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此反应是蛋白质结晶学中制备重原子衍生物最常用的方法之一。由于许多蛋白质，如SH酶，其活性中心涉及一SH基，当遇到重金属离子而生成硫醇盐时，将导致酶的失活，因此制备这类蛋白质时应避免进入重金属离子。
半胱氨酸可与二硫硝基苯甲酸(dithionitrobenzoic acid，缩写为 DTNB)或称 Ellman 试剂发生硫醇-二硫化物交换反应：
$\smiles{NC(OC)(C)C(N)=S}+\smiles{OC(=O)NSSCC(=O)O}\rightarrow \smiles{OC(=O)NSSSCC(N)C(=O)O}+\smiles{O=S(=O)(O)C(=O)O} $
DTNB 硫硝基苯甲酸
反应中 1 分子的半胱氨酸引起 1 分子的硫硝基苯甲酸的释放。它在 pH 8.0 时，在 412 nm 波长处有强烈的光吸收，因此可利用分光光度法定量测定一SH基。
巯基很容易受空气或其他氧化剂氧化。当有微量的金属离子如 $Cu^{2+}$，$Fe^{2+}$，$Co^{2+}$ 或 $Mn^{2+}$ 存在下，巯基的空气氧化将显著提高。这些离子可能是反应所需的催化剂，巯基的这些金属络合物可能是与氧作用的真正反应物。硫酸氧化中一般遇到的只有两种氧化衍生物：二硫化物和磺酸。前者是硫酸的空气氧化产物；
$2R-SH + \frac{1}{2}O_2 \rightarrow R-S-S-R + H_2O$
例如半胱氨酸氧化成胱氨酸(见本章氨基酸的分类部分)。后者是在更强的氧化剂作用下产生的,例如用过甲酸(performic acid)处理,一SH基和一S—S—(二硫键)被氧化成磺酸基(一SO₃H)。
胱氨酸中的二硫键在稳定蛋白质的构象上起很大的作用。氧化剂和还原剂都可打开二硫键。过甲酸可以定量地打开二硫键，生成磺基丙氨酸（cysteic acid）残基。还原剂如巯基化合物（R—SH）也能打开二硫键，生成半胱氨酸残基及相应的二硫化物：
$\smiles{NC(CO)C(=O)O.NC(C)C(=O)O.SS.C=O}\xrightarrow{6HCOOOH} 2\smiles{NC(CS(=O)(=O)O)C(=O)O}+6HCOOOH $
$\smiles{NC(CO)C(=O)O.NC(C)C(=O)O.SS.C=O}\xrightarrow{\smiles{CS.CS}} 2\smiles{NC@@HC(=O)O}+\smiles{CSSC} $
这里使用的还原剂有巯基乙醇（mercaptoethanol）、巯基乙酸（mercaptoacetic acid）、二硫苏糖醇（dithiothreitol，缩写为DTT）等。其中最有用的是二硫苏糖醇及其异构体二硫赤藓糖醇（dithioerythritol）：
$\smiles{CS.SO.COC.CO}+\smiles{CSSC}\rightleftharpoons \smiles{OC1C(O)C2CCSSC1CS2}+\smiles{CS.CS} $