吖啶酮自1888年被Gabriel無意中合成出來以后，其大量的衍生物被廣泛的設計合成以及應用。由于吖啶酮自身的結(jié)構決定了吖啶酮有以下四方面的性質(zhì)：吖啶酮本身含有推電子基團(N—R)和吸電子基團(C—O)，所以吖啶酮具有很好的電子傳輸能力。同時吖啶酮具有良好的熒光性能，且經(jīng)過合理的修飾可以和體內(nèi)物質(zhì)較好地結(jié)合。在吖啶酮4位的碳上引入富電子的原子后與lO位上含有的氮原子相鄰，此類衍生物容易和金屬離子配位從而改變該類化合物的熒光特性。以往的藥學研究表明：吖啶酮類衍生物不僅具有殺菌、消炎的療效，而且具有較好的抑制癌細胞生長的作用。近年來人們對吖啶酮類衍生物的研究興趣有增無減，且主要集中在以上4個方面。

吖啶酮類衍生物的光電性質(zhì)研究

2002年，Wong等在以往研究的基礎上選擇合適的炔類化合物與吖啶酮反應生成了一類新型的具有熒光標簽功能的化合物，并將這類化合物與低親核性的雙羰基金屬配合物配位高產(chǎn)率、簡易的制備了一類以吖啶酮為發(fā)色基團的配合物1—4_7](結(jié)構式見表1)，經(jīng)光學研究表明在常溫下這幾種配合物在溶劑中發(fā)出藍到藍綠色的光，并且觀察到了典型的熒光體發(fā)光帶的淬滅過程。這類化合物的合成解釋了在含有多種金屬簇心時應該怎樣調(diào)節(jié)配合物的熒光發(fā)光性能，并且觀察到的熒光淬滅過程對我們理解新型分子熒光傳感系統(tǒng)的發(fā)展具有至關重要的作用。

2007年，Wong等以缺電子吖啶酮衍生物作為新的功能中心合成了一類具有低能帶隙的金屬聚合物5-6，經(jīng)過光電性質(zhì)研究，發(fā)現(xiàn)這類聚合物具有電子可調(diào)的能帶隙，聚合物P2的光學能帶隙(Eg)為2．1Oev比聚合物P1低了2．6ev。受電子二氰基亞甲基結(jié)構單元在吖啶酮主鏈上的嵌入產(chǎn)生了一個強的 一共軛體系，這種共軛體系具有鮮明的A結(jié)構便于電子在分子內(nèi)轉(zhuǎn)移。這類聚合物的發(fā)現(xiàn)開辟了一條制備窄能帶的含金屬的共聚物。

2009年，Btinzli等將之前合成的N-甲基苯并咪唑吡啶一2一羧酸配體 利用巧妙的合成方法將吖啶酮引入到該化合物體系得到了兩種新型的吖啶酮一苯并咪唑稠環(huán)配體7和8，吖啶酮的引人大大的拓寬了這種三齒配體的應用范圍。這兩種配體和鑭系金屬在乙腈溶液中自組裝形成了熱力學穩(wěn)定的中性配合物，分子式為Ln(LABX)。。接著Biinzli等在乙腈溶液中對這兩種化合物的光物理性質(zhì)進行了研究，研究表明配體7和8比8一羥基喹啉衍生物配體的配位范圍廣泛(發(fā)光壽命為60vs，熒光量子效率為100 )Ell 3。這兩種配體與鑭系金屬形成的配體的敏化效率均在5O ～6O 之間，并激發(fā)波長位于400~430nm。2010年，Inagaki等口2]利用以往合成的吖啶酮橋接的有機硅前體 ，將吖啶酮結(jié)構中氮原子上的氫用甲基取代得到了兩種吖啶酮橋連的透明、捕獲可見光的周期性介孔薄膜(PMO)，這種介孔薄膜的制備主要利用不含甲基9、N-甲基取代的吖啶酮10(結(jié)構式見表I)在酸性溶膠凝膠條件下縮聚橋連雙三乙氧基硅烷前體以表面活性劑為模板通過蒸汽誘導的自組裝(EISA)形成的。獲得的吖啶酮橋連的PMO薄膜可吸收430nm 處的可見光，并且在500nm處發(fā)射熒光，進一步的研究表明，將熒光染料摻雜到吖啶酮-PMO 的介觀通道中可以有效地使吖啶酮基團中的能量成漏斗式的注入到染料中，從而導致了染料的熒光發(fā)射光譜集中在600nm 處，使薄膜具有很強的光捕獲能力。

2013年，Soloducho等利用stille鈀催化偶聯(lián)反應合成了12種以吖啶酮一亞芳基為共軛結(jié)構單元的新型化合物11-22(結(jié)構式見表1)，并測定了這12種化合物的紫外吸收、熒光吸收、電化學性質(zhì)。光學研究表明合成的這4種化合物都具有較好的光化學性質(zhì)，電化學研究表明這些新型的以芳香基為共軛基團的頹型吖啶酮衍生物有望成為電或化學發(fā)光的發(fā)射器。

吖啶酮類衍生物作為生物熒光探針的研究

2011年，Singh等在以往研究的基礎上以化合物23為前體，選擇合適的取代基取代N一1O位得到了3種吖啶酮衍生物24—26(結(jié)構式見表1)，這3種化合物在HEPES緩沖溶液中(pH一7.2)與ATP結(jié)合表現(xiàn)出了劇烈的熒光變化，這種專一的選擇性和結(jié)合的穩(wěn)定性，使這3種化合物能夠有效地檢測ATP的代謝過程。

在較多的DNA敏化劑中，由于青花素衍生物，釕基配合物l20]和DNA結(jié)合的穩(wěn)定性和較好的光物理性質(zhì)、較高的光穩(wěn)定性，因此作為生物分析物而被廣泛的應用，這類化合物大都具有較好的水溶性。但是目前為止中性雜環(huán)生物探針很少報道作為研究DNA 的熒光探針。2013年，Chattopadhyay等利用天然的藥效團紫檀素和吖啶酮通過熱誘導級聯(lián)Sig—matropic重排反應生成了一種能夠與DNA鍵合的配體化合物27(結(jié)構式見表1)，化合物27具有合成簡單、細胞毒性低、優(yōu)良的光穩(wěn)定性、較高的量子效率的優(yōu)點，此外化合物27也補充了能夠作為核染色熒光成像辨別死細胞化合物的隊伍。

吖啶酮類衍生物作為熒光離子探針的研究

金屬離子的識別在生物、臨床和環(huán)境科學中都有著非常重要的作用 ，近年來由于熒光化學方法與其他檢測方法相比具有瞬間反應、易于觀察、高靈敏度的優(yōu)點，所以引起了很多科學家的研究興趣。越來越多的針對普通金屬離子和過渡金屬離子以及陰離子的熒光探針被設計、合成。

2010年，Mashraqui等利用吡啶基吡唑類化合物與吖啶酮組合成一種新型化合物吖啶酮基受體28(結(jié)構式見表1)，得到了一種敏感且選擇性較好的F一識別器。這種識別器主要通過顏色由藍到橙色的變化和發(fā)射扭轉(zhuǎn)響應而識別的，其他的陰離子如AcO一，C1一，Br一，I ，N0 ，SCN一，和HSOF在1O倍濃度條件下沒有或者是變化的很弱，利用 HNMR證明了N—H的去質(zhì)子化，檢測限為1．93×10一mol／L。

2011年，Das等兩步合成了9一吖啶酮一4羧酸化合物29(結(jié)構式見表1)，該化合物能夠利用熒光淬滅的方法選擇性的檢測出痕量Cr，而其他離子對其測量的干擾可以忽略不計，4一羧基吖啶酮在H &DMF混合溶液中和三價鉻離子具有較高的鍵親核性，親核點可能是4一羧甲基吖啶酮中的N，O與硬金屬離子(Cr)結(jié)合。

Cr不僅僅是人類和動物的體內(nèi)的必須成分，而且在糖類、脂類、蛋白質(zhì)、核酸的代謝中起著重要的作用，同時由于工業(yè)和農(nóng)業(yè)所排放的Cr。 對環(huán)境有著極大的危害，所以尋找簡易、快速識別的熒光探針是非常必要的。2014年，Zang等合理的設計、合成了一種識別Cr的吖啶希夫堿熒光探針30(結(jié)構式見表1)，這種熒光探針在甲醇溶液中對Cr。 顯示出較好的選擇性和敏感度，并且在中性甲醇溶液中也能夠識別Cr，說明此種吖啶希夫堿類化合物在生物體內(nèi)有應用的潛力。

吖啶酮類衍生物的生物活性研究進展

吖啶酮作為生物活性基本結(jié)構單元，進一步合成新的有特殊藥理活性的復雜化合物，其中大量的衍生物被證明具有抗癌活性，這大大促使了藥物學家對吖啶酮衍生物研究的興趣。

2009年，Neyts等在以前研究抗BVDV 的吖啶酮衍生物的基礎上口 ，發(fā)現(xiàn)該化合物能夠在Huh～5—2細胞中抑制HCV復制，從而促使Neyts等以吖啶酮為結(jié)構單元，經(jīng)過合理的設計、修飾得到潛在的抗HCV試劑3I(結(jié)構式見表1)，實驗研究表明該化合物對HCV NS3解旋酶具有很好地抑制作用，有望成為抗HCV 藥物。2010年，Boguszewska Cha—chulska等合成了幾十種4一羧甲基吖啶酮衍生物化合物測試抑制HCV的活性，其中化合物32(結(jié)構式見表1)是目前吖啶酮類衍生物對HCV活性最好的化合物，ECs。< 1／,M，TI>i000，是一種特效實用的潛在抗病毒藥物。雖然化合物32在HCV 的NS。雙螺旋酶抑制復制的機理沒有研究清楚，但是化合物32是一種研發(fā)抗HCV病毒的重要的先導物。

近年來，由于化學、結(jié)構生物學、信號傳導方面的深入研究，發(fā)現(xiàn)EGFR 有可能成為治療惡性腫瘤的高效靶點。2014年，Babu等 。 將具有較好細胞毒素作用的化合物吖啶酮和喹唑啉酮設計、合成一類新型的化合物，這類化合物是將吖啶酮作為基本結(jié)構單元通過酰胺鍵引入不同的喹唑啉酮化合物，并用合成的化合物進行乳腺癌腫瘤細胞和3種結(jié)腸癌細胞株進行細胞活性測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)化合物33(結(jié)構式見表1)具有廣譜、高效潛在的抗MCF7細胞株活性(ICs。一2．9 m)

展望

1. 通過對稱的引入芳香環(huán)、烯烴、炔烴等共軛基團進一步的擴大吖啶酮的共軛結(jié)構，或者設計以吖啶酮為中心的配體，與金屬原子配位是進一步優(yōu)化吖啶酮類衍生物光電性能的有效途徑。近幾年來，研究者們將吖啶酮衍生物制備成聚合物得到了理想的光電性能化合物，隨著不可再生能源的日益枯竭，太陽能是人們一直研究的熱點，如何能夠?qū)⑻柲苡行У剞D(zhuǎn)換成電能是科學家們孜孜不倦追求的目標，某些共軛吖啶酮類衍生物具有很強的光捕獲能力，所以如何將吖啶酮衍生物捕獲的光能高效的轉(zhuǎn)變成電能，以期在太陽能電池中有所應用應該是以后研究的熱點。
2. 開發(fā)在生命體內(nèi)能夠迅速鑒別生命體物質(zhì)的吖啶酮衍生物，吖啶酮類衍生物具有較好的生物活性，在生命體內(nèi)能與多種生命物質(zhì)作用從而改變吖啶酮的衍生物，利用這一點，設計、合成強有效的生物熒光探針，并應用到實際中去，是目前這一領域研究的熱點。
3. 由于吖啶酮本身固有的氧原子、氮原子都是富電子原子，所以經(jīng)過設計、修飾后會較易的與金屬離子配位，從而改變吖啶酮類衍生物的熒光性能達到識別金屬離子的作用，但是目前的進展只是停留在基礎研究上面，歸結(jié)起原因主要是因為：吖啶酮類化合物合成方法困難，產(chǎn)物不易分別，吖啶酮類衍生物的水溶性不好，所以阻止了其應用前景，所以在以后的研究過程中應該將主要目標放在克服這兩點上面。
4. 吖啶酮類衍生物大都具有較好的生物活性，是從事藥物化學研究者一直研究的熱點，但是目前為止，以吖啶酮為活性中心的新藥沒見報道，究其主要原因是因為分子的設計缺乏合理的指導性，所以在研究以吖啶酮為活性中心時，應該將強有力的計算工具、模擬工具和篩選工具加以應用，這樣會大大提高研發(fā)的速度。

鄭州原理生物科技有限公司是國內(nèi)乃至全球最大的吖啶和吖啶酮生產(chǎn)廠家，在吖啶酮和其衍生物的研究處于世界領先水平，歡迎咨詢。