在生物连接领域，2H-氮杂环丙烯作为潜在的双官能化连接体可与半胱氨酸衍生物反应。抗体偶联药物（ADC），是一种将药物负载和抗体蛋白通过化学连接体连接在一起的化学药物缀合物。其中，连接体作为抗体偶联药物中的重要组成部分，近年来也引起了众多科研工作者的兴趣。而半胱氨酸作为一种含硫的氨基酸广泛存在于生物体中，游离的残基存在于多种抗体表面。所以对于半胱氨酸类的衍生物的修饰，在医药分子领域意义颇深。近期，姜耀甲教授课题组基于前期在光催化2H-氮杂环丙烯酰胺类方面的研究，设计了一种2H-氮杂环丙烯酰胺类化合物，可用作新型的双硫醇键官能化试剂。在反应过程中断开2H-氮杂环丙烯的碳氮双键，通过硫醇类化合物的加成并开环，可作为双官能化连接体在生物化学领域有较大的潜在应用价值。

首先，作者尝试了一系列具有不同官能团的2H-氮杂环丙烯类化合物以探究该反应的底物适用性。实验结果表明这些底物反应得到的双硫开环产物都具有良好的收率。其中，酰胺类的2H-氮杂环丙烯的收率可达到85%。

（来源：Org. Lett.）

随后，作者在最优反应条件下探索了不同取代基的硫醇化合物的反应情况。很多含有用官能团的硫醇都可以反应得到相应产物。其中具有富电子基团的苯硫酚的反应效果更好，并且开环后的双官能化的产物收率可以达到92%-94%。

（来源：Org. Lett.）
 

基于以上实验结果，作者提出了该反应的可能路径。苯硫酚进攻2H-氮杂环丙烯的碳氮双键，产生两种中间体（烯酰胺4aa和氮杂环丙烷5aa）。为了验证假设，作者在标准反应条件下独立检测4aa和5aa与1a的反应。发现只有氮杂环丙烷5aa可以完全与2a反应得到所需的产物3aa，收率为78%，该结果验证了氮杂环丙烷中间体5aa是经过路径B反应得到最终产物的。

同时，为了进一步证明该方法在生物化学中应用的实用性，作者尝试探索半胱氨酸衍生物与2H-氮杂环丙烯的反应。作者研究了苯环对位带有甲氧基，氯代和氰基官能团的不同2H-氮杂环丙烯的反应情况。实验结果显示，对甲氧基的2H-氮杂环丙烯能在与半胱氨酸的反应中完全转化，并达到了很高的收率（分离收率达到了87%）。

在确定了所需要的半胱氨酸连接体后，作者尝试了多条含有游离巯基的不同的多肽链，反应均可在室温条件下的水溶液中反应，并且对于氨基，羟基，羧基等其他氨基酸残基有很好的耐受性。

总而言之，作者已经开发出了一种通过硫醇加成促使2H-氮杂环丙烯开环的方法，并且这种2-甲氧羰酰胺的2H-氮杂环丙烯可用作新型的生物相容性双功能硫醇的连接体。该连接反应所需要的反应条件温和且具有广泛的底物范围，不需要加入任何催化剂且具有优异的化学选择性。该方法对于其他的亲核官能团都具有很好的耐受性，所构建出的抗体偶联药物双官能化的连接体具有很大的应用前景。

该项研究成果发表于Organic letters（DOI: 10.1021/acs.orglett.0c00415），硕士生陈阳是该文章第一作者。该项研究得到了国家自然科学基金面上基金（21971112）、江苏省自然科学基金面上项目（BK20160977）的资助，同时还得到南京工业大学的科研启动经费支持。