综述 | 从合成到应用：BODIPY 合成汇总与功能前景

BODIPY 凭借优异荧光性能被广泛研究，向 BODIPY 母核稠合 (杂) 芳香环是拓展 π 共轭、红移吸收发射到远红外/近红外 (NIR) 最有效手段。整理自 1981 年以来所有类型稠环 BODIPY 合成路线，分为从头合成(使用已经稠环化的吡咯前体)与后修饰(对普通 BODIPY 进行分子内环化实现稠环)两条合成路线。

• 对文章内容进行简要介绍，完整版请见 DOI: 10.1016/j.ccr.2026.218162。

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母核基础合成方法

所有 BODIPY 都需要先合成二吡咯甲烷/二吡咯甲烯 ，再用 BF3・OEt2进行氟硼螯合。

二吡咯甲烷氧化路线

醛与 α‑未取代吡咯酸催化缩合得到二吡咯甲烷，DDQ/对氯四苯醌氧化得到二吡咯甲烯，加三乙胺、BF3・OEt2得到 BODIPY。适合在 meso 位引入芳基取代。

2‑酰基吡咯缩合路线

2‑酰基吡咯和 α‑未取代吡咯在 POCl3下缩合生成二吡咯甲烯盐，碱去质子后氟硼螯合得到 BODIPY。meso 位可以是 H、烷基、芳基，也可构建不对称 BODIPY，还可通过酸酐、酰氯、原甲酸三乙酯等试剂一步构建。

简单 BODIPY

通过Knoevenagel 缩合反应或偶联反应对 BODIPY 母核进行延伸修饰，使 BODIPY 红移吸收发射至 NIR 区，提高穿透深度，可用于光动力治疗（PDT）或荧光成像等治疗/成像领域。

药效团与BODIPY进行偶联，可赋予 BODIPY 探针 β-淀粉样蛋白（Aβ）斑块检测、可溶性Aβ寡聚体检测、神经原纤维缠结（NFT）检测等检测功能，用于阿尔茨海默病诊断。

大环芳烃和 BODIPY 染料的结合可以构建针对各种客体的化学传感器和具有定制性质的智能材料，如过渡/金属离子传感、化学传感器、模拟光捕获系统等。

[a]‑稠合 BODIPY

从头合成方法

改良 Paal‑Knorr 反应

2-羟基苯乙酮衍生物与芳酰肼反应生成酰腙中间体，再经四乙酸铅氧化，重排得到 2-酰基苯乙酮（1,4-二酮中间体）。随后在氨或铵盐下进行改良 Paal-Knorr 反应，两分子 1,4-二酮缩合构建二苯并二吡咯甲烯骨架，最后经氟硼螯合得到目标苯并[a]-稠合 BODIPY。

后续基于改良 Paal-Knorr 反应开发了多个系列的稠合 BODIPY。

硼-稠合苯并[a]-BODIPY 前体：合成四甲氧基取代的苯并[a]-稠合 8H-BODIPY，经BBr3脱除甲基后，生成的酚氧原子直接配位到硼中心，分子内环化得到硼氧稠合产物。该产物稳定性较低，进一步与碘甲烷、碘己烷反应，得到烷氧基取代的稳定硼稠合衍生物。

萘并[a]-稠合衍生物：以萘环取代苯环的 1,4-二酮为前体，合成萘并[a]-稠合 8H-BODIPY，同样可经 BBr3处理得到萘并硼稠合产物。

噻吩拓展的苯并[a]-稠合 BODIPY：在苯并[a]-稠合母核的异吲哚环上引入溴原子作为反应位点，经 Suzuki-Miyaura 或 Stille 交叉偶联引入噻吩，再经脱甲基-环化得到噻吩取代的硼稠合产物。

太阳能电池用锚定基团衍生物：在异吲哚环的不同位置引入溴代位点，经 Suzuki 偶联引入噻吩乙醛，脱保护后与氰基乙酸发生 Knoevenagel 缩合，引入羧基锚定基团，得到两种区域异构的染料敏化太阳能电池用 BODIPY 敏化剂。

对称与不对称衍生物：经改良 Paal-Knorr 策略，合成系列对称与不对称苯并[a]-稠合 BODIPY。α 位分别引入乙基噻吩、甲氧基苯基、二甲氨基苯基，苯环上修饰甲氧基或溴原子。溴取代的产物还可通过 Stille 或 Sonogashira 偶联进行后修饰，进一步拓展共轭结构。

四氢异吲哚路线：以 1,3-二羰基化合物与甘氨酸乙酯盐酸盐为原料，经碱催化缩合、分子内 Knoevenagel 反应得到四氢异吲哚羧酸酯砌块。再与醛经酸催化缩合得到二吡咯甲烷，氧化后氟硼螯合，得到四氢苯并[a]-稠合 BODIPY，最后经 DDQ 氧化芳构化得到全芳香苯并[a]-稠合产物。

进一步开发了 3,5,8-三芳基取代的苯并[a]-稠合 BODIPY，先合成二碘代四氢苯并[a]-稠合 BODIPY，Suzuki 偶联引入芳基后 DDQ 芳构化，产物产率中等，荧光性质优异。

单苯并[a]-稠合不对称 BODIPY：以 3-苯基-2H-异吲哚-1-甲醛和 2,4-二苯基-1H-吡咯为原料，经 POCl3介导的缩合反应、氟硼螯合得到产物。

萘并稠合光动力治疗试剂：以 1-四氢萘酮为起始原料，经多步反应得到四氢苯并异吲哚吡咯砌块，再与原甲酸三乙酯缩合、氟硼螯合得到[a]-稠合 BODIPY 母核，最后经 Knoevenagel 缩合引入二甲氨基苯乙烯基团，得到近红外光敏剂 BBDP。

硒醇特异性荧光探针：利用改良 Paal-Knorr 策略合成带有乙酸酯基团的苯并[a]-稠合 BODIPY，水解得到酚羟基后，与 2,4-二硝基苯反应形成醚键，构建荧光淬灭型探针。在硒醇作用下发生亲核芳香取代反应，释放出荧光母体，实现对硒醇的高选择性检测，可区分硒醇与硫醇。

苯并呋喃[a]-稠合 BODIPY：以 2,4-二羟基苯乙酮为原料，经 ICl 或 N-碘代琥珀酰亚胺碘化得到碘代中间体，再经 Sonogashira 偶联/铜钯催化环化构建苯并呋喃二酮，随后经改良 Paal-Knorr 反应、氟硼螯合，得到双苯并呋喃[a]-稠合 BODIPY。

二氢萘并[a]-稠合 BODIPY：以 2-乙酰基-1-四氢萘酮为原料，与氨基丙二酸二乙酯反应得到二氢萘并吡咯羧酸酯，水解脱羧后得到吡咯砌块，再分别通过醛缩合-氧化、酰氯缩合两条路线，得到系列二氢萘并[a]-稠合 BODIPY。

Barton‑Zard 反应

硝基烯烃与异氰基乙酸酯在 DBU 碱作用合成稠环吡咯前体，再组装 BODIPY。可制备环己并、苯并[a]‑稠合近红外 BODIPY 生物偶联探针，产物可利用 DDQ 氧化实现芳构化。

逆 Diels‑Alder 反应

使用掩蔽型异吲哚前体规避不稳定游离中间体，高温下发生逆反应脱除小分子，定量得到芳构化苯并[a]-稠合产物。

[b]‑稠合 BODIPY

[b]‑稠合为新环共享 BODIPY 骨架 C2‑C3（α、β 位）碳原子，双稠合常称作 [bg]‑稠合。

从头合成

五元杂环稠合

呋喃、噻吩、硒吩、咔唑稠合产物，代表系列 Keio Fluors（KFL）消光系数高、峰形窄，适合多色生物成像，硒吩引入重原子可增强系间窜越，用作PDT光敏剂。

后修饰合成

以普通 BODIPY 为底物，利用 β 位反应位点构建稠环，是快速构建化合物库的首选方法。其中，氧化环化反应常用氧化剂为FeCl3、二 (三氟乙酸) 碘苯（PIFA）。

PIFA 氧化环化反应

以PIFA为氧化剂，对 β 位多芳基取代 BODIPY 进行氧化关环，构建对应的 [b]-稠合结构。相比 FeCl3，PIFA 氧化条件更温和，适用于对强酸、路易斯酸敏感的底物，官能团兼容性更好。

总结

1. 完整梳理稠环 BODIPY 从头合成 vs 后修饰的合成方法，并按结构进行分类

2. 指明研究缺口：部分类型报道少，部分化合物结构存在争议，光物理、理论计算、器件应用可以进一步拓展。