甲醛与非生物糖类的醛醇反应机制解析——对甲糖反应(prebiotic sugar synthesis)及绿色化学应用的启示

为解决甲糖反应(formose reaction)产物复杂性问题，研究人员通过13C-NMR技术追踪甲醛与糖类的醛醇反应路径，发现反应始终倾向生成线性酮糖并最终形成支链庚酮糖，否定了Breslow自催化路径的普适性。该研究为理解前生命糖类合成困境及定向生产稀有酮糖提供了新视角。

　　

这项研究深入探究了甲醛在模拟前生命环境中的关键反应——醛醇缩合(aldol reaction)的分子机制。通过¹³C同位素标记与核磁共振(¹³C-NMR)这对黄金搭档，科学家们像分子侦探般追踪了甲醛与多种糖分子（从最简单的乙醛糖glycolaldehyde到四碳糖erythrose）的化学反应轨迹。

令人惊讶的是，即便在温和条件下，甲醛分子也像执着的建筑师，持续通过醛醇加成将碳链延伸，最终无一例外地搭建出支链庚酮糖(heptulose)的架构。这个过程中既没有检测到醛糖(aldoses)的生成，也未见碳基迁移(carbonyl migration)或逆醛醇反应(retro-aldol)的干扰。这些发现直接挑战了化学界奉行数十年的Breslow自催化理论，就像推翻了糖分子自我复制的"圣经"。

对于试图通过甲糖反应获取生命必需糖类（如核糖ribose）的研究者来说，这无异于泼了一盆冷水——自然界可能另有合成路径。但换个角度看，这种对支链酮糖的偏爱反而为绿色化学打开了新大门，或许能发展出像分子剪刀般精准切割反应路径的新技术，批量生产现在千金难求的稀有糖分子。