《Dyes and Pigments》：Advances in Optical Analytical Reagents Based on Acridone derivatives
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分子发光分析技术成为关键分析手段，acridone衍生物因其刚性平面共轭结构和优异发光性能，在化学发光探针、荧光传感、光敏剂及OLED材料等领域展现广阔应用前景。本文系统综述了acridone衍生物的合成方法、结构扩展与荧光性能关系，及其作为前柱衍生化试剂、荧光探针、光敏剂和化学发光探针的应用进展，并探讨了未来挑战与研究方向。
刘万琪|朱磊|焦世华|陶美婷|尤金茂|孙志伟
山东省生命有机分析重点实验室，曲阜师范大学化学与化学工程学院，中国山东省曲阜市273165
摘要
随着科学研究的不断深入和发展，分子发光分析方法已成为一种日益重要的分析技术。具有优异性能和光活性结构的荧光团对于建立高灵敏度的光学检测方法至关重要。近年来，由于吖啶酮衍生物具有稳定的、刚性的平面共轭结构和良好的发光特性，它们在分析化学中得到了广泛应用。本文综述了吖啶酮衍生物作为光学分析试剂的进展。首先，简要回顾了近年来报道的吖啶酮衍生物的经典和新出现的合成方法。然后总结了吖啶酮结构的扩展及其发光特性的相应趋势。此外，本文还重点分类和评价了基于吖啶酮的分析试剂，主要关注四种类型的吖啶酮衍生物：柱前衍生化试剂、荧光传感探针、小分子光敏剂和化学发光探针。最后，讨论了一些可能出现的新机遇和挑战，并提出了增强未来研究的建议。吖啶酮衍生物在分析化学中具有广泛的用途。本文系统地回顾了它们的主要应用和潜在挑战，为吖啶酮基化合物的发展提供了宝贵的参考。
引言
吖啶酮衍生物最初是从天然产物中获得的，主要来源于植物根部。这些衍生物主要分布在芸香科植物中。1948年，人们首次从澳大利亚的热带雨林植物中提取出天然吖啶酮。迄今为止，已分离出一百多种吖啶酮衍生物。研究表明，由于其独特的结构和活性，吖啶酮衍生物可以用于制备药物化合物。这些吖啶酮化合物具有多种生物活性，包括抗癌、抗肿瘤、抗病毒和抗真菌作用。此外，吖啶酮衍生物还可用于生产各种酶抑制剂，通过靶向调节机制调节不同的生理过程，为药物开发和临床应用提供有效解决方案[1]、[2]、[3]、[4]、[5]。例如，V. de Paul Zoua等人从植物中获得了两种吖啶酮生物碱Ver A和B，这两种物质均具有药用特性。具体来说，Ver A可以促进维生素D的生成，而Ver B有助于减少皮肤色素沉着[6]。P. Durairaju等人成功合成了两种吖啶酮衍生物：乙基5-(2-(9-氧代吖啶-10(9H)-基)乙酰胺基)噻吩-2-羧酸酯（EATPC）和乙基2-(2-(9-氧代吖啶-10(9H)-基)乙酰胺基)噻唑-5-羧酸酯（EATZC），这两种衍生物可以抑制人类乳腺癌细胞的活性和增殖。同时，EATPC和EATZC还表现出细胞毒性，具有显著的抑菌活性，可以有效控制病原体[1]。N. Bhusare等人发现AKT是非小细胞肺癌的有效靶点，并证实吖啶酮衍生物可作为潜在药物，有效阻断肺癌[7]。F. Zhu等人的研究表明，吖啶酮衍生物可以抑制淋巴瘤细胞的活性，并可开发成药品，实现诊断和治疗的结合[8]。B.O.A.-N. Fadi G. Saqallah发现了两种新型吖啶酮衍生物NSC380324和NSC618163，这两种化合物是P2Y12受体的高效选择性抑制剂，在医学领域具有很大的发展潜力[9]。A. Sadeghian等人利用11-氯-3-甲基-3H-咪唑(4,5-a)吖啶（CMIA）展示了良好的选择性和强大的抗菌效果，为创新抗菌剂的发展提供了有价值的见解[10]。H. Minezhad Anbarani等人研究了新型四环咪唑[4,5-a]吖啶与乙酰胆碱酯酶（AChE）的相互作用，其发现对药物开发具有重要意义[11]。
吖啶酮的特殊结构使其具有出色的稳定性和显著的发光特性。对吖啶酮核心的各种修饰可以在保持结构完整性的同时带来可调的光物理特性。由于其固有的发光特性，基于吖啶酮的化合物成为先进光电应用的多功能候选材料。目前的吖啶酮衍生物更多地被研究作为有机发光二极管（OLEDs）材料，利用其可调的电子结构来提高性能。吖啶酮衍生物的高荧光量子产率以及单重态和三重态寿命的差异使其具有热激活延迟荧光和室温磷光行为。这些光物理特性以及优异的溶液加工性使其非常适合作为高性能OLEDs材料。因此，吖啶酮有助于开发在高亮度条件下仍能保持高效率的器件材料[12]、[13]、[14]、[15]、[16]。例如，J. Tamuliene和J. Sarlauskas最近开发了一种基于吖啶酮的新材料，该材料不仅具有高发光强度和优异的稳定性，还为高能材料的发展提供了有价值的见解[17]。此外，喹吖啶酮和胺-羰基融合发射体与吖啶酮具有结构相似性，由于它们的电子构型相似，这些化合物作为OLEDs的发射材料具有很大的潜力[18]、[19]、[20]。
此外，吖啶酮骨架在从染料化学到生物材料和功能材料设计等多种应用中表现出显著的多功能性。例如，吖啶酮化合物可以用于制造热敏材料或传感器，在轻微热刺激下会发出强烈的发光信号，从而便于检测温度变化[17]；这类化合物也可用于制造细胞靶向材料或实现细胞检测。值得注意的是，吖啶酮作为一种多功能且广泛使用的发光染料，在下一代功能染料的设计中具有巨大潜力[22]。通过策略性的结构修饰（如偶联反应或其他合成工艺），吖啶酮衍生物可以被开发成高性能的有机电子材料。G. Zhu的研究小组展示了与双吖啶酮结构类似的邻苯二甲嗪衍生物的动态和可逆扩展，这种结构修饰显著提高了分子内电荷转移（ICT）效率，使该化合物成为连续可调有机电子材料的有希望的候选者[23]。I. Kulszewicz-Bajer等人发现，苯氧嗪-N-己基吖啶酮衍生物（正交位、间位和对位取代变体，分别表示为o-A、m-A和p-A）的位置异构性对其电子性质有显著影响，使这类化合物成为有机电子和光电子应用的理想候选者[24]。H. T. Le领导的研究小组独立报道了结构类似的吖啶酮衍生物，通过在2位和7位进行系统功能化，得到了一系列化合物（A-DPA、A-2DPA、A-2PTZ和A-2TPA），这些合理设计的衍生物表现出可调的光电特性，显示出在光伏应用中的巨大潜力[25]。此外，吖啶酮衍生物作为金属合金腐蚀抑制的活性剂也显示出显著潜力，这得益于其强大的化学吸附和表面改性性能[26]。
除了上述多种功能材料外，吖啶酮衍生物还被开发成各种用于高灵敏度发光分析的分析试剂。已有许多报道指出吖啶酮被用作高效液相色谱-荧光检测（HPLC-FLD）的柱前衍生化试剂。吖啶酮衍生物也越来越被用作传感和成像分析的荧光探针。此外，荧光素和吖啶inium相关的化学发光试剂也参与了吖啶酮的发光过程。本综述系统地研究了吖啶酮骨架的现代合成策略，并探讨了其衍生物的结构-荧光关系。本文对吖啶酮衍生物的多功能应用进行了系统分类，主要包括衍生化试剂、荧光探针和化学发光试剂，并全面探讨了这些多功能化合物在现代分析研究中的重要应用。最后，我们批判性地评估了吖啶酮基功能材料发展的新兴研究前沿和面临的挑战，为它们的未来发展提供了战略性的见解。
吖啶酮衍生物的合成方法
虽然一些有价值的吖啶酮衍生物最初是通过分离和纯化天然产物获得的，但为了满足大规模需求和改善性能，已经开发出了越来越多的合成方法。传统的吖啶酮合成方法主要依赖于各种催化剂催化的N-菲兰酸的环化反应。近年来，也出现了一些高效的新反应
吖啶酮的结构扩展及其光学性能调控
由于其结构简单、易于功能化以及出色的性能，吖啶酮衍生物已成为检测应用中很有前景的探针类别。吖啶酮骨架的功能化使其具有可调的光物理特性，能够适应多种分析条件，使其成为传感、生物成像和光电子设备等多功能平台的理想选择。
吖啶酮衍生物的分析应用
基于吖啶酮的化合物在分析化学中显示出广泛的应用价值，本文将详细阐述其在四个领域的最新进展：衍生化试剂、荧光探针、光敏剂和化学发光系统。
结论与展望
本文系统地探讨了吖啶酮衍生物的传统和创新的合成方法，特别强调了这些化合物的结构-荧光关系，并突出了它们作为衍生化试剂、荧光分子探针、光敏剂和化学发光成分在分析化学中的新兴应用。
吖啶酮化学的最新进展显著增强了我们对它的光物理特性的理解
CRediT作者贡献声明
焦世华：数据管理。
尤金茂：监督、资金获取。
数据管理。
孙志伟：撰写 – 审稿与编辑、监督、资金获取。
朱磊：形式分析、数据管理。
刘万琪：撰写 – 原稿撰写、研究、概念构思。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
我们感谢山东省自然科学基金支持的ZR2024MB017和2021ZDSYS23项目提供的财务支持。同时，我们也感谢曲阜师范大学的本科生创新培训计划（XJ2022077）的支持。
