Molecular Recognition of Hydrophilic Molecules in Water by Combining the Hydrophobic Effect with Hydrogen Bonding
Notice bibliographique
Résumé
During the last half a century, great achievements have been made in molecular recognition in parallel with the invention of numerous synthetic receptors. However, the selective recognition of hydrophilic molecules in water remains a generally accepted challenge in supramolecular chemistry but is commonplace in nature. In an earlier Communication [Huang et al. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 14550], we reported a pair of endo -functionalized molecular tubes that surprisingly prefer highly hydrophilic molecules over hydrophobic molecules of a similar size and shape. The hydrophobic effect and hydrogen bonding were proposed to be responsible, but their exact roles were not fully elucidated. In this Article, we present a thorough study on the binding behavior of these molecular tubes toward 44 hydrophilic molecules in water. Principal component analysis reveals that the binding strength is weakly correlated to the hydrophobicity, volume, surface area, and dipole moment of guests. Furthermore, molecular dynamics simulations show the hydrophobic effect through releasing the poorly hydrogen-bonded cavity water contributes to the binding of all the hydrophilic molecules, while hydrogen bonding differentiates these molecules and is thus the key to achieve a high selectivity toward certain hydrophilic molecules over other molecules with a similar size and shape. Therefore, a good guest for these molecular tubes should meet the following criteria: the hydrogen-bonding sites should be complementary, and the molecular volume should be large enough to expel all the cavity water but not too large to cause steric hindrance. This rule of thumb may also be used to design a selective receptor for certain hydrophilic molecules. Following these guidelines, a “best-fit” guest was found for the syn -configured molecular tube with a binding constant as high as 10 6 M –1 .
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».