Decarbossilazione

In chimica una decarbossilazione è una reazione che porta alla perdita di una molecola di anidride carbonica secondo lo schema:

In biochimica

Nel metabolismo degli esseri viventi è una reazione molto comune, viene solitamente catalizzata da una classe di enzimi chiamata decarbossilasi (o più formalmente carbossi-liasi, facenti parte della sotto-sottoclasse enzimatica EC 4.1.1), i cui substrati sono in genere amminoacidi che vengono trasformati in ammine.

Comuni decarbossilazioni di amminoacidi ad ammine sono:

• da triptofano a serotonina;
• da fenilalanina a feniletilammina;
• da tirosina a noradrenalina;
• da istidina a istamina;
• da serina a etanolammina;
• da acido glutammico a GABA;
• da lisina a cadaverina;
• da arginina ad agmatina;
• da ornitina a putrescina;
• da L-DOPA a dopamina.

Altre decarbossilazioni importanti dal punto di vista metabolico sono quelle previste dal ciclo di Krebs:

• dal piruvato ad acetil coenzima A;
• da ossalosuccinato ad α-chetoglutarato;
• da α-chetoglutarato a succinil-CoA.

In chimica organica

In chimica organica la reazione di decarbossilazione corrisponde ad un accorciamento della catena dello scheletro di atomi di carbonio. La reazione è stata studiata approfonditamente già agli inizi del XX secolo, soprattutto la decarbossilazione degli aminoacidi al fine di imitare sinteticamente ciò che avveniva a livello biochimico, e con l'intento di sfruttare risorse naturali ampiamente disponibili[1].

• Generalmente la decarbossilazione di un acido carbossilico richiede il riscaldamento della sostanza ad alte temperature (superiori ai 200 °C) miscelata con un liquido altobollente in cui risulti insolubile. Possono essere usati olii minerali, glicerolo, difenilmetano, acenaftene[2], scelti in funzione della polarità dell'acido. Gli acidi carbossilici più semplici non reagiscono[3]. Per migliorare le rese e la cinetica di reazione possono essere usati catalizzatori come sali di rame, chetoni altobollenti come cicloesanone seppure in questo caso si possa avere formazione di sottoprodotti indesiderati[4].

Relativamente facile è invece la decarbossilazione degli β-cheto-acidi, e dell'acido malonico o dei suoi derivati per via della formazione di un intermedio ciclico particolarmente stabile. Tale reazione può essere effettuata scaldando l'acido dicarbossilico o il chetoacido a 150 °C per varie ore. Si veda anche la condensazione di Knoevenagel.

• Anche scaldando l'acido carbossilico con soda caustica [5] o scaldando l'estere corrispondente con acido cloridrico [6] si possono ottenere prodotti decarbossilati. Per la decarbossilazione degli esteri si veda anche la decarbossilazione d Krapcho.
• Altre decarbossilazioni coinvolgono intermedi radicalici come nella decarbossilazione di Barton, nella reazione di Kolbe, nella reazione di Hunsdiecker.

Note

1. Treat B. Johnson, P.G. Daschavsky, J. Biol. Chem., 1925, 35, p.725 e sgg, X, THE FORMATION OF TYRAMINE BY DECARBOXYLATION OF TYROSINE PRODUCED FROM SILK.
2. F. Graziani, Atti. accad. Lincei, 1915, xxiv, series 5, pt. 1, 822, 936.
3. http://www.chem.ucalgary.ca/courses/350/Carey5th/Ch19/ch19-3-4.html, Decarboxylation, Dr. Ian A. Hunt, Department of Chemistry, University of Calgary
4. https://www.erowid.org/archive/rhodium/chemistry/tryptophan.html, Tryptamine from Tryptophan
5. Jim Clark, The Decarboxylation of Carboxylic Acids and their Salts, su chemguide.co.uk, Chemguide, 2004. URL consultato il 22 ottobre 2007.
6. Malonic Ester Synthesis, su organic-chemistry.org, Organic Chemistry Portal. URL consultato il 26 ottobre 2007.

Voci correlate

• decarbossilazione ossidativa

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