异种自由基配对的超分子作用力

摘要

π-π堆积作用力已经被广泛研究.经典的π-π堆积作用力分为两种,包括,i)缺电子芳香化合物和富电子芳香化合物之间的给体-受体作用力;ii)两个相同的芳香自由基化合物之间的π电子自由基配对作用力.而学术界一般认为，第二种作用力，即π电子自由基配对作用力只能发生在同种自由基之间。这个假设是基于同种自由基的SOMO 轨道的匹配性。不同的芳香自由基化合物，它们的SOMO 轨道的相位是不匹配的。然后，最近的研究发现，在库伦吸引力的驱动下，两种不同的自由基，即联吡啶自由基阳离子和萘二酰亚胺自由基阴离子也能产生自由基自旋配对作用力——尽管它们的SOMO 轨道并不完全匹配。这种新型的异种自由基配对作用力可以用来驱动主客体识别与分子机器的运动。该研究结果也颠覆了“不匹配的SOMO 轨道不能进行自旋匹配”的传统观点，表明在其他超分子作用力的“辅助”下，异种自由基配对的作用力是可能的。我们进一步利用这类新型的超分子作用力完成了主客体化学识别和分子机器的驱动。