(氮杂)喹啉基-3-重氮四氟硼酸盐在光催化硫烷基化及蛋白质荧光标记中的应用研究

本研究针对传统蛋白质生物偶联方法选择性不足的问题，开发了基于(氮杂)喹啉基重氮盐(aza)quinolizinyl-3-diazonium tetrafluoroborates的光催化硫烷基化新策略。通过可见光催化体系，实现了与二硫化物(disulfides)和硫醇(thiols)的高效偶联(25-85%产率)，并成功应用于牛血清蛋白(BSA)的荧光标记，为蛋白质修饰提供了新型绿色工具。

　　

在生物医学研究中，蛋白质的特异性标记始终是关键技术瓶颈。传统生物偶联方法常面临选择性差、反应条件苛刻等问题，特别是针对半胱氨酸(Cys)残基的修饰策略有限。现有方法如α-卤代羰基亲核取代或迈克尔加成反应，虽有效但存在pH限制和副反应风险。与此同时，重氮盐(diazonium salts)作为经典芳基化试剂，在光催化领域展现出独特优势，但其在杂环体系和蛋白质标记中的应用仍属空白。

针对这一科学问题，斯洛文尼亚的研究团队在《Bioorganic Chemistry》发表创新成果，系统研究了(氮杂)喹啉基重氮盐(1a-1c)的光化学行为。研究采用可见光催化体系(EY-Na₂
/510nm)，结合核磁产率测定、LC-HRMS分析和SDS-PAGE等技术，实现了三类重要转化：一是与二硫化物(2a-2d)的光催化硫烷基化，二是与硫醇(7a-7e)的热/光催化双路径偶联，三是牛血清蛋白(BSA)的荧光标记应用。

2.1 与二硫化物的光催化硫烷基化
通过条件优化确立最佳反应体系(MeCN:H_{22
5mol%)，证实反应遵循自由基机制：重氮盐经单电子转移(SET)产生杂芳基自由基(1^•
)，与二硫键加成后氧化得产物3a-3j(27-85%产率)。关键证据来自TEMPO捕获实验和"光-暗"交替实验，显示反应严格依赖光照。}

2.2 与硫醇的双路径反应
发现硫醇既可经光催化氧化为二硫化物后反应，也能通过热途径直接形成重氮硫醚(9e)中间体。竞争实验表明，对N-Boc-半胱氨酸甲酯(7c)的S-芳基化选择性显著优于酪氨酸衍生物(16)，为蛋白质选择性标记奠定基础。

2.3 BSA荧光标记应用
将1a-1b与BSA在PBS缓冲液中反应，通过SEC-FPLC纯化获得标记蛋白。光催化条件显著提升标记效率(1b/BSA=1.2)，荧光检测显示标记位点集中于半胱氨酸。值得注意的是，喹啉酮衍生物1b因更强的荧光性能和更快反应动力学，成为最优标记试剂。

该研究的意义在于：首次将杂环重氮盐应用于光催化蛋白质标记，开发出条件温和(室温、可见光、无金属催化剂)、选择性好的新型生物偶联方法。所获3-硫烷基(氮杂)喹啉衍生物兼具生物活性和荧光特性，为药物开发和分子探针设计提供了新思路。特别值得关注的是，该策略突破了传统重氮盐仅修饰酪氨酸(Tyr)的限制，实现了对半胱氨酸(Cys)的特异性靶向，为蛋白质组学研究提供了有力工具。