ジチオエリトリトール

ジチオエリトリトール (dithioerythritol, DTE)

概要

ジチオエリトリトール（英語名: dithioerythritol、略称: DTE）は、天然に存在する四炭糖の一種であるエリトロースから構造的に導かれる有機硫黄化合物です。正確には、四炭糖アルコールであるエリトリトールの分子構造を基にして、その末端にある二つのヒドロキシ基（-OH）がチオール基（-SH）に置き換わった誘導体にあたります。分子式は C₄H₁₀O₂S₂ で表され、その立体構造は分子内に対称面を持つため、不斉炭素原子を持ちながらも鏡像異性体を持たないメソ体（meso compound）です。この化合物は、生化学分野などで広く利用される還元剤であるジチオトレイトール（dithiothreitol, DTT）と分子構造においてエピマー（epimer）の関係にあります。

構造と性質

DTEは、チオール基を持つことから明らかなように、強力な還元剤としての性質を示します。特に、タンパク質やペプチドに含まれるジスルフィド結合（-S-S-）を還元し、二つのチオール基（-SH）に戻す反応に用いられます。この性質により、タンパク質の高次構造の解析や、還元状態の維持が必要な生化学実験において重要な試薬となります。

DTEの還元作用は、二つのチオール基が酸化されることで分子内に環状のジスルフィド構造を形成する反応に基づいています。この酸化還元反応は可逆的であり、平衡が還元側に大きく偏っているため、効果的な還元剤として機能します。

ジチオトレイトール (DTT) との比較

DTEは、その異性体であるDTTと多くの点で類似した性質を持ちますが、いくつかの重要な違いがあります。

1. 立体構造: DTTはスレオースから導かれるのに対し、DTEはエリトロースから導かれ、両者はエピマーの関係にあります。DTEはメソ体ですが、DTTは一対の鏡像異性体として存在します（通常はラセミ体として用いられます）。
2. 還元力: 還元剤としての能力を比較すると、DTEの還元力はDTTよりもやや劣ります。これは、酸化を受けて生成する環状ジスルフィドの安定性の違いに起因すると考えられています。
標準還元電位: 還元力の指標となる標準還元電位は、DTEが形成する酸化体/還元体ペアの方が、DTTが形成するペアよりも負の値が小さくなっています。より負の値が大きいほど還元力が強いため、この電位差がDTEの還元力がDTTに及ばないことを示しています。
酸化体の安定性: この標準還元電位の違いは、酸化によって生成する環状ジスルフィド構造の安定性の差に由来すると推測されています。DTEが酸化されてできる環状ジスルフィドでは、分子内のヒドロキシ基同士が比較的近接し、立体的な反発が生じやすいと考えられています。一方、DTTの酸化体では、このような立体反発が少ないため、より安定な構造をとることができます。より安定な酸化体を形成するDTTの方が、平衡が酸化方向（つまりチオール基の還元方向）へより強く偏りやすく、結果として高い還元力を示すと考えられています。

このように、DTEはDTTと同様に優れた還元剤であるものの、立体構造の違いに起因する酸化体の安定性の差が、両者の還元力における微妙な差異となって現れています。用途に応じて、これらの性質の違いが考慮されることがあります。

（注：DTTの発見と生化学における有用性は、1964年にW. W. Clelandによって報告された論文に詳しく述べられています。DTEも同様の目的で利用されますが、その特性はDTTと比較検討される文脈で語られることが多い化合物です。）

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