李昊、林旭锋、王林军课题组联合发表Angew. Chem.：构建具有正协同识别互斥双客体人工分子笼以模拟血红蛋白变构效应

变构效应是生物体系调控底物结合的普遍机制，血红蛋白即为典型代表。血红蛋白在结合氧气过程中发生构象转换：松弛态（R态）协同结合四分子氧，紧张态（T态）则协同释放四分子氧。这种正协同性——即首个氧分子结合后增强后续氧分子的亲和力——是血红蛋白高效输氧的分子基础。

一个关键问题是：人工主体能否实现对客体的正协同运输？原则上可以，但通常仅当客体之间相互吸引时成立。若第一客体与第二客体存在吸引作用，则第二客体的结合能力往往高于第一客体，表现为正协同；反之，若客体间无吸引甚至相互排斥，则通常呈现反协同效应，即第一客体抑制第二客体的结合。

更具挑战性的问题在于：能否设计出即使客体相互排斥仍能实现正协同识别的人工体系？受血红蛋白变构启发，李昊课题组设计了一个含尿素单元的分子笼。该分子笼通过分子内偶极–离子作用驱动折叠，模拟血红蛋白的紧张态，初始不具备识别客体的能力。然而，当引入阴离子后，分子笼发生解折叠，模拟松弛态，并通过氢键与库仑力结合第一个阴离子。值得注意的是，首个阴离子的包结稳定了解折叠构象，从而有利于第二个阴离子的识别。最终，尽管两个阴离子之间存在静电排斥，第二个阴离子的结合常数仍比第一个高出2500倍。

图1. 分子笼对两个阴离子的正向协同性识别。

该文章的四个共同一作魏玉禧（化合物合成与表征）、赵晨（化合物合成）、冯廷龙（理论计算）分别为浙大化学系2025级博士生、2024级硕士生及2022级硕士生，刘溢韬（负责金属腐蚀实验）为南京理工大学2022级博士生。另外的通讯作者中有浙江大学张松娜博士，香港大学吴广成博士，南京理工的崔朋飞教授，浙江大学王林军教授，浙江大学林旭锋教授以及德克萨斯大学奥斯汀分校Jonathan L. Sessler教授。

相关工作发表于Angewandte Chemie International Edition, DOI:doi.org/10.1002/anie.9333885

供稿：李昊课题组

编辑：夏琦、邹尔纯

审核：陆展

终审：张曼华