Вчені нарешті підтвердили гіпотезу про вітамін B1 з 1958 року

Уперше хіміки змогли стабілізувати карбен у водному середовищі — відкриття, яке підтвердило гіпотезу, що залишалася лише теоретичним припущенням понад шістдесят років. Це досягнення не лише розв’язує давню біохімічну загадку, а й відкриває нові шляхи до створення «зеленої» хімії в промисловості, фармації та біотехнологіях.

Ключовим об’єктом дослідження став карбен — це нестабільна хімічна частинка, яка містить атом вуглецю з лише шістьма валентними електронами замість звичних восьми. Через таку електронну недостатність карбени є надзвичайно реакційно здатними та нестабільними — вони здатні швидко вступати в хімічні реакції і зазвичай миттєво розкладаються, особливо у водному середовищі. До цього часу їх вивчали лише в умовах, максимально віддалених від фізіологічних — тобто не у воді.

Однак ще у 1958 році хімік Рональд Бреслоу з Колумбійського університету висловив гіпотезу, що в організмі людини вітамін B1 (тіамін) може тимчасово утворювати карбеноподібну структуру, щоб каталізувати важливі біохімічні реакції — наприклад, розщеплення вуглеводів. Але через технічну неможливість стабілізувати карбен у воді, його реальне існування в таких умовах залишалося лише припущенням.

У 2025 році команда професора Вінсента Лавалло з Університету Каліфорнії в Ріверсайді змогла досягти того, що десятиліттями вважалося неможливим: створити і стабілізувати карбен у водному середовищі. Для цього вони синтезували спеціальну захисну структуру — своєрідну молекулярну «броню», яка екранує реакційноздатний центр карбену і перешкоджає його миттєвому руйнуванню під впливом води чи інших молекул.

«Це перший випадок, коли хтось зміг спостерігати стабільний карбен у воді. Люди думали, що це божевільна ідея. Але виявилось, що Бреслоу мав рацію», — коментує професор Лавалло.

Отриману сполуку вдалося не лише зберегти, але й ізолювати, вивчити за допомогою спектроскопії ядерного магнітного резонансу та рентгенівської кристалографії, а також зберігати у пробірці протягом кількох місяців. Це стало доказом, що навіть такі нестабільні молекули можуть існувати у воді за правильних умов.

Підтвердження гіпотези Бреслоу має не лише фундаментальне, але й практичне значення. Карбени широко застосовують у синтезі — зокрема, як ліганди в каталізаторах на основі металів, які є ключовими елементами в хімічному виробництві, включаючи фармацевтику, паливну промисловість та матеріалознавство. Проблема в тому, що більшість таких реакцій вимагають токсичних органічних розчинників, що ускладнює їх масштабування з екологічного погляду.

Метод стабілізації карбенів у воді, запропонований командою Лавалло, дозволяє проводити ці реакції в екологічно чистому середовищі. Вода як розчинник — нетоксична, доступна і безпечна, що робить її ідеальним середовищем для зеленої хімії.

Перегляньте записи:

«Якщо ми зможемо змусити ці потужні каталізатори працювати у воді, це стане великим кроком у напрямку безпечного та чистого виробництва», — каже Варун Равіпролу, перший автор дослідження, який нині працює в Університеті Каліфорнії в Лос-Анджелесі.

На додаток, знання того, що реакційно здатні проміжні сполуки можуть утворюватися і зберігатися у водному середовищі, наближає вчених до моделювання природних хімічних процесів, які відбуваються в клітинах організму. Команда планує далі досліджувати інші подібні «нестабільні» молекули, які поки що неможливо було ізолювати.

«Ще 30 років тому вважалося, що ці молекули не можуть існувати. А тепер ми можемо зберігати їх у флаконі з водою», — підсумовує професор Лавалло.

ДЖЕРЕЛО: Sciencedaily

На платформі Accemedin багато цікавого! Аби не пропустити — підписуйтесь на наші сторінки! Facebook. Telegram. Viber. Instagram.