Geminal-dithiol-based precursors for reactive sulfur species  

基于二硫醇的活性硫前体  

来源：Chem. Commun., 2024, 60, 5606  

《化学通讯》2024年第60卷第5606页  

 

摘要内容  

研究了一种游离态偕二硫醇化合物（1,3-二苯基丙烷-2,2-二硫醇，1）作为反应性硫物种（RSS）前体的性质。该化合物在生理条件下可释放H₂S，其单亚硝基化产物（2）可作为NO供体，并能转化为二硫环丙烷（3），后者具有硫转移能力，可诱导蛋白质过硫化修饰。

研究目的  

探索游离态偕二硫醇（非笼状保护形式）作为多功能RSS供体的潜力，填补该类化合物在RSS释放化学中的研究空白。

研究思路  

 

合成稳定的游离态偕二硫醇1，评估其稳定性及H₂S释放能力。  

 

对1进行亚硝基化，获得单亚硝基硫醇2，研究其NO释放特性。  

 

将2转化为二硫环丙烷3，验证其作为硫转移试剂在蛋白质过硫化中的应用。

 

测量数据及研究意义  

（1）H₂S释放动力学（图1a）  

 

使用Unisense H₂S微电极测量1在不同pH缓冲液（pH 5–8）中的H₂S释放曲线。  

意义：证实1在生理条件下可自发释放H₂S，且释放效率呈pH依赖性（pH 8时最高），为理解其分解机制（消除反应生成硫酮5）提供依据。  

 

（2）生物环境促H₂S释放（图2）  

 

通过甲基蓝法检测硫酮中间体6在生物环境（半胱氨酸、细胞裂解液、血浆）中的H₂S释放量。  

意义：揭示生物分子可促进硫酮6的H₂S释放，暗示其潜在生物活性可能源于硫羰基本身而非H₂S。  

 

（3）NO释放能力（图4）  

 

利用荧光探针NO-red检测2在不同pH条件下释放的NO。  

意义：证明2可通过均裂S–N键释放NO（酸性条件更高效），为新型NO/HNO供体设计提供思路。  

 

（4）蛋白质过硫化诱导（图5）  

用荧光探针SSP4检测经3处理的木瓜蛋白酶的过硫化水平。  

意义：首次证实二硫环丙烷3可直接将硫原子转移至蛋白质硫醇生成过硫化物，为蛋白质翻译后修饰研究提供新工具。

 

结论  

 

游离态偕二硫醇1是新型H₂S供体，其释放机制为消除反应生成硫酮5/6。  

 

单亚硝基化产物2是首个含游离–SH和–SNO的分子，可作为NO/HNO供体。  

 

二硫环丙烷3是高效硫转移试剂，能直接诱导蛋白质过硫化修饰，为RSS研究提供多功能前体平台。

 

Unisense电极数据的详细研究意义  

 

使用丹麦Unisense微电极测量的H₂S释放动力学数据（图1a）具有以下关键意义：  

定量验证释放能力：直接证明游离态gem-dithiol 1在生理缓冲液中能持续释放H₂S（50 μM 1在pH 7.4释放~50 μM H₂S），推翻"游离态gem-dithiol均不稳定"的固有认知。  

 

揭示pH依赖性机制：数据显示H₂S释放量随pH升高而增加（pH 5: 30 μM → pH 8: 68 μM），支持1通过碱促进的消除反应生成H₂S和硫酮5的路径（Scheme 3），为优化供体效率提供参数指导。  

 

确立释放效率基准：与笼状gem-dithiol供体对比，1的释放速率较慢且不完全，明确其作为"温和型"H₂S供体的定位，适用于需缓释的场景。  

 

指导后续生物实验：数据表明1在pH 7.4缓冲液中释放缓慢，提示后续细胞实验需辅以硫酮6的生物激活研究（图2），避免低估其生物学效应。