restaura los niveles de subunidades pequeñas y la fotosíntesis en plantas antisentido RbcS nucleares". Proc. Natl. Sci. EE. UU. . 101 (16): 6315–20. Bibcode :2004PNAS..101.6315D. doi : 10.1073/pnas.0400981101 . PMC 395966 . PMID  15067115. (Rubisco) es la enzima más prevalente en este planeta, representando el 30–50% de la proteína soluble total en el cloroplasto; 
  11. ^ Feller U, Anders I, Mae T (2008). "Rubiscolíticos: destino de la Rubisco después de que termina su función enzimática en una célula" (PDF) . J. Exp. Bot . 59 (7): 1615–24. doi :10.1093/jxb/erm242. PMID  17975207.
  12. ^ Raven, John A. (abril de 2013). "Rubisco: ¿sigue siendo la proteína más abundante de la Tierra?". New Phytologist . 198 (1): 1–3. doi : 10.1111/nph.12197 . PMID  23432200.
  13. ^ "Biotina: hoja informativa para profesionales de la salud". Oficina de Suplementos Dietéticos, Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. . 8 de diciembre de 2017 . Consultado el 25 de febrero de 2018 .
  14. ^ OMIM - gamma-glutamil carboxilasa, aportación de McKusick VA, última actualización en octubre de 2004 [1]
  15. ^ Morris DP, Stevens RD, Wright DJ, Stafford DW (1995). "Modificación postraduccional procesiva. Carboxilación dependiente de vitamina K de un sustrato peptídico". J. Biol. Chem . 270 (51): 30491–8. doi : 10.1074/jbc.270.51.30491 . PMID  8530480.
  16. ^ Hauschka PV, Lian JB, Gallop PM (1975). "Identificación directa del aminoácido que se une al calcio, gamma-carboxiglutamato, en tejido mineralizado". Proc. Natl. Sci. EE. UU. . 72 (10): 3925–9. Bibcode :1975PNAS...72.3925H. doi : 10.1073/pnas.72.10.3925 . PMC 433109 . PMID  1060074. 
  17. ^ Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. Bioquímica , 5.ª ed. Nueva York: WH Freeman and Company, 2002.