自分类是指在复杂多组分体系中，由于体积、电荷或化学特性的不同，分子自发形成单一特定产物的一种化学反应过程。热力学控制的自分类过程可以生成可预测的最稳定产物，因此受到了广泛的关注。此前，自分类主要依赖于超分子相互作用（如金属-配体作用和氢键），但这类相互作用较弱，易受温度、溶剂、浓度和酸碱度等影响。近年来，基于更稳定的可逆共价键的动态共价化学（DCvC）也被用于研究自分类行为，但目前的研究主要关注于亚胺和硼酸酯化学，仍有一定的局限性。

近几年来，螺硼酸酯作为一种稳定的带电荷硼衍生物，被广泛应用于动态共价化学研究。螺硼酸酯可以通过硼酸或硼酸酯与邻二酚的缩合反应简单制备，并已被成功用于构筑分子笼、分子大环和单晶双螺旋聚合物等材料。在前期工作的基础上，科罗拉多大学博尔德分校张伟教授团队系统性地揭示了基于螺硼酸酯键的小分子和聚合物结构的自分类行为。

团队首先合成了两个螺硼酸酯小分子化合物，发现在加热条件下二者可以交换反应生成一个新的产物，证明了螺硼酸酯键的可逆性。在不同温度下的动力学研究计算得到了反应的活化能为121.07 kJ/mol。

随后，团队设计了由螺硼酸酯键构建的分子笼和分子大环。由于稳定的刚性结构，分子笼理论上是热力学最稳定产物，因而可以通过三种不同途径得到：1. 通过原料直接合成；2. 由分子大环和原料自分类重组得到；3. 由聚合物和分子大环自分类重组得到。

为证实这一设想，团队合成了分子大环和分子笼，并通过X射线单晶衍射实验确定了它们的结构。将分子大环和六酚原料在溶液中混合加热，经过16小时，可以定量地转化为分子笼。对螺硼酸酯聚合物和分子大环的混浊液加热，亦可以在30分钟内完全溶解聚合物，转化为分子笼结构。这是首例报道的从线性聚合物到刚性分子笼结构的转变。以上一系列实验证明了在这一动态共价化学自分类体系中，刚性的分子笼为热力学最稳定产物。理论计算也表明，这三种构建分子笼的途径均有着负值吉布斯自由能变，与实验结果相吻合。

在该工作中，张伟教授团队首次报道了螺硼酸酯化合物的自分类过程，表明了动态共价化学在自分类研究中的重要性。这项研究将进一步指导螺硼酸酯类材料的设计，并为开发新型的复杂但具有响应性的动态共价分子或聚合物系统开辟了可能性。