ในวิชาเคมีผลกระทบ πหรือปฏิสัมพันธ์ πเป็นปฏิสัมพันธ์แบบไม่ใช้พันธะโควาเลนต์ชนิดหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับระบบ πเช่นเดียวกับปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าสถิตที่บริเวณประจุลบมีปฏิสัมพันธ์กับประจุบวก ระบบ π ที่อุดมไปด้วยอิเล็กตรอนสามารถมีปฏิสัมพันธ์กับโลหะ (แคตไอออนิกหรือเป็นกลาง) แอนไอออน โมเลกุลอื่น และแม้แต่ระบบ π อื่น^{[ 1 ]}ปฏิสัมพันธ์แบบไม่ใช้พันธะโควาเลนต์ที่เกี่ยวข้องกับระบบ π มีความสำคัญต่อเหตุการณ์ทางชีววิทยา เช่น การจดจำโปรตีน-ลิแกนด์^{[ 2 ]}

ปฏิสัมพันธ์แบบ π ที่พบได้บ่อยที่สุด ได้แก่:

• ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโลหะกับวงโคจรของอิเล็กตรอน (Metal–π system): เกี่ยวข้องกับการปฏิสัมพันธ์ระหว่างโลหะกับด้านหนึ่งของระบบวงโคจรของอิเล็กตรอน โดยโลหะอาจเป็นไอออนบวก (เรียกว่าปฏิสัมพันธ์ระหว่างไอออนบวกกับวงโคจรของอิเล็กตรอน ) หรือเป็นกลางก็ได้
• ปฏิสัมพันธ์แบบโพลาร์–π: เกี่ยวข้องกับการปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลที่มีขั้วและโมเมนต์ควอดรูโพลของระบบ π

• ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลอะโรมาติก (การเรียงซ้อนแบบ π): เกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลอะโรมาติกด้วยกัน
  • ปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะรีนและเพอร์ฟลูออโรอะรีน: วงแหวนเบนซีนที่มีอิเล็กตรอนมากจะทำปฏิกิริยากับเฮกซาฟลูออโรเบนซีนที่ มีอิเล็กตรอนน้อย

• ปฏิสัมพันธ์แบบ π ผู้ให้-ผู้รับ: ปฏิสัมพันธ์ระหว่างวงโคจรว่างที่มีพลังงานต่ำ (ผู้รับ) กับวงโคจรที่เต็มแล้วที่มีพลังงานสูง (ผู้ให้)

• ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแอนไอออนกับระบบ π: ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแอนไอออนกับระบบ π
• ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง แคตไอออนกับระบบ π : ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแคตไอออนกับระบบ π
• ปฏิสัมพันธ์ C–H–π: ปฏิสัมพันธ์ของ CH กับระบบ π: ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้ได้รับการศึกษาอย่างดีโดยใช้เทคนิคการทดลองและการคำนวณ^{[ 3 ] [ 4 ]}

^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

• ตัวอย่างการเรียงซ้อนแบบ Pi
• 
  ฟูลเลอรีนที่ผูกติดในบัคกี้แคทเชอร์ผ่านปฏิกิริยาการเรียงซ้อนของอะโรมาติก^{[ 8 ]}
• 
  การสังเคราะห์แคทเทเนน [2] ของ Stoddart...
• 
  ทาครีนจับกับอะเซทิลโคลีนเอสเทอเรส (PDB 1ACJ) มีการเสนอว่าเกิดปฏิกิริยาการเรียงซ้อนแบบไพ (pi stacking) ระหว่างทาครีน (สีน้ำเงิน) และทริปโตเฟน 84 (สีแดง)
• 
  ปฏิสัมพันธ์แบบโพลาร์ π ระหว่างโมเลกุลน้ำและเบนซีน
• 
  การเรียงซ้อนของอะรีนเพอร์ฟลูออโรอะรีน
• 
  มุมมองด้านข้างของส่วนหนึ่งของโครงสร้างผลึกของเกลือถ่ายโอนประจุเฮกซาเมทิลีนTTF /TCNQ ซึ่งเน้นการเรียงซ้อนที่แยกออกจากกัน^{[ 9 ]}

กราไฟต์ประกอบด้วยแผ่นคาร์บอนที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์เรียงซ้อนกัน^{[ 10 ] [ 11 ]}แต่ละชั้นเรียกว่ากราฟีนในแต่ละชั้น อะตอมคาร์บอนแต่ละอะตอมจะเชื่อมต่อกับอะตอมอื่นอีกสามอะตอม ทำให้เกิดชั้นต่อเนื่องของคาร์บอนหกเหลี่ยมที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะ sp ^{2 คล้ายกับ} โครงสร้างตาข่ายรังผึ้งที่มีความยาวพันธะ 0.142 นาโนเมตร และระยะห่างระหว่างระนาบคือ 0.335 นาโนเมตร^{[ 12 ]}

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแคตไอออนและ π มีความสำคัญต่อ สารสื่อประสาท อะเซทิลโคลีน (Ach) ^{[ 13 ] [ 14 ]}โครงสร้างของอะเซทิลโคลีนเอสเทอเรสประกอบด้วยสารตกค้างอะโรมาติกที่มีการอนุรักษ์สูง 14 ชนิด กลุ่มไตรเมทิลแอมโมเนียมของ Ach จับกับสารตกค้างอะโร มาติกของ ทริปโตแฟน (Trp) ตำแหน่งอินโดลให้บริเวณที่มีศักยภาพไฟฟ้าสถิตเชิงลบที่เข้มข้นกว่าเบนซีนและสารตกค้างฟีนอลของ Phe และ Tyr มาก

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างไพ-ไพและแคตไอออน-ไพมีความสำคัญในการออกแบบยาอย่างมีเหตุผล^{[ 15 ]}ตัวอย่างหนึ่งคือแทครีน ซึ่งเป็นสารยับยั้ง อะเซทิลโคลีนเอสเทอเรส (AChE) ที่ได้รับการอนุมัติจาก FDA ซึ่งใช้ในการรักษาโรคอัลไซเมอร์มีการเสนอว่าแทครีนมีปฏิสัมพันธ์แบบไพสแต็กกิ้งกับวงแหวนอินโดลิกของ Trp84 และปฏิสัมพันธ์นี้ได้รับการใช้ประโยชน์ในการออกแบบสารยับยั้ง AChE ตัวใหม่อย่างมีเหตุผล^{[ 16 ]}

${\displaystyle {\ce {\pi - \pi}}}$และ ปฏิสัมพันธ์เหล่า นี้เป็นรูปแบบที่พบเห็นได้ทั่วไปในการประกอบและการ จดจำ ระดับเหนือโมเลกุล${\displaystyle {\ce {CH-\pi}}}$${\displaystyle {\ce {\pi -cation}}}$

${\displaystyle {\ce {\pi-\pi}}}$เกี่ยวข้องกับการปฏิสัมพันธ์โดยตรงระหว่าง ระบบ π สอง ระบบ และการปฏิสัมพันธ์เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาทางไฟฟ้าสถิตของแคตไอออนกับหน้าของ ระบบ πซึ่งแตกต่างจากการปฏิสัมพันธ์ทั้งสองแบบการปฏิสัมพันธ์นี้เกิดขึ้นส่วนใหญ่จากการถ่ายโอนประจุระหว่างออร์บิทัล C–H และระบบ π${\displaystyle {\ce {ไอออนบวก-\pi}}}$${\displaystyle {\ce {CH-\pi}}}$

ระบบ π มีส่วนช่วยในการประกอบซูเปอร์โมเลคูลาร์ แคทเทเนนบางชนิดมีปฏิสัมพันธ์ π–π ความท้าทายหลักในการสังเคราะห์แคทเทเนนคือการเชื่อมต่อโมเลกุลเข้าด้วยกันอย่างเป็นระบบ Stoddart และคณะได้พัฒนาระบบต่างๆ โดยใช้ปฏิสัมพันธ์ π–π ที่แข็งแกร่งระหว่างอนุพันธ์เบนซีนที่มีอิเล็กตรอนมากและวงแหวนไพริดิเนียมที่มีอิเล็กตรอนน้อย^{[ 17 ]} [2]แคทเทเนนถูกสังเคราะห์โดยการทำปฏิกิริยาระหว่างบิส(ไพริดิเนียม) ( A ), บิสพาราฟีนิลีน-34-คราวน์-10 ( B ) และ 1, 4-บิส(โบรโมเมทิล)เบนซีน ( C ) (รูปที่ 2) ปฏิสัมพันธ์ π–π ระหว่างAและBนำไปสู่การก่อตัวของตัวกลางแม่แบบที่เชื่อมต่อกัน ซึ่งจะถูกสร้างเป็นวงแหวนเพิ่มเติมโดยปฏิกิริยาการแทนที่กับสารประกอบCเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ [2]แคทเทเนน

การรวมกันของเตตระไซยาโนควิโนไดมีเทน (TCNQ) และเตตระไทอาฟุลวาเลน (TTF) ก่อให้เกิดสารเชิงซ้อนการถ่ายโอนประจุที่แข็งแกร่งซึ่งเรียกว่าTTF-TCNQ [ ^{18 ] ของแข็ง}นี้แสดงการนำไฟฟ้าเกือบเป็นโลหะ ในผลึก TTF-TCNQ โมเลกุล TTF และ TCNQ จะถูกจัดเรียงอย่างอิสระในกองเรียงขนานที่แยกจากกัน และการถ่ายโอนอิเล็กตรอนเกิดขึ้นจากกองผู้ให้ (TTF) ไปยังกองผู้รับ (TCNQ) ^{[ 19 ]}

ระบบแอนไอออนและ π–อะโรมาติก (โดยทั่วไปมีอิเล็กตรอนไม่เพียงพอ) สร้างปฏิสัมพันธ์ที่เกี่ยวข้องกับแรงผลักของโครงสร้าง แรงผลักเหล่านี้เกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าสถิตและปฏิสัมพันธ์แบบโพลาไรซ์ที่เกิดจากแอนไอออน^{[ 20 ] [ 21 ]}แรงนี้ทำให้ระบบสามารถใช้เป็นตัวรับและช่องทางในเคมีระดับเหนือโมเลกุลสำหรับการใช้งานในด้านการแพทย์ (เยื่อสังเคราะห์ ช่องไอออน) และด้านสิ่งแวดล้อม (เช่น การตรวจจับ การกำจัดไอออนออกจากน้ำ) ^{[ 22 ]}

โครงสร้างผลึกเอกซ์เรย์แรกที่แสดงปฏิสัมพันธ์แอนไอออน–π ได้รับการรายงานในปี 2547 ^{[ 23 ]}นอกจากการแสดงปฏิสัมพันธ์นี้ในสถานะของแข็งแล้ว ยังมีหลักฐานว่าปฏิสัมพันธ์นี้มีอยู่ในสารละลายด้วย^{[ 24 ]}

ผลของ π มีส่วนสำคัญต่อระบบชีวภาพ เนื่องจากให้พลังงานการจับยึดจำนวนมาก สารสื่อประสาทสร้างผลทางชีวภาพส่วนใหญ่โดยการจับกับตำแหน่งออกฤทธิ์ของตัวรับโปรตีน ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแคตไอออนและ π มีความสำคัญต่อ สารสื่อประสาทอะเซ ทิลโคลีน (Ach) ^{[ 25 ] [ 26 ]}โครงสร้างของโคลีนเอสเทอเรสประกอบด้วยสารตกค้างอะโรมาติกที่อนุรักษ์ไว้อย่างสูง 14 ตัว กลุ่มไตรเมทิลแอมโมเนียมของ Ach จับกับสารตกค้างอะโรมาติกของทริปโตเฟน (Trp) ตำแหน่งอินโดลให้บริเวณที่มีศักยภาพไฟฟ้าสถิตเชิงลบที่เข้มข้นกว่าเบนซีนและสารตกค้างฟีนอลของ Phe และ Tyr มาก

ระบบ πเป็นองค์ประกอบสำคัญในการประกอบโครงสร้างระดับโมเลกุลขนาดใหญ่เนื่องจากมีปฏิสัมพันธ์แบบไม่ใช้พันธะโควาเลนต์ที่หลากหลายกับหมู่ฟังก์ชันต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง π และ π ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการประกอบและ การ จดจำโครงสร้างระดับโมเลกุลขนาดใหญ่${\displaystyle {\ce {\pi - \pi}}}$${\displaystyle {\ce {CH-\pi}}}$${\displaystyle {\ce {\pi -cation}}}$

${\displaystyle {\ce {\pi-\pi}}}$เกี่ยวข้องกับการปฏิสัมพันธ์โดยตรงระหว่าง ระบบ π สอง ระบบ และการปฏิสัมพันธ์เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาทางไฟฟ้าสถิตของแคตไอออนกับหน้าของ ระบบ πซึ่งแตกต่างจากการปฏิสัมพันธ์ทั้งสองแบบการปฏิสัมพันธ์นี้เกิดขึ้นส่วนใหญ่จากการถ่ายโอนประจุระหว่างออร์บิทัล C–H และระบบ π${\displaystyle {\ce {ไอออนบวก-\pi}}}$${\displaystyle {\ce {CH-\pi}}}$

• ปฏิสัมพันธ์ที่ไม่ใช่พันธะโควาเลนต์
• การกระจายตัว (ทางเคมี)
• ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแคตไอออนและไพ
• การแทรกสอด (ชีวเคมี)
• การแทรกสอด (ทางเคมี)

• Luo R, Gilson HS, Potter MJ, Gilson MK (มกราคม 2544). "พื้นฐานทางกายภาพของการเรียงซ้อนของเบสกรดนิวคลีอิกในน้ำ" . Biophysical Journal . 80 (1): 140– 148. Bibcode : 2001BpJ....80..140L . doi : 10.1016/S0006-3495(01)76001-8 . PMC  1301220 . PMID  11159389 .
• Larry Wolf (2011): ปฏิสัมพันธ์π-π (π-Stacking): ต้นกำเนิดและการมอดูเลต