在化学领域，共价键通过原子间的强定向连接，在决定分子的基本结构、化学身份和整体构型方面起着至关重要的作用。另一方面，非共价相互作用以其弱的动态性质和可逆性为特征，主要源于静电吸引力。这些微妙的力对于分子功能、识别和适应性至关重要，甚至可以影响各种元素过程中的共价键激活。[1]
非共价相互作用包括多种众所周知的力，它们构成了化学家基础知识的组成部分，每种力都对超分子组装和材料的性质有独特的贡献。氢键（4–40 kJ/mol）是最具方向性和特异性的相互作用之一，它源于与电负性供体（N、O、F）结合的氢原子与富电子受体之间的静电吸引，提供了稳定性和分子识别能力。π–π堆叠相互作用（5–50 kJ/mol）通过富电子π系统的重叠，有助于结构组织、电子传递和光学性质。范德华力（0.4–4 kJ/mol），包括伦敦分散力，虽然单独来看较弱，但在紧密排列的分子结构中提供了显著的稳定性，特别是在确定晶体堆积方面尤为重要。静电相互作用（范围从4到>200 kJ/mol）包括离子配对、偶极-偶极力和电荷转移复合物，控制着长程和短程分子关联。疏水效应由熵考虑驱动，而非直接的吸引力，促进了在水环境中的自组装。主-客体相互作用结合了多种互补的非共价力，包括尺寸和形状的互补性、静电匹配以及疏水效应，从而在分子封装和识别过程中实现高选择性。
理解和预测非共价相互作用的相对强度对于理解化学、生物学和材料科学等各个科学领域中的结构-功能关系至关重要[2]、[3]、[4]、[5]。这些相互作用负责形成复杂的结构和超分子网络，涉及单个分子、金属复合物或聚合物，基于分子间力和空间互补性的协同作用[6]、[7]、[8]。
近年来，超分子方法开辟了创新的前景，除了在生物学、生物医学和生理学中的重要性日益增加外，还在环境修复、材料科学（例如能源和医学）、聚合物科学、传感器技术和冶金学中找到了应用[9]。
从物理化学的角度来看，超分子结构的稳定性由非共价相互作用的统计分布决定，而不是由单个几何或热力学因素决定。模拟在识别非共价相互作用方面发挥着重要作用，提供了对基础化学的全面理解，补充了共价结构[5]、[10]。最近，Kulkarni-NCI指纹（KNF）被提出作为此类模拟的基于物理的描述符。KNF包含了有效捕捉非共价相互作用本质特征的要素[11]。这种方法提供了对分子相互作用的更细致的理解，有可能在各种科学和技术领域带来改进的预测和设计。
在有机分子中引入氮、氧或硫等杂原子显著增强了非共价相互作用的潜力。这是由于电负性的差异以及分子内部不同极性区域的形成。
硫代半卡巴唑（TSCs）是一类重要的N,S-供体配体。通过添加额外的功能基团，它们的多功能性得到了进一步增强，这些基团可以提高它们的配位能力、螯合能力和结构灵活性。因此，TSCs可以与自身相互作用形成超分子结构，并与多种金属以不同的配位模式进行相互作用[12]、[13]、[14]。
TSCs的合成相对简单，通常涉及Schiff缩合反应。该过程利用硫代半卡巴嗪的NH2基团与醛、酮、硫氰酸盐或醇等化合物反应，形成所需的TSC结构[12]、[13]、[14]、[15]、[16]。（图1）。
动态组合化学领域大大扩展了可用的硫代半卡巴唑（TSC）衍生物的范围[12]、[17]。通过将系统晶体结构分析与先进的计算方法相结合，研究人员现在可以设计出自组装成具有更可预测晶体堆积和性质的新型复合物的定制合成子。TSCs的结构灵活性使它们成为创建协调化合物的宝贵组成部分，其固态结构和聚集方式以及功能性质也可以通过各种非共价相互作用来控制，包括氢键和卤键、··π堆叠、agostic相互作用、范德华力、静电相互作用、主-客体和亲金属相互作用。这些相互作用在决定化学反应性和超分子组织方面起着关键作用[18]。研究表明，即使在具有相同
E配置的亚胺C
N键和杂原子位置的异构分子物种中，加入额外的氢键（HB）合成子也可以显著改变它们的自组装行为[19]。
TSC骨架包含多个能够参与各种非共价相互作用的功能基团，同时保持显著的构象灵活性（图1）。N
CH亚胺键在许多协调和有机合成中尤为重要[20]，包括氧化、还原、转移氢化和缩合反应。它还在催化过程中发挥作用，如Suzuki-Miyaura偶联[21]、Mizoroki-Heck反应[22]、C
C交叉偶联[23]和Buchwald-Hartwig胺化[24]。
分子对接研究已被广泛用于阐明硫代半卡巴唑-金属复合物的结构-活性关系。这些化合物表现出广泛的生物活性，如抗氧化[25]、抗菌[26]、抗寄生虫[27]、抗肿瘤[28]、[29]、[30]、[31]、[32]、[33]和抗真菌[35]、[36]、[37]性质。许多先前的综述详细介绍了硫代半卡巴唑的生物应用[38]、[39]、[40]、[41]、[42]、[43]、[44]、[45]、[46]、[47]、[48]。这些内容在这里不再赘述。
本综述探讨了非共价相互作用在超分子硫代半卡巴唑（TSC）协调系统中的关键作用。它强调了通过自组装创建新型功能材料的可能性，这些材料在包括晶体工程、催化、基于分子识别的传感和环境化学（如通过去除污染物进行水净化）等多个领域具有潜在应用。
综述将具体讨论以下关键领域：
a) 研究控制TSC自组装的基本原理，以及由此产生的超分子结构的实际应用。
b) 概述用于评估TSC金属复合物在溶液和固态下的稳定性和光谱特性的计算方法。
c) 分析TSCs最常见的过渡金属配位模式，并通过精心挑选的例子进行说明。本节旨在识别TSC结构、金属类型和配位模式之间的潜在相关性。
d) 全面探讨TSC金属复合物的化学性质，特别强调非共价相互作用在催化过程中的影响。将特别关注氢释放反应（HER）、光催化、传感和分子识别。
e> 深入研究TSC金属复合物的物理性质，重点讨论非共价相互作用如何影响发光和磁性。
f) 简要讨论非共价相互作用在纳米材料、混合系统和共轭结构开发中的应用。
在整篇文章中，将通过精心挑选的例子来说明这些应用，提供对该领域的全面和深入分析。
