路径工程的核心在于对反应途径的设计与调控，旨在引导特定结构的合成。此方法被广泛用于化学合成、材料科学乃至生物系统之中，用以优化并指导复杂过程的进行。在超分子化学领域，路径工程不仅为构建超分子结构开辟了新的有效途径，而且当既定合成路径遭遇阻碍时，它还能提供备选方案，确保目标产物的顺利合成。尽管其意义非凡，但关于超分子组装中路径工程的报道却仍显稀缺。这主要归因于实现超分子路径工程的两大条件：一是组装过程须经中间体完成；二是这些中间体需具备相互转化的能力。然而，在传统的自组装工艺中，由于中间体稳定性不足，捕获并利用这些关键成分极具挑战。同时，不同结构间的相互转化过程往往导致混合物的产生。

针对上述问题，王明教授团队提出了利用内外位阻协同作用来实现超分子笼路径工程的设计策略。该策略在配体外部引入位阻基元，以此限制金属配位中心，增强中间体的稳定性；同时，在配体内部引入位阻基元，以约束笼内空腔。在内外位阻的协同作用下，通过调控组装条件，成功实现了超分子笼的路径工程。这种多路径可控的组装特性，在分子层面实现了如同乐高积木般的模块化设计。

首先，外侧修饰甲基取代基的配体LA能够在溶剂，温度和投料比例的调控下选择性地形成环（Ring-Pd2LA2）、碗（Bowl-Pd2LA3）或笼（Cage-Pd2LA4）结构。借助DFT计算，作者揭示了LA选择性形成这三种不同结构的驱动力源于甲基所提供的适度空间位阻效应。此外，这三种结构在特定条件下能够相互转换。

内部修饰大位阻基元的配体LB因其自身无法组装，而更倾向于与配体LA共组装。当其分别与Ring-Pd2LA2和Bowl-Pd2LA3组装时，成功构建了多组分笼Pd2LA3LB和trans-Pd2LA2LB2。作者通过核磁共振（NMR）、电喷雾质谱（ESI-MS）以及晶体学分析，对两者结构进行了详尽的表征。利用环、碗、笼三种结构相互转换的特性，Pd2LA3LB可通过10条不同路径合成，而trans-Pd2LA2LB2的路径数多达16条。

为了验证内外位阻协同作用的必要性，作者进一步考察了仅存在一种位阻情况下的组装情况。使用未修饰取代基的配体LC，分别与LA和LB进行组装。质谱结果显示，共组装产物均为统计混合物。这一发现证明了内外位阻协同策略在实现精确结构选择性组装中的重要性。

该工作中所提出的“内外位阻协同”策略，不仅成功实现了超分子笼的路径工程，更为多组分笼的可控构筑提供了一种全新的方法。这一成果为未来进一步探索复杂的自组装系统及其应用奠定了坚实的基础。相关研究成果已全文发表在Angew. Chem. Int. Ed.杂志上（Angew. Chem. Int. Ed. 2025.64, e202425369）。吉林大学硕士研究生郭梓腾为第一作者，王明教授为通讯作者。

基于内外位阻协同策略实现超分子笼路径工程示意图。

论文链接：//doi.org/10.1002/anie.202425369