第一作者：翁嘉劲

通讯作者：赵延川研究员

通讯单位：中国科学院上海有机化学研究所

原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202505700

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含硫化合物在氧化还原平衡和信号转导等细胞过程中具有关键作用。传统上，这类化合物（尤其是硫醇）主要通过荧光探针进行检测，但由于硫醚反应活性较低，现有探针难以实现对其特异性识别。此外，针对硫醇和硫醚的手性区分通常依赖于色谱分析方法，而无需分离的原位检测策略仍是当前亟需突破的方向。针对这一难题，作者开发了一种新型的¹⁹F标记手性铂探针，能够同时区分硫醇和硫醚类化合物。该技术通过产生与对映体立体构型一一对应的特征性¹⁹F核磁共振信号，可直接测定样品的手性组成。这一方法有望整合到高通量工作流程中，通过实现关键化合物的快速高效手性分析，为药物研发和生物学研究提供有力支持。

背景介绍

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。

研究出发点

1）本研究提出一种新型¹⁹F标记手性铂探针，其与分析物作用后会产生反映化合物特性与立体构型的特征¹⁹F NMR信号。

2）通过将该探针应用于不对称迈克尔加成反应粗产物的对映体组成直接评估，证明了该方法相较于传统技术具有显著的时间优势与操作简便性

图文解析

通过设计，作者成功合成了含¹⁹F的手性铂探针3-S，并获得了其单晶结构。首先，作者对探针3-S进行了滴定实验。实验观察到，随着A_1(S)的加入，探针3-S与A_1(S)结合产物的¹⁹F NMR信号强度逐渐增强，表明乙腈配体被分析物有效置换。而新¹⁹F NMR信号的化学位移与游离探针相比发生显著偏移，证实了利用¹⁹F化学位移区分探针识别分子的可行性。当使用外消旋分析物时，¹⁹F NMR谱中呈现两个分别对应不同对映体的特征信号。

图1. 探针3-S的合成及其手性检测原理

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

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

总结与展望

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。

课题组介绍

赵延川课题组主页：http://zhaolab.renjucs.com/

原文信息

Jiajin Weng, Guangxing Gu, Wei Zhang, Qi Jia, Yining Sun, Jian Wu, Yanchuan Zhao, Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202505700.