カチオン-π相互作用
自然におけるビルディングブロックもまた芳香族部分を含んでいる。トリプトファンやチロシンのアミノ酸側鎖やDNA塩基などはカチオン種(金属イオンだけでなく電荷を持つアミノ酸側鎖等も)と結合することができる。ゆえに、カチオン-π相互作用はタンパク質の三次元構造の安定化において重要な役割を果たしている。カチオン-π相互作用の別の役割は、ニコチン性アセチルコリン受容体においても見られる。ニコチン性アセチルコリン受容体は内因性のリガンドであるアセチルコリン(正電荷を有する分子)と、四級アンモニウム塩とのカチオン-π相互作用によって結合する。
また、スクアレン環化酵素による反応の遷移状態であるカルボカチオンの安定化に、周囲の芳香族アミノ酸とのカチオン-π相互作用が寄与していることが示唆されている。
カチオン-π相互作用(カチオン-パイそうごさよう、英: Cation-π interaction)は、電子豊富なπ電子系(例:ベンゼン、エチレン)と近接するカチオン(陽イオン、例:Li, Na)との間に働く非共有結合性の分子間相互作用である。単極子(カチオン)と四重極子(π電子系)との間の静電相互作用に由来する。カチオン-π相互作用のエネルギーは、水素結合や塩橋の強さと同程度であり、分子認識において重要な役割を果たしている。
静電気学(クーロンの法則)に従い、より小さく、より電荷の大きいカチオンがより強い静電引力を生む。ベンゼンとアルカリ金属カチオンとの相互作用の大きさを、気相におけるギブズエネルギー変化により下表に示す。このように、イオン半径 (rion) はカチオン-π相互作用を大きく左右する。