含硫化合物在氧化還原穩(wěn)態(tài)調(diào)控、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等生命過程中發(fā)揮重要作用。其中，硫醇因活性較高，傳統(tǒng)上多依賴熒光探針進行檢測；而反應(yīng)性較低的硫醚則因缺乏合適的識別位點，長期難以實現(xiàn)特異性檢測。此外，針對硫醇和硫醚的手性區(qū)分通常依賴色譜方法，尚缺乏無需分離、可在復(fù)雜體系中直接應(yīng)用的原位檢測策略，這成為該領(lǐng)域亟待解決的難題。
中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所趙延川研究團隊長期聚焦于含氟核磁共振探針及其在手性分析中的應(yīng)用 (Chem. Rev.2019, 119; 195;Chem. Rec. 2023, e202300031)。他們發(fā)展了“識別賦能色譜核磁檢測” (Recognition-Enabled Chromatographic NMR) 方法，利用含氟探針與目標(biāo)分子的動態(tài)相互作用，生成一一對應(yīng)的特征性 19F NMR信號，實現(xiàn)對復(fù)雜體系中微量組分的高靈敏檢測 (Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202417112)，并成功應(yīng)用于手性醇、胺、羧酸和腈等多類化合物的對映體組成與絕對構(gòu)型判定 (Cell Rep. Phys. Sci.2020, 1, 100100; JACS Au 2023,3, 1348;Anal. Chem.2024, 96, 730; Anal. Chem. 2024, 96, 1144; Anal. Chem. 2024, 96, 13551)。
在此基礎(chǔ)上，團隊近日開發(fā)出一類可逆結(jié)合含硫分析物的 19F 標(biāo)記核磁探針，實現(xiàn)了硫醇與硫醚化合物的原位手性檢測。該方法基于金屬配合物的配體交換機制，無需分離或共價修飾，即可快速識別手性硫醇和硫醚。研究成果發(fā)表于 Angew. Chem. Int. Ed. (DOI: 10.1002/anie.202505700)。
早期構(gòu)建的以鈀為中心金屬的探針，在檢測含硫化合物時存在顯著缺陷：由于硫原子與鈀的配位作用過強，易導(dǎo)致金屬離子從配體骨架中解離，從而嚴重削弱了探針的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與檢測可靠性。為克服這一問題，研究團隊轉(zhuǎn)向了穩(wěn)定性更高、具有良好生物相容性的鉑配合物體系?；谲浻菜釅A理論 (HSAB)，團隊選用高氧化態(tài) Pt(IV) 作為金屬中心，以降低其對“軟堿型”硫原子的親和力，同時有效調(diào)控配體交換過程的可逆性與選擇性，為構(gòu)建高效、可控的硫醇/硫醚識別機制奠定基礎(chǔ) (圖1)。
圖1. 基于19F標(biāo)記探針的硫醇與硫醚手性識別新方法
借助該新型鉑探針，研究團隊成功實現(xiàn)了對多種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的手性含硫化合物的識別與區(qū)分，包括難以檢測的無紫外吸收脂肪族硫醇 (A11-A16) 及手性中心遠離配位位點的代表性分子 (A21) (圖2)。在實際應(yīng)用中，該方法可直接用于不對稱邁克爾加成反應(yīng)中產(chǎn)物對映體過量值 (ee 值) 的快速測定，僅需將粗產(chǎn)物與探針混合后進行 19F NMR分析，即可獲得與傳統(tǒng)手性HPLC高度一致的結(jié)果。該策略不僅具備簡便、快速與高靈敏等優(yōu)勢，亦提升了反應(yīng)篩選與手性催化體系優(yōu)化的效率，展現(xiàn)出在制藥工藝開發(fā)及手性藥物質(zhì)量控制中的廣泛應(yīng)用潛力。
圖2. 含氟手性鉑探針對一系列硫醇及硫醚分析物的手性檢測
