stringtranslate.com

Водородная связь

Модель водородных связей (1) между молекулами воды
АСМ- изображение молекул нафталентетракарбонового диимида на кремнии с серебряным окончанием, взаимодействующих посредством водородных связей, полученное при 77 К. [1] («Водородные связи» на верхнем изображении преувеличены артефактами техники визуализации. [2] [3] [4] )

В химии водородная связь (или Н-связь ) — это в первую очередь электростатическая сила притяжения между атомом водорода (H), который ковалентно связан с более электроотрицательным «донорным» атомом или группой (Dn), и другим электроотрицательным атомом, несущим неподеленную пару электронов — акцептором водородной связи (Ac). Такая взаимодействующая система обычно обозначается Dn−H···Ac , где сплошная линия обозначает полярную ковалентную связь , а пунктирная или штриховая линия — водородную связь. [5] Наиболее частыми донорными и акцепторными атомами являются элементы периода 2 азот (N), кислород (O) и фтор (F).

Водородные связи могут быть межмолекулярными (возникающими между отдельными молекулами) или внутримолекулярными (возникающими между частями одной и той же молекулы). [6] [7] [8] [9] Энергия водородной связи зависит от геометрии, окружающей среды 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 удержание вместе таких материалов, как бумага и войлочная шерсть , а также за то, что отдельные листы бумаги склеиваются 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, межмолекулярная водородная связь отвечает за высокую температуру кипения воды (100 °C) по сравнению с другими гидридами группы 16, которые имеют гораздо более слабые водородные связи. [11] Внутримолекулярная водородная связь частично отвечает за вторичную и третичную структуры белков и нуклеиновых кислот .

Склеивание

Пример межмолекулярной водородной связи в самоорганизующемся димерном комплексе. [12] Водородные связи представлены пунктирными линиями.
Внутримолекулярная водородная связь в ацетилацетоне помогает стабилизировать енольный таутомер .

Определения и общие характеристики

В водородной связи электроотрицательный атом, не ковалентно связанный 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, следовательно, может действовать как кислота Льюиса, а акцептор — основание Льюиса. Водородные связи представлены в виде системы H···Y , где точки представляют водородную связь. Жидкости, которые демонстрируют водородную связь (например, вода), называются ассоциированными жидкостями . [ требуется цитата ]

Примеры групп, отдающих водородную связь (доноров) и принимающих водородную связь (акцепторов)
Циклический димер уксусной кислоты; пунктирные зеленые линии представляют водородные связи.

Водородные связи возникают из-за комбинации электростатики (мультиполь-мультипольные и мультиполь-индуцированные мультипольные взаимодействия), ковалентности (перенос заряда путем перекрытия орбиталей) и дисперсии ( силы Лондона ). [5]

В более слабых водородных связях [13] атомы водорода имеют тенденцию связываться с такими элементами, как сера (S) или хлор (Cl); даже углерод (C) может служить донором, особенно когда углерод или один из его соседей является электроотрицательным (например, в хлороформе, альдегидах и терминальных ацетиленах). [14] [15] Постепенно было признано, что существует много 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 являющейся намного более электроотрицательной). Хотя слабые (≈1 ккал/моль), «нетрадиционные» взаимодействия водородных связей повсеместны и влияют на структуры многих видов материалов. [ необходима цитата ]

Определение водородной связи постепенно расширялось с течением времени, чтобы включить эти более слабые притягивающие взаимодействия. В 2011 году целевая группа ИЮПАК рекомендовала современное, основанное на доказательствах определение водородной связи, которое было опубликовано в журнале ИЮПАК Pure and Applied Chemistry . Это определение определяет:

Водородная связь представляет собой притягивающее взаимодействие между атомом водорода из молекулы или молекулярного фрагмента X−H, в котором X более электроотрицателен, чем H, и атомом или группой атомов в той же или другой молекуле, в которой имеются доказательства образования связи. [16]

Прочность связи

Водородные связи могут различаться по силе от слабых (1–2 кДж/моль) до сильных (161,5 кДж/моль в бифторид- ионе HF−2). [17] [18] Типичные энтальпии в паре включают: [19]

Прочность межмолекулярных водородных связей чаще всего оценивается путем измерения равновесий между молекулами, содержащими донорные и/или акцепторные единицы, чаще всего в растворе. [21] Прочность внутримолекулярных водородных связей может быть изучена с помощью равновесий между конформерами с водородными связями и без них. Наиболее важным методом идентификации водородных связей также 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, могут быть приняты в качестве показателя прочности водородной связи. Одна схема дает следующую несколько произвольную классификацию: те, которые составляют от 15 до 40 ккал/моль, от 5 до 15 ккал/моль и >0 до 5 ккал/моль, считаются сильными, умеренными и слабыми соответственно. [18]

Водородные связи, включающие связи CH, очень редки и слабы. [22]

Водородная связь с помощью резонанса

Резонансная водородная связь (обычно сокращенно RAHB) является сильным типом водородной связи. Она характеризуется π-делокализацией, которая включает водород, и не может быть должным образом описана только электростатической моделью. Это 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

Расстояние X−H обычно составляет ≈110  пм , тогда как расстояние H···Y составляет ≈160–200 пм. Типичная длина водородной связи в воде составляет 197 пм. Идеальный угол связи зависит от природы донора водородной связи. Экспериментально были определены следующие углы водородной связи между донором фтористоводородной кислоты и различными акцепторами: [24]

Спектроскопия

Сильные водородные связи выявляются сдвигами в сторону слабого поля в спектре ЯМР 1 H. Например, кислотный протон в енольной таутомере ацетилацетона появляется при ⁠ ⁠  15,5, что примерно на 10 ppm ниже поля обычного спирта. [25]

В ИК-спектре водородные связи сдвигают частоту растяжения X−H в сторону более низкой энергии (т.е. частота колебаний уменьшается). Этот сдвиг отражает ослабление связи X−H . Определенные водородные связи — неправильные водородные связи — показывают синий сдвиг частоты растяжения X−H и уменьшение длины связи. [26] Водородные связи также можно измерить с помощью сдвигов ИК-колебательных мод акцептора. Амидная мода I карбонилов основной цепи в α-спиралях сдвигается в сторону более низких частот, когда они образуют водородные связи с гидроксильными группами боковой цепи. [27] Динамика структур водородных связей в воде может быть исследована с помощью этой колебательной вибрации OH. [28] В сети водородных связей в протонных органических ионных пластиковых кристаллах (POIPC), которые являются типом материала с изменяющейся фазой, демонстрирующего переходы твердое тело-твердое тело до плавления, инфракрасная спектроскопия с переменной температурой может выявить температурную зависимость водородных связей и динамику как анионов, так и катионов. [29] Внезапное ослабление водородных связей во время перехода твердое тело-твердое тело, по-видимому, связано с началом ориентационного или вращательного беспорядка ионов. [29]

Теоретические соображения

Водородная связь представляет постоянный теоретический интерес. [30] Согласно современному описанию O:H−O объединяет как межмолекулярную неподеленную пару O:H ":" несвязанную, так и внутримолекулярную полярно-ковалентную связь H−O, связанную с отталкивающей связью O−O . [31]

Квантово-химические расчеты соответствующих констант межостаточного потенциала ( констант соответствия ) выявили [ как? ] большие различия между отдельными связями H одного типа. Например, центральная межостаточная водородная связь N−H···N между гуанином и цитозином намного сильнее по сравнению со связью 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 его названия, используя электронную плотность системы. [ необходима ссылка ]

Интерпретации анизотропии в профиле Комптона обычного льда утверждают, что водородная связь частично ковалентная. [33] Однако эта интерпретация была оспорена [34] и впоследствии уточнена. [35]

В самом общем виде водородную связь можно рассматривать как зависящее от метрики 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, все еще 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 водородно-связанными ядрами, что было бы возможно только в том случае, если бы водородная связь имела некоторый ковалентный характер. [36]

История

Концепция водородной связи когда-то была сложной. [37] Лайнус Полинг приписывает TS Moore и TF Winmill первое упоминание о водородной связи в 1912 году. [38] [39] Мур и Winmill использовали водородную связь для объяснения того факта, что гидроксид триметиламмония является более слабым основанием, чем гидроксид тетраметиламмония . Описание водородной связи в ее более известной среде, воде, появилось несколько лет спустя, в 1920 году, от Латимера и Родебуша. [40] В этой статье Латимер и Родебуш сослались на работу коллеги-ученого из их лаборатории, Мориса Лойала Хаггинса , заявив: «Г-н Хаггинс из этой лаборатории в какой-то еще неопубликованной работе использовал идею водородного ядра, удерживаемого между двумя атомами, в качестве теории в отношении определенных органических соединений».

Водородные связи в малых молекулах

Кристаллическая структура гексагонального льда. Серые пунктирные линии обозначают водородные связи.
Структура бис(диметилглиоксимата) никеля , которая характеризуется двумя линейными водородными связями.

Вода

Повсеместный пример водородной связи находится между молекулами воды . В дискретной молекуле воды есть два атома водорода и один атом кислорода. Простейший случай — это 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 больше 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 таким образом, что каждая молекула воды связана водородными связями с четырьмя другими молекулами, как показано на рисунке (две через свои две неподеленные пары и две через свои два атома водорода). Водородная связь сильно влияет на кристаллическую структуру льда , 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. [ необходима цитата ]

Высокая температура кипения жидкой воды обусловлена ​​большим количеством водородных связей, которые может образовать каждая молекула, относительно ее низкой молекулярной массы . Из-за сложности разрыва этих связей вода имеет очень высокую температуру кипения, температуру плавления и вязкость по сравнению с другими подобными жидкостями, не соединенными водородными связями. Вода уникальна, поскольку ее атом кислорода имеет две неподеленные пары и два атома водорода, что означает, что общее количество связей молекулы воды достигает четырех. [41]

Число водородных связей, образованных молекулой жидкой воды, колеблется со временем и температурой. [42] Из моделирования жидкой воды TIP4P при 25 °C было подсчитано, что каждая молекула воды участвует в среднем в 3,59 водородных связях. При 100 °C это число уменьшается до 3,24 из-за возросшего молекулярного движения и снижения плотности, в то время как при 0 °C среднее число водородных связей увеличивается до 3,69. [42] Другое исследование обнаружило гораздо меньшее число водородных связей: 2,357 при 25 °C. [43] Однако определение и подсчет водородных связей не являются простыми.

Поскольку вода может образовывать водородные связи с донорами и акцепторами протонов растворенных веществ, 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 на этих растворенных веществах. [44] Водородные связи между молекулами воды имеют среднее время жизни 10−11 секунд или 10 пикосекунд. [45]

Раздвоенные и сверхкоординированные водородные связи в воде

Один атом водорода может участвовать в двух водородных связях. Этот тип связи называется «раздвоенным» (расщепленным надвое или «двухразветвленным»). Он может существовать, например, в сложных органических молекулах. [46] Было высказано предположение, что раздвоенный атом водорода является существенным шагом в переориентации воды. [47]

Водородные связи акцепторного типа (оканчивающиеся на неподеленных парах кислорода) с большей вероятностью образуют бифуркацию (это называется сверхкоординированным кислородом, OCO), чем водородные связи донорного типа, начинающиеся на водородах того же кислорода. [48]

Другие жидкости

Например, фтористый водород , имеющий три неподеленные пары на атоме F, но только один атом H, может образовывать только две связи; ( аммиак имеет противоположную проблему: три атома водорода, но только одну неподеленную пару).

Дальнейшие проявления водородных связей растворителя

Водородные связи в полимерах

Водородные связи играют важную роль в определении трехмерных структур и свойств, принятых многими белками. По сравнению со связями C−C , C−O и C−N , которые составляют большинство полимеров, водородные связи намного слабее, возможно, на 5%. Таким образом, водородные связи могут быть разорваны химическими или механическими средствами, сохраняя при этом основную структуру полимерного остова. Эта иерархия прочности связей (ковалентные связи сильнее водородных связей, а связи сильнее сил Ван-дер-Ваальса) имеет отношение к свойствам многих материалов. [49]

ДНК

Структура части двойной спирали ДНК
Водородная связь между гуанином и цитозином , одним из двух типов пар оснований в ДНК

В этих макромолекулах связь между частями одной и той же макромолекулы заставляет ее складываться в определенную форму, что помогает определить физиологическую или биохимическую роль молекулы. Например, двойная спиральная структура ДНК в значительной степени обусловлена ​​водородными связями между ее парами оснований (а также взаимодействиями pi-стэкинга ), которые связывают одну комплементарную цепь с другой и обеспечивают репликацию . [ необходима цитата ]

Белки

Во вторичной структуре белков водородные связи образуются между атомами кислорода основной цепи и атомами водорода амидной группы . Когда интервал между аминокислотными остатками, участвующими в водородной связи, происходит регулярно между позициями i и i + 4 , образуется альфа-спираль . Когда интервал меньше, между позициями i и i + 3 , образуется спираль 3 10. Когда две нити соединены водородными связями с участием чередующихся остатков на каждой участвующей нити, образуется бета-слой . Водородные связи также играют роль в формировании третичной структуры белка посредством взаимодействия R-групп. (См. также сворачивание белка ).

Бифуркационные системы водородных связей обычны в альфа-спиральных трансмембранных белках между амидом основной цепи C=O остатка i в качестве акцептора водородной связи и двумя донорами водородной связи из остатка i + 4 : амидом основной цепи N−H и гидроксилом или тиолом боковой цепи H + . Энергетическое предпочтение бифуркационной системы водородной связи гидроксила или тиола составляет -3,4 ккал/моль или -2,6 ккал/моль соответственно. Этот тип бифуркационной водородной связи обеспечивает внутриспирального партнера по водородным связям для полярных боковых цепей, таких как серин , треонин и цистеин в гидрофобных мембранных средах. [27]

Роль водородных связей в сворачивании белка также была связана с стабилизацией белка, вызванной осмолитом. 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 осмолитов основывается на эффектах исключенного объема, которые являются энтропийными по своей природе, эксперименты с круговым дихроизмом (CD) показали, что осмолит действует через энтальпийный эффект. [50] Молекулярный механизм их роли в стабилизации белка до сих пор не установлен, хотя было предложено несколько механизмов. Моделирование компьютерной молекулярной динамики предполагает, что осмолиты стабилизируют белки, модифицируя водородные связи в слое гидратации белка. [51]

Несколько исследований показали, что водородные связи играют важную роль в стабильности между субъединицами в мультимерных белках. Например, исследование сорбитолдегидрогеназы выявило важную сеть водородных связей, которая стабилизирует тетрамерную четвертичную структуру в семействе белков сорбитолдегидрогеназы млекопитающих. [52]

Водородная связь белкового остова, не полностью защищенная от атаки воды, называется дегидроном . Дегидроны способствуют удалению воды через связывание белков или лигандов . Экзогенная дегидратация усиливает электростатическое взаимодействие между амидными и карбонильными группами, снимая экранирование с их частичных зарядов . Кроме того, дегидратация стабилизирует водородную связь, дестабилизируя несвязанное состояние , состоящее из дегидратированных изолированных зарядов . [53]

Шерсть , будучи белковым волокном, удерживается вместе водородными связями, заставляя шерсть отскакивать при растяжении. Однако стирка при высоких температурах может навсегда разрушить водородные связи, и одежда может навсегда потерять свою форму.

Другие полимеры

Структура пара-арамида
Нить целлюлозы (конформация I α ), показывающая водородные связи (пунктирные) внутри и между молекулами целлюлозы.

Свойства многих полимеров зависят от водородных связей внутри и/или между цепями. Яркими примерами являются целлюлоза и ее производные 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 цепей 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 в 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 . [ необходима цитата ]

Симметричная водородная связь

Симметричная водородная связь — это особый тип водородной связи, в которой протон находится точно посередине между двумя идентичными атомами. Прочность 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. Она наблюдается во льду при высоком давлении, а также в твердой фазе многих безводных кислот, таких как плавиковая кислота и муравьиная кислота при высоком давлении. Она также наблюдается в бифторид- ионе [F···H···F] − . Из-за жестких стерических ограничений протонированная форма протонной губки (1,8-бис(диметиламино)нафталин) и ее производные также имеют симметричные водородные связи ( [N···H···N] + ), [54] хотя в случае протонированной протонной губки сборка изогнута. [55]

Диводородная связь

Водородную связь можно сравнить с тесно связанной диводородной связью , которая также является межмолекулярным связующим взаимодействием с участием атомов водорода. Эти структуры известны уже некоторое время и хорошо охарактеризованы кристаллографией ; [56] однако, понимание их связи с обычной водородной связью, ионной связью и ковалентной связью остается неясным. Как правило, водородная связь характеризуется акцептором протона, который является неподеленной парой электронов в неметаллических атомах (особенно в группах азота и халькогена ). В некоторых случаях этими акцепторами протона могут быть пи-связи или комплексы металлов . Однако в диводородной связи гидрид металла служит акцептором протона, таким образом образуя взаимодействие водород-водород. Нейтронная дифракция показала, что молекулярная геометрия этих комплексов похожа на водородные связи, в том смысле, что длина связи очень хорошо адаптируется к системе металлический комплекс/донор водорода. [56]

Применение к лекарственным препаратам

Водородная связь имеет отношение к разработке лекарств. Согласно правилу пяти Липински, большинство перорально активных лекарств имеют не более пяти доноров водородных связей и менее десяти акцепторов водородных связей. Эти взаимодействия существуют между центрами азота – водорода и кислорода – водорода. [57] Однако многие лекарства не подчиняются этим «правилам». [58]

Ссылки

  1. ^ Sweetman, AM; Jarvis, SP; Sang, Hongqian; Lekkas, I.; Rahe, P.; Wang, Yu; Wang, Jianbo; Champness, NR; Kantorovich, L.; Moriarty, P. (2014). «Картирование силового поля водородно-связанной сборки». Nature Communications . 5 : 3931. Bibcode :2014NatCo...5.3931S. doi :10.1038/ncomms4931. PMC  4050271 . PMID  24875276.
  2. ^ Хапала, Прокоп; Кичин, Георгий; Вагнер, Кристиан; Таутц, Ф. Стефан; Темиров, Руслан; Елинек, Павел (2014-08-19). "Механизм получения изображений высокого разрешения STM/AFM с помощью функционализированных зондов". Physical Review B. 90 ( 8): 085421. arXiv : 1406.3562 . Bibcode : 2014PhRvB..90h5421H. doi : 10.1103/PhysRevB.90.085421. S2CID  53610973.
  3. ^ De Luca, S.; Chen, F.; Seal, P.; Stenzel, MH; Smith, SC (2017). «Связывание и высвобождение между полимерным носителем и белковым лекарством: pH-опосредованное взаимодействие кулоновских сил, водородных связей, ван-дер-ваальсовых взаимодействий и энтропии». Biomacromolecules . 18 (11): 3665–3677. doi :10.1021/acs.biomac.7b00657. hdl : 1959.4/unsworks_55160 . PMID  28880549.
  4. ^ 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. PMID  25396382. S2CID  8309018. Архивировано из оригинала 2018-01-20 . Получено 30-08-2017 .
  5. ^ abc Арунан, Эланганнан; Дезираджу, Гаутам Р.; Кляйн, Роджер А.; Садлей, Джоанна; Шайнер, Стив; Алькорта, Ибон; Клэри, Дэвид К.; Крабтри, Роберт Х.; Данненберг, Джозеф Дж. (2011-07-08). «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.
  6. ^ Пиментель, Г. Водородная связь Франклин Классика, 2018), ISBN 0343171600 
  7. ^ Джеффри, GA; Введение в водородные связи ; Oxford University Press, Нью-Йорк, 1997. ISBN 0195095499 
  8. ^ Джеффри, GA; Saenger, W. Водородные связи в биологических структурах ; Springer: Berlin, 1994, 2012 Springer; ISBN 3540579036 
  9. ^ IUPAC , Compendium of Chemical Terminology , 2nd ed. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) «водородная связь». doi :10.1351/goldbook.H02899
  10. ^ Штайнер, Томас (2002). «Водородная связь в твердом состоянии». Angew. Chem. Int. Ed. 41 (1): 48–76. doi :10.1002/1521-3773(20020104)41:1<48::AID-ANIE48>3.0.CO;2-U. PMID  12491444.
  11. ^ Сабин, Джон Р. (1971). «Водородные связи с участием серы. I. Димер сероводорода». J. Am. Chem. Soc . 93 (15): 3613–3620. doi :10.1021/ja00744a012.
  12. ^ Бейер, Феликс Х.; Коойман, Хуб; Спек, Энтони Л.; Сиджбесма, Ринт П.; Мейер, Э. В. (1998). «Самодополняемость, достигаемая посредством четверной водородной связи». Angew. Chem. Int. Ed. 37 (1–2): 75–78. doi :10.1002/(SICI)1521-3773(19980202)37:1/2<75::AID-ANIE75>3.0.CO;2-R.
  13. ^ Дезираджу, GR и Штайнер, T. Слабая водородная связь: в структурной химии и биологии, Международный союз кристаллографии; 2001 , ISBN 0198509707 
  14. ^ Нисио, М.; Хирота, М.; Умезава, Й. Взаимодействия CH–π ; Wiley-VCH, Нью-Йорк, 1998. • Wiley-VCH; 1998) ISBN 0471252905 
  15. ^ Нисио, М (2011). «Водородная связь CH/[маленький пи] в химии». «Название». Phys. Chem. Chem. Phys . 13 (31): 13873–13900. doi :10.1039/c1cp20404a. PMID  21611676.
  16. ^ Арунан, Эланганнан; Десираджу, Гаутам Р.; Кляйн, Роджер А.; Садлей, Джоанна; Шайнер, Стив; Алькорта, Ибон; Клэри, Дэвид С.; Крэбтри, Роберт Х.; Данненберг, Джозеф Дж.; Хобза, Павел; 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.
  17. ^ Larson, JW; McMahon, TB (1984). "Газофазные бигалогенидные и псевдобигалогенидные ионы. Определение энергий водородных связей в XHY-видах с помощью ионного циклотронного резонанса (X, Y = F, Cl, Br, CN)" . Неорганическая химия . 23 (14): 2029–2033. doi :10.1021/ic00182a010.
  18. ^ ab Emsley, J. (1980). «Очень сильные водородные связи». Chemical Society Reviews . 9 (1): 91–124. doi :10.1039/cs9800900091.
  19. ^ В. Дэвид, Н. Гринберг, СК Молдовяну в книге «Достижения в хроматографии», том 54 (ред.: Э. Грушка, Н. Гринберг), CRC Press, Бока-Ратон, 2018 , глава 3.
  20. ^ Данные получены с использованием молекулярной динамики , как подробно описано в ссылке, и должны сравниваться с 7,9 кДж/моль для объемной воды, полученными с использованием того же расчета. Markovitch, Omer; Agmon, Noam (2007). "Structure and energys of the hydronium hydration shells" (PDF) . J. Phys. Chem. A . 111 (12): 2253–2256. Bibcode :2007JPCA..111.2253M. CiteSeerX 10.1.1.76.9448 . doi :10.1021/jp068960g. PMID  17388314. Архивировано из оригинала (PDF) 2014-08-13 . Получено 2017-10-25 . 
  21. ^ Biedermann F, Schneider HJ (май 2016). «Экспериментальные энергии связывания в супрамолекулярных комплексах». Chemical Reviews . 116 (9): 5216–300. doi :10.1021/acs.chemrev.5b00583. PMID  27136957.
  22. ^ Гу, Яньлян; Кар, Тапас; Шайнер, Стив (1999). «Фундаментальные свойства взаимодействия CH···O: является ли это истинной водородной связью?». Журнал Американского химического общества . 121 (40): 9411–9422. doi :10.1021/ja991795g.
  23. ^ Линь, Сюйхуэй; Чжан, Хуайюй; Цзян, Сяоюй; У, Вэй; Мо, Иронг (2017). «Происхождение неаддитивности в системах водородных связей с резонансной поддержкой». Журнал физической химии A. 121 ( 44): 8535–8541. Bibcode : 2017JPCA..121.8535L. doi : 10.1021/acs.jpca.7b09425. PMID  29048895.
  24. ^ Легон, А.С.; Миллен, Д.Дж. (1987). «Угловые геометрии и другие свойства водородно-связанных димеров: простая электростатическая интерпретация успеха модели электронной пары». Chemical Society Reviews . 16 : 467. doi : 10.1039/CS9871600467.
  25. ^ Фриболин, Х., «Основы одномерной и двумерной ЯМР-спектроскопии, 4-е изд.», VCH: Weinheim, 2008. ISBN 978-3-527-31233-7 
  26. ^ Хобза П., Хавлас З. (2000). «Синие водородные связи сдвига». Chem. Rev. 100 ( 11): 4253–4264. doi :10.1021/cr990050q. PMID  11749346.
  27. ^ ab Feldblum, Esther S.; Arkin, Isaiah T. (2014). «Прочность раздвоенной водородной связи». Труды Национальной академии наук . 111 (11): 4085–4090. Bibcode : 2014PNAS..111.4085F. doi : 10.1073/pnas.1319827111 . PMC 3964065. PMID  24591597 . 
  28. ^ Cowan ML; Bruner BD; Huse N; et al. (2005). «Сверхбыстрая потеря памяти и перераспределение энергии в сети водородных связей жидкой H 2 O». Nature . 434 (7030): 199–202. Bibcode :2005Natur.434..199C. doi :10.1038/nature03383. PMID  15758995. S2CID  4396493.
  29. ^ ab Luo, Jiangshui; Jensen, Annemette H.; Brooks, Neil R.; Sniekers, Jeroen; Knipper, Martin; Aili, David; Li, Qingfeng; Vanroy, Bram; Wübbenhorst, Michael; Yan, Feng; Van Meervelt, Luc; Shao, Zhigang; Fang, Jianhua; Luo, Zheng-Hong; De Vos, Dirk E.; Binnemans, Koen; Fransaer, Jan (2015). "1,2,4-Triazolium perfluorobutanesulfonate as a archetypal pure proton organic ionic plastic crystal electrolit for all-solid-state fuel cells". Energy & Environmental Science . 8 (4): 1276. doi :10.1039/C4EE02280G. S2CID  84176511.
  30. ^ Weinhold, Frank; Klein, Roger A. (2014). «Что такое водородная связь? Резонансная ковалентность в супрамолекулярной области». Химическое образование, исследования и практика . 15 (3): 276–285. doi :10.1039/c4rp00030g.
  31. ^ Sun, CQ; Sun, Yi (2016). Атрибут воды: единое понятие, множественные мифы . Springer. ISBN 978-981-10-0178-9.
  32. ^ Грюненберг, Йорг (2004). «Прямая оценка сил взаимодействия остатков в парах оснований Уотсона-Крика с использованием теоретических констант соответствия». Журнал Американского химического общества . 126 (50): 16310–1. doi :10.1021/ja046282a. PMID  15600318.
  33. ^ Айзекс, Э.Д.; Шукла, А.; Платцман, П.; Хаманн, Д.Р.; Барбьеллини, Б.; Тулк, К.А. (1999). «Ковалентность водородной связи во льду: прямое рентгеновское измерение». Physical Review Letters . 82 (3): 600–603. Bibcode : 1999PhRvL..82..600I. doi : 10.1103/PhysRevLett.82.600.
  34. ^ Ганти, Тапан К.; Староверов, Виктор Н.; Корен, Патрик Р.; Дэвидсон, Эрнест Р. (2000-02-01). «Является ли водородная связь в димере воды и льда ковалентной?». Журнал Американского химического общества . 122 (6): 1210–1214. doi :10.1021/ja9937019. ISSN  0002-7863.
  35. ^ Барбиеллини, Б.; Шукла, А. (2002). «Расчеты водородной связи из первых принципов». Physical Review B. 66 ( 23): 235101. doi :10.1103/PhysRevB.66.235101.
  36. ^ Cordier, F; Rogowski, M; Grzesiek, S; Bax, A (1999). «Наблюдение сквозной водородной связи (2h)J(HC') в пердейтерированном белке». J Magn Reson . 140 (2): 510–2. Bibcode :1999JMagR.140..510C. doi :10.1006/jmre.1999.1899. PMID  10497060. S2CID  121429.
  37. ^ Needham, Paul (2013). «Водородная связь: сосредоточение на сложной химической концепции». Исследования по истории и философии науки, часть A. 44 ( 1): 51–65. Bibcode : 2013SHPSA..44...51N. doi : 10.1016/j.shpsa.2012.04.001.
  38. ^ Полинг, Л. (1960). Природа химической связи и структура молекул и кристаллов; введение в современную структурную химию (3-е изд.). Итака (Нью-Йорк): Cornell University Press. стр. 450. ISBN 978-0-8014-0333-0.
  39. ^ Мур, ТС; Уинмилл, ТФ (1912). «Состояние аминов в водном растворе». J. Chem. Soc . 101 : 1635. doi :10.1039/CT9120101635.
  40. ^ Латимер, Венделл М.; Родебуш, Уорт Х. (1920). «Полярность и ионизация с точки зрения теории валентности Льюиса». Журнал Американского химического общества . 42 (7): 1419–1433. doi :10.1021/ja01452a015.
  41. ^ "11.9: Вода - необычное вещество". Chemistry LibreTexts . 2017-06-29 . Получено 2024-06-22 .
  42. ^ ab Jorgensen, WL; Madura, JD (1985). "Зависимость температуры и размера для моделирования методом Монте-Карло воды TIP4P". Mol. Phys. 56 (6): 1381. Bibcode :1985MolPh..56.1381J. doi :10.1080/00268978500103111.
  43. ^ Зелкевич, Ян (2005). «Структурные свойства воды: сравнение моделей воды SPC, SPCE, TIP4P и TIP5P». J. Chem. Phys. 123 (10): 104501. Bibcode :2005JChPh.123j4501Z. doi :10.1063/1.2018637. PMID  16178604.
  44. ^ Дженкс, Уильям; Дженкс, Уильям П. (1986). «Водородные связи между растворенными веществами в водном растворе». J. Am. Chem. Soc. 108 (14): 4196. doi :10.1021/ja00274a058.
  45. ^ Диллон, ПФ (2012). Биофизика: физиологический подход. Cambridge University Press. стр. 37. ISBN 978-1-139-50462-1.
  46. ^ Барон, Мишель; Джорджи-Рено, Сильвиана; Рено, Жан; Майлиет, Патрик; Карре, Даниэль; Этьен, Жан (1984). «Гетероциклы с функцией хинона. V. Анормальная реакция бутандиона с диамино-1,2-антрахиноном; кристаллическая структура нафто \2,3-f] хиноксалиндиона-7,12 раздутая». Может. Дж. Чем . 62 (3): 526–530. дои : 10.1139/v84-087 .
  47. ^ Лааге, Дэмиен; Хайнс, Джеймс Т. (2006). «Механизм молекулярного прыжка для переориентации воды». Science . 311 (5762): 832–5. Bibcode :2006Sci...311..832L. doi :10.1126/science.1122154. PMID  16439623. S2CID  6707413.
  48. ^ Маркович, Омер; Агмон, Ноам (2008). «Распределение акцепторных и донорных водородных связей в жидкой воде». Молекулярная физика . 106 (2): 485. Bibcode : 2008MolPh.106..485M. doi : 10.1080/00268970701877921. S2CID  17648714.
  49. ^ Шиао-Вэй Куо (2018). Водородные связи в полимерных материалах . Wiley-VCH.
  50. ^ Полити, Регина; Харрис, Дэниел (2010). «Энтальпически обусловленная стабилизация пептидов защитными осмолитами». ChemComm . 46 (35): 6449–6451. doi :10.1039/C0CC01763A. PMID  20657920.
  51. ^ Гилман-Полити, Регина; Харрис, Дэниел (2011). «Раскрытие молекулярного механизма энтальпийно-управляемого сворачивания пептидов полиольными осмолитами». Журнал химической теории и вычислений . 7 (11): 3816–3828. doi :10.1021/ct200455n. PMID  26598272.
  52. ^ Hellgren, M.; Kaiser, C.; de Haij, S.; Norberg, A.; Höög, JO (декабрь 2007 г.). «Сеть водородных связей в сорбитолдегидрогеназе млекопитающих стабилизирует тетрамерное состояние и необходима для каталитической силы». Cellular and Molecular Life Sciences . 64 (23): 3129–38. doi :10.1007/s00018-007-7318-1. PMC 11136444 . PMID  17952367. S2CID  22090973. 
  53. ^ Фернандес, А.; Рогале К.; Скотт Риджуэй; Шерага HA (июнь 2004 г.). «Конструирование ингибиторов путем обертывания дефектов упаковки в белках ВИЧ-1». Труды Национальной академии наук . 101 (32): 11640–5. Bibcode : 2004PNAS..10111640F . doi : 10.1073/pnas.0404641101 . PMC 511032. PMID  15289598. 
  54. ^ Хашаяр Раджабимогхадам Юсеф Дарвиш Умьеена Башир Дилан Питман Сидни Эйхельбергер Максим А. Сиглер Марсель Сварт Айзек Гарсия-Бош Аэробное окисление спиртов медными комплексами, содержащими окислительно-восстановительно-активные лиганды с регулируемой водородной связью https://doi.org/10.1021/jacs.8b08748
  55. ^ Озерянский, Валерий А.; Пожарский, Александр Ф.; Бенько, Агнешка Я.; Савка-Добровольская, Ванда; Собчик, Люциан (2005-03-01). "[NHN]+ Водородная связь в протонированном 1,8-бис(диметиламино)-2,7-диметоксинафталене. Рентгеновская дифракция, инфракрасные и теоретические ab Initio и DFT исследования". Журнал физической химии A . 109 (8): 1637–1642. Bibcode :2005JPCA..109.1637O. doi :10.1021/jp040618l. ISSN  1089-5639. PMID  16833488.
  56. ^ ab Crabtree, Robert H. ; Siegbahn, Per EM; Eisenstein, Odile; Rheingold, Arnold L.; Koetzle, Thomas F. (1996). «Новое межмолекулярное взаимодействие: нетрадиционные водородные связи с элементами гидридных связей в качестве акцептора протона». Acc. Chem. Res. 29 (7): 348–354. doi :10.1021/ar950150s. PMID  19904922.
  57. ^ Липински CA (декабрь 2004 г.). «Свинцовые и лекарственно-подобные соединения: революция правила пяти». Drug Discovery Today: Technologies . 1 (4): 337–341. doi :10.1016/j.ddtec.2004.11.007. PMID  24981612.
  58. ^ o′Hagan, Steve; Swainston, Neil; Handl, Julia; Kell, Douglas B. (2015). «Правило 0,5» для метаболитоподобия одобренных фармацевтических препаратов». Metabolomics . 11 (2): 323–339. doi :10.1007/s11306-014-0733-z. PMC 4342520 . PMID  25750602. 

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки