Décarboxylation

La décarboxylation est une réaction chimique au cours de laquelle une molécule de dioxyde de carbone (CO₂) est éliminée (généralement par chauffage) d'une molécule organique portant un groupe carboxyle, selon le schéma général suivant :

${\rm {R-\color {Red}{COOH}\color {black}\xrightarrow {\text{décarboxylase}} R-H+CO_{2}}}$.

Description

L'intérêt synthétique de cette réaction est de supprimer un groupe qui peut avoir servi d'intermédiaire de synthèse afin de se ramener à un alcane. Cette réaction est plus ou moins facile en fonction du groupe R.

Pour un acide simple (comme l'acide éthanoïque), la température de décarboxylation est supérieure à 500 °C. Ceci n'est donc pas utilisable lors de l'élaboration de produits naturels, car à cette température, les autres fonctionnalités sur le produit risquent d'être détruites (il est néanmoins possible de réaliser cette réaction à l'aide d'un catalyseur, comme le dioxyde de thorium, la température de décarboxylation se ramenant alors à 200 °C). En revanche, certains groupes R électro-attracteurs qui stabilisent une charge négative en alpha favorisent cette réaction. Par exemple, les acides maloniques peuvent subir cette réaction à des températures de l'ordre de 180 °C.

Décarboxylation d'un acide aminé

Un acide aminé possède un groupe carboxyle (en rouge sur l'image) pouvant être décarboxylé. Il existe une enzyme décarboxylase par acide aminé. Par exemple, l'histidine (C₆H₉O₂N₃) donne l'histamine (C₅H₉N₃). Chez les bactéries, la décarboxylation participe à la putréfaction ; la lysine (C₆H₁₄N₂O₂) donne la cadavérine (C₅H₁₄N₂), l'ornithine (C₅H₁₂N₂O₂) donne la putrescine (C₄H₁₂N₂).

${\rm {{\begin{array}{rl}{\rm {R-}}&{\rm {CH-\color {Red}{\rm {COOH}}}}\\&|\\&{\rm {NH_{2}}}\end{array}}\xrightarrow {\text{décarboxylase}} {\begin{array}{lr}{\rm {R-CH_{2}-NH_{2}}}\\{\rm {amine}}\\\end{array}}+CO_{2}}}$

Décarboxylation d'un acide β-cétonique

Les décarboxylations des cétoacides s'effectuent sur leur carbone β, car il peut alors survenir un mécanisme de transfert circulaire grâce à la liaison hydrogène. Les molécules subissant cette élimination sont de la forme R-CO-CH₂-COOH ou HOOC-CH₂-COOH (type acide malonique).

La liaison hydrogène est signalée en vert, les déplacements de doublets sont indiqués par les flèches rouges.