在理解超分子多组分体系的构筑时,人们往往将其视作一种“自下而上、由小及大”的逐级组装过程。然而,这种传统认识并不总能反映真实的分子组装机制。近日,吉林大学吴光鹭教授团队在经典葫芦脲体系中揭示出一种非经典的组装路径:体系会先形成更高阶的多组分动力学中间体,再退化为相对低阶的热力学稳定产物。
该团队在跟踪葫芦[8]脲介导的2:1三元复合物形成过程时,利用停流光谱技术捕捉到一种吸收峰异常红移的瞬态物种,并发现该组装过程呈现表观一级动力学特征,与传统的二级或三级模型并不一致。通过精心设计的客体分子体系,并结合系统的热力学与动力学分析,他们确认该过程会经历一个2:2四元复合物中间体:体系首先生成这一高阶复合物,随后解离为最终的2:1三元复合物,而后者的生成为决速步,从而导致整体表现出一级动力学行为。

图1.(a)葫芦[8]脲与客体分子形成2:1复合物的可能组装路径;(b–c)热量滴定揭示典型体系的两步结合行为及单步重叠过程;(d–f)停流吸收光谱实验证实组装过程中存在短寿命红移中间体。
近几年,人们发现2:2四元复合物比想象中更加常见,并普遍认为:2:2四元复合物是热力学非常优势的产物。吴光鹭团队的工作则进一步指出,这类复合物同样可能是动力学上极优势的中间态,既可作为热力学终产物,也可作为反应路径上的动力学中间体。这一发现为重新审视超分子组装的机制提供了新的视角,并为构建复杂的组装网络和实现动态调控开辟了新的思路。

图2.(a)复合过程的动力学网络示意,显示两条竞争路径:经由2:2中间体的path[+1]的速率常数为直接结合客体的path[+3]的36倍;(b)两条路径的能量势垒对比图(单位:kJ/mol)。
该研究成果以“Quaternary 2:2 Complexes as Kinetic Intermediates: Unveiling an Overlooked Pathway in Cucurbit[8] uril-Mediated Assembly”为题发表在中国化学会旗舰期刊CCS Chemistry(CCS Chem., 2025, 7, 2978–2986)。炸金花在线-炸金花在线玩
博士研究生杨天意为第一作者,吴光鹭为通讯作者。
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