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'''主客体化学'''，在超分子化学中指的是由两个或多个[[分子]]或[[离子]]组成的[[包合物]]，它们通过除了完全共价键之外的其他力量而保持独特的结构关系。<ref>{{cite book|last1=Steed|first1=Jonathan W.|last2=Atwood|first2=Jerry L.|title=Supramolecular Chemistry|date=2009|publisher=Wiley|isbn=978-0-470-51234-0|pages=1002|edition=2nd.}}</ref>主客体化学包含了分子识别和通过[[非共价作用力|非共价键]]相互作用的概念。非共价键对维持大分子（如蛋白质）的三维结构至关重要，也参与许多生物过程中大分子之间的特异但短暂的结合。
[[File:Cucurbit-6-uril_ActaCrystallB-Stru_1984_382.jpg|thumb|250x250px|对二甲苯二铵与[[葫蘆脲|葫芦脲]]结合的主客体复合物的晶体结构<ref>{{Cite journal |last=Freeman |first=Wade A. |year=1984 |title=Structures of the ''p''-xylylenediammonium chloride and calcium hydrogensulfate adducts of the cavitand 'cucurbituril', C<sub>36</sub>H<sub>36</sub>N<sub>24</sub>O<sub>12</sub> |journal=[[Acta Crystallographica B]] |volume=40 |issue=4 |page=382–387 |doi=10.1107/S0108768184002354}}</ref>]]
虽然非共价相互作用大致可以分为更多静电或色散贡献较多的相互作用，但有几种常提及的非共价相互作用类型：[[离子键]]、[[氢键]]、[[范德华力]]和[[疏水效应|疏水相互作用]]。<ref name="Molecularcellbiology">{{Cite book|title=Molecular Cell Biology|year=2008|isbn=978-0-7167-7601-7|last=Lodish, H.|last2=Berk, A.|last3=Kaiser, C.|publisher=Macmillan}}</ref>
[[File:Encapsulating_Assembly_ChemEurJ_1996_v2_p989.jpg|thumb|307x307px|客体[[氮|N<sub>2</sub>]]被束缚在主体氢键胶囊内<ref>{{Cite journal |last=Valdés |first=Carlos |last2=Toledo |first2=Leticia M. |last3=Spitz |first3=Urs |last4=Rebek |first4=Julius |year=1996 |title=Structure and Selectivity of a Small Dimeric Encapsulating Assembly |journal=Chem. Eur. J. |volume=2 |issue=8 |page=989–991 |doi=10.1002/chem.19960020814}}</ref>]]
主客互动自从被发现以来就引起了极大的关注。这是一个重要的领域，因为许多生物过程需要主客体相互作用，并且它在某些材料设计中很有用。典型的主体分子有环糊精、冠醚''等''。

主客体相互作用自從被發現以來，就引起了人們的極大關注。這是一個重要的領域，因為許多生物過程需要主客體相互作用，並且它在某些材料設計中很有用。典型的主體分子有[[环糊精|環糊精]]、[[冠醚]]等。

== 概述 ==
尽管范德瓦耳斯早在 1873 年就提出了分子间相互作用，但费舍尔在 1894年为[[超分子化學|超分子化学]]奠定了哲学基础。他指出，酶与蛋白质之间的相互作用表现为“锁-钥 ”方式。这种相互作用是主客体化学的基础。随着对非共价相互作用的深入理解，例如[[脱氧核糖核酸|DNA]]结构的明确阐明，化学家们开始强调非共价相互作用的重要性。<ref>{{Citation|title=Supramolecular chemistry|date=2023-01-25|url=https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Supramolecular_chemistry&oldid=1135615476|journal=Wikipedia|access-date=2023-02-15|language=en}}</ref>1967年，[[查尔斯·佩德森]]发现了冠醚，一种能够螯合某些金属离子的环状结构。随后，1969年，[[让-马里·莱恩]]发现了一类与冠醚相似的分子，称为[[穴状配体|穴醚]]。之后，[[唐纳德·克拉姆]]在能与某些化学物质发生选择性相互作用的独立分子基础上，合成了许多冠醚的变体。这三位科学家因 “开发和使用具有高选择性结构特异性相互作用的分子 ”而获得1987年诺贝尔化学奖。<ref>{{Cite web|title=The Nobel Prize in Chemistry 1987|url=https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1987/summary/|website=NobelPrize.org|language=en-US|access-date=2023-02-15|archive-date=2020-05-21|archive-url=https://web.archive.org/web/20200521194856/https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1987/summary/|dead-url=no}}</ref>2016年，[[伯纳德·费林加]]、[[弗雷澤·斯托達特|弗雷泽·斯托达特]]和[[让-皮埃尔·索瓦日]]因 “设计和合成[[分子機器|分子机器]] ”而获得诺贝尔化学奖。<ref>{{Cite web|title=The Nobel Prize in Chemistry 2016|url=https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2016/summary/|website=NobelPrize.org|language=en-US|access-date=2023-02-15|archive-date=2020-05-21|archive-url=https://web.archive.org/web/20200521195340/https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2016/summary/|dead-url=no}}</ref>

超分子化学是指包含离散数量化学成分的化学体系。这些体系的作用力从分子间作用力到共价结合不等。上述研究人员开创并拓展了超分子化学领域最重要的概念之一——主客体相互作用。主客体相互作用有两个重要组成部分，一个是“主体分子”，通常具有“孔状 ”结构，能够捕获一些其他分子。另一个是“客体分子”，通常比主体分子小，能够与主体分子结合。<ref>{{Cite journal |last=Tian |first=Xueqi |last2=Zuo |first2=Minzan |last3=Niu |first3=Pengbo |last4=Wang |first4=Kaiya |last5=Hu |first5=Xiaoyu |date=2020 |title=Research Advances of Host-Guest Supramolecular Self-Assemblies with Aggregration-Induced Emission Effect and Their Applications in Biomedical Field |url=http://sioc-journal.cn/Jwk_yjhx/CN/10.6023/cjoc202003066 |journal=Chinese Journal of Organic Chemistry |language=en |volume=40 |issue=7 |doi=10.6023/cjoc202003066 |issn=0253-2786 |access-date=2024-05-05 |archive-date=2024-06-06 |archive-url=https://web.archive.org/web/20240606173550/https://sioc-journal.cn/Jwk_yjhx/CN/10.6023/cjoc202003066 |dead-url=no }}</ref>在不同的情况下，相互作用的驱动力可能有所不同，如疏水效应、螯合效应、范德华力等。<ref name=":05" />因此，主客体相互作用可用于自愈合材料、刺激响应材料、室温磷光（room-temperature phosphorescence，RTP）、改善机械性能等。<ref>{{Cite journal |last=Stoddart |first=J. F. |date=1988 |title=Chapter 12. Host–guest chemistry |url=http://xlink.rsc.org/?DOI=OC9888500353 |journal=Annu. Rep. Prog. Chem., Sect. B: Org. Chem. |language=en |volume=85 |pages=353–386 |doi=10.1039/OC9888500353 |issn=0069-3030}}</ref><ref>{{Citation|last=Harada|first=Akira|title=Supramolecular Polymers (Host-Guest Interactions)|date=2013|url=http://link.springer.com/10.1007/978-3-642-36199-9_54-1|encyclopedia=Encyclopedia of Polymeric Nanomaterials|pages=1–5|editor-last=Kobayashi|editor-first=Shiro|access-date=2023-02-15|place=Berlin, Heidelberg|publisher=Springer Berlin Heidelberg|language=en|doi=10.1007/978-3-642-36199-9_54-1|isbn=978-3-642-36199-9|editor2-last=Müllen|editor2-first=Klaus}}</ref>

主客体化学是超分子化学的一个分支，其中主体分子与所谓的客体分子或离子结合。复合物的两个成分通过非共价作用力（最常见的是[[氢键]]作用）相互作用。宿主和客体之间的结合可能具有高度选择性，在这种情况下，这种相互作用被称为[[分子识别]]。通常，未结合状态和结合状态之间存在动态平衡：


: <math>H + G \rightleftharpoons\ HG</math>
: H="主体", G="客体", HG="主客体复合物"

“宿主”成分通常是较大的分子，它包围着较小的“客体”分子。在生物系统中，宿主和客体的类似术语通常分别称为[[酶]]和[[底物]]。 <ref name="textbook" />

主体通常是较大的分子，它包围着较小的“客体”分子。在生物系统中，通常将 “主体”和“客体 ”分别称为[[酶]]和[[底物]]。

== 大环主体的主要类型 ==

=== [[冠醚]] ===
[[File:Fig_1_threading_of_macrocyclic_ring.png|thumb|386x386px| a）18-冠-6的结构。b）冠醚与1,2,3-三唑（轮烷）的螺纹连接。 c) a-CD 和聚乙二醇（PEG）的包合。d) b-环糊精和噻吩基分子的穿线。重绘自<ref name=":05">{{Cite book|url=https://www.worldcat.org/oclc/992802408|title=Comprehensive supramolecular chemistry II|date=2017|others=J. L. Atwood, George W. Gokel, Leonard J. Barbour|isbn=978-0-12-803199-5|location=Amsterdam, Netherlands|oclc=992802408}}
[[Category:CS1 maint: location missing publisher]]
[[Category:CS1 maint: others]]</ref>]]
冠醚是由多个乙二醇单元组成的环状结构。由于其孔隙半径与碱金属离子的半径相似，冠醚以其结合金属离子的能力而闻名。例如，12-冠-4、15-冠-5、18-冠-6、21-冠-7 和 24-冠-8 分别与钾、钠、铵和钙离子发生作用。<ref name=":05" />在上述冠醚中，所有离子与 18-冠-6 的结合亲和力最强，因为 18-冠-6 的大小与离子的大小最为接近。除离子物种外，冠醚还能与中性分子结合，如1,2,3-三唑。冠醚还可以与长线性分子或聚合物穿在一起，从而形成称为[[轮烷]]的超分子结构。由于冠醚不与链结合，因此它们可以在穿线分子中上下移动。<ref name=":122">{{Cite journal |last1=Seale |first1=James S. W. |last2=Feng |first2=Yuanning |last3=Feng |first3=Liang |last4=Astumian |first4=R. Dean |last5=Stoddart |first5=J. Fraser |date=2022 |title=Polyrotaxanes and the pump paradigm |url=http://xlink.rsc.org/?DOI=D2CS00194B |journal=Chemical Society Reviews |language=en |volume=51 |issue=20 |pages=8450–8475 |doi=10.1039/D2CS00194B |issn=0306-0012 |pmid=36189715 |s2cid=252682455}}</ref>

=== [[环糊精]] ===
环糊精（Cyclodextrin，CD）由多个葡萄糖单元组成，并通过醚键连接。CD有三种：α-CD（6 个单位）、β-CD（7 个单位）和 γ-CD（8 个单位）。这些结构的高度都在8 Å左右，而它们的空腔大小却各不相同，分别在5、6和8 Å左右。通过比较客体分子和CD的大小，可以预测它们的结合行为。例如，如果客体分子大于 CD，则可以认为不会发生结合。通常情况下，α-CD可以穿在一条PEG链上，而γ-CD可以穿在两条PEG链上。β-CD可与噻吩类分子结合。<ref name=":05" />

=== 穴蕃 ===
[[File:Fig_2_Sample_of_some_macrocyclic_rings.png|thumb|359x359px| a) 穴蕃的结构。b) 间苯二酚芳烃和焦性没食子油芳烃的结构。c) 葫芦脲的结构。重绘自<ref name=":05" />]]
穴蕃的结构包含6个苯基环，主要以4种方式连接。由于含有苯基和脂肪族链，穴蕃内部的笼子具有很强的疏水性，能够捕捉非极性分子。在此基础上，穴蕃可用于捕获水溶液中的氙，有助于生物研究。<ref name=":05" />

=== 间苯二酚芳烃和焦性没食子油芳烃 ===
间苯二酚和焦性没食子芳烃由于含有苯酚基团，分子之间会形成一些氢键。有时，主客体的结合比例可达2:1。<ref name=":05" />

=== 其他受体（[[葫蘆脲|葫芦脲]]，CB） ===
葫芦[n]脲的大小与 γ-CD 相似，其行为也类似（例如，1 个葫芦[n]脲可以穿在 2 个 PEG 链上）。<ref name=":05" />

=== 有机框架材料 ===
[[金属有机框架材料]]（MOF）和[[共价有机框架材料]]（COF）由于它们具有孔结构，在主客体化学上也有研究。<ref>Recent progress in host–guest metal–organic frameworks: Construction and emergent properties. Coordination Chemistry Reviews, 2023, 214921. {{doi|10.1016/j.ccr.2022.214921}}</ref><ref>Host–guest architectures with a surface confined imine covalent organic framework as two-dimensional host networks. Chem. Commun., 2016, 52, 8691-8694. {{doi|10.1039/C5CC09276K}}.</ref>

== 主客体相互作用的热力学原理 ==
主客体相互作用的热力学可通过核磁共振、紫外/可见光谱和等温滴定量热法进行评估。<ref>{{Cite journal |last=Piñeiro |first=Á. |last2=Banquy |first2=X. |last3=Pérez-Casas |first3=S. |last4=Tovar |first4=É. |last5=García |first5=A. |last6=Villa |first6=A. |last7=Amigo |first7=A. |last8=Mark |first8=A. E. |last9=Costas |first9=M. |year=2007 |title=On the Characterization of Host–Guest Complexes: Surface Tension, Calorimetry, and Molecular Dynamics of Cyclodextrins with a Non-ionic Surfactant |journal=Journal of Physical Chemistry B |volume=111 |issue=17 |page=4383–92 |doi=10.1021/jp0688815 |pmid=17428087}}</ref>结合常数值的定量分析可提供有用的热力学信息。<ref name="textbook">{{Cite book|last=Anslyn|first=Eric V.|title=Modern Physical Organic Chemistry|last2=Dougherty|first2=Dennis A.|publisher=MacMillan|year=2005|isbn=978-1-891389-31-3}}</ref>

[[关联常数]]<math>K^\ominus_a</math>可以通过表达式来定义

: <math>K^\ominus_a = \frac{\{HG\}}{\{H\}\{G\}} = \frac{[HG]}{[H][G]} \times \Gamma </math>

其中<math>\{HG\}</math>是复合物在平衡状态下的热力学[[活性度]]。<math>\{H\}</math>代表主体的活性，<math>\{G\}</math>代表客体的活性。量<math>[HG]</math>、<math>[H]</math>和<math>[G]</math>是相应的浓度，而<math>\Gamma</math>是[[活度系数|活性系数]]的商。


在实践中，平衡常数通常以浓度来定义。

: <math>K_a =\frac{[HG]}{[H][G]}</math>

当使用此定义时，暗示[[活度系数]]的商的数值为 1。由此可见，平衡常数<math>K_A</math>[[因次分析|其量纲]]为 1/浓度，但这不可能成立，因为标准吉布斯自由能变化<math>\Delta G^\ominus</math>与''K''的对数成正比。

在使用这一定义时，意味着[[活度系数]]的商的数值为1。由此看来，平衡常数、的[[量纲]]为1/浓度，但事实并非如此，因为标准吉布斯自由能变化<math>\Delta G^\ominus</math>与<math>K</math>的对数成正比。

: <math>\Delta G^\ominus = -RT \ln{K} </math>

当维度<math>\Gamma</math>''定义''为浓度商维数的倒数。这意味着<math>\Gamma</math>在所有相关实验条件下被视为具有恒定值。尽管如此，通常的做法是将一个量纲（例如每升毫摩尔或每升微摩尔）附加到通过实验确定的''K''值上。

当<math>\Gamma</math>的量纲定义为浓度商量纲的倒数时，这个明显的悖论就迎刃而解了。这意味着<math>\Gamma</math>被视为在所有相关实验条件下的恒定值。不过，通常的做法是在实验确定的<math>K</math>值上附加一个量纲，例如毫摩尔/升或微摩尔/升。

<math>K_a</math>值较大表明宿主和客体分子强烈相互作用，形成主客体复合物。

== 结合常数值和动力学常数的确定 ==

=== 简单的主客体复合作用 ===
当主客体分子结合形成单一复合物时，平衡为

: <math>H + G \leftrightharpoons HG</math>

平衡常数<math>K</math>定义为

: <math>K=\frac{[HG]}{[H] [G]}</math>

其中，<math>[X]</math>表示化学物质X的浓度（所有活度系数的数值都假定为 1）。任何数据点的质量平衡方程中：

: <math>T_H = [H] + K [H] [G]</math>
: <math>T_G = [G] + K [H] [G]</math>

在哪里<math>T_G</math>和<math>T_H</math>表示主客体的总浓度，可以简化为一个二次方程，比如 [G]，因此可以对任何给定的 K 值进行解析求解。然后可以得出浓度 [H] 和 [HG]。

其中<math>T_G</math>和<math>T_H</math>表示主客体的总浓度，可简化为二次方程，例如已知<math>[G]</math>，可以对任何给定<math>K</math>解析求解，求得浓度<math>[H]</math>和<math>[HG]</math>

: <math>[H] = T_H - T_G + [G]</math>
: <math>[HG] = K [H] [G]</math>

下一步是计算值<math>X^{calc}_i</math>，对应观察值<math>X^{obs}_i</math>，离差平方和<math>U</math>定义为

: <math>U=\sum_{i=1,np} (X^{obs}_i -X^{calc}_i)^2</math>

可根据稳定常数 K 值和某个参数（如 化学位移（nmr 数据）或其摩尔吸光度（uv/vis 数据））将其最小化。可以在[[Microsoft Excel|EXCEL]]等电子表格应用程序中使用内置的SOLVER实用程序进行最小化。

此过程适用于 1:1 加合物。

==== 核磁共振（NMR）数据 ====
在[[核磁共振]]（NMR）谱中，观察到的[[化学位移]]值δ来自试剂分子中的一个给定原子和该试剂的一个或多个复合物，是这些化学物种所有位移的浓度加权平均值。假定化学交换在核磁共振时间尺度上是快速的。

: <math>\bar \delta =\sum x_i \delta_i</math>

<math>\delta_i</math>是第 i个化学物质的化学位移，其中包含原子核和<math>x_i</math>是浓度/摩尔分数（<math>x_i =\frac{c_i}{\sum_j c_j}</math>，''c''是该物质的浓度，单位/mol dm<sup>−3</sup> ）。该表达式具有与[[比尔-朗伯定律|比尔定律]]相同的數學形式。可以用類似於在多個波長下測量吸光度的方法來獲得多個原子核的化學位移值。在此情況下可能使用的典型同位素是<sup>1</sup>H、 <sup>13</sup>C 和<sup>31</sup>P。测量<sup>1</sup>H 化学位移值时通常使用[[氘|氘代]]溶剂。

==== 吸光度数据 ====
[[File:UV-vis_spectrum_of_host-guest_binding.jpg|right|thumb|240x240px|主客体体系的典型紫外-可见光谱]]
根据[[比尔-朗伯定律]]，假设每种物质的[[吸光度]]与该物质的浓度成正比。

: <math>A_\lambda = \ell\sum_{i = 1}^N \varepsilon_{i,\lambda} c_i</math>

其中，λ是波长、<math>\ell</math>是装有N种化合物（[[發色團|发色团]]）溶液的比色皿的光路长度、<math>\varepsilon_{i,\lambda} </math>是第 i 种化学物质在波长λ处的摩尔吸光度（也称为消光系数），<math>c_i</math>是其浓度。当按上述方法计算出浓度，并测量了含有不同浓度主成分和客成分的样品的吸光度时，比尔-朗伯定律就提供了一组方程，在给定波长下，可以通过线性最小二乘法求解该波长下的未知消光系数值。

==== 荧光数据 ====
这类数据的处理方法与吸光度数据的处理方法类似。事实上，[[荧光光谱|荧光强度]]与物种浓度之间的关系式也非常相似。

: <math>I_\lambda = \sum_{i = 1}^N \varphi_{i,\lambda} c_i</math>

其中<math>\varphi_{i,\lambda}</math>为单位浓度下第i个物质的荧光强度。

=== 量热法 ===
将等分的主溶液添加到含有客体的溶液中时产生的热量是每个反应的贡献之和

: <math>Q_j=\sum_{i=1}^N \Delta H_i^\ominus \times \delta n_{i,j}</math>

其中<math>Q_j</math>是j处的实测热变化值（已对所有外来热量贡献进行校正），<math>\Delta H_i^\ominus </math>是形成1摩尔第i种反应产物时吸收或释放的热量，而<math>\delta n_{i,j}</math>是该数据点上该生成物摩尔数的实际变化。<math>\delta n</math>是通过给定平衡常数值求解质量平衡方程计算得出的。如果平衡常数值已知，则可通过线性最小二乘法计算标准焓变，否则必须使用非线性数据拟合方法。

[[等温滴定量热法]]（Isothermal titration calorimetry，ITC）通常用于确定平衡常数和相应的标准反应焓值。ITC仪器的制造商提供一些软件，可以从实验数据值中获得这些量。

=== 普通络合反应 ===
对于涉及主H、客G的每个均衡

: <math>pH + qG \leftrightharpoons H_pG_q</math>

平衡常数 <math>\beta _{pq}</math>定义为

: <math>\beta _{pq}=\frac{[H_p G_q]}{[H]^p [G]^q}</math>

自由浓度值、<math>[H]</math>和<math>[G]</math>是通过求解质量平衡方程和已知或估计的稳定常数值得到的。

: <math>T_H = [H] + \sum p\beta_{pq}[H]^p [G]^q</math>
: <math>T_G = [G] + \sum q\beta_{pq}[H]^p [G]^q</math>

那么，每个复合物种的浓度也可以计算为<math>[H_p G_q] =\beta_{pq}[H]^p [G]^q </math>。物种浓度与测量量之间的关系是测量技术所特有的。利用这一关系，可以通过非线性[[最小二乘法|最小二乘]]求解过程来完善参数集、稳定常数值和摩尔吸收率或特定化学位移等属性值。有关该理论的更详细阐述，请参阅 “[[平衡常数的测定|平衡常数的确定]]”。

=== 动力学参数 ===
结合过程可逆，表明结合常数（<math>k_a</math>）并不比解离常数（<math>k_d</math>）大很多。结合反应速率、<math>k_a</math>、<math>k_d</math>、浓度和时间，可以计算出游离客体分子与时间的关系。<ref name=":2">{{Cite journal |last=Herrmann |first=W. |last2=Keller |first2=B. |last3=Wenz |first3=G. |date=1997-08-01 |title=Kinetics and Thermodynamics of the Inclusion of Ionene-6,10 in α-Cyclodextrin in an Aqueous Solution |url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ma961373g |journal=Macromolecules |language=en |volume=30 |issue=17 |page=4966–4972 |bibcode=1997MaMol..30.4966H |doi=10.1021/ma961373g |issn=0024-9297 |access-date=2024-05-05 |archive-date=2023-03-06 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230306151021/https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ma961373g |dead-url=no }}</ref>通过计算[[紫外-可见分光光度法|紫外光谱]]或核磁共振的积分，可以得到浓度随时间的变化曲线。<ref>{{Cite journal |last=Puig-Rigall |first=Joan |last2=Serra-Gómez |first2=Rafael |last3=Stead |first3=Ian |last4=Grillo |first4=Isabelle |last5=Dreiss |first5=Cécile A. |last6=González-Gaitano |first6=Gustavo |date=2019-02-26 |title=Pseudo-Polyrotaxanes of Cyclodextrins with Direct and Reverse X-Shaped Block Copolymers: A Kinetic and Structural Study |url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.8b02509 |journal=Macromolecules |language=en |volume=52 |issue=4 |page=1458–1468 |bibcode=2019MaMol..52.1458P |doi=10.1021/acs.macromol.8b02509 |issn=0024-9297 |s2cid=104324504}}</ref>

== 协同作用 ==
在协同作用中，初始配体结合会影响宿主对后续配体的亲和力。在正协同作用中，第一个结合事件增强了宿主对另一个配体的亲和力。正协同作用的例子是[[血红蛋白]]，负协同作用的例子是天冬氨酸受体。 <ref>{{Cite journal |last=Koshland, D |year=1996 |title=The structural basis of negative cooperativity: receptors and enzymes |journal=[[Current Opinion in Structural Biology]] |volume=6 |issue=6 |page=757–761 |doi=10.1016/S0959-440X(96)80004-2 |pmid=8994875}}</ref>

在协同作用中，最初的配体结合会影响宿主对后续配体的亲和力。在正协同作用中，首次配体结合会增强宿主对另一种配体的亲和力。正协同性和负协同性的例子分别是[[血红蛋白]]和天冬氨酸受体。

[[File:Cooperativity3.png|right|thumb|300x300px|一般的主客绑定。（<span style="color:black">1）客体</span>A结合。<span style="color:black">（2）</span>客体B结合。<span style="color:black">（3）</span>正协同性客体A–B结合。 <span style="color:black">（4）</span>负协同结合。]]
研究协同作用的热力学特性，以确定区分正合作性和负合作性的数学参数。传统的吉布斯自由能方程指出<math>\Delta G = \Delta H - T \Delta S \ </math>，然而，要量化主客系统中的协同性，需要考虑结合能。右图显示了 A 的结合、B 的结合、A-B 的正合作结合以及 A-B 的负合作结合。因此，吉布斯自由能方程的另一种形式是

: <math>\Delta G_S^\circ = \Delta G_A^\circ + \Delta G_B^\circ - \Delta G_{AB}^\circ </math>
: <math>\Delta H_S^\circ = \Delta H_A^\circ + \Delta H_B^\circ - \Delta H_{AB}^\circ </math>
: <math>\ T\Delta G_S^\circ = T\Delta H_A^\circ + T\Delta H_B^\circ - T\Delta S_{AB}^\circ </math>

其中：

: <math>\Delta G_A^\circ </math> = 结合自由能A
: <math>\Delta G_B^\circ </math> = 结合自由能B
: <math>\Delta G_S^\circ </math> = A和B结合的自由能
: <math>\Delta G_{AB}^\circ </math> = 结合自由能的总和

如果<math>\Delta G_S^\circ </math>大于<math>\Delta G_A^\circ </math>，则是正协同。如果<math>\Delta G_S^\circ </math>较小，则为负协同。<ref>{{Cite journal |last=Jencks, W. P. |year=1981 |title=On the attribution and additivity of binding energies |journal=[[Proceedings of the National Academy of Sciences, USA]] |volume=78 |issue=7 |page=4046–4050 |bibcode=1981PNAS...78.4046J |doi=10.1073/pnas.78.7.4046 |pmc=319722 |pmid=16593049 |doi-access=free}}</ref>主客体化学不仅限于受体-配体相互作用。离子配对体系也证明了这一点。我们利用合成的有机金属宿主和有机客体分子，在水介质中对这种相互作用进行了研究。例如，含铜的多阳离子受体（宿主）与四羧酸盐、三羧酸盐、天冬氨酸盐和醋酸盐等分子（客体）配位。这项研究表明，决定了系统的结合能的是[[熵]]而不是[[焓]]，从而导致负协同性。熵的巨大变化源于配体和受体周围溶剂分子的位移。当多个醋酸盐与受体结合时，它比四羧酸盐释放出更多的水分子到环境中。这导致了自由能的降低，暗示系统正在进行负协同。<ref>{{Cite journal |last=Dobrzanska, L |last2=Lloyd, G |last3=Esterhuysen, C |last4=Barbour, L |year=2003 |title=Studies into the Thermodynamic Origin of Negative Cooperativity in Ion-Pairing Molecular Recognition |journal=[[Journal of the American Chemical Society]] |volume=125 |issue=36 |page=10963–10970 |doi=10.1021/ja030265o |pmid=12952478}}</ref>在一项类似的研究中，利用胍基和二价铜以及聚羧酸客体，证明正合作在很大程度上由焓决定。<ref>{{Cite journal |last=Hughes, A. |last2=Anslyn, E |year=2007 |title=A cationic host displaying positive cooperativity in water |journal=[[Proceedings of the National Academy of Sciences, USA]] |volume=104 |issue=16 |page=6538–6543 |bibcode=2007PNAS..104.6538H |doi=10.1073/pnas.0609144104 |pmc=1871821 |pmid=17420472 |doi-access=free}}</ref>除了热力学研究，主客体化学还具有生物学应用价值。

== 应用 ==

=== [[自修复材料|自修复]] ===
[[File:Fig_3_self-healing_mechanism.png|thumb|308x308px|主客体相互作用的自修复机制，即a）利用主客体小客体分子；b）主客体聚合物。重绘自<ref name=":3" />]]
由于非共价的主客体相互作用，聚合物骨架可以有足够的柔性进行扩散。如果材料中存在裂缝，在压缩裂缝周围的两种材料后，由于主-客分子结构的快速交换，裂缝会再次重合，从而显示出良好的自愈合特性。Harada 等人报道了一种由乙烯基修饰的环糊精和金刚烷构建的自愈合水凝胶。<ref name=":3">{{Cite journal |last=Ikura |first=Ryohei |last2=Park |first2=Junsu |last3=Osaki |first3=Motofumi |last4=Yamaguchi |first4=Hiroyasu |last5=Harada |first5=Akira |last6=Takashima |first6=Yoshinori |date=December 2022 |title=Design of self-healing and self-restoring materials utilizing reversible and movable crosslinks |journal=NPG Asia Materials |language=en |volume=14 |issue=1 |page=10 |bibcode=2022npjAM..14...10I |doi=10.1038/s41427-021-00349-1 |issn=1884-4049 |doi-access=free}}</ref><ref name="Park 2002008" />另一种策略是利用聚合物骨架与宿主分子之间的相互作用（宿主分子穿到聚合物上）。如果穿线过程足够快，也可以实现自愈合。<ref name=":4">{{Cite journal |last=Xie |first=Jing |last2=Yu |first2=Peng |last3=Wang |first3=Zhanhua |last4=Li |first4=Jianshu |date=2022-03-14 |title=Recent Advances of Self-Healing Polymer Materials via Supramolecular Forces for Biomedical Applications |url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.biomac.1c01647 |journal=Biomacromolecules |language=en |volume=23 |issue=3 |page=641–660 |doi=10.1021/acs.biomac.1c01647 |issn=1525-7797 |pmid=35199999 |s2cid=247082155 |access-date=2024-05-05 |archive-date=2023-03-06 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230306151023/https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.biomac.1c01647 |dead-url=no }}</ref>

=== 室温磷光 ===
一般来说，要实现纯有机磷光并不容易，部分原因是三重态不稳定（容易被水分、氧气等淬灭）。主客体结构可以提供一个刚性基体，保护三重态不被淬灭。在这种情况下，可以使用α-CD和CB，<ref>{{Cite journal |last=Xu |first=Wen‐Wen |last2=Chen |first2=Yong |last3=Lu |first3=Yi‐Lin |last4=Qin |first4=Yue‐Xiu |last5=Zhang |first5=Hui |last6=Xu |first6=Xiufang |last7=Liu |first7=Yu |date=February 2022 |title=Tunable Second‐Level Room‐Temperature Phosphorescence of Solid Supramolecules between Acrylamide–Phenylpyridium Copolymers and Cucurbit[7]uril |url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202115265 |journal=Angewandte Chemie International Edition |language=en |volume=61 |issue=6 |page=e202115265 |doi=10.1002/anie.202115265 |issn=1433-7851 |pmid=34874598 |s2cid=244922727 |access-date=2024-05-05 |archive-date=2023-03-06 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230306152526/https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202115265 |dead-url=no }}</ref><ref>{{Cite journal |last=Yan |first=Xi |last2=Peng |first2=Hao |last3=Xiang |first3=Yuan |last4=Wang |first4=Juan |last5=Yu |first5=Lan |last6=Tao |first6=Ye |last7=Li |first7=Huanhuan |last8=Huang |first8=Wei |last9=Chen |first9=Runfeng |date=January 2022 |title=Recent Advances on Host–Guest Material Systems toward Organic Room Temperature Phosphorescence |url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202104073 |journal=Small |language=en |volume=18 |issue=1 |page=2104073 |doi=10.1002/smll.202104073 |issn=1613-6810 |pmid=34725921 |s2cid=240421091 |access-date=2024-05-05 |archive-date=2023-03-06 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230306152522/https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202104073 |dead-url=no }}</ref>其中荧光粉作为客体与主体相互作用。例如，4-苯基吡啶衍生物与 CB相互作用，并与[[丙烯酰胺]]共聚。由此产生的聚合物的磷光寿命约为2秒。此外，Zhu等人还使用冠醚和钾离子对聚合物进行改性，并增强了磷光的发射。<ref>{{Cite journal |last=Zhu |first=Weijie |last2=Xing |first2=Hao |last3=Li |first3=Errui |last4=Zhu |first4=Huangtianzhi |last5=Huang |first5=Feihe |date=2022-11-08 |title=Room-Temperature Phosphorescence in the Amorphous State Enhanced by Copolymerization and Host–Guest Complexation |url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.2c00680 |journal=Macromolecules |language=en |volume=55 |issue=21 |page=9802–9809 |bibcode=2022MaMol..55.9802Z |doi=10.1021/acs.macromol.2c00680 |issn=0024-9297 |s2cid=253051272 |access-date=2024-05-05 |archive-date=2023-03-06 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230306151020/https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.2c00680 |dead-url=no }}</ref>

=== 刺激响应材料 ===
有些客体分子是带电化合物，可能会被某些化学物质氧化或还原。这类客体分子可产生氧化还原反应。有些主分子（如 α-CD）或客分子（如四铵离子）对pH值敏感，不同的pH值会产生不同的类型，从而极大地影响结合行为，使材料具有pH值响应特性。<ref name=":0">{{Cite journal |last=Feng |first=Yilin |last2=Wei |first2=Cong |last3=Gu |first3=Yanrong |last4=Zhang |first4=Hong |last5=Liu |first5=Lixin |last6=Chen |first6=Yongming |last7=Zhao |first7=Tianyu |date=2024-05 |title=pH-sensitive cationic nanoparticles for endosomal cell-free DNA scavenging against acute inflammation |url=https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2024.03.003 |journal=Journal of Controlled Release |volume=369 |doi=10.1016/j.jconrel.2024.03.003 |issn=0168-3659}}</ref>一些客体分子在不同光线下会改变其构型，从而使材料具有光响应特性。<ref>{{Cite journal |last=Blanco-Gómez |first=Arturo |last2=Cortón |first2=Pablo |last3=Barravecchia |first3=Liliana |last4=Neira |first4=Iago |last5=Pazos |first5=Elena |last6=Peinador |first6=Carlos |last7=García |first7=Marcos D. |date=2020 |title=Controlled binding of organic guests by stimuli-responsive macrocycles |url=http://xlink.rsc.org/?DOI=D0CS00109K |journal=Chemical Society Reviews |language=en |volume=49 |issue=12 |page=3834–3862 |doi=10.1039/D0CS00109K |issn=0306-0012 |hdl=2183/31671 |pmid=32395726 |s2cid=218599759 |hdl-access=free}}</ref>Cai 等人采用卤素键制备了一种主客体体系，材料具有热响应和机械响应特性，并能长时间持续发光。<ref>{{Cite journal |last=Dai |first=Wenbo |last2=Niu |first2=Xiaowei |last3=Wu |first3=Xinghui |last4=Ren |first4=Yue |last5=Zhang |first5=Yongfeng |last6=Li |first6=Gengchen |last7=Su |first7=Han |last8=Lei |first8=Yunxiang |last9=Xiao |first9=Jiawen |last10=Shi |first10=Jianbing |last11=Tong |first11=Bin |date=2022-03-21 |title=Halogen Bonding: A New Platform for Achieving Multi‐Stimuli‐Responsive Persistent Phosphorescence |url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202200236 |journal=Angewandte Chemie International Edition |language=en |volume=61 |issue=13 |page=e202200236 |doi=10.1002/anie.202200236 |issn=1433-7851 |pmid=35102661 |s2cid=246443916 |access-date=2024-05-05 |archive-date=2023-03-06 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230306152530/https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202200236 |dead-url=no }}</ref>

=== [[加密]] ===
Wang 等人构建了一个由柱[5]炔、螺吡喃和戊腈（游离态和接枝到聚合物上）构成的加密体系。当可见光照射到该材料上时，靠近不含支柱[5]炔的戊腈复合物的美拉德腈转化为螺吡喃的速度更快；相反，靠近支柱[5]炔接枝的戊腈复合物的美拉德腈转化速度要慢得多。这种螺吡喃-络氨酸的转化可用于信息加密。<ref>{{Cite journal |last=Ju |first=Huaqiang |last2=Zhu |first2=Chao Nan |last3=Wang |first3=Hu |last4=Page |first4=Zachariah A. |last5=Wu |first5=Zi Liang |last6=Sessler |first6=Jonathan L. |last7=Huang |first7=Feihe |date=February 2022 |title=Paper without a Trail: Time‐Dependent Encryption using Pillar[5]arene‐Based Host–Guest Invisible Ink |url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202108163 |journal=Advanced Materials |language=en |volume=34 |issue=6 |page=2108163 |bibcode=2022AdM....3408163J |doi=10.1002/adma.202108163 |issn=0935-9648 |pmid=34802162 |s2cid=244482426 |access-date=2024-05-05 |archive-date=2023-03-06 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230306152531/https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202108163 |dead-url=no }}</ref>另一种策略是基于金属硫化物和多环芳烃。<ref>{{Cite journal |last=Hou |first=Yali |last2=Zhang |first2=Zeyuan |last3=Lu |first3=Shuai |last4=Yuan |first4=Jun |last5=Zhu |first5=Qiangyu |last6=Chen |first6=Wei-Peng |last7=Ling |first7=Sanliang |last8=Li |first8=Xiaopeng |last9=Zheng |first9=Yan-Zhen |last10=Zhu |first10=Kelong |last11=Zhang |first11=Mingming |date=2020-11-04 |title=Highly Emissive Perylene Diimide-Based Metallacages and Their Host–Guest Chemistry for Information Encryption |url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c09904 |journal=Journal of the American Chemical Society |language=en |volume=142 |issue=44 |page=18763–18768 |doi=10.1021/jacs.0c09904 |issn=0002-7863 |pmid=33085462 |s2cid=224824066 |access-date=2024-05-05 |archive-date=2023-03-06 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230306144032/https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c09904 |dead-url=no }}</ref>由于络合物和络合物之间的荧光发射差异，可以对信息进行加密。

=== 机械性能 ===
虽然有些主客体之间的相互作用并不强烈，但增加主客体之间的相互作用量可以改善材料的机械性能。例如，将宿主分子穿在聚合物上是提高聚合物机械性能的常用策略之一。宿主分子从聚合物上脱线需要一定的时间，这也是一种能量消耗方式。<ref name="Park 2002008">{{Cite journal |last=Park |first=Junsu |last2=Murayama |first2=Shunsuke |last3=Osaki |first3=Motofumi |last4=Yamaguchi |first4=Hiroyasu |last5=Harada |first5=Akira |last6=Matsuba |first6=Go |last7=Takashima |first7=Yoshinori |date=October 2020 |title=Extremely Rapid Self‐Healable and Recyclable Supramolecular Materials through Planetary Ball Milling and Host–Guest Interactions |url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202002008 |journal=Advanced Materials |language=en |volume=32 |issue=39 |page=2002008 |doi=10.1002/adma.202002008 |issn=0935-9648 |pmid=32844527 |s2cid=221326154 |access-date=2024-05-05 |archive-date=2023-03-06 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230306151021/https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202002008 |dead-url=no }}</ref><ref>{{Cite journal |last=Jin |first=Jia‐Ni |last2=Yang |first2=Xi‐Ran |last3=Wang |first3=Yan‐Fang |last4=Zhao |first4=Lei‐Min |last5=Yang |first5=Liu‐Pan |last6=Huang |first6=Liping |last7=Jiang |first7=Wei |date=2023-01-18 |title=Mechanical Training Enabled Reinforcement of Polyrotaxane‐Containing Hydrogel |url=http://dx.doi.org/10.1002/ange.202218313 |journal=Angewandte Chemie |volume=135 |issue=8 |doi=10.1002/ange.202218313 |issn=0044-8249}}</ref><ref>{{Cite journal |last=Wang |first=Shuaipeng |last2=Chen |first2=Yong |last3=Sun |first3=Yonghui |last4=Qin |first4=Yuexiu |last5=Zhang |first5=Hui |last6=Yu |first6=Xiaoyong |last7=Liu |first7=Yu |date=2022-01-20 |title=Stretchable slide-ring supramolecular hydrogel for flexible electronic devices |journal=Communications Materials |language=en |volume=3 |issue=1 |page=2 |bibcode=2022CoMat...3....2W |doi=10.1038/s43246-022-00225-7 |issn=2662-4443 |doi-access=free}}</ref>另一种方法是使用慢交换主客体相互作用。虽然缓慢交换可提高机械性能，但同时也会牺牲自愈性能。<ref>{{Cite journal |last=Huang |first=Zehuan |last2=Chen |first2=Xiaoyi |last3=O’Neill |first3=Stephen J. K. |last4=Wu |first4=Guanglu |last5=Whitaker |first5=Daniel J. |last6=Li |first6=Jiaxuan |last7=McCune |first7=Jade A. |last8=Scherman |first8=Oren A. |date=January 2022 |title=Highly compressible glass-like supramolecular polymer networks |url=https://www.nature.com/articles/s41563-021-01124-x |journal=Nature Materials |language=en |volume=21 |issue=1 |page=103–109 |bibcode=2022NatMa..21..103H |doi=10.1038/s41563-021-01124-x |issn=1476-1122 |pmid=34819661 |s2cid=244532641 |access-date=2024-05-05 |archive-date=2024-05-11 |archive-url=https://web.archive.org/web/20240511144452/https://www.nature.com/articles/s41563-021-01124-x |dead-url=no }}</ref>

=== 传感 ===
传统化学传感是通过一个系统将指示剂与受体共价结合。一旦分析物结合，指示剂就会变色或发出荧光。这种技术被称为指示剂-连接体-受体方法（indicator-spacer-receptor approach，ISR）<ref>{{Cite journal |last=de Silva, A.P. |last2=McCaughan, B |last3=McKinney, B.O. F. |last4=Querol, M. |year=2003 |title=Newer optical-based molecular devices from older coordination chemistry |journal=[[Dalton Transactions]] |volume=10 |issue=10 |page=1902–1913 |doi=10.1039/b212447p}}</ref>。与ISR不同，指示剂置换检测法（indicator-displacement assay，IDA）利用的是受体（宿主）、指示剂和分析物（客体）之间的非共价相互作用。与ISR相似，IDA也使用比色（C-IDA）和荧光（F-IDA）指示剂。在IDA检测中，受体与指示剂一起孵育。当分析物加入混合物中时，指示剂会释放到环境中。一旦指示剂释放出来，它就会变色（C-IDA）或发出荧光（F-IDA）。<ref>{{Cite journal |last=Anslyn, E. |year=2007 |title=Supramolecular Analytical Chemistry |journal=[[Journal of Organic Chemistry]] |volume=72 |issue=3 |page=687–699 |doi=10.1021/jo0617971 |pmid=17253783}}</ref>
[[File:Sensing.png|right|thumb|300x300px|化学传感器的类型。<span style="color:black">（1.）</span>指示剂-间隔物-受体（ISR）<span style="color:black">（2.）</span>指示剂-置换试验（IDA）]]
与传统的ISR化学传感方法相比，IDA具有多项优势。首先，它不需要指示剂与受体共价结合。其次，由于不存在共价键，同一受体可使用不同的指示剂。最后，该检测方法可用于多种介质。<ref>{{Cite journal |last=Nguyen, B. |last2=Anslyn, E. |year=2006 |title=Indicator-displacement assays |journal=[[Coord. Chem. Rev.]] |volume=250 |issue=23–24 |page=3118–3127 |doi=10.1016/j.ccr.2006.04.009}}</ref>
[[File:IDA_Dyes.png|left|thumb|175x175px|指示剂-置换测定指标。<span style="color:black">（1）</span>天青A<span style="color:black">（2）</span>噻唑橙]]
C-IDA 等化学传感技术具有生物学意义。例如，[[精蛋白|鱼精蛋白]]是心肺手术后常规使用的一种凝血剂，可对抗希拉平的抗凝血活性。为了量化血浆样本中的浓度，使用了比色置换测定法。天青A染料未结合时呈蓝色，但与海拉平结合后呈紫色。天青A与肝素之间的结合是弱可逆的。一旦染料被释放出来，就会呈现紫色。染料被置换的程度与血浆中的鱼精蛋白含量成正比。<ref>{{Cite journal |last=Yang, V. |last2=Fu, Y. |last3=Teng, C. |last4=Ma, S. |last5=Shanberge, J. |year=1994 |title=A method for the quantitation of protamine in plasma |url=https://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/31577/1/0000505.pdf |journal=[[Thrombosis Research]] |volume=74 |issue=4 |page=427–434 |doi=10.1016/0049-3848(94)90158-9 |hdl=2027.42/31577 |pmid=7521974 |hdl-access=free}}</ref>

Kwalczykowski 及其合作者使用F-IDA来监测大肠杆菌中[[解旋酶]]的活动。在这项研究中，他们使用噻唑橙作为指示剂。解旋酶解开 dsDNA，生成ssDNA。噻唑橙对dsDNA的亲和力大于对ssDNA的亲和力，当它与dsDNA结合时，其荧光强度会比未与dsDNA结合时增加。<ref>{{Cite journal |last=Eggleston, A. |last2=Rahim, N. |last3=Kowalczykowski, S |last4=Ma, S. |last5=Shanberge, J. |year=1996 |title=A method for the quantitation of protamine in plasma |journal=[[Nucleic Acids Research]] |volume=24 |issue=7 |page=1179–1186 |doi=10.1093/nar/24.7.1179 |pmc=145774 |pmid=8614617}}</ref><ref>{{Cite journal |last=Biancardi |first=Alessandro |last2=Tarita |first2=Biver |last3=Alberto |first3=Marini |last4=Benedetta |first4=Mennucci |last5=Fernando |first5=Secco |date=2011 |title=Thiazole orange (TO) as a light-switch probe: a combined quantum-mechanical and spectroscopic study |journal=Physical Chemistry Chemical Physics |volume=13 |issue=27 |page=12595–12602 |bibcode=2011PCCP...1312595B |doi=10.1039/C1CP20812H |pmid=21660321}}</ref>Feng等人通过F-IDA。混合ctDNA和[[溴化乙錠|溴化乙锭]]，然后加入不同体积的聚合物溶液，用荧光光谱仪测量荧光发射曲线在布里顿-罗宾逊缓冲液（Britton-Robinson buffer，BRB）中进行荧光淬灭，计算聚合物与ctDNA的结合能力。<ref name=":0" />

=== 构象转换 ===
[[晶体]]传统上被视为静态实体，其原子成分的运动仅限于振动平衡。从石墨到金刚石的转变可以看出，固体到固体的转变可以在物理或化学压力下发生。有人提出，从一种晶体排列到另一种晶体排列的转变是以协同的方式发生的。<ref>{{Cite journal |last=Atwood, J |last2=Barbour, L |last3=Jerga, A |last4=Schottel, L |year=2002 |title=Guest Transport in a nonporous Organic Solid via Dynamic van der Waals Cooperativity |journal=[[Science (journal)|Science]] |volume=298 |issue=5595 |page=1000–1002 |bibcode=2002Sci...298.1000A |doi=10.1126/science.1077591 |pmid=12411698 |s2cid=17584598}}</ref><ref>{{Cite journal |last=Kitagawa, S |last2=Uemura, K |year=2005 |title=Dynamic porous properties of coordination polymers inspired by hydrogen bonds |url=https://archive.org/details/sim_chemical-society-great-britain-chemical-society-reviews_2005-02_34_2/page/109 |journal=[[Chemical Society Reviews]] |volume=34 |issue=2 |page=109–119 |doi=10.1039/b313997m |pmid=15672175}}</ref>这些研究大多集中于有机或金属有机框架的研究。除了对大分子晶体转化的研究外，还有对单晶分子的研究，这些单晶分子在有机溶剂的存在下可以改变其构象。研究表明，有机金属复合物可根据是否暴露于溶剂蒸汽而改变成不同的取向。<ref>{{Cite journal |last=Dobrzanska, L |last2=Lloyd, G |last3=Esterhuysen, C |last4=Barbour, L |year=2006 |title=Guest-Induced Conformational Switching in a Single Crystal |journal=[[Angewandte Chemie]] |volume=45 |issue=35 |page=5856–5859 |doi=10.1002/anie.200602057 |pmid=16871642}}</ref>

=== 环境应用 ===
主客系统已被用于清除环境中的有害物质。它们可以制成不同的尺寸和形状，以捕获各种化学客体。其中一个应用是对叔丁基萼[4]炔能够捕获铯离子。[[銫-137|铯-137]]具有放射性，需要以有效的方式将其从核废料中去除。主客体化学还被用于从水中去除致癌芳香胺及其N-亚硝基衍生物。这些废料用于许多工业流程，并存在于杀虫剂、药物和化妆品等多种产品中。<ref>{{Cite journal |last=Eric Hughes |last2=Jason Jordan |last3=Terry Gullion |year=2001 |title=Structural Characterization of the [Cs(p-tert-butylcalix[4]arene -H) (MeCN)] Guest–Host System by 13C-133Cs REDOR NMR |journal=[[Journal of Physical Chemistry B]] |volume=105 |issue=25 |page=5887–5891 |doi=10.1021/jp004559x}}</ref><ref>{{Cite journal |last=Serkan Erdemir |last2=Mufit Bahadir |last3=Mustafa Yilmaz |year=2009 |title=Extraction of Carcinogenic Aromatic Amines from Aqueous Solution Using Calix[n]arene Derivatives as Carriers |journal=[[Journal of Hazardous Materials]] |volume=168 |issue=2–3 |page=1170–1176 |doi=10.1016/j.jhazmat.2009.02.150 |pmid=19345489}}</ref>

== 参考 ==
{{Reflist}}{{化学分支}}
[[Category:平衡化学]]
[[Category:超分子化學]]