华东理工大学副教授慕欣团队与合作者，提出基于“羟基导向”的碳硼烷邻位三官能化策略，并成功构建了含碳硼烷结构的碱性磷酸酶（ALP）荧光探针，丰富了三维芳香性硼簇类化合物的合成方法学，也为硼中子俘获疗法药物和三维生物探针的开发提供了全新平台。相关研究成果近日发表于《化学》。
碳硼烷是一类富含硼原子的三维芳香性二十面体结构，因具有高热稳定性、亲脂性和生物代谢稳定性而在药物化学和材料科学领域受到了广泛关注。然而，在碳硼烷结构的化学修饰研究中，在空间环境相似的硼位点，特别是相邻位点选择性引入三种官能团长期以来难以实现。
为攻克上述难点，研究团队从9,10-二溴-间位碳硼烷出发，通过精确计算B?H键解离能，利用锰促进的氧化反应，在能量最低的B(5)位点引入羟基，成功构建出独特的“溴-溴-羟基”三角结构区。
进一步地，研究团队将羟基引入了钯催化的偶联反应体系。其中，羟基发挥了关键的“配位导向”作用。在首步B?N偶联后，羟基与碳酸根碱基配位并连接至钯中心形成螯合环，有效抑制了双B?N偶联副反应的发生，促进了芳基C?H键活化和后续B?C键偶联，从而推动芳胺或吲哚类化合物顺利完成环化，实现了碳硼烷笼与稠环结构的完美融合。
该方法展现出优异的底物兼容性和官能团耐受性。无论是含不同电子效应的芳胺，还是多环、杂环底物，均能高效参与反应。同时，该策略可以将复杂药物分子片段高效引入碳硼烷骨架。
此外，羟基进一步拓展了该三维骨架的后期修饰能力。研究团队成功将其与整合素抑制剂多肽c(RGDfK)及前列腺特异性膜抗原（PSMA）靶向配体中的GUL偶联，高效制备出一系列碳硼烷-生物分子偶联物。
在此基础上，研究团队设计并构建了靶向ALP的荧光探针。研究团队通过将环化产物的羟基修饰为磷酸基团，获得了水溶性良好且背景无荧光的前体分子。在ALP的特异性酶解作用下，磷酸基团被脱除，羟基得以恢复，激活聚集诱导发光（AIE）效应从而释放出荧光信号。
碳硼烷结构作为ALP荧光探针的验证实验。研究团队供图
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.chempr.2026.103008
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