化學家透過穩定水中的高反應性分子，實現了許多人曾經認為不可能的目標。這證實了 67 年前關於維生素 B1 的理論。這項突破不僅解決了長期存在的生化之謎，也指出了生產更清潔、更有效率藥物的方法。
發現的中心是卡賓槍。它是碳的一種形式，在正常條件下只有 6 個價電子。碳原子在有 8 個電子時最穩定。只有六把卡賓槍高度不穩定，幾乎立即與周圍環境發生反應。在水中，它通常會立即破裂。
幾十年來，科學家相信維生素 B1（也稱為硫胺素）可能會在細胞內短暫形成類似卡賓槍的結構。幫助驅動重要的生化反應。然而，由於該分子極不穩定，因此沒有人能夠在這樣的條件下直接觀察到該分子。
第一個在水中發現的穩定卡賓槍
研究人員現已成功製造出一種在水中穩定的卡賓槍。他們不僅僅是創造了它。他們也把它拆開了。密封在管子中並觀察到它在幾個月內保持完好無損。發表在《科學進展》上的一項研究詳細介紹了這些發現。
「這是第一次有人能夠在水中觀察到穩定的卡賓槍，」該研究的作者之一、加州大學河濱分校化學教授文森特·拉瓦洛（Vincent Lavallo）說。 “人們認為這是一個瘋狂的想法。但事實證明布雷斯洛是對的。”
1958年的假設終於得到證實。
拉瓦洛指的是哥倫比亞大學化學家羅納德·布雷斯洛 (Ronald Breslow)，他於 1958 年提出維生素 B1 可以轉化為卡賓以實現重要的生化反應。雖然這個概念很有影響力，但尚未得到證實。這是因為卡賓槍太不穩定而無法捕捉或研究。特別是在水中 特別是在水中
為了克服這項挑戰，拉瓦洛的團隊開發了一種圍繞卡賓槍的保護性分子結構。他將其描述為一種“裝甲”，旨在保護反應中心免受水和其他附近分子的影響。有了這種保護，卡賓槍就足夠穩定，可以使用核磁共振波譜和 X 射線晶體學進行詳細分析。這是此類分子可以在水中生存的明確證據。
第一作者 Varun Raviprolu 表示：「我們正在建立這些反應性分子來探索它們的化學性質，而不是追隨歷史理論。但事實證明，我們的工作最終證實了布雷斯洛多年前提出的建議。」布雷斯洛博士在加州大學河濱分校 (UCR) 攻讀研究生時完成了研究，現在是加州大學洛杉磯分校 (UCLA) 的博士後研究員。
邁向更環保的化學和藥品生產
其意義超出了解決科學謎團的範圍。卡賓廣泛用作金屬催化劑中的「配體」或輔助成分，有助於驅動化學反應。這些催化劑在藥物、燃料和其他材料的生產中發揮重要作用。然而，許多這些過程依賴有毒有機溶劑。
透過穩定水中的卡賓槍，研究人員可能會為生產更安全、更環保的化學物質打開大門。
「水是理想的溶劑。它來源豐富、無毒且環保，」Raviprolu 說。 “如果我們能讓這些強大的催化劑在水中發揮作用，那就是邁向綠色化學的重要一步。”
更接近模仿活細胞的化學反應
在水中產生和維持反應性分子中間體的能力也使科學家更接近複製活細胞內自然發生的化學反應。主要由水組成
「還有其他反應介體，我們永遠無法像這個一樣分開，」拉瓦洛說。 “利用我們的防禦策略。我們也許最終能夠看到他們並向他們學習。”
里程碑式的一年
對於花了二十年時間研究卡賓槍的拉瓦洛來說，這項成就無論是在科學上還是對個人來說都具有重要意義。
「三十年前，人們認為這些分子無法製造，」他說。 “現在我們可以把它們放入水中。布雷斯洛多年前說的——他是對的。”
拉維普羅魯將這一進展視為關於科學堅持的更廣泛的教訓。
「今天看來一切都是不可能的。如果我們繼續投資科學，也許明天就會實現，」他說。
