羧基化作用（英语：Carboxylation，或称为羧化反应、羧基化、羧化）是有机化学中的一大类化学反应，指将羧基官能团加到底物上，其逆反应为脱羧反应，在生物化学中，羧化作用是翻译后修饰的一种。
基本介绍
中文名 ：羧基化作用 外文名 ：Carboxylation 别称 ：羧化反应、羧基化 相关学科 ：有机化学、生物化学 描述 ：将羧基官能团引入底物的过程
定义,举例,相关研究,
定义
羧基化作用，英文名称为carboxylation，是指在有机化合物分子引入梭 基的反应。包括有机化学上的羧基化作用，生物化学上的羧基化作用，羧基化作用是蛋白质翻译后修饰中重要的反应。 在有机反应中羧基化作用的离子包括格氏试剂与二氧化碳加成水解后的产物生成羧酸；酚钠盐或钾盐在加压、加热条件下与二氧化碳反应生成羟基苯甲酸；氨基睛水解得到胺基酸。有机化学中的羧基化作用一般是通过亲核反应来完成的。 在生物化学中，羧化作用是蛋白质的谷氨酸残基羧基化为γ-羧基谷氨酸的一种翻译后修饰方式。它主要发生在凝血级联中的蛋白质上，具体为凝血因子II、VII、IX、X以及蛋白X、蛋白C和蛋白S，这种翻译后修饰改变了这些蛋白质的功能。羧化也发生在肝脏，由γ-谷氨酰羧化酶执行。 羧基裂合酶需要持续性地以维生素K作为辅因子才能进行羧化作用，而与钙结合也是γ-羧基谷氨酸激活的必要条件。例如，在凝血级联中，钙结合使得凝血酶原蛋白质与血小板细胞膜相连线，使它靠近切割凝血酶原的酶以水解生成有活性凝血酶。
举例
科尔贝－施密特反应（Kolbe-Schmitt反应）是干燥的酚钠或酚钾与二氧化碳在加温（125-150°C）加压（100atm）下生成羟基苯甲酸的反应。它是向芳环上引入羧基的一种常用方法，常用的工业原料水杨酸（邻羟基苯甲酸）就是利用此法，通过苯酚盐与二氧化碳作用制得的。反应以德国化学家阿道夫·威廉·赫尔曼·科尔贝和鲁道夫·施密特命名。
柯尔特-施密特反应 羧基的位置很大程度上取决于反应温度和酚盐的种类。酚钾和温度较高时有利于对位异构体的生成，为热力学产物；酚钠及反应温度较低时利于产生邻位产物，为动力学产物。邻位异构体加热可以异构为对位产物。 对于取代的酚，环上烷基、甲氧基、羟基和氨基使反应容易进行，产率增加；吸电子的氰基、硝基和羧基使反应速率减慢，反应条件变得苛刻，产率也较低。磺酸基的存在使反应不能发生。 酚盐负离子对二氧化碳发生亲核加成，经过一个钠与两个氧配位的六元环中间体，生成羟基苯甲酸负离子，酸化生成羟基苯甲酸。 机理如下图所示：
科尔贝-斯密特反应机理 相关研究
二氧化碳参与的卤代苯乙酮的电化学羧化研究： 随着工业的迅猛发展和人类活动的频繁，生态环境问题日益严重，如水污染、土壤污染、空气污染和温室效应等。加上森林植被的破坏,使得大气中二氧化碳和各种气体微粒含量增加，加剧了温室效应,导致全球性气候变暖。因此，二氧化碳的回收利用不仅可以有效地缓解温室效应，同时还能保护环境，实现丰富的碳资源的有效利用。随着环境保护意识的增强,化学工作者提出了“绿色化学”的概念,而有机电合成作为一种新型的绿色合成技术，可以把电子作为还原剂或氧化剂，从而实现反应的“原子经济性”利用。有机电羧化反应是一种固定CO2的有效方法，它包括C=C双键、C=O双键、C=N双键和C-X键等活化基团的电羧化。其中，C-X键的电羧化是通过电化学方法还原有机卤代物，使C-X键断裂而脱掉卤素离子，再得电子后生成的碳负离子亲核进攻二氧化碳形成羧酸类化合物。有机卤化物是一类易致癌、毒性较强且难以降解的污染物，通过电化学的方法对其进行电羧化不仅能有效固定C02，而且还能将其转化为有用的化合物，减少环境污染。 当底物中含有两个或多个以上的活化基团时，就涉及到不同活化基团的竞争反应。据相关文献报导，当底物中含有C=O双键和C-X键两个活化基团时，如卤代苯乙酮和卤代二苯甲酮的恒电位电羧化，底物得到一个电子后生成卤代的自由基阴离子，而后发生两个竞争反应，一种为自由基阴离子中的C=O双键电羧化生成卤代羟酸，另一种为卤代自由基阴离子中的卤素脱去，生成去卤代的苯乙酮或二苯甲酮，然后其中的C=O双键电羧化生成去卤代的羟酸，总之主产物为C=O双键电羧化的产物，但在本工作中对卤代苯乙酮进行电还原时发现，主产物为C-X键的羧化产物对乙酰基苯甲酸甲酯，反应过程中同时还伴有C-X键的氢化产物苯乙酮及其电羧化产物2-苯基-2-羟基丙酸。