13.16: Perda do Grupo Carboxila como CO_2: Descarboxilação de β-Cetoácidos

Os ácidos carboxílicos, ao serem aquecidos, sofrem uma reação de descarboxilação liberando gás carbônico. Os ácidos monocarboxílicos não sofrem descarboxilação facilmente. No entanto, um sal de prata do ácido carboxílico reage com o bromo ou o iodo sob alta temperatura para liberar gás carbônico e formar um haleto com um carbono a menos. Essa reação é chamada de reação de Hunsdiecker.

Ao contrário dos ácidos monocarboxílicos, os ꞵ-cetoácidos, que carregam um grupo ceto na posição β do grupo carboxila, sofrem prontamente descarboxilação em meio ácido para formar uma cetona e libera gás carbônico.

A reação de descarboxilação é biologicamente relevante durante a oxidação de materiais alimentares no ciclo do ácido tricarboxílico (TCA). Nesse ciclo, o ácido oxalosuccínico é formado como um intermediário que contém três grupos carboxila e um grupo carbonila. No entanto, como o grupo carbonila está na posição ꞵ em relação a apenas um grupo carboxila, apenas um dos três grupos carboxila passa por descarboxilação para produzir ácido α-cetoglutárico ao liberar CO_2.

Os ácidos carboxílicos que carregam um grupo ceto na posição β do grupo carboxila são chamados de ácidos β-ceto. Quando aquecidos, esses ácidos podem facilmente sofrer descarboxilação para perder gás CO₂ e, ao mesmo tempo, gerar uma cetona.

O mecanismo de descarboxilação começa com a ligação de hidrogênio intramolecular entre o átomo de oxigênio β-ceto e o átomo de hidrogênio do grupo carboxila, que gera uma conformação reativa.

Como o ceto-oxigênio parcialmente protonado é altamente eletrofílico, ele leva a uma transferência interna de elétrons, passando por um estado de transição cíclica de seis membros.

Consequentemente, uma clivagem de ligação C-C resulta na formação de um enol, juntamente com a evolução do CO₂ como gás.

Finalmente, o enol sofre um fácil tautomerismo ceto-enol para produzir cetonas mais estáveis.