Pi交互

在化学中，π效应或π相互作用是一种涉及π系统的非共价相互作用。就像在负电荷区域与正电荷相互作用的静电相互作用中一样，富含电子的π系统可以与金属（阳离子或中性）、阴离子、另一个分子甚至另一个π系统相互作用。涉及π系统的非共价相互作用对于蛋白质–配体识别等生物事件至关重要。

最常见的π相互作用类型包括：

• 金属-π相互作用：涉及金属与π体系面的相互作用，金属可以是阳离子（称为阳离子-π相互作用）或中性
• 极性-π相互作用：涉及极性分子和四极矩π系统的相互作用。

• 芳香族-芳香族相互作用（π堆积）：涉及芳香族分子之间的相互作用。
  • 芳烃-全氟芳烃相互作用：富电子苯环与缺电子六氟苯相互作用。

• π供体-受体相互作用：低能空轨道（受体）和高能填充轨道（供体）之间的相互作用。

• 阴离子-π相互作用：阴离子与π体系的相互作用
• 阳离子-π相互作用：阳离子与π体系的相互作用
• C-H-π相互作用：CH与π系统的相互作用：使用实验和计算技术对这些相互作用进行了很好的研究。

金属-π相互作用在有机金属中起主要作用。线性和环状π系统与金属键合，使有机络合物与金属键合。

阴离子和π-芳族系统（通常是缺电子的）产生与结构排斥力相关的相互作用。这些排斥力涉及静电和阴离子诱导的极化相互作用。这种力允许系统用作超分子化学中的受体和通道，用于医疗（合成膜、离子通道）和环境领域（例如传感、从水中去除离子）。2004年报道了xxx个描述阴离子-π相互作用的X射线晶体结构。除了以固态描述外，还有证据表明该相互作用存在于溶液中。

π效应对生物系统有重要贡献，因为它们提供了大量的结合焓。神经递质通过与蛋白质受体的活性位点结合产生大部分生物效应。DennisA.Dougherty的开创性工作证明这种结合稳定是乙酰胆碱(Ach)神经递质的阳离子-π相互作用的影响。乙酰胆碱酯酶的结构包括14个高度保守的芳香族残基。Ach的三甲基铵基团与色氨酸(Trp)的芳香族残基结合。与苯和苯酚残基的苯丙氨酸和酪氨酸相比，吲哚位点提供了更强烈的负静电势区域。S-腺苷甲硫氨酸(SAM)可作为甲基从锍化合物转移到亲核试剂的催化剂。亲核试剂可以是任何广泛的结构，包括核酸、蛋白质、糖或脂质或类固醇的C=C键。SAM的S-CH3单元与Trp残基的芳族面之间的范德华接触，有利于阳离子-π相互作用辅助催化。大量间接证据表明芳香族残基位于许多与阳离子相互作用的蛋白质的活性位点，但生物系统中阳离子-π相互作用的存在并不排除传统的离子对相互作用。事实上，有充分的证据表明模型系统中存在这两种类型的交互。

π系统是超分子组装中的重要组成部分，因为它们与各种官能团具有多种非共价相互作用。