发光材料因其多样且可调的光物理性能，在化学、生物学和材料科学领域备受关注。近年来，科学技术的进步推动了对功能性发光材料的深入研究，使其设计与应用逐渐成为研究的重点。其中，四配位硼分子因其独特的电子性质和易于功能化应用，在有机化学中备受瞩目。将硼原子（B）引入有机骨架中，可赋予其特殊的几何结构与电子特性，从而实现高量子产率、可调发射波长和优异的光稳定性。这些特性使得四配位硼化合物在荧光传感、防伪与光学成像等领域展现出重要的应用价值。

近日，陕西师范大学新概念传感器与分子材料研究院房喻院士团队在Precision Chemistry上发表了关于四配位硼光活性分子在荧光传感、生物成像及防伪方面最新进展的综述文章。该文探讨了四配位有机硼化合物在光活性材料方面的最新研究成果，重点强调了其可设计的分子结构及其对光电性能的显著影响。文章总结了调控这些化合物发光性能的四种关键策略，包括配体修饰、共轭长度调节、多功能取代基的引入以及桥接原子的改变。通过对这些策略的详细介绍，阐明了四配位硼光活性分子的结构与功能之间的密切关系。同时，文章还深入探讨了该类光活性分子在传感、信息防伪和生物成像领域的最新应用研究。

图1. 三配位有机硼化合物和四配位有机硼化合物的示意图。Nu代表亲核试剂，三个取代基（R，R'，R''）可以相同也可不同。

B原子具有三个价电子和两个空的p轨道，可通过sp²和sp³杂化形成三配位和四配位硼化合物。其中，四配位硼化合物由于其分子内B-X（X: N或O）配位键的形成而具有刚性π共轭结构，这显著提高了其发光效率和电子亲和力，显示出优异的光电性能。四配位硼的独特配位结构使其成为构建具有可调性质的新材料的理想候选者。为精确调控四配位硼化合物的发光性质，以满足特定应用需求，该综述首先探讨了几种对其发光性能进行调控的关键策略。例如，修改双齿螯合配体可以直接影响发光中心周围的电子环境；调节共轭骨架的长度有助于控制光的吸收和发射能量范围；引入各种功能性取代基可以进一步丰富化合物的性质和功能；最后，改变与硼原子结合的原子种类，从而探究不同元素间的协同效应如何影响发光性能。这些设计策略推动了光活性四配位硼功能分子的开发。

图2. 通过改变双齿螯合配体，调控硼原子周围的电子密度。

尽管四配位硼基光活性分子的研究取得了诸多进展，但在开发与应用方面仍面临诸多挑战。这些挑战包括精确控制光物理性能、提升在生物环境中的稳定性，以及简化合成工艺以降低生产成本等。例如，在生物成像应用中，荧光分子在生理条件下的降解或淬灭会显著影响成像效果。未来的研究应聚焦于开发高效且简便的合成策略，以增强化合物的稳定性和功能性，并深入探索其与目标分析物或生物环境之间的相互作用。这些改善将有助于推动四配位硼化合物在光电器件、医学诊断和信息安全系统中的实际应用，拓展其应用范围，并为传感技术和生物医学创新做出重要贡献。

相关论文发表在Precision Chemistry上，陕西师范大学博士研究生胡定芳为文章的第一作者，通讯作者为陕西师范大学房喻教授和黄蓉蓉博士。

房喻 教授

房喻，陕西师范大学教授，中国科学院院士。现任国家教材委员会委员，中国化学会常务理事，中国化学会应用化学学科委员会副主任，西安市科协主席，陕西省科普作家协会理事长，JPC Letters、Research、Responsive Materials、Advances in Colloid and Interface Science、《物理化学学报》和《化学进展》等期刊顾问编委或编委。主要从事功能表界面与分子材料研究，被国际同行誉为“国际薄膜荧光传感领域的领军人物”。提出了用于敏感薄膜创新制备的单分子层化学策略、分子凝胶策略和组合设计思想，揭示了adlayer效应。发明了“叠层式”传感器结构，研制了爆炸物、毒品薄膜荧光传感器和探测装备，独立撰写了《薄膜基荧光传感技术与应用》，率先将分子凝胶研究拓展至凝胶乳液体系，突破了传统凝胶乳液分散相体积分数限制，发展了轻质高强高分子泡沫材料软模板制备工艺。融合分子凝胶理论，解决了凝胶推进剂雾化困难和高能量密度材料长期悬浮稳定化等关键问题。