上海工程技术大学王乐课题组《Coord. Chem. Rev.》综述:多功能环三磷腈衍生物在传感、成像、诊疗及仿酶催化中的应用

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环三磷腈，具有六元共轭环且含六个活性P-Cl键，易功能化，已发展为一类重要可控的有机平台。目前，许多结构和功能多样的环三磷腈衍生物在化学，生物，医学等领域呈现优异的应用价值。近期，上海工程技术大学的王乐副教授与美国南佛罗里达的Li-June Ming教授在《Coordination Chemistry Reviews》上发表了题为“Specific recognitions of multivalent cyclotriphosphazene derivatives in sensing, imaging, theranostics, and biomimetic catalysis”的综述(DOI: 10.1016/j.ccr.2021.214326）。详细介绍了环三磷腈衍生物在传感、成像、诊疗及仿酶催化中的应用的最新进展：a)对各种靶点（分子和离子）的荧光识别；b）在生物医药（成像与诊疗）领域的应用；c）金属介导的仿酶催化；d）并对其潜在的应用前景如环境能源和电子器件进行了展望。

1.本文首先对环三磷腈类衍生物的制备进行梳理（图1）：环三磷腈衍生物三类常见制备方法：a）枝状：直接与其连接形成各种枝状衍生物；b）树状：以环三磷腈为核心通过发散衍生化形成树枝状衍生物；c）聚合状：与活性linker（如荧光染料等）交叉耦合，形成网络聚合物。

图1. 环三磷腈类衍生物的结构分类及其应用

2.详细总结了环三磷腈在传感、成像、诊疗及仿酶催化中的应用的最新进展

基于传感的需求：环三磷腈衍生物可以通过直接或者间接的多功能修饰（如引入发光基团和识别位点），构建满足环境、生物和医药目标的分子和金属的识别的探针。如图2中化合物1-4可有效的识别Fe³⁺或Fe²⁺离子； 5和6可分别检测Co²⁺和Al³⁺；7同时检测Cu²⁺和Ag⁺离子。化合物8呈现对硝基芳香族化合物的有效检测。基于成像的需求：多个荧光基团可修饰到环三磷腈活性分子上，用于这些活性分子药理及代谢的示踪与评估。图2中文献报道的化合物9-12，不仅丰富了临床示踪剂的种类，也为有机活性分子的药代研究提供了有效的策略。基于医学诊疗多功能的需求：一些环三磷腈与荧光团交叉偶联的聚合物，有效的整合成像，识别及载药等功能，构建了多功能荧光平台，可用于金属离子和生物分子的检测（化合物13-15），各种药物的载体（化合物16）。此外，催化领域也呈现出良好的应用，化合物物17-21可有效实现氧化还原，水解，和其它类型的催化，呈现良好的催化活性。(图3)

图2 环三磷腈衍生物用于传感（1-8）和成像（9-12）的化合物结构

图3  环三磷腈衍生物用于医学诊疗多功能的需求（13-16）和催化（17-21）的化合物结构

3. 对环三磷腈多功能平台的应用进行总结与展望 ：截止发稿，2021年最新文献调研发现环三磷腈多功能衍生物呈现更广泛的用途：如a）具有特定的相互作用的抗菌和抗癌活性（化合物22），b）基于其光学电化学性能的修饰，可能在节能方面有应用（化合物23，24），以及c）整合电子元件与功能材料，可功能化为传感器、药物载体等电子器件，进一步接近产业化（化合物25-27）。图4为最新多功能环三磷腈衍生物的化学结构。

图4 最新多功能环三磷腈衍生物的化学结构

作者简介

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王乐，副教授，上海工程技术大学，化学化工学院。研究兴趣主要集中在：含磷有机功能分子设计合成与性能研究。师从磷化学家赵玉芬院士，曾在法国磷化学家Jean-Pierre Majoral院士课题组访学。目前主要围绕环三磷腈功能分子的设计合成，其在生物医药，荧光检测及催化领域的研究，发表相关SCI论文20余篇。 

Li-June Ming，教授，南佛罗里达大学（美国）， 化学系。研究兴趣为生物(无机)化学和核磁技术，至今发表相关学术论文 80余篇，其中包括国际一流期刊，如J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Commun., 和Inorg. Chem.等等，参与撰写书籍4本。

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.ccr.2021.214326

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