67 лет назад была предложена теория, согласно которой тиамин образует в клетках человеческого организма структуру, подобную карбену, участвующую в жизненно важных биохимических реакциях.
Идея была убедительной, но карбены были настолько нестабильными (особенно в воде), что никто не мог подтвердить факт их существования в биологической среде. Поэтому с момента публикации этой гипотезы многие ученые заявляли, что проверить ее невозможно.
Но теперь химики из Калифорнийского университета в Риверсайде, стабилизировав реактивную молекулу в воде, решили эту проблему.
Карбен — это один из типов атома углерода, который имеет только шесть валентных электронов и чрезвычайно реактивен, его стабильность достигается при наличии восьми электронов. То есть карбен, попадая в воду, мгновенно разлагается. Однако американские ученые нашли способ создать стабильный карбен в воде. При этом они поместили его в трубку, где он сохранял свое состояние месяцами. Стабильности атома удалось достичь благодаря отдельно синтезированной в лаборатории молекуле, которая служила «изоляцией» для искусственного карбена.
Полученная структура была достаточно стабильна, чтобы ее можно было исследовать с помощью спектроскопии ядерного магнитного резонанса и рентгеновской кристаллографии, что в итоге предоставило убедительные доказательства существования карбенов, описанных в 1958 году.
Помимо подтверждения гипотезы 67-летней давности, это открытие имеет практическое значение и может быть полезным для фармацевтической промышленности, поскольку карбены применяются в процессе производства лекарственных средств — они служат лигандами в катализаторах на основе металлов. Метод стабилизации карбенов в воде, разработанный американскими исследователями, поможет сделать эти реакции чище, дешевле и безопаснее.
«Вода — идеальный растворитель: она доступна, нетоксична и экологически чиста. Если мы сможем заставить эти мощные катализаторы работать в воде, это приблизит нас к более экологичной химии», — считают авторы новой работы.