吩噻嗪研究频获突破,多领域应用前景广阔
近期,吩噻嗪相关研究成果频出,在材料科学、医学等领域展现出巨大的应用潜力,吸引了众多科研人员的目光。
在材料科学方面,武汉大学李倩倩团队取得重要进展。他们通过精确调整吩噻嗪构象,成功实现了室温下的可逆构象转变和自恢复刺激响应磷光,相关研究成果于 2025 年 2 月 26 日发表在《光:科学与应用》杂志上。分子构象灵活性对有机材料的刺激响应特性至关重要,但因分子间相互作用的高能势垒和限制,实现可逆分子转化颇具挑战。该团队通过在吩噻嗪衍生物中引入不同位置和数量的空间障碍物,调节分子构象,使 17 种化合物的折叠角从 180° 逐渐变为 90°。当角度位于 112° 且具有适度空间效应时,低能量势垒和相互调节的分子运动,让机械力作用下的构象动态可逆转变成为可能,首次实现自恢复和刺激响应的磷光特性。这一成果为有机材料自恢复性能的实现开辟了新途径,有望推动智能材料多功能性能的发展。
同时,清华大学化学系张希教授课题组的徐江飞等人在点击 - 剪切化学方面,基于吩噻嗪取得重要突破。研究团队探索吩噻嗪自由基主客体化学性质时,发现其在胺存在时可快速歧化生成硫亚胺和吩噻嗪。加入合适氧化剂后,吩噻嗪能原位产生自由基与胺高效生成硫亚胺;而生成的硫亚胺在光照下又能以几乎定量的方式重新生成吩噻嗪和胺。基于此,团队建立了吩噻嗪和胺之间的点击 - 剪切反应。该反应在乙腈和水的混合溶剂中,室温、空气环境下数分钟即可完成,对常见官能团兼容性良好,且点击反应制备的硫亚胺化合物在 380nm 光照下可发生剪切反应。此反应可用于单氨基取代 α - 环糊精上氨基位点的可逆修饰,以及通过界面聚合构筑可解聚的聚合物,展现出良好的选择性和高效率。相关成果于 9 月 20 日发表于《科学》杂志。
在医学领域,针对胶质母细胞瘤这一常见且极具破坏性的脑肿瘤,有研究设计了一系列基于吩噻嗪的半导体聚合物。通过精妙调控吩噻嗪和噻吩基团的侧链或取代基,获得了兼具优质荧光性能、良好溶解性、卓越光热转换能力及平衡活性氧生成效率的近红外二区聚合物发光剂。最优聚合物采用支化烷基链与四苯乙烯悬垂基团,调控辐射能量耗散通道与非辐射能量耗散通道间的平衡。载脂蛋白 E 修饰的该聚合物纳米粒,借助高灵敏度近红外二区成像技术,成功实现血脑屏障穿透及胶质瘤细胞靶向过程的监测,近红外照射最大化了光子在原位耐药性胶质母细胞瘤光动力 / 光热协同治疗中的利用率,有效消融肿瘤,显著延长小鼠生存期。
此外,李振教授和刘小钢教授合作报道了一种基于二羰基作为吩噻嗪(PTZ)单元连接剂的设计策略,通过光激活协同作用实现多重光响应。掺有五种 PTZ 衍生物的聚乙烯醇薄膜展示出光诱导室温磷光特性,其中 DPTZC1 在 PVA 薄膜中还表现出独特的宏观光致变形行为,其优异光学性能源于酮 - 烯醇互变异构效应与基质刚性的共同作用,并促进了光诱导自由基的生成,有望用于模仿生物体自然运动和变形等仿生应用。
随着科研人员对吩噻嗪研究的不断深入,其在更多领域的潜在价值将逐步被挖掘和应用,为解决实际问题、推动产业发展提供新的思路和方法。本报也将持续关注吩噻嗪相关领域的最新动态。
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