化学家们成功地在水中生成了一种不稳定的分子，而这一壮举曾一度被认为是不可能的。

化学家们通过稳定水中的一种高活性分子，证实了一项关于维生素B1的、已有67年历史的理论，这是一项长期以来被认为不可能实现的突破。这一发现不仅解决了一个长期存在的生物化学问题，还为更可持续、高效的药物生产方法铺平了道路。

所涉及的分子是碳烯，一种仅具有六个价电子（而非通常的八个）的碳原子形式。由于缺少电子，碳烯极不稳定且容易发生反应，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（或硫胺素）可能在人体内的关键反应过程中形成类似碳烯的中间体。

证实了布雷斯洛1958年提出的假设

现在，研究人员首次成功地在水中创造出一种稳定的卡宾。他们能够将这种卡宾分离出来，并将其密封在容器中，观察到它在数月内都保持完整。这一成果发布在《科学进展》上的一篇新论文中有详细介绍。

“这是人类首次在水中观察到稳定的卡宾，”论文的通讯作者、加州大学河滨分校化学教授文森特·拉瓦洛说，“人们认为这是个疯狂的想法。但事实证明，布雷斯洛是对的。”

此处指的是哥伦比亚大学的化学家罗纳德·布莱斯洛 (Ronald Breslow)，他于 1958 年提出维生素 B1 可转化为卡宾，以驱动人体内的生化转化。布莱斯洛的想法很有说服力，但卡宾极不稳定，尤其在水中，因此无人能证明卡宾实际存在于生物环境中。

为稳定碳烯而进行屏蔽

拉瓦洛（Lavallo）的团队成功了，他们将卡宾包裹在他所说的“盔甲”中，这种“盔甲”是他们实验室合成的一种分子，能保护反应中心不受水和其它分子的影响。由此产生的结构足够稳定，可以用核磁共振光谱法和X射线晶体学进行研究，这为卡宾能在水中存在的结论提供了确凿的证据。

“我们制造这些反应分子是为了探索它们的化学性质，而不是为了追随某个历史理论，”第一作者瓦伦·拉维普罗卢（Varun Raviprolu）说道。他是在加州大学河滨分校（UCR）完成这项研究的，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（Breslow）多年前提出的所有观点。”

迈向更环保的药物化学

除了证实一个生物化学假设外，这一发现还具有实际意义。卡宾通常用作金属基催化剂中的“配体”或支撑结构，而金属基催化剂是用于生产药品、燃料和其他化学物质的“化学主力军”。这些工艺大多依赖于有毒的有机溶剂。研究人员在水溶液中稳定卡宾的方法有助于使这些反应更加清洁、成本更低且更加安全。

拉维普罗卢（Raviprolu）说：“水是理想的溶剂，它储量丰富、无毒且环保。如果我们能让这些强效催化剂在水中发挥作用，那我们就朝着绿色化学的方向迈出了重要的一步。”

在实验室中模拟细胞化学

知道这种反应中间分子可以在水中产生并存活，也让科学家们距离模拟细胞（主要由水构成）中自然发生的化学反应更近了一步。

“还有其他反应中间体我们也从未能够分离出来，就像这一个一样，”拉瓦洛说，“使用像我们这样的保护策略，我们也许最终能够观察到它们并从中学习。”

对于用二十年时间设计卡宾的拉瓦洛来说，这一时刻既是专业性的，也是个人性的。

“仅仅在30年前，人们还认为这些分子根本无法合成，”他说，“而现在我们已能将它们溶于水。这么些年来，布雷斯洛（Breslow）所说的一切都是正确的。”

对拉维普罗来说，这一发现是对他坚持科学研究和发现的提醒。

“如果我们继续对科学进行投资，今天看似不可能的事情明天或许就能实现，”他说。

参考文献：“证实布莱斯洛假设：一种能在液态水中稳定存在的碳烯”，由瓦伦·泰杰·拉维普罗鲁、亚伦·格雷戈里、以撒克·班达、斯科特·G·麦克阿瑟、莎拉·E·麦克阿瑟、威廉·A·戈达德三世、查尔斯·B·马斯格雷夫三世和文森特·拉瓦洛于2025年4月11日发表于《科学进展》。DOI：10.1126/sciadv.adr9681

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