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Carboxilación

La carboxilación es una reacción química en la que se produce un ácido carboxílico tratando 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 CO2 . 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, 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 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 ácido salicílico.

Muchos procedimientos detallados se describen en la revista Organic Syntheses . [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-bifosfato 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 ribulosa-1,5-bifosfato.
ácido carboxiglutámico

Muchas carboxilasas, incluidas la acetil-CoA carboxilasa , la metilcrotonil-CoA carboxilasa , la propionil-CoA carboxilasa y la piruvato carboxilasa , requieren biotina como cofactor. Estas enzimas están involucradas en varias vías biogénicas. [13] En el esquema de las CE, esas carboxilasas se clasifican en el artículo 6.3.4 del CE, "Otras ligasas de carbono y nitrógeno".

Otro ejemplo es la modificación postraduccional de residuos de glutamato a γ-carboxiglutamato , en proteínas. Ocurre principalmente en las proteínas implicadas 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] 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 de las plaquetas , acercándola a las proteínas que escinden la protrombina para convertirla en trombina activa después de una lesión. [17]

Ver 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 de ingles Oxford. Prensa de la Universidad de Oxford. 2018.
  2. ^ "Carbonatación: Impregnación o tratamiento con dióxido de carbono; conversión en carbonato". Diccionario de ingles Oxford. Prensa de la Universidad de Oxford. 2018.
  3. ^ Braunstein, Pierre; Matt, Dominique; Nobel, Dominique (agosto de 1988). "Reacciones de dióxido de carbono con formación de enlaces carbono-carbono catalizadas por complejos de metales de transición". Reseñas químicas . 88 (5): 747–764. doi :10.1021/cr00087a003.
  4. ^ AM Appel; et al. (2013). "Fronteras, oportunidades y desafíos en la catálisis química y bioquímica de la fijación de CO2". Química. Rdo . 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". Síntesis orgánicas . 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). "Carbeno N-heterocíclico (NHC): transformaciones de dióxido de carbono catalizadas por cobre". Ciencia Química . 4 (9): 3395. doi : 10.1039/C3SC51070K.
  9. ^ K. Sekine; T. Yamada (2016). "Carboxilación catalizada por plata". Química. Soc. Rdo . 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 cloroplasto restaura los niveles de subunidades pequeñas y la fotosíntesis en plantas nucleares antisentido RbcS". Proc. Nacional. Acad. Ciencia. EE.UU . 101 (16): 6315–20. Código Bib : 2004PNAS..101.6315D. doi : 10.1073/pnas.0400981101 . PMC 395966 . PMID  15067115. (Rubisco) es la enzima más frecuente en este planeta y representa entre el 30% y el 50% de la proteína soluble total en el cloroplasto; 
  11. ^ Feller U, Anders I, Mae T (2008). "Rubiscolíticos: destino de Rubisco una vez terminada su función enzimática en una célula" (PDF) . J. Exp. Bot . 59 (7): 1615–24. doi :10.1093/jxb/erm242. PMID  17975207.
  12. ^ Cuervo, John A. (abril de 2013). "Rubisco: ¿sigue siendo la proteína más abundante de la Tierra?". Nuevo fitólogo . 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, aportado por McKusick VA, última actualización en octubre de 2004 [1]
  15. ^ Morris DP, Stevens RD, Wright DJ, Stafford DW (1995). "Modificación procesiva postraduccional. Carboxilación dependiente de vitamina K de un sustrato peptídico". J. Biol. química . 270 (51): 30491–8. doi : 10.1074/jbc.270.51.30491 . PMID  8530480.
  16. ^ Hauschka PV, Lian JB, Galope PM (1975). "Identificación directa del aminoácido fijador de calcio, gamma-carboxiglutamato, en tejido mineralizado". Proc. Nacional. Acad. Ciencia. EE.UU . 72 (10): 3925–9. Código bibliográfico : 1975PNAS...72.3925H. doi : 10.1073/pnas.72.10.3925 . PMC 433109 . PMID  1060074. 
  17. ^ Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. Bioquímica , 5ª ed. Nueva York: WH Freeman and Company, 2002.