摘要：化学家们通过稳定水中一种高活性分子，证实了一项已有 67 年历史的维生素 B1 理论，这一突破长期以来被认为是不可能的。这一发现不仅解决了一个长期存在的生化难题，也为更可持续、更高效的药物生产方法铺平了道路。

一组化学家取得了前所未有的成就：稳定了水中一种反应性极强的卡宾分子，验证了有关维生素 B1 的数十年历史的理论，并为化学制造提供了更环保的途径。

化学家们成功地在水中生成了一种不稳定的分子，这一壮举曾被认为是不可能的。

化学家们通过稳定水中一种高活性分子，证实了一项已有 67 年历史的维生素 B1 理论，这一突破长期以来被认为是不可能的。这一发现不仅解决了一个长期存在的生化难题，也为更可持续、更高效的药物生产方法铺平了道路。

所涉及的分子是卡宾，一种碳原子，只有六个价电子，而不是通常的八个。这种电子缺失使得卡宾极不稳定且反应性极强，尤其是在水中，它们通常会立即分解。然而，几十年来，科学家们一直怀疑维生素 B1（又称硫胺素）可能在体内的必需反应中形成一种类似卡宾的中间体。

如今，研究人员首次成功在水中合成了一种稳定的卡宾。他们将其分离出来，密封在容器中，并观察到其在数月内保持稳定。这项成果发表在《科学进展》杂志上的一篇新论文中。

加州大学河滨分校的文森特·拉瓦洛（ Vincent Lavallo ）（左）和亚伦·格雷戈里（ Aaron Gregory ）（右），他们帮助证实了一项已有 67 年历史的化学假说。图片来源：Stan Lim/UCR

“这是人们第一次在水中观察到稳定的卡宾，”加州大学河滨分校化学教授、该论文的通讯作者文森特·拉瓦洛（Vincent Lavallo）说道：“人们曾认为这是一个疯狂的想法。但事实证明，布雷斯洛是对的。”

罗纳德·布雷斯洛（ Ronald Breslow ）是哥伦比亚大学化学家，他于 1958 年提出维生素 B1 可以转化为卡宾，从而驱动体内的生化转化。布雷斯洛的想法令人信服，但卡宾非常不稳定，尤其是在水中，以至于没有人能够证明它们确实存在于生物环境中。

拉瓦洛团队成功地将卡宾包裹在他所谓的“盔甲”中，这种分子是他们在实验室合成的，可以保护反应中心免受水和其他分子的影响。所得结构足够稳定，可以用核磁共振波谱和 X 射线晶体学进行研究，这为此类卡宾可以存在于水中提供了确凿的证据。

X 射线衍射仪观测到的水稳定卡宾。图片来源：Lavallo Lab/UCR

“我们制造这些活性分子是为了探索它们的化学性质，而不是追寻某种历史理论，”该研究的第一作者瓦伦·拉维普罗鲁（ Varun Raviprolu ）说道。他曾在加州大学河滨分校（UCR）读研究生，现在是加州大学洛杉矶分校（UCLA）的博士后研究员。“但事实证明，我们的工作最终证实了布雷斯洛多年前提出的观点。”

除了证实生化假说外，这一发现还具有实际意义。卡宾通常用作金属基催化剂的“配体”或支撑结构——而金属基催化剂是生产药物、燃料和其他材料的化学主力。这些反应大多依赖于有毒有机溶剂。研究人员发明的稳定水中卡宾的方法可以帮助使这些反应更清洁、更经济、更安全。

“水是理想的溶剂——它储量丰富、无毒且环保，”拉维普罗鲁说：“如果我们能让这些强大的催化剂在水中发挥作用，这将是迈向绿色化学的一大步。”

化学家瓦伦·拉维普罗鲁（ Varun Raviprolu ），论文合著者，曾就读于加州大学河滨分校，现就职于加州大学洛杉矶分校。图片来源：Stan Lim/UCR

了解到这种活性中间分子可以在水中生成并存活，也使科学家们更接近于模拟细胞中自然发生的化学反应，而细胞主要由水组成。

“还有其他一些反应中间体我们从未能够分离出来，就像这个一样，”拉瓦洛说：“采用像我们这样的保护策略，我们最终或许能够发现它们并从中学习。”

对于花了二十年时间设计卡宾的拉瓦洛来说，这一刻既是职业的，也是个人的。

“就在30年前，人们还认为这些分子根本无法制造，”拉瓦洛说，“现在我们可以把它们装进瓶里了。布雷斯洛多年前说的那些话——他是对的。”

对于拉维普罗鲁来说，这一发现提醒他要坚持进行科学研究和发现。“如果我们继续投资科学，今天看似不可能的事情明天就可能实现。”

参考文献：“证实布雷斯洛的假设：液态水中稳定的卡宾”作者：Varun Tej Raviprolu、Aaron Gregory、Isaac Banda、Scott G. McArthur、Sarah E. McArthur、William A. Goddard III、Charles B. Musgrave III 和 Vincent Lavallo，2025 年 4 月 11 日，《科学进展》。DOI：10.1126/sciadv.adr9681

来源：康嘉年華一点号