控制反应性来宾系统中的离子识别

有时，一个分子只有与另一个分子形成所谓的“客体-客体”复合物，才能进行特定的化学反应-然后这两个分子不是通过共价键而是通过分子间力结合在一起的。发生的事情是，首先，宿主会识别来宾，然后它会发生化学反应并变成另一个分子。

但是现在，金泽大学的重寿彰(Shigehisa Akine)及其同事表明，颠倒的顺序也是可能的：首先，主体发生化学反应，然后主体识别并与客体离子形成复合物。此外，他们发现可以通过修饰客体离子来切换识别和反应的顺序。当两个过程发生的时间尺度显着不同时，区分这两种选择(“先识别”或“先反应”)就变得很重要，这种情况可在包括药物输送在内的应用中加以利用。

在他们的研究中，研究人员使用了含钴的主体分子(“金属主体”)，该主体的空腔可以容纳特定的离子(带电原子)作为客体。金属主体可以经历称为配体交换反应的类型的反应。使用此主机系统的优点是发生的反应过程缓慢，并且易于通过核磁共振(NMR)光谱进行监控。作为客体离子，Akine及其同事使用了一种名为NaOTf的化合物，其中含有钠离子，该钠离子在形成宿主-客体复合物时会占据宿主的腔。

将NaOTf添加到金属基质中后，NMR信号最初并未指向结构变化。然而，三个小时后，确实发生了变化，表明新分子的形成。为了确定该过程是“识别第一”还是“反应第一”，研究人员检查了配体交换反应的动力学及其与钠浓度的关系。他们发现，反应速度随钠浓度的增加而显着增加，这使他们得出结论，对于钠而言，其机理是“首先识别”。

Akine及其同事对基于钾和rub的客体化合物进行了类似的实验。有趣的是，他们观察到配体交换随后以无客体的形式发生，这意味着整个过程是“反应优先”。

观察到的结合类型对客体金属离子类型的依赖性不仅增加了对客体化学及其动力学的新见解，而且还可能导致应用。科学家认为，“对这种机制的理解将有助于开发新的可编程的访客吸收/释放系统，例如药物输送系统。”

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