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二硫蘇糖醇（Dithiothreitol，簡稱為DTT）是一種小分子有機還原劑，化學式為C4H10O2S2。其還原狀態下為線性分子，被氧化后變為包含二硫鍵的六元環狀結構。二硫蘇糖醇的名字衍生自蘇糖（一種四碳單糖）。DTT的異構體為二硫赤糖醇（DTE），即DTT的C3-差向異構體。
DTT是一種很強的還原劑，其還原性很大程度上是由于其氧化狀態六元環（含二硫鍵）的構象穩定性。它的氧化還原電勢在pH為7時為-0.33伏。二硫蘇糖醇對一個典型的二硫鍵的還原是由兩步連續的巰基-二硫鍵交換反應所組成：
其中，第一步反應所形成的中間態很不穩定，因為DTT上的第二個巰基趨向于與被氧化的硫原子連接，使中間態很快被轉化為DTT的環狀氧化結構，從而完成對二硫鍵的還原。
DTT的還原力受pH值的影響，只在pH值大于7的情況下能夠發揮還原作用。這是因為只有脫去質子的硫醇鹽負離子（-S–）才具有反應活性，硫醇（-SH）則沒有；而巰基的PKa一般為～8.3。
由于容易被空氣氧化，因此DTT的穩定性較差；但冷凍保存或在惰性氣體中處理能夠延長它的使用壽命。由于質子化的硫的親核性較低，隨著pH值的降低，DTT的有效還原性也隨之降低。
（1）以1,3-丁二烯為原料，經溴化、氧化、乙酰化后與硫代乙酸鉀反應后經甲醇氯化氫溶液作用而得，如圖所示。
此方法步驟較多，工藝路線長，操作工序復雜，導致整體收率不高。原料也用到了氣味較大的硫代乙酸鉀，對環境會有一定的影響。
（2）Whitesides等[1]用1,2:3,4-二環氧丁烷為起始原料，經過硫代乙酸開環后，再經水解步驟而得，如圖所示。
此法步驟雖少，但是反應體系中異構體較多，導致分離效率低下，最終收率也很低。且硫代乙酸的污染也相對較大。
（3）以蘇蘚糖醇為原料，先用高錳酸鉀氧化，再在硫代乙酸作用下得到硫代中間體，最后水解該硫代中間體得到DTT。該方法的缺陷在于：在生成硫代中間體的同時，會生成一個DTT的同分異構體雜質，該雜質的理化性質和DTT極為相近，從而導致DTT分離提純困難，產率低，生產成本昂貴，僅適用于實驗室合成，不適用于工業化生產。
（4）余汶檑[2]，公開了一種二硫蘇糖醇的合成方法，即以1,4-丁烯二醇為起始原料，先與溴進行加成反應，制得2,3-二溴-1,4-丁二醇；再在堿催化下水解，制得二環氧乙烷；再與硫代乙酸進行加成反應，制得二硫蘇糖醇二乙酸酯；最后在堿催化下水解，制得二硫蘇糖醇。
此發明方法與Whitesides等的方案有相似之處，缺點也相近。
（5）陳軍民等[3]發明了一種二硫蘇糖醇的制備方法。a)酒石酸二甲酯與丙酮縮二甲醇混合物在酸催化下、在有機媒介中反應，得到2,3?O?異亞丙基酒石酸二甲酯化合物。(b)將步驟(a)所述的2,3?O?異亞丙基酒石酸二甲酯化合物與硼氫化鈉在甲醇中反應，得到2,3?O?異亞丙基蘇醇化合物。(c)將步驟(b)所述的2,3?O?異亞丙基蘇醇化合物與磺酰氯在堿作用下反應，得到2,3?O?異亞丙基蘇醇磺酸酯化合物。(d)將步驟(c)所述的2,3?O?異亞丙基蘇醇磺酸酯與硫代乙酸鹽在有機溶劑中反應，得到2,3?O?異亞丙基二硫蘇糖醇二乙酸酯。(e)將步驟(d)所述的2,3?O?異亞丙基二硫蘇糖醇二乙酸酯化合物在堿性體系中水解，得到目標化合物二硫蘇糖醇。
該方法具有操作簡便、收率高、純度高、易于工業化生產等特點。但是步驟較多，操作不簡便。
（6）中國人民解放軍軍事醫學科學院放射醫學研究所的江幼岷、趙忠等[4]提供了一條簡便合成方法。以4,5-二羥基-1,2-二硫環己烷為原料電解而成。以汞、銅、鉛等金屬板為陰極，碳棒為陽極，鹽酸為電解液。電解完畢后用乙醚提取陰極液，回收乙醚得到1,4-二硫代蘇糖醇。本法制備1,4-二硫代蘇糖醇有以下優點：合成方法簡便，避免使用硫代乙酸鉀或硫化氫試劑。用電解還原將4,5-二羥基-1,2-二硫環己烷還原成1,4-二硫代蘇糖醇，容易進行，收率可達到75%左右。副產物少，不需要真空蒸餾和重結晶處理就能達到純度要求。
此方法思路新穎，所涉及的原料較少，也比較清潔，但是4,5-二羥基-1,2-二硫環己烷不易獲得，方案的可操作性不強，裝置的一次性投入費用較高，并不具有普遍性。
DTT的用途之一是作為巰基化DNA的還原劑和去保護劑。巰基化DNA末端硫原子在溶液中趨向于形成二聚體，特別是在存在氧氣的情況下。這種二聚化大大降低了一些偶聯反應實驗（如DNA在生物感應器中的固定）的效率；而在DNA溶液中加入DTT，反應一段時間后除去，就可以降低DNA的二聚化。
DTT也常常被用于蛋白質中雙硫鍵的還原，可用于阻止蛋白質中的半胱氨酸之間所形成的蛋白質分子內或分子間雙硫鍵。但DTT往往無法還原包埋于蛋白質結構內部（溶劑不可及）的雙硫鍵，這類雙硫鍵的還原常常需要先將蛋白質變性（高溫加熱或加入變性劑，如6M鹽酸胍、8M尿素或1%SDS）。反之，根據DTT存在情況下，雙硫鍵還原速度的不同，可以判斷其包埋程度的深淺。
另外二硫蘇糖醇在各行各業中還有著更加廣泛的應用。
馬保亮等[5]研究了二硫蘇糖醇對乳球蛋白淀粉樣纖維形成的影響，淀粉樣纖維與老年癡呆癥、帕金森病和非神經性組織淀粉樣變性病等人類疾病相關。運用ThT熒光、剛果紅結合和透射電鏡的方法研究了還原劑二硫蘇糖醇對乳球蛋白淀粉樣纖維形成的影響。實驗結果表明：當乳球蛋白在中性條件和5M尿素中培養時，乳球蛋白會形成淀粉樣纖維。然而當在溶液中加入二硫蘇糖醇時，其淀粉樣纖維的形成會受到抑制，并且這種抑制能力依賴于二硫蘇糖醇的濃度。這些結果表明，二硫鍵在乳球蛋白淀粉樣纖維形成過程中起著非常關鍵的作用。
羅軒等[6]探討二硫蘇糖醇（DTT）誘導大鼠正常肝細胞株BRL-3A發生內質網應激時細胞內葡萄糖調節蛋白78（GRP78）、鈣蛋白酶2（calpain-2)、caspase-12及caspase-3的表達變化及對細胞凋亡的影響。方法：采用2.5mmol/LDTT分別處理BRL-3A細胞12h和24h，應用real-timePCR檢測細胞內GRP78、calpain-2、caspase-12及caspase-3的mRNA水平；采用細胞免疫熒光檢測細胞內GRP78、calpain-2、caspase-12及caspase-3的蛋白表達；應用Westernblot檢測cleavedcaspase-12及cleaved caspase-3的表達變化；采用流式細胞術檢測細胞凋亡情況。結果：BRL-3A細胞經DTT處理12h及24h后，GRP78、calpain-2及caspase-12的mRNA表達較正常對照組顯著升高(P<0.01)，而caspase-3的mRNA水平與正常對照組比較無顯著變化；細胞免疫熒光及Westernblot檢測發現，DTT處理細胞12h及24h后，BRL-3A細胞內GRP78、calpain-2、caspase-12及caspase-3的蛋白表達均較正常對照組顯著增高，同時，cleavedcaspase-12及cleavedcaspase-3的表達也較正常對照組明顯增多(P<0.05)；流式細胞術檢測發現，經DTT處理后BRL-3A細胞的凋亡率較正常對照組顯著增加（P<0.05)。結論：二硫蘇糖醇誘導BRL-3A細胞凋亡可能與calpain-2/caspase-12信號通路激活有關。
陳新斌等[7]以耐海水菠菜品種‘荷蘭3號’為材料，采用水培方法，研究了二硫蘇糖醇（DTT）對海水脅迫及甲基紫精（MV）誘導下菠菜活性氧代謝及葉綠素熒光特性的影響。結果表明，海水脅迫與MV處理一樣，誘導菠菜葉片產生氧化脅迫，使超氧陰離子（噶）產生速率、過氧化氫（H2O2）含量和丙二醛（MDA）含量顯著上升，葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素和類胡蘿卜素含量顯著下降，最大光量子產量（Fv/Fm）、實際光量子產量（Yield）、電子傳遞速率（ETR）和光化學猝滅系數（qP）顯著降低，而非光化學猝滅系數（NPQ/4）顯著上升；海水脅迫與MV處理下，由葉柄導入葉黃素循環活性抑制劑DTT，菠菜葉片活性氧（ROS）大量積累，導致光合色素降解加劇，Fv/Fm、Yield、ETR、NPQ、qP進一步下降。上述結果表明，海水脅迫抑制了菠菜葉片葉黃素循環活性，降低了葉片非輻射能量耗散能力，加重了葉片ROS積累，從而導致光合色素含量降低，PSⅡ活性下降，電子傳遞速率降低，用于光化學反應的能量部分減少，光合作用受到嚴重影響，說明海水脅迫下葉黃素循環在保持菠菜葉片光合色素穩定和光合作用正常運轉中發揮重要作用。
李玉玲等[8]建立了一種在前處理過程中使用二硫蘇糖醇(DTT)為還原劑，反相高效液相色譜法檢測奶粉中含硫氨基酸的方法。方法：奶粉經酸法水解后，加入二硫蘇糖醇對水解液進行還原處理,用反相高效液相色譜法檢測奶粉中含硫氨基酸，對還原條件、色譜分離條件進行優化,確定最佳檢測條件。結果：蛋氨酸(Met)、胱氨酸[(Cys)2]、半胱氨酸(Cys)檢測限分別為0.7μmol/L、0.3μmol/L、0.5μmol/L，定量檢測范圍均為10～750 tmol/L，相關系數分別為0.9998、0.9999、0.9991。最佳DTT作用條件為向1 mL水解液中加入100μL0.1 mol/L DTT溶液，室溫反應1h。測得奶粉中Met、(Cys)2含量分別為0.37g/100 g、0.14 g/100 g，加標回收率均在82％～87％之間，相對標準偏差(RSD)≤1.5％。結論：在前處理過程中使用適量DTT做還原劑，用反向高效液相色譜法可準確檢測奶粉中含硫氨基酸的含量。
王杰等[9]為了抑制鋰硫電池的穿梭效應，改善鋰硫電池的電化學性能，嘗試以二硫蘇糖醇(DTT)為剪切劑，對高階多硫化物進行剪切以阻止其溶解。將二硫蘇糖醇(DTT)摻入多壁碳納米管(MWCNTs)紙中，制得DTT夾層，將該DTT夾層置于鋰硫扣式半電池正極片和隔膜之間，正極片的載硫面密度約為2 mg/cm2。SEM觀察結果證實DTT均勻分散在MWCNTs紙的表面和空隙中。電化學測試結果表明引入DTT夾層結構的鋰硫電池在0.05C倍率首次放電比容量達到1288 mAh/g，首次庫倫效率接近100%，在0.5C、2C、4C倍率下充放電時的比容量分別達到650 mAh/g、600 mAh/g、410 mAh/g。DTT夾層結構的引入可有效剪切高階多硫化物并阻止其遷移到鋰負極，從而抑制穿梭效應，改善鋰硫電池的循環穩定性和庫倫效率。
張曼曼等[10]基于DTT法測量廣州市區PM2.5的氧化潛勢。大氣顆粒物氧化潛勢（Oxidative potential）常用于表征顆粒物對人體健康的影響。二硫蘇糖醇（DTT）法是近年發展的一種測定顆粒物氧化潛勢的方法，本研究改進了該方法的顆粒物提取方式和反應流程，并開展了廣州市區PM2.5氧化潛勢（DTTm&DTTv）的測量。結果表明，廣州市區2018年1月和4月PM2.5的DTTm值分別為（13.47±3.86），（14.66±4.49）pmol/（min·μg），DTTv值分別為（4.67±1.06），（4.45±1.02）nmol/（min·m3），與國內外研究結果相當。
DTT還能夠保護正常晶體蛋白所含的半胱氨酸等成分不受氧化修飾，減少其變性可能性；還能夠使已發生聚集的晶體蛋白發生分子之間的二硫鍵解離，阻止晶體蛋白高分子聚合物的形成，進而阻止其晶體蛋白由水溶性變為水不溶性，亦即抑制了晶體的混濁乃至白內障的發生；與其他抗氧化、抗糖化、抗游離基等成分合用，能夠發揮良性協同效應。
一些世界知名公司也用DTT進行了一系列卓越成效的實驗。
比如賽默飛世爾科技為了研究端粒酶受Wnt/beta-catenin信號調控，采用了DTT進行免疫沉淀實驗；為了研究HIV的中和抗體經過演化而識別病毒的保守結構，采用DTT進行細胞裂解實驗[11]。
西格瑪奧德里奇為了研究Vav2和Vav3蛋白在皮膚癌中的作用，二硫蘇糖醇被用于進行細胞培養實驗[12]；為了研究卵細胞產生過程受MARF1調控，采用了DTT進行卵母細胞裂解實驗；為了利用cIAP1的自身泛素化能夠被拮抗劑誘導的cIAP1的構象改變所促進，采用DTT進行cIAP1降解產物測序實驗；為了研究小鼠胚胎在植入子宮前5hmC的清除是一個依賴于DNA復制的被動過程，采用DTT以3mM濃度進行有絲分裂染色體分析實驗。
Illumina公司為了研究深海中的幾種細菌被發現屬于化能無機自養型生物，采用DTT以2 mM濃度進行多重置換擴增實驗[13]。
綜上所述，二硫蘇糖醇不僅在蛋白質生化領域有著突出的應用優勢，其在病理學研究、食品安全與監測、環境科學、高端材料等領域也有著令人矚目的表現。我們深信，隨著科技的發展，不斷的積累，DTT的應用潛力會被逐步挖掘，市場需求空間將會越來越廣。
[1] Whitesides, etc, Rates of Thiol-Disulfide Interchange Reactionsbetween Mono and Dithiols and Ellman’s Reagent, [J], J. Org. Chem, 1977, 42(2):332-338
[2] 余汶檑，二硫蘇糖醇的合成方法，[P]，CN101503384A，2009
[3] 陳軍民等，一種二硫蘇糖醇的制備方法，[P]，CN103073462A，2013
[4] 江幼岷，趙忠等，一種制備1,4-二硫代蘇糖醇的方法，[P]，CN1074718A，1993
[5] Baoliang Ma, Liangshu Wei, etc, Dithiothreitol?Inhibits?the?Amyloid?Fibril?Formationof β-Lactoglobulin, [J] Biophysics, 2014, 2, 39-44
[6] 羅軒，韓冰等，二硫蘇糖醇通過激活calpain-2/caspase-12信號通路誘導BRL-3A細胞凋亡，[J]，中國病理生理雜志，2018年10期
[7] 陳新斌，孫錦等，二硫蘇糖醇對海水脅迫下菠菜活性氧代謝及葉綠素熒光特性的影響，[J]，園藝學報，2012年12期
[8] 李玉玲，李衛華，二硫蘇糖醇在奶粉含硫氨基酸檢測中的應用，[J]，食品安全質量檢測學報，2012年第3期171-176頁
[9] 王杰，孫曉剛等，利用二硫蘇糖醇夾層抑制鋰硫電池的穿梭效應，[J]，材料導報，2018年07期
[10] 張曼曼，李慧蓉等，基于DTT法測量廣州市區PM2.5的氧化潛勢，[J]，中國環境科學，2019，39(6)：2258~2266
[11] Mattia Bonsignori, etc, Focused evolution of HIV-1 neutralizingantibodies revealed by structures and deep sequencing, [J], Science, 2011( 16):1593-602
[12] Mauricio Menacho-Márquez, etc, The Rho exchangefactors Vav2 and Vav3 favor skin tumor initiation and promotion by engagingextracellular signaling loops, [J], PLoS Biol, 2013, 11(7):e1001615
[13] Swan BK, etc, Potential for chemolithoautotrophyamong ubiquitous bacteria lineages in the dark ocean, [J], Science,2011, 333(6047):1296-300