Às vezes, uma molécula só pode sofrer uma reação química particular se formar um complexo chamado hospedeiro-hóspede junto com outra molécula - as duas moléculas são então unidas não por ligações covalentes, mas por forças intermoleculares. O que acontece é que primeiro, o anfitrião reconhece o convidado, após o que pode reagir quimicamente e se tornar outra molécula.

Mas agora, Shigehisa Akine e colegas da Universidade de Kanazawa mostraram que a ordem inversa também é possível:primeiro, o hospedeiro sofre uma reação química, depois disso, ele reconhece e forma um complexo com o íon hóspede. Além disso, eles descobriram que a ordem de reconhecimento e reação pode ser alterada modificando o íon convidado. Distinguir entre as duas alternativas ('reconhecimento primeiro' ou 'reação primeiro') torna-se importante quando a escala de tempo em que os dois processos acontecem diferem significativamente, uma situação que poderia ser explorada em aplicações, incluindo a administração de medicamentos.

Para seu estudo, os pesquisadores usaram uma molécula hospedeira contendo cobalto (um 'metalohost'), que tem uma cavidade que pode acomodar um íon particular (átomo carregado) como um convidado. O metalohost pode sofrer reações do tipo conhecido como reação de troca de ligante. A vantagem de usar este sistema host é que os processos de reação que ocorrem são lentos, e facilmente monitorável por espectroscopia de ressonância magnética nuclear (NMR). Como convidado, Akine e colegas usaram um composto chamado NaOTf, contendo um íon de sódio, que pode ocupar a cavidade do hospedeiro na formação do complexo hospedeiro-hóspede.

Depois de adicionar NaOTf ao metallohost, o sinal de NMR não apontou inicialmente para uma mudança estrutural. Contudo, depois de tres horas, uma mudança ocorreu, indicando a formação de novas moléculas. Para determinar se o processo foi 'reconhecimento primeiro' ou 'reação primeiro', os pesquisadores examinaram a cinética da reação de troca de ligante, e sua relação com a concentração de sódio. Eles descobriram que a velocidade da reação aumentou significativamente com o aumento da concentração de sódio, o que os fez concluir que, para o sódio, o mecanismo era o "primeiro reconhecimento".

Akine e colegas realizaram experimentos semelhantes com compostos hóspedes à base de potássio e rubídio. Interessantemente, eles observaram que a troca de ligante então ocorreu na forma livre de convidado, o que significa que o processo geral foi 'reação primeiro'.

A dependência observada do tipo de ligação que ocorre no tipo de íon de metal convidado não apenas adiciona novos insights sobre a química anfitrião-convidado e sua dinâmica, mas também pode levar a aplicativos. Os cientistas acreditam que "a compreensão do mecanismo ajudaria no desenvolvimento de novos sistemas de captação / liberação de hóspedes programáveis ​​no tempo, como os sistemas de distribuição de drogas".