CAS 117235-10-6 对应化合物为 N-琥珀酰亚胺基 3-巯基丙酸酯，分子式 C₇H₉NO₄S。其结构一端为 N-羟基琥珀酰亚胺活性酯，另一端为游离巯基，中间由短链 3-巯基丙酰基连接。该化合物在生物偶联中的核心功能是把目标分子上的伯胺转化为游离巯基，使原本只能进行氨基偶联的体系获得巯基反应能力。
胺反应型巯基化机制
NHS 活性酯在 pH 7.5–8.5 的缓冲液中与伯胺发生亲核取代，形成稳定酰胺键并释放 N-羟基琥珀酰亚胺：
HS-CH₂CH₂C(=O)O-NHS + H₂N-R → HS-CH₂CH₂C(=O)NH-R + HO-NHS
式中 R 代表蛋白质、多肽、寡核苷酸、多糖或合成聚合物骨架。反应后保留的巯基可参与后续多种定向偶联。该试剂为短链试剂，引入的间隔臂长度小，对分子空间位阻和电荷分布的影响局限在酰化位点附近。
蛋白质、多肽与抗体的偶联场景
蛋白质表面的赖氨酸 ε-氨基和 N 端 α-氨基均能与该试剂反应。在 pH 7.5–8.5 条件下，赖氨酸修饰效率高，适合将酶、抗体、生长因子、白蛋白等转化为巯基化蛋白。在 pH 6.5–7.5 的受控条件下，N 端 α-氨基的质子化程度低于赖氨酸侧链，反应优先发生在 N 端，获得位点更集中的巯基化产物。
巯基化蛋白随后与马来酰亚胺功能化分子反应，形成稳定硫醚键。典型场景包括：抗体与马来酰亚胺-药物偶联，构建抗体药物偶联物；蛋白质与马来酰亚胺-聚乙二醇反应，实现定点聚乙二醇化；酶与马来酰亚胺-荧光染料偶联，制备荧光探针；抗原与马来酰亚胺化载体蛋白偶联，用于免疫原制备。巯基还可与碘乙酰胺、溴乙酰基反应，或与吡啶二硫化物交换形成可还原二硫键。
寡核苷酸与核酸偶联
氨基修饰寡核苷酸，如 5'-氨基或 3'-氨基寡核苷酸，与 1-(3-巯基-1-氧代丙氧基)-2,5-吡咯烷二酮反应，得到巯基化寡核苷酸。该巯基化核酸与马来酰亚胺-荧光染料、马来酰亚胺-酶、马来酰亚胺-脂质偶联，用于荧光共振能量转移探针、分子信标、核酸适配体传感器和核酸纳米结构组装。巯基化寡核苷酸通过金-硫键固定在金电极、金纳米粒子或金膜表面，用于电化学生物传感器和表面等离子体共振检测。短链 3-巯基丙酰基间隔臂降低对核酸杂交的干扰。
材料表面与纳米载体的功能化
氨基功能化聚合物、脂质体、聚合物纳米粒、二氧化硅纳米粒、磁性微球和芯片表面均可先用该试剂处理，将表面氨基转化为巯基。巯基表面再与马来酰亚胺化蛋白质、多肽或糖分子反应，实现定向固定。金纳米粒子、金电极和金膜通过金-硫键直接捕获巯基化生物分子，用于诊断试剂、生物传感器和靶向递送系统。
在聚合物材料中，壳聚糖、透明质酸、聚赖氨酸、聚乙烯亚胺等氨基聚合物经该试剂巯基化后，可通过二硫键交联形成水凝胶。此类水凝胶在还原性环境如谷胱甘肽存在下发生解离，用于可还原释放的递送体系。巯基化聚合物还增强黏膜黏附性能，用于鼻腔、口腔和胃肠道给药载体。
可逆交联与二硫键构建
该试剂引入的巯基与吡啶二硫化物、硫代磺酸酯或 5,5'-二硫代双(2-硝基苯甲酸)活化组分反应，形成二硫键。二硫键在细胞外低还原环境保持稳定，在细胞内高谷胱甘肽浓度下断裂。该特性用于构建可还原抗体药物偶联物、可释放纳米药物、可逆蛋白质固定化表面和响应性生物材料。巯基化分子与马来酰亚胺反应得到不可逆硫醚键，与二硫化物交换得到可逆连接，两类策略根据释放需求选择。
操作与选择原则
该试剂在无水 DMSO 或 DMF 中配制储备液，避免 NHS 酯水解。偶联缓冲液使用 PBS、HEPES 或碳酸盐缓冲液，避免 Tris、甘氨酸等含伯胺组分。反应体系加入 EDTA 螯合金属离子，并通过脱气降低巯基氧化。后续马来酰亚胺偶联在 pH 6.5–7.5 进行，避免游离巯基试剂如二硫苏糖醇干扰。对于需要位点控制的抗体和蛋白质偶联，采用 N 端选择性条件；对于需要高标记密度的材料表面，采用赖氨酸修饰条件。纯化通过脱盐柱、透析或凝胶过滤去除未反应试剂。
1-(3-巯基-1-氧代丙氧基)-2,5-吡咯烷二酮是胺到巯基转化的关键试剂，覆盖蛋白质、多肽、抗体、寡核苷酸、多糖、合成聚合物、纳米粒子和金表面的生物偶联。其应用逻辑是先以 NHS 酯锚定氨基，再以游离巯基对接马来酰亚胺、卤代乙酰基、吡啶二硫化物或金表面，实现不可逆、可逆和表面定向偶联。