马来酰亚胺MAL和巯基SH的反应机制

一、反应核心机制（三步不可逆过程）

1. 亲核位点激活：巯基（-SH）中的硫原子带有孤对电子，是强亲核试剂，在生理 pH（6.5-7.5）下易解离为硫负离子（-S⁻），活性进一步提升。

2. 双键亲核进攻：硫负离子定向进攻马来酰亚胺四元环上的缺电子双键碳（环上双键因羰基吸电子效应导致电子云密度低）。

3. 环开环与共价结合：双键断裂后发生电子重排，马来酰亚胺环打开，硫原子与碳形成稳定的碳 - 硫醚键，最终生成硫代琥珀酰亚胺衍生物（不可逆共价复合物）。

二、反应关键特征（适配生物标记场景）

• 特异性强：仅与游离巯基（-SH）反应，不与氨基、羧基、羟基等生物分子常见基团交叉反应，避免非特异性偶联。

• 反应条件温和：无需高温、强酸强碱或催化剂，室温、pH 6.5-7.5（接近生理环境）下即可高效进行，不破坏多肽 / 蛋白的生物活性。

• 反应不可逆：形成的硫醚键稳定性高，在生理条件（体温、体液 pH）下不易水解，适合体内外长期应用。

• 反应速率快：二级反应速率常数约 10⁴-10⁵ M⁻¹s⁻¹，远高于氨基与 NHS 酯的反应，短时间内即可完成标记。

三、与实验操作的关联要点

• pH 影响反应效率：pH＜6.0 时巯基解离不足，反应速率显著下降；pH＞8.0 时马来酰亚胺易水解，需严格控制在 6.5-7.5 区间。

• 避免竞争杂质：体系中若存在游离巯基杂质（如巯基乙醇、半胱氨酸），会优先与 MAL 反应，降低目标分子标记率。