尘封六十载！维生素B1的卡宾假说终获证实

本文来自微信公众号：原理，作者：糖兽

硫胺素，即大众熟知的维生素B1，是人类与其他生物不可或缺的微量营养素。

1958年，化学家Ronald Breslow提出假说：维生素B1在细胞内可转化为卡宾分子，驱动体内生化反应。但该假说长期存争议——无论过去还是现在，卡宾都被认为极不稳定，尤其在水中会迅速反应、难以存续，因此人们始终无法证明其能存在于生物环境中。

《科学进展》新发表的研究中，团队不仅在水中生成稳定卡宾，还将其分离密封于试管，观察到它能完好保存数月。这一发现，终于证实了Breslow六十多年前提出的、长期无法直接验证的维生素B1假说。

水中稳定卡宾的突破

卡宾（碳烯）是以二价碳原子为中心的中性化合物，中心碳原子仅6个价电子，还有一对未共享电子。通常碳原子8个电子时更稳定，6个电子会使其化学性质不稳定、反应性强，在水中常立即分解。

数十年来，科学家怀疑维生素B1可能在细胞内形成类卡宾结构，参与关键生化反应。此次研究首次在水中观察到稳定卡宾——被命名为卡宾7'。

研究成功的关键在于，团队为卡宾7'“穿上”一层实验室合成的分子“盔甲”，将高反应性中心位点与水及其他分子隔离，得到的结构在液态水溶液中似乎能无限期稳定存在。

由X射线衍射仪观察到的在水中稳定的卡宾。（图/Lavallo Lab/UCR）

此外，研究人员通过核磁共振波谱和X射线晶体学研究，不仅为“卡宾可在水中稳定存在”提供确凿证据，还证明它们能直接在水中生成。

研究人员称，最初制备这些高反应性分子是为探索其化学性质，没想到意外证实了Breslow多年前的设想。

从生化谜题到绿色化学新可能

这一发现除证实生化假说外，还具有实际意义——为开发更绿色、高效的制药方法开辟了道路。

卡宾常作为金属催化剂的配体（支撑并调控金属反应中心的结构单元），这类金属催化剂是制造药物、燃料及其他材料的重要工具。目前相关过程多依赖有毒有机溶剂，而团队在水中稳定卡宾的方法，或能让这些反应更清洁、便宜且安全。

水是理想溶剂，储量丰富、无毒且环境友好。若能让这些高效催化剂在水中发挥作用，将是绿色化学的重要一步。同时，已知高反应性中间分子可在水中生成并存活，也让科学家更接近模拟细胞内天然化学过程。

此外，化学领域还有许多类似卡宾的高反应性中间体，科学家一直无法分离。借助本研究的保护策略，化学家未来或许能观测并研究这些中间体。

#参考来源：

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