上海有机所赵延川课题组Angew：一种用于硫醇和硫醚手性鉴别的¹⁹F标记探针

导读

近日，中国科学院上海有机化学研究所赵延川团队在Angewandte Chemie International Edition期刊上发表了题为“A 19F-labeled Probe for the Chiral Discrimination of Thiols and Thioethers”的论文。开发了一种新型的19F 标记的手性铂探针，用于硫醇和硫醚的对映体鉴别。该探针通过与分析物的可逆配位作用，生成与分析物立体构型相对应的19F NMR 信号，从而实现直接测定其对映体组成。研究中展示了该探针在复杂反应产物的对映体分析中的应用，证明了其在快速、高效手性分析方面的潜力。

正文

含硫化合物对众多生理过程至关重要，半胱氨酸、谷胱甘肽等关键硫化合物不仅能抵御氧化应激，还可调控酶功能，其精准检测与分析的重要性不言而喻。荧光探针等检测技术的突破极大丰富了我们对这些生物机制的理解，使得研究者能够深入解析生物途径，阐明含硫化合物在生命过程中的核心作用。此外，基于19F标记探针的核磁共振（NMR）技术凭借高灵敏度、低背景干扰和直观的数据解析优势，已成为多种硫醇类物质的有效分析手段。鉴于手性硫醇/硫醚在不对称催化中的配体作用及其对药物设计、材料科学的重要性，开发能快速精准分析这类化合物手性的创新方法迫在眉睫

为实现对硫醇和硫醚的原位手性检测能力，近日，该团队开发一种可逆结合含硫分析物的新型的19F标记核磁探针。该方法突破了传统检测中必须对分析物进行共价修饰的限制，并首次实现了对硫醚类化合物的手性识别——这是以往探针所不具备的特性。作者提出，通过金属配合物的可逆配位作用可构建高效检测机制。该技术通过产生与对映体立体构型一一对应的特征19F核磁共振信号，可直接测定样品的手性组成。

图1.探针3-S的合成及其手性检测原理。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

作者利用该平台分子探针3-S，实现了对多个具有代表性的手性硫醇与硫醚分子的区分，包括传统检测方法难以分析的脂肪族硫醇（如A11-A16），以及手性中心距离硫原子较远的分子（如A21）。研究者通过配对使用对映体互补的探针3-S和3-R，消除了对外消旋标准品的依赖，简化了手性结构确认的流程。

图2.手性铂探针对一系列手性含硫化合物的检测。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

为验证本方法作为反应优化中快速测定对映体过量值（ee）的实用工具，作者将其应用于不对称迈克尔加成反应的对映选择性分析。将粗产物直接与探针3-S混合后测定19F NMR谱图，计算得到ee值为69.8%，与手性HPLC测定结果高度吻合。该方法的高准确性与操作简便性，为不对称反应条件的高通量筛选提供了独特优势，在合成方法学开发中具有重要应用价值。

图3.探针3-S在硫醇不对称反应中的应用。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

总结

本研究创新性地设计合成了一种19F标记的手性铂配合物探针，为生物医药领域关键含硫化合物（硫醇/硫醚）的立体构型分析提供了高效解决方案。该技术通过探针-底物结合诱导的19F NMR特征化学位移变化实现对映体识别，具有三大显著优势：（1）操作简便性——无需复杂样品前处理，可直接分析反应粗产物；（2）分析高效性——单次检测仅需数分钟，较传统手性HPLC更加高效；（3）结果可靠性——测定数据与色谱分析高度吻合。基于当前研究成果，研究团队计划从两个维度开展后续工作：一方面通过结构修饰拓展探针对不同结构类型硫化合物的识别范围；另一方面探索该技术在疾病生物标志物检测及手性药物质量控制中的实际应用，为精准医学和制药工艺开发提供新的分析工具。

作者简介

赵延川，2007年本科毕业于吉林大学化学系；2012年获中科院上海有机化学研究所理学博士学位；之后在美国麻省理工学院化学系从事博士后研究。2017年5月加入中国科学院上海有机化学研究所先进氟氮材料重点实验室，任课题组长。在包括J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Rev., Cell Reports Phy. Sci., JACS Au, Anal. Chem. Macromolecules等学术刊物发表论文70余篇。赵延川研究团队长期致力于含氟核磁共振探针及相关检测技术的研发 (Chem. Rev.2019, 119; 195; Chem. Rec.2023, e202300031)。团队发展了识别赋能色谱核磁检测方法 (Recognition-Enabled Chromatographic NMR)，基于含氟探针与分析物动态相互作用产生的特征性氟谱信号，与分析物一一对应。这一检测方法不仅可以用于高灵敏度复杂体系原位分析检测 (Angew. Chem. Int. Ed.2025, 64, e202417112.), 也可以用于手性醇，胺，羧酸，腈等化合物的对映体组成分析及绝对构型判定 (Cell Rep. Phys. Sci.2020, 1, 100100; JACS Au2023, 3, 1348;Anal. Chem.2024, 96, 730; Anal. Chem.2024, 96, 1144; Anal. Chem.2024, 96, 13551)。课题组近期计划招收博士后1名，从事磁共振和核医学影像方面的研究，欢迎有志于从事相关研究的优秀人才加入。

课题组网站：http://zhaolab.renjucs.com/

文献详情：

A 19F-labeled Probe for the Chiral Discrimination of Thiols and Thioethers

Jiajin Weng,† Guangxing Gu, Wei Zhang, Qi Jia, Yining Sun, Jian Wu, Jian Wu, Yanchuan Zhao*

Angew. Chem. Int. Ed

https://doi.org/10.1002/anie.202505700

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