Карбоксилирование - Carboxylation

Карбоксилирование это химическая реакция в котором карбоновая кислота группа производится путем обработки субстрат с углекислый газ.[1] Противоположная реакция декарбоксилирование. В химия, период, термин карбонизация иногда используется как синоним карбоксилирования, особенно когда применяется к реакции карбанионный реагенты с CO2. В более общем смысле, карбонизация обычно описывает производство карбонаты.[2]

Органическая химия

Карбоксилирование - это стандартное преобразование в органическая химия.[3] В частности, карбонизация (т.е. карбоксилирование) Реактивы Гриньяра и литийорганические соединения - классический способ превращения органических галогенидов в карбоновые кислоты.[4]

Салицилат натрия, предшественник аспирин, коммерчески получают путем обработки фенолят натрия (натриевая соль фенол ) с углекислый газ при высоком давлении (100 атм) и высокой температуре (390 К) - метод, известный как Реакция Кольбе-Шмитта. Подкисление полученной салицилатной соли дает салициловую кислоту.

Kolbe-Schmitt.png

Многие подробные процедуры описаны в журнале. Органический синтез.[5][6][7]

Катализаторы карбоксилирования включают N-гетероциклические карбены [8] и катализаторы на основе серебра.[9]

Карбоксилирование в биохимии

Основанная на углероде жизнь возникает в результате карбоксилирования, которое соединяет атмосферный углекислый газ с сахаром. Процесс обычно катализированный ферментом RuBisCO. Рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилаза / оксигеназа, фермент, который катализирует это карбоксилирование, возможно, является самым распространенным белок на земле.[10][11][12]

В Цикл Кальвина показывающий карбоксилирование рибулозо-1,5-бисфосфата.
Карбоксиглутаминовая кислота
Дальнейшая информация: Карбокси-лиазы

Многие карбоксилазы, в том числе Ацетил-КоА карбоксилаза, Метилкротонил-КоА карбоксилаза, Пропионил-КоА карбоксилаза, и Пируват карбоксилаза требовать биотин в качестве кофактора. Эти ферменты участвуют в различных биогенных путях.[13] В схеме ЕС такие карбоксилазы классифицируются под EC 6.3.4 «Другие углеродно-азотные лигазы».

Другой пример - посттрансляционная модификация из глутамат остатки, чтобы γ-карбоксиглутамат, в белках. Это происходит главным образом в белках, участвующих в свертывание крови каскад, в частности факторы II, VII, IX и X, протеин C и протеин S, а также в некоторых костных протеинах. Эта модификация необходима для функционирования этих белков. Карбоксилирование происходит в печень и выполняется γ-глутамилкарбоксилаза (GGCX).[14] GGCX требует витамин К как кофактор и выполняет реакцию процессивным образом.[15] γ-карбоксиглутамат связывает кальций, который необходим для его активности.[16] Например, в протромбин связывание кальция позволяет белку связываться с плазматическая мембрана в тромбоциты, приближая его к белкам, расщепляющим протромбин до активных тромбин после травмы.[17]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Карбоксилирование: введение карбоксильной группы в молекулу или соединение с образованием карбоновой кислоты или карбоксилата; пример этого».Оксфордский словарь английского языка. Издательство Оксфордского университета. 2018 г.
  2. ^ «Карбонизация: пропитка или обработка диоксидом углерода; преобразование в карбонат».Оксфордский словарь английского языка. Издательство Оксфордского университета. 2018 г.
  3. ^ Браунштейн, Пьер; Мэтт, Доминик; Нобель, Доминик (август 1988 г.). «Реакции диоксида углерода с образованием углерод-углеродной связи, катализируемые комплексами переходных металлов». Химические обзоры. 88 (5): 747–764. Дои:10.1021 / cr00087a003.
  4. ^ А. М. Аппель; и другие. (2013). «Границы, возможности и проблемы в области биохимического и химического катализа CO2 Фиксация ». Chem. Rev. 113 (8): 6621–6658. Дои:10.1021 / cr300463y. ЧВК  3895110. PMID  23767781.
  5. ^ Акира Янагисава; Кацутака Ясуэ; Хисаши Ямамото (1997). «Регио- и стереоселективное карбоксилирование аллильных бариевых реагентов: (E) -4,8-диметил-3,7-нонадиеновая кислота». Органический синтез. 74: 178. Дои:10.15227 / orgsyn.074.0178.
  6. ^ Х. Кох; В. Хааф (1964). «1-Адамантанкарбоновая кислота». Органический синтез. 44: 1. Дои:10.15227 / orgsyn.044.0001.
  7. ^ В. Хааф (1966). «1-Метилциклогексанкарбоновая кислота». Органический синтез. 46: 72. Дои:10.15227 / orgsyn.046.0072.
  8. ^ Чжан Лян (2013). «N-Гетероциклический карбен (NHC) - катализируемые медью превращения диоксида углерода». Химическая наука. 4: 3395. Дои:10.1039 / C3SC51070K.
  9. ^ К. Секин; Т. Ямада (2016). «Карбоксилирование, катализируемое серебром». Chem. Soc. Rev. 45 (16): 4524–4532. Дои:10.1039 / C5CS00895F.
  10. ^ Дхингра А., Портис А.Р., Дэниэл Х. (апрель 2004 г.). «Усиленная трансляция экспрессируемого хлоропластом гена RbcS восстанавливает уровни малых субъединиц и фотосинтез в ядерных антисмысловых растениях RbcS». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 101 (16): 6315–20. Bibcode:2004ПНАС..101.6315Д. Дои:10.1073 / pnas.0400981101. ЧВК  395966. PMID  15067115. (Рубиско) - наиболее распространенный фермент на этой планете, на долю которого приходится 30–50% общего количества растворимого белка в хлоропласте;
  11. ^ Феллер У., Андерс И., Мэй Т. (2008). «Рубисколитики: судьба Рубиско после того, как его ферментативная функция в клетке прекращается» (PDF). J. Exp. Бот. 59 (7): 1615–24. Дои:10.1093 / jxb / erm242. PMID  17975207.
  12. ^ Рэйвен, Джон А. (апрель 2013 г.). "Рубиско: все еще самый распространенный белок на Земле?". Новый Фитолог. 198 (1): 1–3. Дои:10.1111 / nph.12197.
  13. ^ «Биотин - информационный бюллетень для специалистов в области здравоохранения». Офис диетических добавок, США Национальные институты здоровья. 8 декабря 2017 г.. Получено 25 февраля 2018.
  14. ^ OMIM - гамма-глутамилкарбоксилаза, предоставлено McKusick VA, последнее обновление - октябрь 2004 г. [1]
  15. ^ Моррис Д.П., Стивенс Р.Д., Райт DJ, Стаффорд Д.В. (1995). «Процессивная посттрансляционная модификация. Витамин К-зависимое карбоксилирование пептидного субстрата». J. Biol. Chem. 270 (51): 30491–8. Дои:10.1074 / jbc.270.51.30491. PMID  8530480.
  16. ^ Хаушка П.В., Лиан Дж.Б., Галоп П.М. (1975). «Прямая идентификация кальций-связывающей аминокислоты гамма-карбоксиглутамата в минерализованной ткани». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 72 (10): 3925–9. Bibcode:1975PNAS ... 72.3925H. Дои:10.1073 / pnas.72.10.3925. ЧВК  433109. PMID  1060074.
  17. ^ Берг Дж. М., Тимочко Ю. Л., Страйер Л. Биохимия, 5-е изд. Нью-Йорк: В. Х. Фриман и компания, 2002.