碳硼烷是由碳、硼和氢原子组成的分子,已被证实在化学、材料科学和生物医学领域具有重要的应用前景。例如,它们正用于通过硼中子俘获疗法(BNCT)对抗癌症,这是一种针对恶性肿瘤的实验性放射疗法,对细胞具有高度选择性。这些化合物在高温和辐射下高度稳定,具有独特的电子性质,并能与各种生化分子发生作用。然而,对其进行化学修饰以扩展其潜在性质和应用仍是一大挑战。
近日,巴塞罗那大学和赫罗纳大学的团队,与南京大学(中国)合作,开发了一种创新方法,来选择性修饰这些富含硼的分子簇。该论文发表在期刊《德国应用化学国际版》上,为癌症治疗、化学传感器和高性能发光材料中的应用开辟了新途径。
这项研究是由专家Jordi Poater、Miquel Solà和Hong Yan一起主导的。Jordi Poater是巴塞罗那大学化学学院无机与有机化学系的研究员,也是ICREA的成员,同时也是巴塞罗那大学理论与计算化学研究所(简称IQTCUB)的成员;Miquel Solà是赫罗纳大学计算化学与催化研究所的;Hong Yan是南京大学的,负责合成这块。
从抗癌到发光材料
碳硼烷有个多面体的笼状结构(也叫簇),里面有很多长得非常像的硼-氢(B-H)键,所以它们很难做化学修饰。这个团队现在搞出了一种无金属的策略,用高价碘试剂在温和的条件下选择性地激活这些键。
研究中,专家们发现了硼笼与碘之间史无前例的相互作用,这种作用促成了新的硼-氧、硼-氮、硼-硫和硼-磷键的生成。这些成果是在先前研究的基础上取得的,这项研究发现了硼笼内的一种新迁移过程,让传统方法碰不到的位置也能实现功能化。
“这些发现给化学家提供了一件新式多用途工具,用于设计功能性的含硼分子,在医学和材料科学上潜力巨大,”波阿特教授说,他主导了这些理论研究,这些研究对解释反应机理和为何选择性这么高,起到了关键作用。
这种新方法可以用来制备含硼化合物,很有应用前景,比如用于硼中子俘获疗法(BNCT)的新药,或者能检测氧气、产生活性氧的发光材料。
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