ปฏิกิริยา ดีคาร์บอกซิเลชันเป็นปฏิกิริยาเคมีที่กำจัดหมู่คาร์บอกซิล ออกไป และปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂ มา โดยทั่วไป ดีคาร์บอกซิเลชันหมายถึงปฏิกิริยาของกรดคาร์บอก ซิลิ ก ซึ่งเป็นการกำจัดอะตอมคาร์บอนออกจากโซ่คาร์บอน กระบวนการย้อนกลับ ซึ่งเป็นขั้นตอนทางเคมีแรกในกระบวนการสังเคราะห์แสงเรียกว่าคาร์บอกซิเลชัน คือ การเติม CO₂ เข้าไปในสารประกอบ เอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาดีคาร์บอกซิเลชันเรียกว่าดีคาร์บอกซิเลสหรือชื่อทางการกว่าคือคาร์บอกซีไลเอส ( EC หมายเลข 4.1.1)

โดยทั่วไป คำว่า "ดีคาร์บอกซิเลชัน" หมายถึงการแทนที่หมู่คาร์บอกซิล ( −C(O)OH ) ด้วยอะตอมไฮโดรเจน :

RCO H → RH + CO

ปฏิกิริยาดีคาร์บอกซิเลชันเป็นหนึ่งในปฏิกิริยาอินทรีย์ที่เก่าแก่ที่สุดที่รู้จักกัน และเป็นหนึ่งในกระบวนการที่เชื่อกันว่าเกิดขึ้นควบคู่ไปกับการไพโรไลซิสและการกลั่นแบบทำลายล้าง

โดยรวมแล้ว การกำจัดหมู่คาร์บอกซิลขึ้นอยู่กับความเสถียรของซิน ธอนคาร์บานไอออน R ⁻[ ^{1 ] [ 2 ]}แม้ว่าแอนไอออนอาจไม่ใช่ตัวกลางทางเคมี^ที่แท้จริง^{[ 3 ] [ 4 ]} โดยทั่วไป กรดคาร์บอกซิลิกจะดีคาร์บอกซิเลชันช้า แต่กรดคาร์บอกซิลิกที่มีหมู่ดึงอิเล็กตรอน α (เช่น กรด β- คีโต , β- ไนไตรล์, กรด α- ไนโตรหรือกรดอะริลคาร์บอกซิลิก ) จะดีคาร์บอกซิเลชันได้ง่าย การดีคาร์บอกซิเลชันของโซเดียมคลอโรไดฟลูออ โรอะซิเตต จะสร้างไดฟลูออโรคาร์บีน :

CF ClCO Na → NaCl + CF + CO ^{[ 5 ]}

การดีคาร์บอกซิเลชันมีความสำคัญใน การสังเคราะห์เอสเทอร์ มาโลนิกและอะซีโตอะซิติก การควบแน่น แบบKnoevenagelและช่วยให้กรดคีโตทำหน้าที่เป็นหมู่ป้องกัน เสถียรภาพ สำหรับอีโนลของ กรดคา ร์ บอกซิลิก ^{[ 6 ] [ 4 ]}

สำหรับกรดอิสระ สภาวะที่ทำให้หมู่คาร์บอกซิลสูญเสียโปรตอน (อาจเพิ่มโปรตอนให้กับหมู่ที่ดึงอิเล็กตรอนเพื่อสร้างทอโทเมอร์แบบซวิตเทอร์ไอ ออนิก ) จะเร่งการกำจัดคาร์ บอกซิล ^{[ 7 ]}เบส ที่แรงเป็นกุญแจสำคัญในการเกิดคีโตไนเซชันซึ่งกรดคาร์บอกซิลิกคู่หนึ่งจะรวมกันเป็นหมู่ฟังก์ชันที่มีชื่อเดียวกัน : ^{[ 8 ] [ 3 ]}

เกลือ โลหะทรานซิชันโดยเฉพาะสารประกอบทองแดง^{[ 9 ]}ช่วยให้เกิดการดีคาร์บอกซิเลชันผ่าน ตัวกลาง เชิงซ้อนคาร์บอก ซิเลต โลหะที่เร่งปฏิกิริยาครอสคัปปลิงจึงถือว่าอะริลคาร์บอกซิเลตเป็นอะริลแอนไอออนซินธอน กลยุทธ์การสังเคราะห์นี้คือปฏิกิริยาครอสคัปปลิงแบบดีคาร์บอกซิเลชัน^{[ 10 ]}

เมื่อให้ความร้อนในไซโคลเฮกซาโนนกรดอะมิโนจะเกิดปฏิกิริยาดีคาร์บอกซิเลชัน ในปฏิกิริยาแฮมมิก ที่เกี่ยวข้อง การดีคาร์บอกซิเลชันของกรดพิโคลิก โดยไม่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา จะให้คาร์บีนที่เสถียรซึ่งจะเข้าโจมตี อิเล็ก โทรไฟล์ คาร์บอนิล

โดยทั่วไปแล้ว ปฏิกิริยาดีคาร์บอกซิเลชันแบบออกซิเดชันเป็นปฏิกิริยาแบบอนุมูลอิสระ ซึ่งรวมถึงปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลซิสของโคลเบและ ปฏิกิริยาฮันส์ดีกเกอร์ - โคชิ ส่วน ปฏิกิริยา ดีคาร์บอกซิเลชันของบาร์ตันเป็นปฏิกิริยาดีคาร์บอกซิเลชันแบบอนุมูลอิสระรีดักชันที่ผิดปกติ

ดังที่กล่าวมาข้างต้น ปฏิกิริยาดีคาร์บอกซิเลชันส่วนใหญ่เริ่มต้นด้วยกรดคาร์บอกซิลิกหรือเกลือโลหะอัลคาไลของกรดนั้น แต่ปฏิกิริยาดีคาร์บอกซิเลชันของคราปโชเริ่มต้นด้วยเมทิลเอสเทอร์ในกรณีนี้ ปฏิกิริยาเริ่มต้นด้วยการแตกตัวของเอสเทอร์โดยใช้เฮไลด์ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้เกิดคาร์บอกซิเลตขึ้น

การดีคาร์บอกซิเลชันพบได้ทั่วไปในทางชีววิทยา มักถูกจัดประเภทตามโคแฟคเตอร์ที่เร่งปฏิกิริยาการเปลี่ยนแปลง^{[ 11 ]} กระบวนการที่เชื่อมโยงกับ ไบโอตินมีผลต่อการดีคาร์บอกซิเลชันของมาโลนิล-CoAไปเป็นอะเซทิล-CoA ไทอามีน (T:) เป็นส่วนประกอบที่ออกฤทธิ์สำหรับการดีคาร์บอกซิเลชันของอัลฟา-คีโตแอซิดรวมถึงไพรูเวต:

T: + RC(O)CO H → T=C(OH)R + CO

T=C(OH)R + R'COOH → T!  : + RC(O)CH(OH)R'

ไพริดอกซาลฟอสเฟตช่วยส่งเสริมการดีคาร์บอกซิเลชันของกรดอะมิโน เอนไซม์ดีคาร์บอกซิเลสที่ขึ้นอยู่กับฟลา วินมีส่วนเกี่ยวข้องในการเปลี่ยนแปลงของซิสเทอีน เอนไซม์ไฮดรอกซิเลสที่ใช้เหล็กเป็นองค์ประกอบทำงานโดยการกระตุ้นแบบรีดักชันของโดยใช้การดีคาร์บอกซิเลชันของอัลฟา-คีโตกลูตาเรตเป็นตัวให้电子 การดีคาร์บอกซิเลชันสามารถแสดงได้ดังนี้:

RC(O)CO เฟ2 O → RCO เฟ{IV}=O + CO

RCO Fe=O + R'H → RCO Fe + R'OH

การสังเคราะห์กรดไขมัน

การสังเคราะห์กรดไขมันสายตรงเกิดขึ้นโดยปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการดีคาร์บอกซิเลชันของ มาโล นิล-CoA ^{[ 12 ]}

เมื่อได้รับความร้อน กรด Δ9-tetrahydrocannabinolic จะเกิดปฏิกิริยาดีคาร์บอกซิเลชันเพื่อให้ได้สารประกอบออกฤทธิ์ต่อจิตประสาท Δ9 - Tetrahydrocannabinol ^{[ 13 ]} เมื่อกัญชาได้รับความร้อนในสภาวะสุญญากาศ ปฏิกิริยาดีคาร์บอกซิเลชันของกรด tetrahydrocannabinolic (THCA) ดูเหมือนจะเป็นไปตามจลนศาสตร์อันดับหนึ่งเศษส่วนลอการิทึมของ THCA ที่มีอยู่จะลดลงอย่างต่อเนื่องเมื่อเวลาผ่านไป และอัตราการลดลงจะแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิ ที่อุณหภูมิเพิ่มขึ้นทีละ 10 องศาจาก 100 ถึง 140 °C ครึ่งหนึ่งของ THCA จะถูกบริโภคใน 30, 11, 6, 3 และ 2 นาที ดังนั้นค่าคงที่อัตราจึงเป็นไปตามกฎของ Arrheniusซึ่งอยู่ในช่วงระหว่าง 10 ⁻⁸และ 10 ⁻⁵ในความสัมพันธ์เชิงเส้นแบบลอการิทึมกับอุณหภูมิผกผัน อย่างไรก็ตาม การสร้างแบบจำลองการดีคาร์บอกซิเลชันของกรดซาลิไซลิกด้วยโมเลกุลน้ำได้แนะนำอุปสรรคการกระตุ้นที่ 150 kJ/mol สำหรับโมเลกุลเดี่ยวในตัวทำละลาย ซึ่งสูงเกินไปสำหรับอัตราที่สังเกตได้ ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าปฏิกิริยานี้ซึ่งดำเนินการในเฟสของแข็งในวัสดุพืชที่มีกรดคาร์บอกซิลิกในปริมาณสูง เป็นไปตามจลนศาสตร์อันดับหนึ่งเทียมซึ่งกรดคาร์บอกซิลิกที่อยู่ใกล้เคียงจะตกตะกอนโดยไม่ส่งผลกระทบต่อค่าคงที่อัตราที่สังเกตได้ สถานะการเปลี่ยนผ่านสองสถานะที่สอดคล้องกับเส้นทางคีโต-อีโนลทางอ้อมและทางตรงเป็นไปได้ โดยมีพลังงาน 93 และ 104 kJ/mol สารตัวกลางทั้งสองเกี่ยวข้องกับการโปรตอนของคาร์บอนอัลฟาทำลายพันธะคู่หนึ่งของวงแหวนอะโรมาติกและอนุญาตให้กลุ่มเบตา-คีโต (ซึ่งอยู่ในรูปของอีโนลใน THCA และ THC) มีส่วนร่วมในการดีคาร์บอกซิเลชัน^{[ 14 ]}

ในเครื่องดื่มที่เก็บไว้เป็นเวลานาน อาจเกิด เบนซีนในปริมาณเล็กน้อยจากกรดเบนโซอิกโดยกระบวนการดีคาร์บอกซิเลชันที่เร่งปฏิกิริยาโดยกรดแอสคอร์บิก^{[ 15 ]}

มีรายงานว่าการเติมไซโคลเฮกซีโนน ในปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถเร่งปฏิกิริยาการดีคาร์บอกซิเลชันของ กรดอะมิโนได้ [ ^{16 ] อย่างไรก็ตาม}การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าวอาจทำให้เกิดผลพลอยที่ไม่พึงประสงค์จำนวนมากได้เช่นกัน