生物酶通过与生物体环境和生物体反应物相适应，以广泛的范围作用于生物反应。化学家希望设计一种合成系统，该系统与传统的催化剂系统最大的不同在于催化剂具有生物酶作用，可以直接作用于生物体，促进反应的进行。Kaphan等使用类似的方法来加快alkyl-alkyl交叉耦合反应，该反应在正常进行时十分缓慢。不同的是，作者使用合成的催化剂代替了天然酶，将该合成催化剂制成笼状包裹有机金属催化剂。该合成方法的一个关键步骤是加速还原消除，将还原消除速度提高至少七倍。

作者使用的超分子笼结构由有机配体自组装分子(连线)和金属离子(节点)组成。主分子是高价阴离子，包含疏水腔，疏水腔可以保留阳离子（如有机化合物和有机金属分子）。在这种主-客体系统中，非共价作用（如芳香环作用、静电作用、疏水作用）主导着主分子和客分子之间的作用力。这些相对较弱的力可以稳定活性中间体，加速化学反应，直接经过化学反应产生无热动力的产品。

酶催化剂的关键属性是基底尺寸排除。主分子认可的适当形状和大小的客分子本质上经常很难与标准均相或多相催化剂匹配。Kaphan等发现，在他们设计的合成系统中客体分子复合物上膦配体的尺寸是影响反应的关键因素。如果配体太大，底物既不裹入和也不发生催化反应。如果配体太小，就会观察到催化剂失活。绝大多数的化学反应是由过渡金属化合物作为催化剂。

在这一过程中，还原消除是形成产物的关键一步。在金催化剂的反应中，之前的研究利用碳碳键交联形成产品前的金中心配体的分离来促进还原消除。根据研究所的数据，Kaphan等对于在形成产品前，卤化物从金复杂化合物上的分离过程进行了讨论。由此产生了瞬态阳离子金(III)二烃基的复杂阴离子笼腔。由于笼腔中立体网络状结构的存在，强化了金复杂化合物自发地进行交联反应，从而合成烷烃产品。一旦失去超分子笼，这个反应会进行得非常缓慢。

 

研究过渡金属催化剂的超分子组装行为经常使用两种方法。首先，金属催化剂形成共价相连的配体框架。这个方法广泛应用于有机框架(MOF)催化剂在合成后期的催化修饰。第二种方法是Kaphan等所使用的将催化剂置于一个具有相互作用共价键框架的空腔中。对于这两种方法，先前的研究报道只能在一定程度上适当地加速或者减速产物的生成，限制了催化剂的实际应用价值。Kaphan等这项研究则无此限制。相反，他们发现了一种生物酶现象:催化循环实现循环的基本步骤可以应用到实践层面;反应机制与以往不同，不存在主超分子;底物的选择性是由主分子的尺寸决定的。这些特性吸引了有机化学家、生物化学家和材料科学家的关注。

尽管Kaphan等的研究工作令人印象深刻，但是超分子催化剂在实际的工业应用中仍有很长的路要走。该方法的主要路障是可以与均相或者异相催化剂匹配的底物范围的限制。若底物尺寸小，会使催化剂的反应特性或选择性下降。但是，不管怎么说它仍是一项了不起的成果，其精心设计的系统堪比天然酶。更重要的是，该研究可能激励其他化学家合成过渡金属催化剂超分子系统，并扩大到非催化剂领域。

新材料在线编译整理——翻译：陈琼     校正：摩天轮