酶催化劑能夠通過在限域的精確優化結構的結合口袋位點內的底物進行定向活化實現較好的底物/產物選擇性。雖然目前人們在構建人工催化劑的過程中能夠模擬酶催化劑的基本性質，但是仍無法在酶催化劑的口袋結構中通過質子鏈活化底物分子。質子鏈能夠通過相互的質子傳輸對親核試劑和親電試劑進行活化，從而在溫和的反應條件中實現立體選擇性。有鑒于此，巴塞爾大學Konrad Tiefenbacher等報道成功的在間苯二酚[4]芳烴超分子膠囊內實現了這種擬酶催化反應，展示了在糖基化反應中較好的催化活性和β位點選擇性。通過控制實驗，給出該反應在分子容器內部進行的明確證據。這種催化反應對非常廣泛的糖苷供體和親核試劑具有較好的底物兼容性，同時反應的限制性因素只是超分子的孔尺寸。由于該項研究的重要意義，波恩大學Larissa K. S. von Krbek、倫敦大學學院Cally J. E. Haynes對這項研究進行總結與評述。
背景。超分子領域長期以來針對模擬酶的結構和功能進行大量工作，特別是人們從復雜催化反應的底物識別和催化轉化選擇性角度進行研究，成功的在底物選擇性識別、反應物的納米限域、穩定高能量中間體、發展新型的底物/產物立體選擇性等方面得到重要進展。
新發展。巴塞爾大學Konrad Tiefenbacher等在超分子膠囊結構I中實現了模擬酶催化反應過程的質子鏈（proton wire）機理催化反應，成功的在溫和反應條件中實現了具有挑戰性的β-糖基化。這種超分子膠囊I的結構是間苯二酚[4]芳烴（resorcin[4]arenes），其中含有60個酚羥基與8個水分子構成的氫鍵網絡。通過這種結構具有的氫鍵網絡，在膠囊內實現了親電和親核雙重活化，并且能夠促進糖基化反應實現β-位點選擇性。
機理研究。通過分子動力學模擬（量子力學/分子動力學，增強采樣，擬經典軌跡）、質子數量分析，以及不含水的膠囊（無法構建完整的氫鍵網絡結構）控制實驗，驗證該反應的質子鏈機理。控制實驗發現，當超分子膠囊不含水分子，無法構建完整的氫鍵網絡結構，無法催化反應的進行。通過質子軌跡研究測試不同D/H比例的動力學同位素效應，發現該反應的決速步驟中包括多個質子交換，進一步驗證了質子鏈催化反應機理。
Haynes, C.J.E., von Krbek, L.K.S. Hopping protons in supramolecular catalysis. Nat. Chem. 14, 969–971 (2022)
DOI: 10.1038/s41557-022-01024-whttps://www.nature.com/articles/s41557-022-01024-wLi, TR., Huck, F., Piccini, G. et al. Mimicry of the proton wire mechanism of enzymes inside a supramolecular capsule enables β-selective O-glycosylations. Nat. Chem. 14, 985–994 (2022)DOI: 10.1038/s41557-022-00981-6https://www.nature.com/articles/s41557-022-00981-6
