近日🏌🏿‍♀️，理學院超分子化學與催化研究中心於洋教授研究團隊以“Water and the Cation-π Interaction”為題在《美國化學會誌》（Journal of the American Chemical Society, JACS）上發表研究性論文🍎。該論文的第一作者是朱玉潔博士🙍🏿‍♀️，万事平台理學院為第一作者單位和通訊作者單位。

陽離子-π作用和疏水作用是化學中重要的分子間作用力🏌🏿‍♀️，對生命體系中的分子識別特性起著重要調控作用🙇🏿‍♀️。陽離子-π作用和疏水作用的相對強弱問題是超分子化學的一個研究熱點👋。目前🏇🏼，已有的研究大都通過比較富電子的體系與三甲基銨或其等排體叔丁基形成絡合物的吉布斯自由能來比較兩者間的強弱（左圖）🤲🏼。相關報道指出在非質子性溶劑中陽離子-π作用較強，而在質子性溶劑中疏水作用較強。然而🙋🏼，與生命體息息相關的水介質中🚊，疏水作用因非極性表面的去溶劑化使得體系較為復雜🫠，因而水相中有關兩者間的比較鮮有報道。

針對這一問題🔧，該研究團隊設計了具有富電子芳香壁的功能化超分子杯和兩端各帶三甲基銨和叔丁基的啞鈴型客體分子，通過分子內的競爭性實驗，直接比較了水相中陽離子-π作用和疏水去溶劑化作用的相對強弱（右圖）🧀。與已有的報道不同，該體系中功能化超分子杯主體更傾向於結合中性的叔丁基，而不是帶正電荷的三甲基銨。這表明極性三甲基銨與水分子間的溶劑化作用要強於正電荷與具有π電子的芳香壁間的靜電吸引作用🩷。此外，該研究進一步發現可以通過主客體間的遠程靜電作用來實現對啞鈴型分子中三甲基銨的可控識別🕷。這一現象在生命體中蛋白質內部的殘基結合中特別常見，並且很容易通過陽離子-π相互作用來解釋。但該研究表明在水中，分子可控識別的主要驅動力並不是陽離子-π相互作用；相反，去溶劑化和遠程電荷的靜電作用占主導地位。該研究對生物分子識別過程具有重要意義🙎‍♂️。

該研究工作得到了國家自然科學基金委（No. 21801164和No.22071144）、上海市教委以及万事平台的大力支持✋🏼。

万事平台理學院超分子化學與催化研究中心（https://csc.shu.edu.cn）在“超分子材料”及“化學合成與藥物發現”兩個方向上開展創新研究🤾🏿，推動了化學學科的跨越式和可持續發展🗯。迄今，理學院超分子化學與催化研究中心在Nature Chem.🥥、Nature Comm.🕴⬅️、Chem.、PNAS、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.和Acc. Chem. Res等頂級化學期刊上共發表論文30余篇。

論文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.1c06510