A volte una molecola può subire una particolare reazione chimica solo se forma un cosiddetto complesso ospite-ospite insieme a un'altra molecola:le due molecole sono quindi legate insieme non da legami covalenti ma da forze intermolecolari. Quello che succede è che prima, l'ospite riconosce l'ospite, dopo di che può reagire chimicamente e diventare un'altra molecola.

Ma ora, Shigehisa Akine e colleghi dell'Università di Kanazawa hanno dimostrato che è possibile anche l'ordine inverso:in primo luogo, l'ospite subisce una reazione chimica, dopodiché riconosce e forma un complesso con lo ione ospite. Inoltre, hanno scoperto che l'ordine di riconoscimento e reazione può essere cambiato modificando lo ione ospite. La distinzione tra le due alternative ("prima il riconoscimento" o "prima la reazione") diventa importante quando i tempi in cui avvengono i due processi differiscono in modo significativo, una situazione che potrebbe essere sfruttata in applicazioni che includono la somministrazione di farmaci.

Per il loro studio, i ricercatori hanno utilizzato una molecola ospite contenente cobalto (un "metallohost"), che ha una cavità che può ospitare un particolare ione (atomo carico) come ospite. Il metallohost può subire reazioni del tipo noto come reazione di scambio di ligandi. Il vantaggio di utilizzare questo sistema host è che i processi di reazione che si verificano sono lenti, e facilmente monitorabile mediante spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR). Come ione ospite, Akine e colleghi hanno usato un composto chiamato NaOTf, contenente uno ione sodio, che può occupare la cavità dell'ospite quando si forma il complesso ospite-ospite.

Dopo aver aggiunto NaOTf al metallohost, il segnale NMR inizialmente non indicava un cambiamento strutturale. Però, dopo tre ore, si è verificato un cambiamento, indicando la formazione di nuove molecole. Per determinare se il processo è stato "prima il riconoscimento" o "prima la reazione", i ricercatori hanno esaminato la cinetica della reazione di scambio del ligando, e la sua relazione con la concentrazione di sodio. Hanno scoperto che la velocità di reazione aumentava significativamente con l'aumento della concentrazione di sodio, il che li ha portati a concludere che per il sodio il meccanismo era "prima il riconoscimento".

Akine e colleghi hanno eseguito esperimenti simili con composti ospiti a base di potassio e rubidio. interessante, hanno osservato che lo scambio di ligandi avveniva quindi nella forma priva di ospiti, il che significa che il processo complessivo era "prima la reazione".

La dipendenza osservata del tipo di legame che avviene dal tipo di ione metallico ospite non solo aggiunge nuove intuizioni sulla chimica ospite-ospite e sulle loro dinamiche, ma può anche portare ad applicazioni. Gli scienziati ritengono che "la comprensione del meccanismo aiuterebbe a sviluppare nuovi sistemi di assorbimento/rilascio degli ospiti programmabili nel tempo come i sistemi di somministrazione dei farmaci".