抛开经济性不谈，如何用无机物人工合成葡萄糖？
抛开经济性，用无机物人工合成葡萄糖，这可不是件简单事。你想想，我们身体能把各种食物转化成葡萄糖，这过程本身就复杂得很。要完全模拟，还得从最基础的无机物出发，这就像要用沙子和水砌出一座精密的电子设备一样，挑战巨大。
但如果非要“玩”，理论上，我们可以从构成葡萄糖的最基本元素——碳、氢、氧——下手。葡萄糖的分子式是 C₆H₁₂O₆，它是一个六碳的链状结构，上面还挂着羟基（OH）和醛基（CHO）。
第一步：获取纯净的碳、氢、氧源。
碳源： 最直接的无机碳源就是二氧化碳（CO₂）。从空气中捕获二氧化碳，或者使用高纯度的工业二氧化碳都可以。
氢源： 水（H₂O）是最容易获得的无机氢源。我们也可以考虑一些含氢的无机化合物，比如氢气（H₂），但要控制反应就需要更多技术。
氧源： 氧气（O₂）是现成的。在合成过程中，水本身也提供了氧。
第二步：构建碳链。
这是最关键也是最难的部分。葡萄糖是一个六碳链，我们需要把单个的碳原子连接起来。这里涉及到的化学反应，在自然界中，光合作用就是最经典的例子，植物利用光能把二氧化碳转化成糖类。
模拟光合作用？ 这是一个方向。但自然界的光合作用依赖于叶绿素等复杂的生物催化剂，以及酶系统。我们要用纯粹的无机物来模仿，难度可想而知。
催化剂： 我们可以尝试使用一些无机催化剂来促进碳碳键的形成。比如，一些金属氧化物、负载型金属催化剂（如负载了镍、钴、铜的载体）在高温高压下，理论上可以裂解二氧化碳，并促进其与氢气反应，形成更小的碳链。
电化学合成： 另外一个思路是通过电化学的方法。将二氧化碳溶解在合适的电解液中，然后施加电压，利用电能来驱动二氧化碳的还原反应。通过选择合适的电极材料和控制反应条件（如电流密度、电势），有可能实现二氧化碳分子的偶联，形成碳链。这个过程需要非常精密的控制，以保证反应朝着我们想要的方向进行，而不是生成甲醇、甲烷等其他产物。
“碳点”或纳米碳材料的转化： 也许我们可以从更小的无机碳结构，比如某些形式的碳纳米管或碳点出发，通过化学修饰或裂解，然后重新组合，构建出葡萄糖的六碳骨架。但这听起来更像是一种“重塑”而非“从零合成”。
第三步：引入羟基和醛基。
一旦我们有了六个碳原子组成的链，下一步就是要给它加上正确的官能团。
引入羟基： 葡萄糖有五个羟基。这可以通过在碳链上进行选择性的氧化或水合反应来实现。例如，如果我们合成了一个六碳的烷烃（C₆H₁₄），我们需要在特定的碳原子上引入羟基。这可以通过使用氧化剂（如过氧化氢、高锰酸钾，虽然这些是相对复杂的无机物了）或者通过催化水合反应来实现。关键在于“选择性”，就是要精确地在1、2、3、4、5号碳原子上引入羟基，同时在6号碳原子上形成醛基。
形成醛基： 葡萄糖的第六个碳是链状结构末端的一个醛基。如果我们已经得到了一个六碳的直链，比如己烷，那么我们需要在其中一个末端碳上将其氧化成醛基。这通常比引入羟基更具挑战性，因为醛基相对不稳定，容易进一步氧化成羧基。
过程中的困难与挑战：
选择性（Selectivity）： 这是最大的敌人。化学反应往往会生成多种产物，就像你往一个锅里倒很多东西，最后出来的是一锅乱炖，而不是你想要的一道菜。要精确地控制反应，只生成葡萄糖，而不生成其他同分异构体（如果糖、甘露糖），或者其他长度的碳链，或者其他官能团，这几乎是不可能用纯无机物“暴力”实现的。
能量输入： 无论是高温高压还是电化学方法，都需要大量的能量输入。自然界的光合作用是利用太阳能，效率不高但可持续。我们的人工合成，能量消耗会非常大。
催化剂的研发： 我们需要找到能够高效、高选择性地催化这些碳碳键形成和官能团引入的无机催化剂。这些催化剂本身可能就需要通过精密的合成才能得到。
反应条件的控制： 温度、压力、反应时间、催化剂浓度、原料配比等等，任何一个参数的微小偏差，都可能导致结果完全不同。
纯化： 即使我们能合成出一点点葡萄糖，从大量的副产物和未反应的原料中分离出纯净的葡萄糖，也是一个巨大的工程。
一个粗略的设想（非常简化，但展示思路）：
想象一下，我们有一个高度精密的反应腔。
1. 进料： 将高纯度的二氧化碳气体和水蒸气，或者氢气和氧气（按特定比例）送入腔体。
2. 催化转化： 在腔体内部，放置着一种特殊的、多功能的无机催化剂（这玩意儿才是关键，但目前没有）。这种催化剂在特定条件下（比如，某些特定波长的光照射，或者特定的电场作用），能够：
将二氧化碳分解，并促使其与氢原子（来自水或氢气）结合，形成极短的碳链，比如甲醛（CH₂O）或者更小的碳单元。
接着，这些小的碳单元在催化剂的作用下，以一种非常有序的方式进行“头对头、尾对尾”的链接，形成一个六碳的直链，比如己醛（C₅H₁₁CHO）。
然后，催化剂还能精确地在链的2、3、4、5号碳原子上引入羟基，最终形成葡萄糖分子。
3. 产物收集： 反应结束后，从腔体中收集到的气体或液体中，理论上就包含葡萄糖。
再强调一下，这整个过程，特别是催化剂和反应条件的设定，是当前化学科学面临的巨大挑战。 现阶段，从无机物出发，直接、高效地人工合成葡萄糖，就像科幻小说里的情节，我们离实现这一步还很遥远。我们更现实的“人工合成”葡萄糖，通常是指从一些相对简单的有机物（比如淀粉水解得到的小分子糖）出发，再进行化学转化。
但如果只论“理论上”，并且不考虑经济性，这就像是在设计一个最理想化的化学机器，把最基础的零件（碳、氢、氧）组装成复杂的机器（葡萄糖）。这个机器的蓝图需要极致的精确性，每一个连接、每一个附属物都不能出错。
但如果非要“玩”，理论上，我们可以从构成葡萄糖的最基本元素——碳、氢、氧——下手。葡萄糖的分子式是 C₆H₁₂O₆，它是一个六碳的链状结构，上面还挂着羟基（OH）和醛基（CHO）。
第一步：获取纯净的碳、氢、氧源。
碳源： 最直接的无机碳源就是二氧化碳（CO₂）。从空气中捕获二氧化碳，或者使用高纯度的工业二氧化碳都可以。
氢源： 水（H₂O）是最容易获得的无机氢源。我们也可以考虑一些含氢的无机化合物，比如氢气（H₂），但要控制反应就需要更多技术。
氧源： 氧气（O₂）是现成的。在合成过程中，水本身也提供了氧。
第二步：构建碳链。
这是最关键也是最难的部分。葡萄糖是一个六碳链，我们需要把单个的碳原子连接起来。这里涉及到的化学反应，在自然界中，光合作用就是最经典的例子，植物利用光能把二氧化碳转化成糖类。
模拟光合作用？ 这是一个方向。但自然界的光合作用依赖于叶绿素等复杂的生物催化剂，以及酶系统。我们要用纯粹的无机物来模仿，难度可想而知。
催化剂： 我们可以尝试使用一些无机催化剂来促进碳碳键的形成。比如，一些金属氧化物、负载型金属催化剂（如负载了镍、钴、铜的载体）在高温高压下，理论上可以裂解二氧化碳，并促进其与氢气反应，形成更小的碳链。
电化学合成： 另外一个思路是通过电化学的方法。将二氧化碳溶解在合适的电解液中，然后施加电压，利用电能来驱动二氧化碳的还原反应。通过选择合适的电极材料和控制反应条件（如电流密度、电势），有可能实现二氧化碳分子的偶联，形成碳链。这个过程需要非常精密的控制，以保证反应朝着我们想要的方向进行，而不是生成甲醇、甲烷等其他产物。
“碳点”或纳米碳材料的转化： 也许我们可以从更小的无机碳结构，比如某些形式的碳纳米管或碳点出发，通过化学修饰或裂解，然后重新组合，构建出葡萄糖的六碳骨架。但这听起来更像是一种“重塑”而非“从零合成”。
第三步：引入羟基和醛基。
一旦我们有了六个碳原子组成的链，下一步就是要给它加上正确的官能团。
引入羟基： 葡萄糖有五个羟基。这可以通过在碳链上进行选择性的氧化或水合反应来实现。例如，如果我们合成了一个六碳的烷烃（C₆H₁₄），我们需要在特定的碳原子上引入羟基。这可以通过使用氧化剂（如过氧化氢、高锰酸钾，虽然这些是相对复杂的无机物了）或者通过催化水合反应来实现。关键在于“选择性”，就是要精确地在1、2、3、4、5号碳原子上引入羟基，同时在6号碳原子上形成醛基。
形成醛基： 葡萄糖的第六个碳是链状结构末端的一个醛基。如果我们已经得到了一个六碳的直链，比如己烷，那么我们需要在其中一个末端碳上将其氧化成醛基。这通常比引入羟基更具挑战性，因为醛基相对不稳定，容易进一步氧化成羧基。
过程中的困难与挑战：
选择性（Selectivity）： 这是最大的敌人。化学反应往往会生成多种产物，就像你往一个锅里倒很多东西，最后出来的是一锅乱炖，而不是你想要的一道菜。要精确地控制反应，只生成葡萄糖，而不生成其他同分异构体（如果糖、甘露糖），或者其他长度的碳链，或者其他官能团，这几乎是不可能用纯无机物“暴力”实现的。
能量输入： 无论是高温高压还是电化学方法，都需要大量的能量输入。自然界的光合作用是利用太阳能，效率不高但可持续。我们的人工合成，能量消耗会非常大。
催化剂的研发： 我们需要找到能够高效、高选择性地催化这些碳碳键形成和官能团引入的无机催化剂。这些催化剂本身可能就需要通过精密的合成才能得到。
反应条件的控制： 温度、压力、反应时间、催化剂浓度、原料配比等等，任何一个参数的微小偏差，都可能导致结果完全不同。
纯化： 即使我们能合成出一点点葡萄糖，从大量的副产物和未反应的原料中分离出纯净的葡萄糖，也是一个巨大的工程。
一个粗略的设想（非常简化，但展示思路）：
想象一下，我们有一个高度精密的反应腔。
1. 进料： 将高纯度的二氧化碳气体和水蒸气，或者氢气和氧气（按特定比例）送入腔体。
2. 催化转化： 在腔体内部，放置着一种特殊的、多功能的无机催化剂（这玩意儿才是关键，但目前没有）。这种催化剂在特定条件下（比如，某些特定波长的光照射，或者特定的电场作用），能够：
将二氧化碳分解，并促使其与氢原子（来自水或氢气）结合，形成极短的碳链，比如甲醛（CH₂O）或者更小的碳单元。
接着，这些小的碳单元在催化剂的作用下，以一种非常有序的方式进行“头对头、尾对尾”的链接，形成一个六碳的直链，比如己醛（C₅H₁₁CHO）。
然后，催化剂还能精确地在链的2、3、4、5号碳原子上引入羟基，最终形成葡萄糖分子。
3. 产物收集： 反应结束后，从腔体中收集到的气体或液体中，理论上就包含葡萄糖。
再强调一下，这整个过程，特别是催化剂和反应条件的设定，是当前化学科学面临的巨大挑战。 现阶段，从无机物出发，直接、高效地人工合成葡萄糖，就像科幻小说里的情节，我们离实现这一步还很遥远。我们更现实的“人工合成”葡萄糖，通常是指从一些相对简单的有机物（比如淀粉水解得到的小分子糖）出发，再进行化学转化。
但如果只论“理论上”，并且不考虑经济性，这就像是在设计一个最理想化的化学机器，把最基础的零件（碳、氢、氧）组装成复杂的机器（葡萄糖）。这个机器的蓝图需要极致的精确性，每一个连接、每一个附属物都不能出错。
网友意见
一 锅 法 合 成 葡 萄 糖
米勒实验
在实验中，研究者将水（H2O）、甲烷（CH4）、氨（NH3）、氢气（H2）与一氧化碳（CO）密封于无菌状态下的玻璃管于烧瓶内，并将其连结形成一个回路。装置中的一个烧瓶装着半满的液态水，另一个则含有一对电极。首先将液态水加热促使其蒸发，进而产生水蒸气；而另一烧瓶的电极通电后会产生火花，以模拟闪电。水蒸气经过电极之后，又再度凝结并重回原先装水的烧瓶中，使实验得以循环进行。
于实验开始一周后的观察中发现，约有10%到15%的碳以有机化合物的形式存在。其中2%属于氨基酸，以甘胺酸最多。而糖类、脂质与一些其他可构成核酸的原料也在实验中形成；核酸本身，如DNA或RNA则未出现。
当然这个实验产生的糖主要是五碳糖，不过你可以快进到电出新的碳基生命甚至新的人类，就不会缺葡萄糖了 hhhh
抛开经济性 ✓
用无机物 ✓
人工合成 ✓
葡萄糖 ✓
如果只是合成碳水化合物（不关注手性的话），当然可以做到，而且非常Straightforward。我先介绍一个反应，叫做 Kiliani氰化增碳法，是低一级糖合成高一级糖的常用方式[1]。不过这种合成方式没法控制手性，将会得到不同差向异构体的混合物。
那么，现在问题就是，我们如何先得到甘油醛。实际上，如果我们有甲醛的话，通过两次这样的增碳就可以得到甘油醛了。而甲醛可以通过甲醇氧化得到，而工业上一种制备甲醇的方法就是CO和H2在催化剂的作用下合成[2]。
所以整体的合成途径如下（不过注意没有考虑手性中心），需要用到的无机物有——CO、H2、HCN等：
参考
- ^ 邢其毅 《基础有机化学》
- ^ https://en.wikipedia.org/wiki/Methanol
类似的话题
-
抛开经济性，用无机物人工合成葡萄糖，这可不是件简单事。你想想，我们身体能把各种食物转化成葡萄糖，这过程本身就复杂得很。要完全模拟，还得从最基础的无机物出发，这就像要用沙子和水砌出一座精密的电子设备一样，挑战巨大。但如果非要“玩”，理论上，我们可以从构成葡萄糖的最基本元素——碳、氢、氧——下手。葡萄糖............. -
现代西方经济学之所以抛弃了劳动价值论，是一个复杂而渐进的过程，涉及理论上的不足、实证上的挑战以及新经济思想的兴起。要详细解释这一点，我们需要回顾劳动价值论的核心思想、其面临的困境，以及最终被其他理论所取代的原因。劳动价值论的核心思想：劳动价值论是古典经济学（尤其是亚当·斯密和大卫·李嘉图）和马克思经.............
-
要理解乌克兰总统泽连斯基关于“被美国和北约抛弃”的说法，以及美国和北约持续提供军事和经济支持的事实，我们需要从多个角度进行深入分析。这是一个复杂的问题，涉及地缘政治、军事战略、国内政治以及国际联盟的动态。一、 美国和北约提供的支持：规模与性质首先，我们必须认识到美国和北约（以及其他盟友）自2022年.............
-
抛开性价比，小米这个品牌的好，可以从以下几个层面来详细解读：一、 对消费者需求的深刻洞察与快速响应：小米的成功很大程度上源于其对消费者需求的敏锐捕捉和快速转化能力。这不仅仅是“性价比”的体现，更是其产品哲学的基础。 “为发烧而生”的初心延续： 即使小米的产品线已经非常丰富，但其最初“为发烧友而生.............
-
抛开伦理考量，单纯从“损害”的角度来分析放弃老人防疫措施可能带来的后果，我们可以从几个层面来详细探讨：一、对老年人个体健康的直接损害： 更高的重症和死亡风险： 这是最直接也是最显而易见的损害。老年人由于生理机能的衰退，免疫系统相对较弱，身体对抗病毒的能力下降。一旦感染，即使是传播性较弱的病毒株，.............
-
抛开气质，仅凭长相来评价“最帅”是件非常主观的事情，每个人心中都有自己的标准。但我可以基于大众审美、五官的协调度、骨骼结构以及一些经典男星的普遍认可度来列举几位，并尝试详细描述他们的长相特点，以期达到你“详细一些”的要求。在评判长相时，我通常会关注以下几个方面： 五官的比例与和谐度： 眼睛、鼻子.............
-
在讨论“明清谁更烂”这一问题时，需要从历史发展、政治制度、经济政策、军事防御、文化影响等多个维度进行客观分析。以下从政治、经济、军事、文化等方面对明朝（13681644）和清朝（16441912）进行比较，尽量抛开民族情绪，基于历史事实进行分析。 一、政治制度与统治能力1. 明朝（13681644）.............
-
抛开历史和政治的纠葛，天主教和东正教的理念分歧虽然看似细微，却根植于神学、教会论和对神圣启示的理解等核心问题，影响深远。以下将从几个关键方面详细阐述：1. 三位一体（圣灵降临说 Filioque）：这是导致东西方教会分裂的最核心、最古老的神学分歧。 天主教的观点： 相信圣灵是“父”和“子”所“.............
-
抛开《三国演义》的引导不谈，人们讨论三国故事时，之所以总是以魏、蜀为主线，背后有着深刻的历史、政治、文化以及叙事逻辑等多方面的原因。我们可以从以下几个角度来详细探讨： 一、 历史的真实基础：魏、蜀的崛起与核心矛盾虽然《三国演义》对历史进行了艺术加工，但它所描绘的核心政治格局，即魏、蜀、吴三国鼎立，在.............
-
抛开爱国情怀，单就华为和三星这两家科技巨头进行客观的实力对比，这是一项相当复杂但有趣的任务。两者都在不同的领域取得了辉煌成就，并且在竞争中不断进步。我们可以从多个维度来审视它们各自的优势和劣势，从而得出一个相对客观的判断。一、 研发实力与技术创新：硬碰硬的较量这是衡量一家科技公司核心竞争力的关键。 .............
-
抛开那些闪耀的奖杯和响彻赛场的欢呼声，单单审视Theshy这位选手本身，他是不是英雄联盟历史上最天才的选手？这个问题，说实话，得掰开了揉碎了好好聊聊。这词儿，“天才”，本身就带着一股子玄乎劲儿，难以量化，也容易被情绪裹挟。但要我说，Theshy身上确实有着一些旁人难以企及的特质，让他在“天才”的讨论.............
-
抛开那些闪耀的奖杯和个人荣誉，单单从篮球这项运动本身来看，科比和乔丹在纯粹的技术较量上，确实是两位现象级的球员，他们身上既有惊人的相似，也存在一些值得玩味的区别。相同之处：登峰造极的得分能力与心理素质首先，两人最共通的，也是最令人印象深刻的，就是他们那与生俱来的“杀手本能”和超凡的得分能力。 核.............
-
行，咱不聊情怀，就实打实地说说艾弗森到底牛在哪儿。这事儿吧，就像你给我一个弹弓，我给你造出一台精密机床，这中间的差距，艾弗森当年就是这么干的。首先，得明确一点，篮球这玩意儿，光有劲儿、有身体，那是匹好马，但得有脑子、有技巧，那才是千里马。艾弗森，他就是那匹跑起来风一样、但脑瓜子也灵光的千里马。一、身.............
-
抛开事实不谈，仅从情感和道义的角度审视，俄罗斯在俄乌冲突中的行为，是否“一点错都没有”，这是一个非常复杂的问题，即便不依据具体事实，仅凭人类普遍的道德认知和对国际秩序的期待，也难说其行为是“完美无瑕”的。我们不妨从几个非事实导向的层面来探讨：1. 对于主权国家内部事务的干涉：即使不谈具体证据，一个最.............
-
抛开作者是谁，单论《龙珠GT》和《龙珠超》哪个更符合《龙珠》系列最初的味道，这其实是一个很有趣，也很值得细聊的话题。要评价这个，我们得回溯一下《龙珠》最初吸引我们的那些特质是什么。《龙珠》最初的“味道”是什么？我想大多数人提到《龙珠》最初的那些日子（无论是《龙珠》还是《龙珠Z》早期），脑海中会浮现出.............
-
抛开立场，咱们来捋一捋《冰与火之歌》里那些在执政和军事方面能独当一面的角色，看看到底谁能排个名。这事儿说起来就热闹，因为这群人哪一个拎出来都不是省油的灯，各有各的手段和本事。咱们先从执政这块儿说起。这年头，光有武力不行，得脑子转得快，能把人心拢住，能把家业管好，还得知道怎么跟别人打交道，不然迟早要栽.............
-
好吧，咱们就抛开那些纷纷扰扰的声音，单单从广告本身出发，说说我第一眼看到杜嘉班纳那事儿的广告时，心里是个什么感受，觉得有没有“辱华”这味儿。说实话，广告嘛，本身就是一种商业宣传，目的是抓住眼球，传达品牌理念和产品特色。所以，我第一反应是去琢磨它想表达什么，以及是怎么表达的。当时看到的那个系列广告，主.............
-
要评价方方女士的文学水平，确实需要撇开她近期引发巨大争议的武汉日记，而是回归到她过往的作品和她作为作家一贯展现出的风格上来。方方是一位在当代中国文坛有着相当资历和影响力的作家，她的文学之路并非一蹴而就，而是经历了一个漫长而扎实的积累过程。首先，从题材选择上来说，方方一直以来都非常关注中国社会转型期普.............
-
关于“民国”与“共和国”的认同问题，这确实是一个复杂且值得深入探讨的议题，尤其是在抛开台湾这一政治敏感点之后，我们可以更纯粹地从历史、文化、政治哲学等多个维度去审视。不同的人对这两个概念的认同，往往根植于他们所处的时代背景、个人经历、教育背景以及价值取向。首先，我们需要明确，“民国”和“共和国”并非.............
-
这是一个复杂且极具争议的问题，如果抛开一切阻力不谈，仅仅从理论层面探讨中国是否应该全面禁止中医，我们需要深入剖析中医的本质、其在现代社会中的定位，以及全面禁止可能带来的影响。首先，我们需要理解中医是什么。中医并非一个单一的理论体系或治疗方法，而是一个拥有数千年历史、不断演进的医学传统。它建立在独特的.............
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有