福建物構所非共價相互作用研究獲進展

非共價相互作用是超分子化學的基石，因此研究和發展新型非共價作用具有科學意義。生命體中廣泛存在的基團——羰基，作為電子給體和受體參與多種非共價相互作用，如氫鍵、硫鍵和n→π*軌道作用等，在生命活動和分子組裝中發揮關鍵作用。同時，動態共價鍵能夠將非共價相互作用的動態性和共價鍵的穩定性結合，在構建功能組裝體和材料方面展現出應用價值。動態共價體系的分子多樣性為發現和量化非共價相互作用提供了新途徑。

近年來，中國科學院福建物質結構研究所尤磊課題組在羰基參與的非共價相互作用的研究中取得了進展，探索了非共價鍵與動態共價鍵的作用機制如n→π*作用、硫鍵和芳基-羰基作用，并實現了功能化應用。

當前，羰基參與的非共價相互作用已取得較多進展，但鮮有關于芳基作為電子給體、羰基碳作為電子受體的芳基-羰基作用的報道。近期，該團隊以鄰甲酰基苯磺酰胺為平臺發展了新型芳基-羰基作用。研究通過晶體結構、核磁譜圖和理論計算闡明了芳基-醛/亞胺作用的機制。其中，靜電和色散作用為主要貢獻，π→π*軌道作用貢獻較少。研究利用亞胺交換反應，量化芳基-羰基作用，通過取代基效應和溶劑效應賦予調控。研究發現，芳基-醛/亞胺作用具有功能性，促進動態共價反應的動力學和熱力學選擇性的逆轉以及動態組合庫的自分類，實現了熒光信號的多樣化調控。這一新型非共價相互作用有望應用于動態組裝、智能開關、功能材料等領域。

軌道相互作用等非共價鍵的類型、結構及機制的研究豐富了非共價相互作用工具箱，對識別組裝、復雜體系、響應性材料及其功能化具有指導意義。

相關研究成果發表在Advanced Science上。研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院前沿科學重點研究項目和福建省自然科學基金的支持。