化学与材料科学学院功能共轭分子团队长期聚焦功能荧光染料的构建和应用研究，近期在硼配位化学、荧光探针设计与光物理性质调控领域取得突破。
1. 全共轭噻吩稠合BODIPY寡聚体：
近日，基于前期硫桥连BODIPY二聚体研究 (J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 48, 21992; Org. Lett. 2021, 23, 7220；Org. Lett. 2021, 23, 7661)，团队联合魏亚雄、江晓春等课题组创新性地发展了基于全共轭噻吩稠合BODIPY寡聚体的新型B/N/S杂原子掺杂稠环π共轭体系。团队采用卤化BODIPY前体，通过分子间亲核芳香取代 (SNAr) 反应与分子内芳香氧化偶联的协同策略，高效构筑了系列具有原子级精确的全共轭噻吩稠合BODIPY寡聚体。其中，八聚体结构包含罕见的31个线性稠环骨架。这种扩展π共轭体系使吸收峰从500 nm (单体）红移至822 nm (八聚体)，并具有高达800000 M-1 cm-1的摩尔吸光系数，同时兼具荧光 (ΦFL = 0.32，N2)、长三重态寿命 (τT = 0.61-15.4 μs)、高效三重态量子产率（ΦT = 0.24-0.81）以及单线态氧生成能力。理论研究表明，噻吩环的弱芳香性导致三重态局域化特征：单线态能量随共轭延长显著降低，而三重态能量保持恒定。尤为引人注目的是，四聚体、六聚体和八聚体均表现出强烈的近红外热活化延迟荧光 (TADF)。该工作不仅实现了杂原子掺杂稠环π体系的可控构筑，更揭示了大π共轭体系中单重态-三重态能级的精准调控机制，为设计窄带发射新一代TADF分子提供了新策略。
本研究揭示了大π共轭结构中激子空间分布 (单重态离域/三重态局域) 对光物理性质的调控机制，为设计具有特定单重态-三重态行为的功能分子提供了新方法。所开发的BODIPY寡聚体在近红外荧光成像、OLEDs及光敏剂领域展现出多重应用前景，其独特的结构-性能关系为后续分子工程提供了理论基础。工作近期发表于美国化学会志 (J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 21041)。宫清宝博士为论文第一作者，安徽师范大学物理与电子信息学院魏亚雄博士，化学与材料学院郝二红、焦莉娟教授，以及皖南医学院弋矶山医院江晓春教授为论文共同通讯作者。
原文：Fully Conjugated Thiophene-Fused Oligo-BODIPYs: A Class of Intensely Near-Infrared Absorbing, Arc-Shaped Materials with up to 31 Linearly-Fused Rings, Qingbao Gong, Jinsong Shao, Wanwan Li, Xing Guo, Shizhang Ling, Yun Wu, Yaxiong Wei,* Xinsheng Xu, Xiaochun Jiang,* Lijuan Jiao,* Erhong Hao*
J. Am. Chem. Soc. 2025, https://doi.org/10.1021/jacs.5c05873
2. 具有定量光诱导电荷转移的B(III) 配位荧光团分子组装体用于化学传感与生物成像：
光诱导电荷转移 (PeT) 作为构建刺激响应型荧光探针的基础机制，目前仍面临诸多挑战，包括缺乏普适性定量模型、系统性案例研究不足、信号干扰以及合成复杂性等问题。团队提出了一种以硼为核心的PeT分子工程策略，利用B(III) 中心的独特四面体配位几何结构，通过可编程的硼配位化学精确调控染料的电子能级和光物理性质。以二吡咯甲烷为核心骨架，通过调节硼酸与不同亲核试剂 (如醇、酚和羧酸) 的配位，开发了一种模块化的多组分一锅合成平台，实现了B-PeT染料的高效组装。将该策略拓展至三吡咯和四吡咯骨架，成功合成了近红外 (NIR) B-PeT染料。通过合成75种B(III)-衍生物并对其进行表征，系统阐明了PeT构效活性关系，并建立了定量预测模型，为减轻PeT信号干扰提供了理论指导。设计的B-PeT探针在光激活成像和溶酶体pH传感中表现出优异性能，凸显了其转化潜力。
本研究确立了硼配位化学作为PeT探针设计的模块化工具包，为下一代功能增强、合成高效的智能传感器提供了可扩展的分子平台。工作近期发表于德国应用化学杂志 (Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202509567)。李衡博士为论文第一作者，安徽师范大学化学与材料学院青年教师郭幸博士以及郝二红、焦莉娟教授为论文共同通讯作者。
原文：Modular Assembly of B(III)-Coordinated Fluorophores with Quantitatively Predictable Photoinduced Electron Transfer for Chemosensing and Bioimaging, Heng Li, Luying Guo, Wei Miao, Zhaoyun Wang, Zhengxin Kang, Shaozhen Wang, Xing Guo,* ChangJiang Yu, Lijuan Jiao,* Erhong Hao*
Angew. Chem. Int. Ed. 2025, https://doi.org/10.1002/anie.202509567
3. 模块化一锅法制备硼羧基化二吡咯甲川染料——可见光与双光子可激活的光笼平台
光笼是药物递送和光活化成像的先进平台，在生物医学领域引起了广泛关注。尽管最近在将激发波长转移到可见光和近红外光方面取得了进展，但提高光解量子产率 (Φr) 和相应的解笼横截面 (ε•Φr，高效光笼的关键参数) 仍然极具挑战性。最近，团队通过引入光控的COO-B键裂解与二吡咯甲川、芳基和羧酸基团相连的四配位硼来应对这一挑战。团队发展了一种多组分一锅合成BODIPY笼的高效方法，创建了一个多样化的光笼分子库，系统的研究了其光释放结构-活性关系和机制。由于高效的COO-B键光解和BODIPY染料的高消光系数，发展的光笼具有高达1488 M-1 cm-1的解笼横截面，能够在低光和染料剂量 (0.2 mW，50 nM) 下快速进行溶酶体光活化荧光成像，并在斑马鱼中实现连续双光子 (λex = 950 nm) 光活化。当负载药物丙戊酸 (VPA) 时，这些光笼可优化药物摄取，并在内质网或溶酶体中实现精确的光激活释放，将药效提高约18,540倍。
团队发展的这些结构简单、易于合成且高效的双光子BODIPY基光笼体系，在光控荧光成像与药物释放中均表现出色，为光笼在生物医学领域的多功能集成展现出广阔前景。本研究为通过精确调控四配位硼分子光解过程提供了宝贵的范例，将促进具有不同结构和功能的四配位硼光电笼的进一步发展。工作近期发表于美国化学会志( J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, DOI：10.1021/jacs.5c09606)。李衡博士为论文第一作者，安徽师范大学化学与材料学院青年教师郭幸博士和郝二红教授为论文共同通讯作者。
原文：Modular One-Pot Access to Boron-Carboxylated Dipyrromethene Dyes as Visible-Light and Two-Photon Activatable Photocages, Heng Li, Qian Li, Luying Guo, Xing Guo,* Qi Zhang, Zhaoyun Wang, Qinghua Wu, Shaozhen Wang, Lijuan Jiao, Erhong Hao*
J. Am. Chem. Soc. 2025, https://doi.org/10.1021/jacs.5c09606
