本文來自微信公眾號：原理，作者：糖獸

硫胺素，即大眾熟知的維生素B1，是人類與其他生物不可或缺的微量營養(yǎng)素。

1958年，化學家Ronald Breslow提出假說：維生素B1在細胞內可轉化為卡賓分子，驅動體內生化反應。但該假說長期存爭議——無論過去還是現在，卡賓都被認為極不穩(wěn)定，尤其在水中會迅速反應、難以存續(xù)，因此人們始終無法證明其能存在于生物環(huán)境中。

《科學進展》新發(fā)表的研究中，團隊不僅在水中生成穩(wěn)定卡賓，還將其分離密封于試管，觀察到它能完好保存數月。這一發(fā)現，終于證實了Breslow六十多年前提出的、長期無法直接驗證的維生素B1假說。

水中穩(wěn)定卡賓的突破

卡賓（碳烯）是以二價碳原子為中心的中性化合物，中心碳原子僅6個價電子，還有一對未共享電子。通常碳原子8個電子時更穩(wěn)定，6個電子會使其化學性質不穩(wěn)定、反應性強，在水中常立即分解。

數十年來，科學家懷疑維生素B1可能在細胞內形成類卡賓結構，參與關鍵生化反應。此次研究首次在水中觀察到穩(wěn)定卡賓——被命名為卡賓7'。

研究成功的關鍵在于，團隊為卡賓7'“穿上”一層實驗室合成的分子“盔甲”，將高反應性中心位點與水及其他分子隔離，得到的結構在液態(tài)水溶液中似乎能無限期穩(wěn)定存在。

由X射線衍射儀觀察到的在水中穩(wěn)定的卡賓。（圖/Lavallo Lab/UCR）

此外，研究人員通過核磁共振波譜和X射線晶體學研究，不僅為“卡賓可在水中穩(wěn)定存在”提供確鑿證據，還證明它們能直接在水中生成。

研究人員稱，最初制備這些高反應性分子是為探索其化學性質，沒想到意外證實了Breslow多年前的設想。

從生化謎題到綠色化學新可能

這一發(fā)現除證實生化假說外，還具有實際意義——為開發(fā)更綠色、高效的制藥方法開辟了道路。

卡賓常作為金屬催化劑的配體（支撐并調控金屬反應中心的結構單元），這類金屬催化劑是制造藥物、燃料及其他材料的重要工具。目前相關過程多依賴有毒有機溶劑，而團隊在水中穩(wěn)定卡賓的方法，或能讓這些反應更清潔、便宜且安全。

水是理想溶劑，儲量豐富、無毒且環(huán)境友好。若能讓這些高效催化劑在水中發(fā)揮作用，將是綠色化學的重要一步。同時，已知高反應性中間分子可在水中生成并存活，也讓科學家更接近模擬細胞內天然化學過程。

此外，化學領域還有許多類似卡賓的高反應性中間體，科學家一直無法分離。借助本研究的保護策略，化學家未來或許能觀測并研究這些中間體。

#參考來源：

https://news.ucr.edu/articles/2025/04/21/scientists-finally-confirm-vitamin-b1-hypothesis-1958

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adr9681

https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/carbene