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脱炭酸は、カルボキシル基を除去して二酸化炭素（CO₂ ）を放出する化学反応です。通常、脱炭酸とはカルボン酸の反応で、炭素鎖から炭素原子を除去する反応を指します。その逆のプロセス、つまり光合成の最初の化学反応はカルボキシル化と呼ばれ、化合物にCO₂が付加される反応です。脱炭酸を触媒する酵素は脱炭酸酵素、より正式な用語ではカルボキシリアーゼ（EC番号4.1.1）と呼ばれます。
「脱炭酸」という用語は通常、カルボキシル基（−C(O)OH ）を水素原子で置換することを意味します。
脱炭酸反応は、最も古くから知られている有機反応の一つである。これは、熱分解や乾留に伴うと考えられているプロセスの一つである。
全体として、脱炭酸はカルバニオンシンソンR −の安定性に依存する, [ 1 ] [ 2 ]ただし、アニオンは真の化学中間体ではない可能性がある。[ 3 ] [ 4 ] 通常、カルボン酸はゆっくりと脱炭酸するが、α電子吸引基を持つカルボン酸（例えば、β-ケト酸、β-ニトリル、α-ニトロ酸、またはアリールカルボン酸）は容易に脱炭酸する。クロロジフルオロ酢酸ナトリウムの脱炭酸により、ジフルオロカルベンが生成される。
脱炭酸はマロン酸エステルおよびアセト酢酸エステルの合成において重要である。クネーフェナーゲル縮合により、ケト酸はカルボン酸エノールの安定化保護基として機能する。[ 6 ] [ 4 ]
遊離酸の場合、カルボキシル基を脱プロトン化する条件（おそらく電子吸引基をプロトン化して双性イオン互変異性体を形成する）は脱炭酸を促進する。[ 7 ] 強塩基はケトン化の鍵であり、その過程で一対のカルボン酸が結合して同名の官能基を形成する。[ 8 ] [ 3 ]
遷移金属塩、特に銅化合物[ 9 ]は、カルボン酸錯体中間体を介して脱炭酸を促進する。したがって、クロスカップリング反応を触媒する金属は、アリールカルボン酸塩をアリールアニオン合成素子として扱う。この合成戦略は脱炭酸クロスカップリング反応である[ 10 ] 。
シクロヘキサノン中で加熱すると、アミノ酸は脱炭酸反応を起こす。関連するハミック反応では、ピコリン酸の無触媒脱炭酸反応により安定なカルベンが生成され、これがカルボニル求電子剤を攻撃する。
酸化的脱炭酸反応は一般的にラジカル反応である。これにはコルベ電気分解反応や フンスディッカー・コチ反応などが含まれる。バートン脱炭酸反応は、珍しいラジカル還元脱炭酸反応である。
前述のように、ほとんどの脱炭酸反応はカルボン酸またはそのアルカリ金属塩から始まりますが、クラプチョ脱炭酸反応はメチルエステルから始まります。この場合、反応はハロゲン化物によるエステルの開裂から始まり、カルボキシレートが生成されます。
脱炭酸反応は生物学において広く見られる。それらはしばしば、変換を触媒する補因子によって分類される。[ 11 ]ビオチン結合プロセスは、マロニルCoAからアセチルCoAへの脱炭酸反応を引き起こす。チアミン（T:）は、ピルビン酸を含むα-ケト酸の脱炭酸反応の活性成分である。
ピリドキサールリン酸はアミノ酸の脱炭酸を促進する。フラビン依存性脱炭酸酵素はシステインの変換に関与する。鉄系ヒドロキシラーゼは、α-ケトグルタル酸の脱炭酸を電子供与体として利用し、O₂の還元活性化によって作用する。脱炭酸は次のように表すことができる。
アミノ酸からアミンへの一般的な生合成酸化脱炭酸反応は以下のとおりである。
クエン酸回路におけるその他の脱炭酸反応には、以下のようなものがある。
Upon heating, Δ9-tetrahydrocannabinolic acid decarboxylates to give the psychoactive compound Δ9-Tetrahydrocannabinol.[13] When cannabis is heated in vacuum, the decarboxylation of tetrahydrocannabinolic acid (THCA) appears to follow first order kinetics. The log fraction of THCA present decreases steadily over time, and the rate of decrease varies according to temperature. At 10-degree increments from 100 to 140 °C, half of the THCA is consumed in 30, 11, 6, 3, and 2 minutes; hence the rate constant follows Arrhenius' law, ranging between 10−8 and 10−5 in a linear log-log relationship with inverse temperature. However, modelling of decarboxylation of salicylic acid with a water molecule had suggested an activation barrier of 150 kJ/mol for a single molecule in solvent, much too high for the observed rate. Therefore, it was concluded that this reaction, conducted in the solid phase in plant material with a high fraction of carboxylic acids, follows a pseudo first order kinetics in which a nearby carboxylic acid precipitates without affecting the observed rate constant. Two transition states corresponding to indirect and direct keto-enol routes are possible, with energies of 93 and 104 kJ/mol. Both intermediates involve protonation of the alpha carbon, disrupting one of the double bonds of the aromatic ring and permitting the beta-keto group (which takes the form of an enol in THCA and THC) to participate in decarboxylation.[14]
In beverages stored for long periods, very small amounts of benzene may form from benzoic acid by decarboxylation catalyzed by the presence of ascorbic acid.[15]
The addition of catalytic amounts of cyclohexenone has been reported to catalyze the decarboxylation of amino acids.[16] However, using such catalysts may also yield an amount of unwanted by-products.