13.16: Pérdida de grupo carboxi como CO_2: descarboxilación de β-cetoácidos

Los ácidos carboxílicos, al calentarse, sufren una reacción de descarboxilación liberando gas dióxido de carbono. Los ácidos monocarboxílicos no se descarboxilan fácilmente. Sin embargo, una sal de plata del ácido carboxílico reacciona con bromo o yodo a alta temperatura para liberar dióxido de carbono y forma un haluro con un carbono menos. Esta reacción se llama reacción de Hunsdiecker.

A diferencia de los ácidos monocarboxílicos, los ꞵ-cetoácidos que llevan un grupo ceto en la posición β del grupo carboxilo, se descarboxilan fácilmente en un medio ácido para formar una cetona y libera dióxido de carbono gaseoso.

La reacción de descarboxilación es biológicamente relevante al oxidar materiales alimentarios en el ciclo del ácido tricarboxílico (TCA). En este ciclo, el ácido oxalosuccínico se forma como un intermedio que lleva tres grupos carboxilo y un grupo carbonilo. Sin embargo, como el grupo carbonilo está en la posición ꞵ de un solo grupo carboxilo, solo uno de los tres grupos carboxilo sufre descarboxilación para producir ácido α-cetoglutárico al perder CO_2.

Los ácidos carboxílicos que llevan un grupo cetogénico en la posición β al grupo carboxilo se denominan β-cetoácidos. Cuando se calientan, estos ácidos pueden sufrir fácilmente la descarboxilación para perder gas CO₂ y, al mismo tiempo, generar una cetona.

El mecanismo de descarboxilación comienza con el enlace de hidrógeno intramolecular entre el átomo de oxígeno β-ceto y el átomo de hidrógeno del grupo carboxilo, lo que genera una conformación reactiva.

Como el cetooxígeno parcialmente protonado es altamente electrófilo, conduce a una transferencia interna de electrones, que procede a través de un estado de transición cíclico de seis miembros.

En consecuencia, una escisión de enlace C-C da como resultado la formación de un enol, junto con la evolución del_CO2 como gas.

Finalmente, el enol se somete a un fácil tautomerismo ceto-enol para producir cetonas más estables.