結構生物化學/有機化學/有機官能團/巰基

概述

巰基是由一個硫原子連線到一個氫原子組成的官能團。巰基也稱為硫醇，在化學命名法中用“-thiol”作為字尾，用“mercapto-”或“sulfanyl”作為字首來表示。硫醇對軟金屬具有很強的親和力。巰基在生物化學中起著重要的作用，因為二硫鍵將必要的氨基酸連線在一起，用於二級、三級或四級蛋白質結構的發揮功能。

生物化學中的一些重要作用

巰基可以在氨基酸半胱氨酸中找到。當兩個半胱氨酸殘基彼此靠近時，它們可以形成一個二硫鍵，也稱為胱氨酸。二硫鍵的形成是翻譯後修飾的一個例子。它可能有助於蛋白質的結構，但它可能使透過埃德曼降解法準確測定蛋白質序列變得困難。二硫鍵在蛋白質中通常起著重要的結構和功能作用。它們的保持對於許多蛋白質的三級結構的形成至關重要。細胞外蛋白質通常含有二硫鍵，而細胞內蛋白質通常缺乏二硫鍵。這些二硫鍵可以透過新增β-巰基乙醇來斷裂。β-巰基乙醇將二硫鍵還原回它們的巰基形式。克里斯蒂安·安芬森發現，用尿素中的β-巰基乙醇變性的蛋白質，如果存在微量的β-巰基乙醇，會自發地重新形成其二硫鍵。這種重新形成的蛋白質被發現是完全有功能的。如果蛋白質在沒有尿素的情況下重新形成，就會發現其功能大大降低。這是由於形成了錯誤的二硫鍵，導致氨基酸“重排”。

結構

硫醇中的C-S鍵長為180皮米，C-S-H鍵成90°角，明顯小於醇。它們的凝聚力主要為範德華力，硫的電負性低於羥基中的氧，因此極性更小。

反應

硫醇可以很容易地被氧化，而硫醇鹽是強力的親核試劑。

S-烷基化

硫醇的共軛鹼可以被烷基化得到硫醚。

RSH + R'Br + 鹼 → RSR' + [H鹼]Br

氧化還原

硫醇在鹼存在的情況下被氧化得到有機二硫化物。

2 R–SH + Br₂ → R–S–S–R + 2 HBr

硫醇可以被更強的試劑如次氯酸鈉氧化得到磺酸。

R–SH + 3H₂O₂ → RSO₃H + 3H₂O

硫醇也可以發生硫醇-二硫鍵交換。

RS–SR + 2 R'SH → 2 RSH + R'S–SR'

有機鋰化合物可以與硫反應得到硫醇。

RLi + S → RSLi RSLi + HCl → RSH + LiCl

參考文獻

1. Berg, Jeremy M. (2007). Biochemistry, 6th Ed., Sara Tenney. ISBN0-7167-8724-5. 2. Campbell, Neil A. Biology. 7th ed. San Francisco, 2005. 3. E. Jones and I. M. Moodie (1990), "2-Thiophenethiol", Org. Synth.; Coll. Vol. 6: 979