Водородная связь
В химии водородная связь (или Н-связь ) — это прежде всего электростатическая сила притяжения между атомом водорода (H), который ковалентно связан с более электроотрицательным «донорным» атомом или группой (Dn), и другим электроотрицательным атомом, несущим неподеленная пара электронов — акцептор водородной связи (Ac). Такую взаимодействующую систему обычно обозначают Dn−H···Ac , где сплошная линия обозначает полярную ковалентную связь , а пунктирная или пунктирная линия обозначает водородную связь. [5] Наиболее частыми донорными и акцепторными атомами являются элементы 2-го периода азот (N), кислород (O) и фтор (F).
Водородные связи могут быть межмолекулярными (возникают между отдельными молекулами) или внутримолекулярными (возникают между частями одной и той же молекулы). [6] [7] [8] [9] Энергия водородной связи зависит от геометрии, окружения и природы конкретных донорных и акцепторных атомов и может варьироваться от 1 до 40 ккал/моль. [10] Это делает их несколько сильнее, чем взаимодействие Ван-дер-Ваальса , и слабее, чем полностью ковалентные или ионные связи . Этот тип связи может возникать в неорганических молекулах, таких как вода, и в органических молекулах, таких как ДНК и белки. Водородные связи отвечают за скрепление таких материалов, как бумага и валяная шерсть , а также за склеивание отдельных листов бумаги после намокания и последующего высыхания.
Водородная связь также отвечает за многие физические и химические свойства соединений N, O и F, которые кажутся необычными по сравнению с другими подобными структурами. В частности, межмолекулярные водородные связи ответственны за высокую температуру кипения воды (100 ° C) по сравнению с другими гидридами группы 16 , которые имеют гораздо более слабые водородные связи. [11] Внутримолекулярные водородные связи частично ответственны за вторичную и третичную структуру белков и нуклеиновых кислот .
Связывание [ править ]
Определения и общие характеристики [ править ]
В водородной связи электроотрицательный атом, не связанный ковалентно с водородом, называется акцептором протона, тогда как атом, ковалентно связанный с водородом, называется донором протона. Эта номенклатура рекомендована ИЮПАК. [5] Водород донора является протонным и поэтому может действовать как кислота Льюиса, а акцептором является основание Льюиса. Водородные связи представляются как Система H···Y , где точки обозначают водородную связь. Жидкости, обладающие водородными связями (например, вода), называются ассоциированными жидкостями . [ нужна цитата ]
Водородные связи возникают в результате сочетания электростатики (мультиполь-мультипольные и мультипольно-индуцированные мультипольные взаимодействия), ковалентности (перенос заряда за счет перекрытия орбиталей) и дисперсии ( сил Лондона ). [5]
В более слабых водородных связях [13] атомы водорода имеют тенденцию связываться с такими элементами, как сера (S) или хлор (Cl); даже углерод (С) может служить донором, особенно когда углерод или один из его соседей электроотрицательны (например, в хлороформе, альдегидах и концевых ацетиленах). [14] [15] Постепенно было признано, что существует множество примеров более слабых водородных связей с участием донора, отличного от N, O или F, и/или акцептора Ac с электроотрицательностью, приближающейся к электроотрицательности водорода (а не намного более электроотрицательной). Несмотря на свою слабость (≈1 ккал/моль), «нетрадиционные» взаимодействия водородных связей распространены повсеместно и влияют на структуру многих видов материалов. [ нужна цитата ]
Определение водородной связи со временем постепенно расширилось и теперь включает в себя более слабые притягивающие взаимодействия. В 2011 году рабочая группа ИЮПАК рекомендовала современное научно обоснованное определение водородной связи, которое было опубликовано в журнале ИЮПАК « Чистая и прикладная химия» . Это определение определяет:
Водородная связь – это притягивающее взаимодействие между атомом водорода молекулы или фрагмента молекулы. X-H , в котором X более электроотрицательен, чем H, и атом или группа атомов в той же или другой молекуле, в которой имеются признаки образования связи. [16]
Прочность связи [ править ]
Водородные связи могут различаться по силе от слабых (1–2 кДж/моль) до сильных (161,5 кДж/моль в бифторид- ионе, ВЧ - 2 ). [17] [18] Типичные энтальпии паров включают: [19]
- F−H···:F − (161,5 кДж/моль или 38,6 ккал/моль), что уникально иллюстрируется ВЧ − 2
- O−H···:N (29 кДж/моль или 6,9 ккал/моль), иллюстрируется вода-аммиак
- O−H···:O (21 кДж/моль или 5,0 ккал/моль), иллюстрируется вода-вода, спирт-спирт
- N−H···:N (13 кДж/моль или 3,1 ккал/моль), иллюстрируется аммиаком-аммиаком.
- N−H···:O (8 кДж/моль или 1,9 ккал/моль), иллюстрируется водным амидом
- OH + 3 ···:OH 2 (18 кДж/моль [20] или 4,3 ккал/моль)
Прочность межмолекулярных водородных связей чаще всего оценивают путем измерения равновесия между молекулами, содержащими донорные и/или акцепторные звенья, чаще всего в растворе. [21] Прочность внутримолекулярных водородных связей можно изучать с помощью равновесия между конформерами с водородными связями и без них. Важнейшим методом идентификации водородных связей даже в сложных молекулах является кристаллография , иногда также ЯМР-спектроскопия. Структурные детали, в частности расстояния между донором и акцептором, которые меньше суммы радиусов Ван-дер-Ваальса, можно рассматривать как показатель прочности водородной связи. Одна схема дает следующую несколько условную классификацию: сильные, средние и слабые считаются соответственно сильными, средними и слабыми те, которые составляют от 15 до 40 ккал/моль, от 5 до 15 ккал/моль и >0-5 ккал/моль. [18]
Водородные связи, включающие связи CH, очень редки и слабы. [22]
Водородная связь , резонансом поддерживаемая
( Водородная связь, поддерживаемая резонансом обычно сокращенно RAHB), представляет собой сильный тип водородной связи. Он характеризуется π-делокализацией, в которой участвует водород, и не может быть правильно описан только электростатической моделью. Такое описание водородной связи было предложено для описания необычно коротких расстояний, обычно наблюдаемых между O=C−OH··· или ···O=C-C=C-OH . [23]
Детали конструкции [ править ]
The Расстояние X−H обычно составляет ≈110 пм , тогда как расстояние Расстояние H···Y составляет от ≈160 до 200 часов. Типичная длина водородной связи в воде составляет 197 пм. Идеальный валентный угол зависит от природы донора водородной связи. Экспериментально определены следующие углы водородной связи между донором плавиковой кислоты и различными акцепторами: [24]
| Акцептор···донор | Геометрия ВСЕПР | Угол (°) |
|---|---|---|
| HCN···HF | линейный | 180 |
| H 2 CO···HF | тригональный плоский | 120 |
| Н 2 О···HF | пирамидальный | 46 |
| H 2 S···HF | пирамидальный | 89 |
| SO 2 ···HF [ нужна проверка ] | тригональный | 142 |
Спектроскопия [ править ]
Сильные водородные связи обнаруживаются по смещению в слабое поле 1 Спектр ЯМР Н. Например, кислый протон в енольном таутомере ацетилацетона появляется при 15,5, что составляет около 10 частей на миллион в нижнем поле обычного спирта. [25]
В ИК-спектре водородная связь смещает X-H растягивает частоту в сторону понижения энергии (т.е. частота вибрации уменьшается). Этот сдвиг отражает ослабление Связь X-H . Некоторые водородные связи (неправильные водородные связи) демонстрируют синий сдвиг. Частота растяжения X−H и уменьшение длины связи. [26] H-связи также можно измерить по сдвигу мод ИК-колебаний акцептора. Амидная мода карбонилов основной цепи в α-спиралях смещается в сторону более низких частот, когда они образуют Н-связи с гидроксильными группами боковой цепи. [27] Динамику структур водородных связей в воде можно исследовать с помощью этого валентного колебания ОН. [28] В сети водородных связей в кристаллах протонных органических ионных пластиков (POIPC), которые представляют собой тип материала с фазовым переходом, демонстрирующий фазовые переходы твердое-твердое тело перед плавлением, инфракрасная спектроскопия с переменной температурой может выявить температурную зависимость водородных связей и динамику как анионы, так и катионы. [29] Внезапное ослабление водородных связей при фазовом переходе твердое тело-твердое, по-видимому, связано с возникновением ориентационного или вращательного беспорядка ионов. [29]
Теоретические соображения
Водородная связь представляет постоянный теоретический интерес. [30] По современному описанию O:H-O объединяет как межмолекулярную неподеленную пару O:H без связи, так и внутримолекулярную H-O , связанная с Полярно-ковалентная связь О-О отталкивающая связь. [31]
Квантово-химические расчеты соответствующих межостаточных потенциальных констант ( констант соответствия ) выявили [ как? ] большие различия между отдельными Н-связями одного и того же типа. Например, центральный промежуточный остаток Водородная связь N−H···N между гуанином и цитозином гораздо прочнее по сравнению с Связь N−H···N между парой аденин-тимин. [32]
Теоретически прочность водородных связей можно оценить с помощью индекса NCI, индекса нековалентных взаимодействий , который позволяет визуализировать эти нековалентные взаимодействия , как следует из названия, с использованием электронной плотности системы. [ нужна цитата ]
Интерпретации анизотропии комптоновского профиля обычного льда утверждают, что водородная связь частично ковалентна. [33] Однако эта интерпретация была оспорена. [34]
В целом водородную связь можно рассматривать как метрики зависящее от электростатическое скалярное поле между двумя или более межмолекулярными связями. Это немного отличается от внутримолекулярных связанных состояний , например, ковалентных или ионных связей . Однако водородная связь, как правило, по-прежнему является явлением связанного состояния , поскольку энергия взаимодействия имеет чистую отрицательную сумму. Первоначальная теория водородной связи, предложенная Лайнусом Полингом, предполагала, что водородные связи имеют частичную ковалентную природу. Эта интерпретация оставалась спорной до тех пор, пока методы ЯМР не продемонстрировали передачу информации между ядрами с водородными связями - подвиг, который был бы возможен только в том случае, если бы водородная связь имела некоторый ковалентный характер. [35]
История [ править ]
Когда-то концепция водородной связи была сложной. [36] Лайнус Полинг приписывает Т.С. Муру и Т.Ф. Уинмиллу первое упоминание о водородной связи в 1912 году. [37] [38] Мур и Уинмилл использовали водородную связь, чтобы объяснить тот факт, что гидроксид триметиламмония является более слабым основанием, чем гидроксид тетраметиламмония . Описание водородной связи в ее наиболее известной среде — воде — появилось несколько лет спустя, в 1920 году, от Латимера и Родебуша. [39] В этой статье Латимер и Родебуш цитировали работу коллеги-ученого из своей лаборатории, Мориса Лоял Хаггинса , говоря: «Г-н Хаггинс из этой лаборатории в некоторых еще неопубликованных работах использовал идею водородного ядра, удерживаемого между двумя атомами. как теория в отношении некоторых органических соединений».
Водородные связи в малых молекулах [ править ]
Вода [ править ]
Повсеместный пример водородной связи обнаруживается между молекулами воды . В дискретной молекуле воды имеется два атома водорода и один атом кислорода. Простейший случай — пара молекул воды с одной водородной связью между ними, которая называется димером воды и часто используется в качестве модельной системы. Когда присутствует больше молекул, как в случае с жидкой водой, возможно большее количество связей, поскольку кислород одной молекулы воды имеет две неподеленные пары электронов, каждая из которых может образовывать водородную связь с водородом другой молекулы воды. Это может повторяться так, что каждая молекула воды связана Н-связью максимум с четырьмя другими молекулами, как показано на рисунке (две через две неподеленные пары и две через два атома водорода). Водородная связь сильно влияет на структуру льда кристаллическую , помогая создать открытую гексагональную решетку. Плотность льда меньше плотности воды при той же температуре; таким образом, твердая фаза воды плавает на жидкости, в отличие от большинства других веществ. [ нужна цитата ]
жидкой воды Высокая температура кипения обусловлена большим количеством водородных связей, которые может образовать каждая молекула, по сравнению с ее низкой молекулярной массой . Из-за сложности разрыва этих связей вода имеет очень высокую температуру кипения, температуру плавления и вязкость по сравнению с аналогичными жидкостями, не связанными водородными связями. Вода уникальна тем, что ее атом кислорода имеет две неподеленные пары и два атома водорода, а это означает, что общее количество связей в молекуле воды достигает четырех. [40]
Число водородных связей, образуемых молекулой жидкой воды, колеблется со временем и температурой. [41] На основе моделирования жидкой воды TIP4P при 25 ° C было подсчитано, что каждая молекула воды участвует в среднем в 3,59 водородных связях. При 100 °С это число уменьшается до 3,24 из-за увеличения молекулярного движения и уменьшения плотности, а при 0 °С среднее число водородных связей увеличивается до 3,69. [41] Другое исследование обнаружило гораздо меньшее количество водородных связей: 2,357 при 25 °C. [42] Однако определить и подсчитать водородные связи непросто.
Поскольку вода может образовывать водородные связи с донорами и акцепторами растворенных протонов, она может конкурентно ингибировать образование межмолекулярных или внутримолекулярных водородных связей растворенных веществ. Следовательно, водородные связи между или внутри молекул растворенных веществ, растворенных в воде, почти всегда неблагоприятны по сравнению с водородными связями между водой и донорами и акцепторами водородных связей в этих растворенных веществах. [43] Водородные связи между молекулами воды имеют среднее время жизни 10 −11 секунд или 10 пикосекунд. [44]
Бифуркационные и сверхкоординированные водородные связи в воде [ править ]
Один атом водорода может участвовать в двух водородных связях. Такой тип связи называется «раздвоенным» (раздвоенным или «двухразвилочным»). Он может существовать, например, в сложных органических молекулах. [45] Было высказано предположение, что раздвоенный атом водорода является важным шагом в переориентации воды. [46]
Водородные связи акцепторного типа (оканчивающиеся на неподеленных парах кислорода) с большей вероятностью образуют бифуркацию (это называется сверхкоординированным кислородом, ОСО), чем водородные связи донорного типа, начинающиеся на водородах того же кислорода. [47]
Другие жидкости [ править ]
Например, фтористый водород , имеющий три неподеленные пары на атоме F, но только один атом H, может образовывать только две связи; ( У аммиака обратная проблема: три атома водорода, но только одна неподеленная пара).
водородной связи растворителя Дальнейшие проявления
- Увеличение температуры плавления , кипения , растворимости и вязкости многих соединений можно объяснить концепцией водородной связи.
- Отрицательная азеотропия смесей HF и воды.
- Тот факт, что лед менее плотен, чем жидкая вода, обусловлен кристаллической структурой, стабилизированной водородными связями.
- Резко более высокие температуры кипения НХ3 , H 2 O и HF по сравнению с более тяжелыми аналогами. РН 3 , H 2 S и HCl, где водородная связь отсутствует.
- Вязкость безводной фосфорной кислоты и глицерина .
- Образование димеров в карбоновых кислотах и образование гексамеров во фтористом водороде , которые происходят даже в газовой фазе, приводят к грубым отклонениям от закона идеального газа .
- Образование пентамеров воды и спиртов в неполярных растворителях.
Водородные связи в полимерах [ править ]
Водородная связь играет важную роль в определении трехмерных структур и свойств многих белков. По сравнению с С-С , C-O и Связи C-N , из которых состоит большинство полимеров, водородные связи намного слабее, примерно 5%. Таким образом, водородные связи можно разорвать химическими или механическими средствами, сохраняя при этом основную структуру основной цепи полимера. Эта иерархия сил связей (ковалентные связи сильнее, чем водородные связи, сильнее, чем силы Ван-дер-Ваальса) актуальна для свойств многих материалов. [48]
ДНК [ править ]
В этих макромолекулах связи между частями одной и той же макромолекулы заставляют ее сворачиваться в определенную форму, что помогает определить физиологическую или биохимическую роль молекулы. Например, двойная спиральная структура ДНК во многом обусловлена водородными связями между парами ее оснований (а также взаимодействиями пи-стекинга ), которые связывают одну комплементарную цепь с другой и обеспечивают репликацию . [ нужна цитата ]
Белки [ править ]
Во вторичной структуре белков водородные связи образуются между атомами кислорода основной цепи и атомами водорода амидов . Когда расстояние между аминокислотными остатками, участвующими в водородной связи, происходит регулярно между положениями i и i +4 , альфа-спираль образуется меньше . Когда расстояние между позициями i и i + 3 , 3 10 спираль образуется . Когда две цепи соединяются водородными связями с участием чередующихся остатков на каждой участвующей цепи, бета-лист образуется . Водородные связи также играют роль в формировании третичной структуры белка посредством взаимодействия R-групп. (См. также сворачивание белка ).
Раздвоенные системы Н-связей распространены в альфа-спиральных трансмембранных белках между основной амидной цепью. C=O остатка i в качестве акцептора H-связи и два донора H-связи из остатка i + 4 : амид основной цепи N-H и гидроксил или тиол боковой цепи ЧАС + . Энергетическое предпочтение гидроксильной или тиоловой системы с раздвоенной Н-связью составляет -3,4 ккал/моль или -2,6 ккал/моль соответственно. Этот тип раздвоенной Н-связи обеспечивает внутриспиральное Н-связывание партнера для полярных боковых цепей, таких как серин , треонин и цистеин, в гидрофобной мембранной среде. [27]
Роль водородных связей в сворачивании белка также связана с стабилизацией белка, индуцированной осмолитами. Защитные осмолиты, такие как трегалоза и сорбит , смещают равновесие сворачивания белка в сторону свернутого состояния в зависимости от концентрации. В то время как распространенное объяснение действия осмолита основано на эффектах исключенного объема, которые имеют энтропийную природу, эксперименты с круговым дихроизмом (CD) показали, что осмолит действует посредством энтальпического эффекта. [49] Молекулярный механизм их роли в стабилизации белка до сих пор не установлен, хотя было предложено несколько механизмов. Компьютерное молекулярно-динамическое моделирование показывает, что осмолиты стабилизируют белки, модифицируя водородные связи в гидратном слое белка. [50]
Несколько исследований показали, что водородные связи играют важную роль в стабильности между субъединицами в мультимерных белках. Например, исследование сорбитдегидрогеназы выявило важную сеть водородных связей, которая стабилизирует тетрамерную четвертичную структуру внутри семейства белков сорбитдегидрогеназы млекопитающих. [51]
Водородная связь основной цепи белка, не полностью защищенная от воздействия воды, представляет собой дегидрон . Дегидроны способствуют удалению воды посредством связывания белков или лигандов . Экзогенная дегидратация усиливает электростатическое взаимодействие между амидными и карбонильными группами за счет снятия защиты с их частичных зарядов . Кроме того, дегидратация стабилизирует водородную связь за счет дестабилизации несвязанного состояния , состоящего из дегидратированных изолированных зарядов . [52]
Шерсть , будучи белковым волокном, скрепляется водородными связями, из-за чего шерсть скручивается при растяжении. Однако стирка при высоких температурах может навсегда разрушить водородные связи, и одежда может навсегда потерять свою форму.
Другие полимеры [ править ]
На свойства многих полимеров влияют водородные связи внутри и/или между цепями. Яркими примерами являются целлюлоза и производные от нее волокна, такие как хлопок и лен . В нейлоне водородные связи между карбонилом и амидом N H эффективно связывают соседние цепи, что придает материалу механическую прочность. Водородные связи также влияют на арамидное волокно , где водородные связи стабилизируют линейные цепи в поперечном направлении. Оси цепи выровнены вдоль оси волокна, что делает волокна чрезвычайно жесткими и прочными. Сети водородных связей делают оба полимера чувствительными к уровню влажности в атмосфере, поскольку молекулы воды могут диффундировать на поверхность и разрушать сеть. Некоторые полимеры более чувствительны, чем другие. Таким образом, нейлоны более чувствительны, чем арамиды , а нейлон-6 более чувствителен, чем нейлон-11 . [ нужна цитата ]
Симметричная водородная связь [ править ]
Симметричная водородная связь — это особый тип водородной связи, в которой протон расположен ровно посередине между двумя одинаковыми атомами. Сила связи с каждым из этих атомов одинакова. Это пример трехцентровой четырехэлектронной связи . Этот тип связи намного прочнее «нормальной» водородной связи. Эффективный порядок связи равен 0,5, поэтому ее прочность сравнима с ковалентной связью. Он наблюдается во льду при высоком давлении, а также в твердой фазе многих безводных кислот, таких как плавиковая кислота и муравьиная кислота, при высоком давлении. Это также наблюдается в бифторид- ионе [Ф···Ч···Ф] − . Из-за жестких стерических ограничений протонированная форма протонной губки (1,8-бис (диметиламино) нафталин) и ее производные также имеют симметричные водородные связи ( [Н···Ч···Н] + ), [53] хотя в случае с протонированной Протонной Губкой сборка искривлена. [54]
Диводородная связь [ править ]
Водородную связь можно сравнить с близкородственной диводородной связью , которая также представляет собой межмолекулярное связывающее взаимодействие с участием атомов водорода. Эти структуры известны уже некоторое время и хорошо охарактеризованы кристаллографией ; [55] однако понимание их связи с обычной водородной связью, ионной связью и ковалентной связью остается неясным. Как правило, водородная связь характеризуется акцептором протона, который представляет собой неподеленную пару электронов в неметаллических атомах (особенно в азотных и халькогенных группах). В некоторых случаях этими акцепторами протонов могут быть пи-связи или металлокомплексы . Однако в диводородной связи акцептором протона служит гидрид металла, образуя, таким образом, водород-водородное взаимодействие. Нейтронография показала, что молекулярная геометрия этих комплексов аналогична водородным связям, причем длина связи легко адаптируется к системе металлокомплекс/донор водорода. [55]
Применение к лекарствам [ править ]
Водородная связь имеет отношение к разработке лекарств. Согласно правилу пяти Липинского, большинство перорально активных препаратов имеют не более пяти доноров водородных связей и менее десяти акцепторов водородных связей. Эти взаимодействия существуют между азот - водородными и кислородно -водородными центрами. [56] Однако многие лекарства не подчиняются этим «правилам». [57]
Ссылки [ править ]
- ^ Свитман, AM; Джарвис, СП; Санг, Хунцянь; Леккас, И.; Рахе, П.; Ван, Ю; Ван, Цзяньбо; Чампнесс, Северная Каролина; Канторович Л.; Мориарти, П. (2014). «Картирование силового поля сборки с водородными связями» . Природные коммуникации . 5 : 3931. Бибкод : 2014NatCo...5.3931S . дои : 10.1038/ncomms4931 . ПМК 4050271 . ПМИД 24875276 .
- ^ Хапала, Прокоп; Кичин, Георгий; Вагнер, Кристиан; Таутц, Ф. Стефан; Темиров, Руслан; Елинек, Павел (19 августа 2014 г.). «Механизм получения изображений СТМ/АСМ высокого разрешения с функционализированными наконечниками». Физический обзор B . 90 (8): 085421. arXiv : 1406.3562 . Бибкод : 2014PhRvB..90h5421H . doi : 10.1103/PhysRevB.90.085421 . S2CID 53610973 .
- ^ Де Лука, С.; Чен, Ф.; Сил, П.; Стензель, МЗ; Смит, Южная Каролина (2017). «Связывание и высвобождение между полимерным носителем и белком-лекарственным препаратом: опосредованное pH взаимодействие кулоновских сил, водородных связей, ван-дер-ваальсовых взаимодействий и энтропии» . Биомакромолекулы . 18 (11): 3665–3677. doi : 10.1021/acs.biomac.7b00657 . ПМИД 28880549 .
- ^ Хямяляйнен, Сампса К.; ван дер Хейден, Надин; ван дер Лит, Йост; ден Хартог, Стефан; Лильджерот, Питер; Сварт, Ингмар (31 октября 2014 г.). «Межмолекулярный контраст на изображениях атомно-силовой микроскопии без межмолекулярных связей» . Письма о физических отзывах . 113 (18): 186102. arXiv : 1410.1933 . Бибкод : 2014PhRvL.113r6102H . doi : 10.1103/PhysRevLett.113.186102 . hdl : 1874/307996 . ПМИД 25396382 . S2CID 8309018 . Архивировано из оригинала 20 января 2018 г. Проверено 30 августа 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Арунан, Эланганнан; Десираджу, Гаутам Р.; Кляйн, Роджер А.; Садлей, Джоанна; Шайнер, Стив; Алькорта, Ибон; Клэри, Дэвид С.; Крэбтри, Роберт Х.; Данненберг, Джозеф Дж. (8 июля 2011 г.). «Определение водородной связи (Рекомендации ИЮПАК 2011 г.)» . Чистая и прикладная химия . 83 (8): 1637–1641. doi : 10.1351/PAC-REC-10-01-02 . ISSN 1365-3075 . S2CID 97688573 .
- ^ Пиментел, Г. Водородная связь Франклина Классика, 2018), ISBN 0343171600
- ^ Джеффри, Джорджия; Введение в водородную связь ; Издательство Оксфордского университета, Нью-Йорк, 1997. ISBN 0195095499
- ^ Джеффри, Джорджия; Сенгер, В. Водородные связи в биологических структурах ; Шпрингер: Берлин, 1994, 2012 Шпрингер; ISBN 3540579036
- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн исправленная версия: (2006–) « Водородная связь ». doi : 10.1351/goldbook.H02899
- ^ Штайнер, Томас (2002). «Водородная связь в твердом состоянии». Энджью. хим. Межд. Эд. 41 (1): 48–76. doi : 10.1002/1521-3773(20020104)41:1<48::AID-ANIE48>3.0.CO;2-U . ПМИД 12491444 .
- ^ Сабин, Джон Р. (1971). «Водородные связи с участием серы. I. Димер сероводорода». Варенье. хим. Соц . 93 (15): 3613–3620. дои : 10.1021/ja00744a012 .
- ^ Бейер, Феликс Х.; Койман, Хууб; Спек, Энтони Л.; Сийбесма, Ринт П.; Мейер, EW (1998). «Самомполняемость, достигаемая за счет четверной водородной связи». Энджью. хим. Намекать. Эд. 37 (1–2): 75–78. doi : 10.1002/(SICI)1521-3773(19980202)37:1/2<75::AID-ANIE75>3.0.CO;2-R .
- ^ Десираджу, Г. Р. и Штайнер, Т. Слабая водородная связь: в структурной химии и биологии, Международный союз кристаллографии; 2001 , ISBN 0198509707
- ^ Нисио, М.; Хирота, М.; Умезава, Ю. Взаимодействия CH – π ; Wiley-VCH, Нью-Йорк, 1998 г. • Wiley-VCH; 1998) ISBN 0471252905
- ^ Нисио, М. (2011). «Водородная связь CH/[small pi] в химии. «Название». Phys. Chem. Chem. Phys . 13 (31): 13873–13900. doi : 10.1039/c1cp20404a . PMID 21611676 .
- ^ Арунан, Эланганнан; Десираджу, Гаутам Р.; Кляйн, Роджер А.; Садлей, Джоанна; Шайнер, Стив; Алькорта, Ибон; Клэри, Дэвид С.; Крэбтри, Роберт Х.; Данненберг, Джозеф Дж.; Хобза, Пол; Кьергаард, Хенрик Г.; Легон, Энтони К.; Меннуччи, Бенедетта; Несбитт, Дэвид Дж. (2011). «Определение водородной связи» . Чистое приложение. хим. 83 (8): 1637–1641. doi : 10.1351/PAC-REC-10-01-02 . S2CID 97688573 .
- ^ Ларсон, Дж.В.; МакМахон, ТБ (1984). «Газовая фаза бигалогенидов и псевдобигалогенидов. Ионно-циклотронный резонанс. Определение энергий водородных связей в XHY-видах (X, Y = F, Cl, Br, CN)» . Неорганическая химия . 23 (14): 2029–2033. дои : 10.1021/ic00182a010 .
- ^ Перейти обратно: а б Эмсли, Дж. (1980). «Очень прочные водородные связи». Обзоры химического общества . 9 (1): 91–124. дои : 10.1039/cs9800900091 .
- ^ В. Дэвид, Н. Гринберг, SC Moldoveanu в «Достижениях в хроматографии», том 54 (ред.: Э. Грушка, Н. Гринберг), CRC Press, Boca Raton, 2018 , глава 3.
- ^ Данные, полученные с помощью молекулярной динамики , как подробно описано в ссылке, следует сравнивать с 7,9 кДж / моль для объемной воды, полученными с использованием того же расчета. Маркович, Омер; Агмон, Ноам (2007). «Структура и энергетика гидратных оболочек гидроксония» (PDF) . Дж. Физ. хим. А. 111 (12): 2253–2256. Бибкод : 2007JPCA..111.2253M . CiteSeerX 10.1.1.76.9448 . дои : 10.1021/jp068960g . ПМИД 17388314 . Архивировано из оригинала (PDF) 13 августа 2014 г. Проверено 25 октября 2017 г.
- ^ Бидерманн Ф., Шнайдер Х.Дж. (май 2016 г.). «Экспериментальные энергии связи в супрамолекулярных комплексах». Химические обзоры . 116 (9): 5216–300. doi : 10.1021/acs.chemrev.5b00583 . ПМИД 27136957 .
- ^ Гу, Яньлян; Кар, Тапас; Шайнер, Стив (1999). «Фундаментальные свойства взаимодействия CH···O: настоящая ли это водородная связь?». Журнал Американского химического общества . 121 (40): 9411–9422. дои : 10.1021/ja991795g .
- ^ Линь, Сюйхуэй; Чжан, Хуайюй; Цзян, Сяоюй; Ву, Вэй; Мо, Йирон (2017). «Происхождение неаддитивности в системах водородных связей с резонансом». Журнал физической химии А. 121 (44): 8535–8541. Бибкод : 2017JPCA..121.8535L . дои : 10.1021/acs.jpca.7b09425 . ПМИД 29048895 .
- ^ Легон, AC; Миллен, диджей (1987). «Угловая геометрия и другие свойства димеров с водородными связями: простая электростатическая интерпретация успеха модели электронной пары». Обзоры химического общества . 16 : 467. дои : 10.1039/CS9871600467 .
- ^ Фриболин, Х., «Основная одно- и двумерная ЯМР-спектроскопия, 4-е изд.», VCH: Weinheim, 2008. ISBN 978-3-527-31233-7
- ^ Хобза П., Хавлас З. (2000). «Водородные связи с синим смещением». хим. Преподобный . 100 (11): 4253–4264. дои : 10.1021/cr990050q . ПМИД 11749346 .
- ^ Перейти обратно: а б Фельдблюм, Эстер С.; Аркин, Исайя Т. (2014). «Прочность раздвоенной Н-связи» . Труды Национальной академии наук . 111 (11): 4085–4090. Бибкод : 2014PNAS..111.4085F . дои : 10.1073/pnas.1319827111 . ПМК 3964065 . ПМИД 24591597 .
- ^ Коуэн М.Л.; Брунер Б.Д.; Дом Н; и другие. (2005). «Сверхбыстрая потеря памяти и перераспределение энергии в сети водородных связей жидкой H 2 O». Природа . 434 (7030): 199–202. Бибкод : 2005Natur.434..199C . дои : 10.1038/nature03383 . ПМИД 15758995 . S2CID 4396493 .
- ^ Перейти обратно: а б Ло, Цзяншуй; Дженсен, Аннеметт Х.; Брукс, Нил Р.; Сникерс, Йерун; Книппер, Мартин; Айли, Дэвид; Ли, Цинфэн; Ванрой, Брэм; Вюббенхорст, Михаэль; Ян, Фэн; Ван Меервелт, Люк; Шао, Чжиган; Фан, Цзяньхуа; Ло, Чжэн-Хун; Де Вос, Дирк Э.; Биннеманс, Коэн; Франсаер, Ян (2015). «Перфторбутансульфонат 1,2,4-триазолия как типичный чистый протонный органический ионный пластиковый кристаллический электролит для полностью твердотельных топливных элементов» . Энергетика и экология . 8 (4): 1276. дои : 10.1039/C4EE02280G . S2CID 84176511 .
- ^ Вайнхольд, Фрэнк; Кляйн, Роджер А. (2014). «Что такое водородная связь? Резонансная ковалентность в супрамолекулярной области». Исследования и практика химического образования . 15 (3): 276–285. дои : 10.1039/c4rp00030g .
- ^ Вс, CQ; Сунь, Йи (2016). Атрибут воды: одно понятие, множество мифов . Спрингер. ISBN 978-981-10-0178-9 .
- ^ Груненберг, Йорг (2004). «Прямая оценка межостаточных сил в парах оснований Уотсона-Крика с использованием теоретических констант податливости». Журнал Американского химического общества . 126 (50): 16310–1. дои : 10.1021/ja046282a . ПМИД 15600318 .
- ^ Айзекс, Эд; и другие. (1999). «Ковалентность водородной связи во льду: прямое рентгеновское измерение». Письма о физических отзывах . 82 (3): 600–603. Бибкод : 1999PhRvL..82..600I . doi : 10.1103/PhysRevLett.82.600 .
- ^ Ганти, Тапан К.; Староверов Виктор Н.; Корен, Патрик Р.; Дэвидсон, Эрнест Р. (1 февраля 2000 г.). «Водородная связь в димере воды и ковалентна льду?». Журнал Американского химического общества . 122 (6): 1210–1214. дои : 10.1021/ja9937019 . ISSN 0002-7863 .
- ^ Кордье, Ф; Роговский, М; Гжешек, С; Бакс, А (1999). «Наблюдение сквозной водородной связи (2h)J(HC') в пердейтерированном белке». Дж Магне Резон . 140 (2): 510–2. Бибкод : 1999JMagR.140..510C . дои : 10.1006/jmre.1999.1899 . ПМИД 10497060 . S2CID 121429 .
- ^ Нидэм, Пол (2013). «Водородная связь: знакомство со сложной химической концепцией». Исследования по истории и философии науки . Часть А. 44 (1): 51–65. Бибкод : 2013ШПСА..44...51Н . дои : 10.1016/j.shpsa.2012.04.001 .
- ^ Полинг, Л. (1960). Природа химической связи и строение молекул и кристаллов; введение в современную структурную химию (3-е изд.). Итака (Нью-Йорк): Издательство Корнельского университета. п. 450 . ISBN 978-0-8014-0333-0 .
- ^ Мур, Т.С.; Уинмилл, ТФ (1912). «Состояние аминов в водном растворе». Дж. Хим. Соц . 101 : 1635. дои : 10.1039/CT9120101635 .
- ^ Латимер, Венделл М.; Родебуш, Уорт Х. (1920). «Полярность и ионизация с точки зрения теории валентности Льюиса» . Журнал Американского химического общества . 42 (7): 1419–1433. дои : 10.1021/ja01452a015 .
- ^ «11.9: Вода — необычное вещество» . Химия LibreTexts . 29 июня 2017 г. Проверено 22 июня 2024 г.
- ^ Перейти обратно: а б Йоргенсен, В.Л.; Мадура, JD (1985). «Зависимость от температуры и размера для моделирования воды TIP4P методом Монте-Карло». Мол. Физ. 56 (6): 1381. Бибкод : 1985MolPh..56.1381J . дои : 10.1080/00268978500103111 .
- ^ Зелкевич, Ян (2005). «Структурные свойства воды: сравнение моделей воды SPC, SPCE, TIP4P и TIP5P». Дж. Хим. Физ. 123 (10): 104501. Бибкод : 2005JChPh.123j4501Z . дои : 10.1063/1.2018637 . ПМИД 16178604 .
- ^ Дженкс, Уильям; Дженкс, Уильям П. (1986). «Водородная связь между растворенными веществами в водном растворе». Варенье. хим. Соц. 108 (14): 4196. doi : 10.1021/ja00274a058 .
- ^ Диллон, ПФ (2012). Биофизика: физиологический подход . Издательство Кембриджского университета. п. 37. ИСБН 978-1-139-50462-1 .
- ^ Барон, Майкл; Джорджи-Рено, Сильвиана; Рено, Жан; Майлиет, Патрик; Сквер, Дэниел; Этьен, Жан (1984). «Хинон-функциональные гетероциклы. V. Аномальная реакция бутандиона с 1,2-диаминоантрахиноном; получена кристаллическая структура нафто\2,3-f]хиноксалиндиона-7,12» . Может. Дж.Хим . 62 (3): 526–530. дои : 10.1139/v84-087 .
- ^ Лааге, Дэмиен; Хайнс, Джеймс Т. (2006). «Механизм молекулярного скачка для переориентации воды». Наука . 311 (5762): 832–5. Бибкод : 2006Sci...311..832L . дои : 10.1126/science.1122154 . ПМИД 16439623 . S2CID 6707413 .
- ^ Маркович, Омер; Агмон, Ноам (2008). «Распределение акцепторных и донорных водородных связей в объемной жидкой воде». Молекулярная физика . 106 (2): 485. Бибкод : 2008МолФ.106..485М . дои : 10.1080/00268970701877921 . S2CID 17648714 .
- ^ Шиао-Вэй Куо (2018). Водородная связь в полимерных материалах . Вайли-ВЧ.
- ^ Полити, Регина; Харрис, Дэниел (2010). «Энтальпийная стабилизация пептидов защитными осмолитами». ХимКомм . 46 (35): 6449–6451. дои : 10.1039/C0CC01763A . ПМИД 20657920 .
- ^ Гилман-Полити, Регина; Харрис, Дэниел (2011). «Раскрытие молекулярного механизма энтальпийного сворачивания пептидов полиольными осмолитами». Журнал химической теории и вычислений . 7 (11): 3816–3828. дои : 10.1021/ct200455n . ПМИД 26598272 .
- ^ Хеллгрен, М.; Кайзер, К.; де Хайдж, С.; Норберг, А.; Хёог, Дж.О. (декабрь 2007 г.). «Сеть водородных связей в сорбитдегидрогеназе млекопитающих стабилизирует тетрамерное состояние и необходима для каталитической силы» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 64 (23): 3129–38. дои : 10.1007/s00018-007-7318-1 . ПМЦ 11136444 . ПМИД 17952367 . S2CID 22090973 .
- ^ Фернандес А.; Рогале К.; Скотт Риджуэй; Шерага Х.А. (июнь 2004 г.). «Разработка ингибиторов путем упаковки дефектов упаковки в белки ВИЧ-1» . Труды Национальной академии наук . 101 (32): 11640–5. Бибкод : 2004PNAS..10111640F . дои : 10.1073/pnas.0404641101 . ПМК 511032 . ПМИД 15289598 .
- ^ Хашаяр Раджабимогадам Юсеф Дарвиш Умьена Башир Дилан Питман Сидни Эйхельбергер Максим А. Зиглер Марсель Сварт Исаак Гарсия-Бош Аэробное окисление спиртов медными комплексами, несущими редокс-активные лиганды с настраиваемой водородной связью https://doi.org/10.1021/jacs. 8b08748
- ^ Озерянский Валерий А.; Пожарский, Александр Ф.; Бенько, Агнешка Я.; Савка-Добровольская, Ванда; Собчик, Люциан (01 марта 2005 г.). «[NHN]+ Водородная связь в протонированном 1,8-бис(диметиламино)-2,7-диметоксинафталене. Рентгеновская дифракция, инфракрасное излучение и теоретические ab initio и DFT исследования». Журнал физической химии А. 109 (8): 1637–1642. Бибкод : 2005JPCA..109.1637O . дои : 10.1021/jp040618l . ISSN 1089-5639 . ПМИД 16833488 .
- ^ Перейти обратно: а б Крэбтри, Роберт Х .; Зигбан, Пер EM; Эйзенштейн, Одиль; Рейнгольд, Арнольд Л.; Кетцле, Томас Ф. (1996). «Новое межмолекулярное взаимодействие: нетрадиционные водородные связи с элементно-гидридными связями в качестве акцептора протонов». Акк. хим. Рез. 29 (7): 348–354. дои : 10.1021/ar950150s . ПМИД 19904922 .
- ^ Липински CA (декабрь 2004 г.). «Соединения, подобные свинцу и лекарствам: революция по правилу пяти». Открытие лекарств сегодня: технологии . 1 (4): 337–341. дои : 10.1016/j.ddtec.2004.11.007 . ПМИД 24981612 .
- ^ о'Хаган, Стив; Суэйнстон, Нил; Хэндл, Джулия; Келл, Дуглас Б. (2015). «Правило 0,5» для метаболитного сходства одобренных фармацевтических препаратов» . Метаболомика . 11 (2): 323–339. дои : 10.1007/s11306-014-0733-z . ПМЦ 4342520 . ПМИД 25750602 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Джордж А. Джеффри. Введение в водородную связь (разделы физической химии) . Издательство Оксфордского университета, США (13 марта 1997 г.). ISBN 0-19-509549-9
Внешние ссылки [ править ]
- Стена пузырей (аудиослайд-шоу из Национальной лаборатории сильных магнитных полей, объясняющее когезию, поверхностное натяжение и водородные связи)
- изотопный эффект на динамику облигаций
| внутримолекулярный (сильный) |
|    | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Межмолекулярный (слабый) |
| |||||||
| Расщепление связи | ||||||||
| счета электронов Правила | ||||||||
