Kalifornijos universiteto (JAV) mokslininkai pirmą kartą stabilizavo itin reaktyvią molekulę – karbeną – vandenyje, nors ilgą laiką tai buvo laikoma neįmanoma. Šis atradimas patvirtina daugiau kaip prieš pusšimtį metų iškeltą teoriją, kad vitaminas B1 (tiaminas) gali trumpam suformuoti į karbeną panašią struktūrą, kuri padeda vykdyti gyvybiškai svarbias chemines reakcijas organizme. Naujas eksperimentas ne tik įrodo, kad tokia struktūra gali egzistuoti, bet ir atveria kelią tvaresnei bei efektyvesnei vaistų gamybai ateityje.
Istorinė hipotezė tapo patvirtinta
„Tai pirmas kartas, kai kam nors pavyko ištirti stabilų karbeną vandenyje. Daugelis manė, kad tai – beprotiška idėja. Tačiau paaiškėjo, kad Breslowas buvo teisus,“ – teigė pagrindinis tyrimo autorius, Kalifornijos universiteto profesorius Vincentas Lavallo.
V. Lavallo turėjo omenyje Ronaldą Breslową – Kolumbijos universiteto chemiką, kuris 1958 m. pasiūlė, kad vitaminas B1 organizme gali laikinai virsti karbenu ir taip skatinti svarbias biochemines reakcijas.
Nors ši teorija buvo įtikinama, niekas negalėjo jos įrodyti – karbenai buvo laikomi pernelyg nestabiliais, ypač vandenyje, kad galėtų egzistuoti biologinėmis sąlygomis.
R. Breslowo idėja buvo įtikinama, tačiau karbenai yra tokie nestabilūs – ypač vandenyje – kad niekam nepavyko įrodyti jų egzistavimo biologinėje aplinkoje.
V. Lavallo komandai pavyko pasiekti tai, kas anksčiau atrodė neįmanoma – jie „aprengė“ karbeną specialiai sukurtais „šarvais“ – molekule, kuri apsaugo jo reaktyvų centrą nuo vandens ir kitų junginių.
Ši apsauga leido karbenui išlikti pakankamai stabiliam, kad jį būtų galima detaliai ištirti naudojant branduolinį magnetinį rezonansą ir rentgeno kristalografiją.
Tai pirmas neginčijamas įrodymas, kad tokie karbenai iš tikrųjų gali egzistuoti vandenyje.
Žigsnis link švaresnės chemijos
Šis atradimas turi ne tik teorinę, bet ir praktinę reikšmę.
Karbenai, kurie dažnai naudojami kaip „ligandai“ metalų pagrindu sukurtuose katalizatoriuose, yra būtini farmacijos, degalų ir kitų medžiagų gamyboje.
Tačiau dažniausiai jų gamyboje yra naudojami toksiški tirpikliai.
Tyrėjų sukurtas karbenų stabilizavimo vandenyje metodas gali padėti šiuos procesus padaryti švaresnius, pigesnius ir saugesnius.
Mokslininkai pažymėjo, kad vanduo yra idealus tirpiklis – jo gausu, jis netoksiškas ir draugiškas aplinkai. Tad jei šie galingi katalizatoriai galėtų veikti vandenyje, tai būtų didelis žingsnis tvaresnės chemijos link.
Šis naujas atradimas, patvirtinęs, kad tokios reaktyvios tarpinės molekulės gali būti sukurtos ir išlikti vandenyje, priartina mokslininkus prie tikslo atkartoti cheminius procesus, kurie natūraliai vyksta ląstelėse – o jos juk daugiausia sudarytos iš vandens.
V. Lavallo pažymėjo, kad dar prieš 30 metų daugelis manė, kad tokios molekulės išvis negali būti sukurtos, o dabar galime jas užkonservuoti vandenyje.
