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Methyl 3-异硫氰酸酯丙酸甲酯:性质与实验室使用指南

Methyl 3-isothiocyanatopropionate是一种双功能小分子试剂,兼具亲电性异硫氰酸酯基团和甲酯连接臂,可与蛋白质、多肽及其他生物分子中的伯胺发生选择性共价偶联,广泛应用于化学生物学和合成化学领域。

化学名称
3-异硫氰酸酯丙酸甲酯
货号
M300091
官能团
异硫氰酸酯基(-NCS)和甲酯基(-COOCH₃)
反应靶标
伯胺(–NH₂),包括赖氨酸残基和蛋白质N端
反应产物
与伯胺反应后形成稳定的硫脲键
推荐储存条件
储存于阴凉干燥处,远离潮气;条件允许时在惰性气氛下保存
供应商
Aladdin Scientific

化学特性与结构

Methyl 3-异硫氰酸酯丙酸甲酯是一种低分子量双功能有机化合物。其结构由三碳丙酸链组成,一端连接甲酯基,另一端连接异硫氰酸酯(–N=C=S)基团。这种结构设计使其成为一种异双功能连接体,能够参与两种不同类型的化学反应:在亲电性异硫氰酸酯碳上的亲核加成,以及在酯基处的酯交换或氨解反应。

异硫氰酸酯官能团在化学生物学文献中已被充分表征,是一种高度活泼的亲电体,在温和碱性条件下(pH 8.0–9.5)能与伯胺迅速、选择性地偶联,形成稳定的硫脲键。甲酯基则提供了进一步合成修饰的位点,可水解为游离酸或转化为酰胺键,使Methyl 3-异硫氰酸酯丙酸甲酯成为多步合成中用途广泛的中间体。

主要实验室应用

生物偶联与蛋白质标记:异硫氰酸酯基团能与赖氨酸侧链及蛋白质N端的伯胺选择性反应。这一活性被广泛用于将荧光染料、亲和标签或药物分子等功能性载体连接到蛋白质和抗体上。所形成的硫脲键在生理条件下稳定,适用于ELISA、流式细胞术和荧光显微镜等下游实验。

硫脲衍生物的合成:Methyl 3-异硫氰酸酯丙酸甲酯是制备含硫脲小分子的便捷构建模块,这类化合物在超分子化学中作为药效团、有机催化剂和阴离子结合受体备受关注。

交联与表面功能化:用本试剂处理含氨基表面(如氨基硅烷化玻璃、氨基修饰纳米颗粒),可形成稳定的共价单分子层。游离酯基末端可进一步用于功能化修饰,实现复杂生物活性表面的逐步构建。

化学生物学探针:该化合物可用于在合成肽或小分子中引入异硫氰酸酯反应性基团,用于基于活性的蛋白质谱分析(ABPP)或共价探针开发。

操作、安全与储存指南

个人防护装备:异硫氰酸酯类化合物对皮肤、眼睛和呼吸道有刺激性。操作Methyl 3-异硫氰酸酯丙酸甲酯时,务必在通风良好的通风橱中进行。请佩戴适当的个人防护装备,包括丁腈手套、安全护目镜和实验室工作服,避免吸入蒸气或粉尘。

防潮要求:异硫氰酸酯基团在长时间接触水或潮湿空气后易发生水解,导致试剂活性下降。称量和分装时动作要迅速,并在条件允许时用惰性气体(氮气或氩气)重新密封容器。配制储备液时使用无水溶剂(如无水DMSO、DMF或乙腈)。

储存:将试剂储存于阴凉干燥处,建议在2–8 °C或按产品标签说明储存,避光防潮。避免储备液反复冻融。请参阅产品数据表(货号M300091)获取批次特定的储存建议。

废物处置:含异硫氰酸酯的废弃物应按照当地机构和政府关于危险化学废物的法规进行处置。在当地法规允许的情况下,可在处置前用过量胺溶液(如稀氢氧化铵溶液)淬灭残余异硫氰酸酯。

反应方案:使用Methyl 3-异硫氰酸酯丙酸甲酯进行胺偶联

  1. 制备含胺底物:将含伯胺的分子(蛋白质、多肽或氨基功能化表面)溶于pH 8.5–9.0的碳酸盐或磷酸盐缓冲液(100 mM)中。确保缓冲液中不含伯胺(避免使用Tris缓冲液),改用PBS或碳酸氢钠缓冲液。
  2. 配制试剂储备液:使用前立即将Methyl 3-异硫氰酸酯丙酸甲酯溶于无水DMSO中,配制浓度为10–50 mM的储备液。不可预先溶于水溶液中。
  3. 偶联反应:将试剂储备液加入含胺底物溶液中,使异硫氰酸酯相对于可用胺基的摩尔过量为5–20倍。轻轻混合,在室温下孵育1–2小时,或对于敏感蛋白,在4 °C下过夜孵育。
  4. 淬灭与纯化:向反应体系中加入乙醇胺或甘氨酸至终浓度20 mM,孵育15–30分钟以淬灭未反应的异硫氰酸酯。通过透析、凝胶排阻色谱或适合底物的脱盐柱去除过量试剂和副产物。
  5. 分析偶联产物:根据具体应用,通过质谱分析、荧光检测SDS-PAGE或分光光度法确认偶联结果。

注意:每种特定底物和应用均需对摩尔过量比、pH、反应时间和温度进行优化。

质量、纯度与订购信息

Aladdin Scientific以货号M300091供应Methyl 3-异硫氰酸酯丙酸甲酯。研究人员可访问Aladdin Scientific官网,查阅产品数据表和批次分析证书(CoA),获取批次特定的纯度数据、表征信息(如核磁共振、HPLC或质谱数据)及确认的物理性质。

在评估用于抗体偶联或探针合成等敏感应用的试剂质量时,请考虑以下参数:化学纯度(通常通过HPLC或GC评估)、化学结构确认(NMR或MS)以及残余水分含量。高纯度原料可最大程度减少副反应,确保偶联效率的重现性。

如需散装、定制包装或特定纯度等级,请联系Aladdin Scientific销售和技术支持团队。可能提供批量定价和机构采购方案。请参阅Aladdin Scientific官网M300091产品页面了解最新定价、库存及运输信息。

常见问题

配制Methyl 3-异硫氰酸酯丙酸甲酯储备液时,哪些溶剂与其兼容?

推荐使用无水非质子溶剂,包括无水DMSO、DMF和乙腈。配制储备液时应避免使用质子溶剂,如水、甲醇或乙醇,因为异硫氰酸酯基团易发生水解和醇解。使用前将有机储备液稀释至反应缓冲液中,即时配制水性工作液。

为什么在使用Methyl 3-异硫氰酸酯丙酸甲酯的反应中应避免使用Tris缓冲液?

Tris(三羟甲基氨基甲烷)含有伯胺基团,能与异硫氰酸酯迅速反应,在试剂与目标底物反应之前将其消耗。请改用不含胺基的缓冲液,如磷酸钠、碳酸氢钠(碳酸盐)或HEPES缓冲液。

Methyl 3-异硫氰酸酯丙酸甲酯与伯胺形成的硫脲键的稳定性如何?

异硫氰酸酯与胺偶联形成的硫脲键通常在生理条件下(pH 7.4,37 °C)具有良好稳定性,在中性至弱酸或弱碱性条件下耐水解,适用于大多数生物学实验条件。但对于每种具体偶联物和应用,尤其是在极端pH或高温等苛刻条件下,仍需通过实验验证其稳定性。

在异硫氰酸酯偶联后,Methyl 3-异硫氰酸酯丙酸甲酯的甲酯基是否可以被选择性修饰?

可以。异硫氰酸酯基团与目标胺反应形成硫脲键后,甲酯末端仍可进行进一步化学修饰。它可以在碱性或酸性条件下水解为相应的羧酸,也可与伯胺或仲胺反应转化为酰胺键。这种顺序功能化策略适用于构建多功能偶联物。

如何安全淬灭和处置未反应的Methyl 3-异硫氰酸酯丙酸甲酯?

未反应的异硫氰酸酯可通过加入过量伯胺进行淬灭,如乙醇胺、甘氨酸或稀氢氧化铵溶液,使其与–NCS基团反应生成惰性硫脲产物。淬灭后的废液应按照所在机构的危险化学废物法规进行处置。处置前请务必咨询当地安全官员并遵守相关法规要求。

参考文献

  1. Haugland, R.P. The Handbook: A Guide to Fluorescent Probes and Labeling Technologies. Invitrogen/Molecular Probes. (General reference on isothiocyanate bioconjugation chemistry.)
  2. Hermanson, G.T. Bioconjugate Techniques, 3rd ed. Academic Press, 2013. (Comprehensive reference for isothiocyanate-amine conjugation chemistry and thiourea bond stability.)
  3. Aladdin Scientific Product Datasheet: Methyl 3-isothiocyanatopropionate, SKU M300091. Aladdin Scientific. (Lot-specific purity and characterization data.)

产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。

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Da — 若无特别说明,分子量单位默认为道尔顿。   Mw — 重均分子量。   Mn — 数均分子量。

产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。

引用本文

阿拉丁科学.《Methyl 3-异硫氰酸酯丙酸甲酯:性质与实验室使用指南》. 阿拉丁知识库,更新于 2026年11月10日。 https://www.aladdin-e.com/zh_cn/faqs/methyl-3-isothiocyanatopropionate-properties-lab-guide.html
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