羧基化作用（Carboxylation）是有機化學中的一大類化學反應，涉及將羧基官能團加到底物上。這個過程在生物化學中尤為重要，特別是在蛋白質的翻譯後修飾中。以下是羧基化作用的詳細解釋：
定義：羧基化作用是指在有機化合物分子中引入羧基的反應。這一過程可以通過親核反應來完成，例如，格氏試劑與二氧化碳加成水解後的產物生成羧酸；酚鈉鹽或鉀鹽在加壓、加熱條件下與二氧化碳反應生成羥基苯甲酸；氨基睛水解得到胺基酸。
生物化學中的套用：在生物化學中，羧化作用是蛋白質的穀氨酸殘基羧基化為γ-羧基穀氨酸的一種翻譯後修飾方式。這種修飾主要發生在凝血級聯中的蛋白質上，如凝血因子II、VII、IX、X以及蛋白X、蛋白C和蛋白S。羧化也發生在肝臟，由γ-穀氨醯羧化酶執行。羧化過程中，維生素K作為輔因子，與鈣結合是γ-羧基穀氨酸激活的必要條件。
工業套用：羧基化反應也是製備酸或不飽和酯的有效途徑。例如，科爾貝-施密特反應是乾燥的酚鈉或酚鉀與二氧化碳在加溫加壓下生成羥基苯甲酸的反應，這是向芳環上引入羧基的一種常用方法。這種反應在工業上用於生產水楊酸（鄰羥基苯甲酸）。
羧基化反應的類型：羧基化反應包括烯烴的羧基化，如乙烯、CO和水蒸氣在羧基鎳存在下反應得到丙酸。這類反應自1938年首例被發現以來，一直是有機合成和催化領域的研究熱點。
綜上所述，羧基化作用不僅是有機化學中的一個重要反應，也在生物化學和工業合成中發揮著關鍵作用。通過引入羧基官能團，可以改變分子的性質和功能，從而滿足不同的套用需求。