在超分子组装平衡体系中，改变某一组分浓度会引起组装平衡的移动。由于分子间非共价作用为弱相互作用，拥有较低的活化能，平衡通常会随着组分浓度的改变逐渐移动，而不是在组分浓度的积累到一定阈值时才触发平衡改变。因此，在生化系统中广为人知的阈剂量效应很少在人工超分子系统中被观察到。同样是低活化能的原因，自组装体系中的高能量状态会通过动态交换和重新组装快速转变为最稳定的低能量状态，难以将高能量组装结构维持住。

近日，四川大学的杨成教授团队，以柱[5]芳烃衍生化的苝二酰亚胺组装体为研究对象，以氨基酸衍生物为手性诱导客体，通过主客体作用，构建了中心-平面-螺旋手性的多级手性放大体系，并观察到了阈值效应和罕见的“先到先得”效应，在重组装过程中通过热动力学效应维持住了较高能量聚集体。

作者合成了在苝二酰亚胺的两端分别连上了柱[5]芳烃和烷基链的Cn（上图）。在非极性溶剂中Cn聚集形成Agg-Cn。氨基酸衍生物和柱[5]芳烃包结会打破柱[5]芳烃的对映异构构象（P_S和P_R）的平衡，诱导出手性偏向。有趣的是向Agg-Cn中加入氨基酸并不立刻诱导出聚集体螺旋结构的偏向，而只有当氨基酸的浓度超过一定的阈值，具有螺旋结构偏向的Agg_hel-Cn才会形成。该氨基酸诱导的重组装过程实现了中心手性-面手性-螺旋手性的多级手性放大，使得苝二酰亚胺吸收带的圆二色的g_abs高达3.67×10^-2。

进一步研究发现， 向Agg-Cn中先后加入R构型和S构型的手性诱导剂，尽管最终加入的诱导剂构成外消旋混合物，体系却表现出先加入的手性诱导剂主导的手性光谱特性，使体系限在一个较高能量状态，表现出罕见的“先到先得”效应。动力学实验表明Agg_hel-Cn手性信号产生符合协同组装机制，即超过阈值浓度Agg-Cn逐渐发生解离-再聚集过程，形成有螺旋手性的Agg_hel-Cn。“先到先得”效应表明，相反构象的氨基酸交换速率慢于解离-再聚集过程，使得先加入的氨基酸的诱导构型得到维持。

该工作构建了一种基于主客体作用的多级手性放大系统，多种超分子过程的热力学和动力学耦合产生的独特的阈值和 "先到先得 "效应为具有新颖和复杂功能的超分子组装体系打开了一扇新的窗口。