氢键的研究进展

综述了氢键定义、氢键特点、氢键类型、氢键研究意义、研究方法的最新进展。     

氢键在生物分子中的存在及作用

对氢键的概念、氢键对物质物理性质的影响以及氢键在生物分子中的存在和作用做了论述。了解生物分子中氢键的存在状态及作用,会使人们更加认识到氢键的重要性及其作用。     

取代硝基苯晶体中的氢键

根据79个取代硝基苯的晶体结构资料,研究了其中存在的氢键的几何特点。在硝基邻位上存在的氢键给体如胺基,酚基时,总与硝基形成分子内氢键。分子内氢键所形成的氢键环与苯环接近共面,环所涉及的键长有微小的然而是有规律的变化,参与分子内氢键的给体一般不再参与分子内氢键,分子间氢键的形式对晶体的对称性有重要影响。     

对氢键教学中几个问题的探析

本文着重讨论了基础化学氢键教学中经常遇到的一些疑难问题，如氢键的本质、氢键的类型、氢键与化学键的区别及氢键的饱和性和方向性，补救了现行教科书对这些问题阐述深度方面的不足。     

系列小分子与碱基尿嘧啶间氢键相互作用的理论研究

核酸碱基尿嘧啶分子可以使用3个不同位点与其他分子形成多种类型的分子间氢键.笔者使用密度泛函理论B3LYP/6-31＋G（d,p）方法优化得到了系列小分子与尿嘧啶分子形成的31个氢键复合物的稳定结构,进而使用MP2/aug-cc-pVTZ方法计算了这些氢键复合物的结合能.研究结果表明,尿嘧啶分子更倾向作为氢键给体与小分子形成氢键.尿嘧啶分子最易使用1号位点与小分子形成氢键复合物,最不易使用2号位点形成氢键复合物.甲基取代小分子氢键受体上的氢原子会使氢键强度变强.为了深入理解这些氢键复合物体系中氢键作用的本质,还使用B3LYP/6-31G（d,p）方法进行了自然键轨道（NBO）分析计算.自然键轨道（NBO）分析表明,大部分氢键复合物满足二阶相互作用稳定化能之和越大,结合能绝对值越大,结合得越稳定的原则,说明共价作用在这些氢键作用中起重要作用.     

氢键,氢桥键,氢配位键的关系

讨论了氢桥键、氢键、氢配位键的共同特性,指出了氢键,氢桥键,氢配位键都是氢键,氢桥是氢键作用过程的基本形式,氢键,氢桥键,氢配位键是桥氢受两端基团作用力不同而引起的不同的氢键作用结果,并用氢桥键理论解释了一些物质的结构和性质。     

晶体结构中氢键类型的识别

本文提出一种简单的非图形处理方法用以识别晶体结构中的氢键类型,以氢键连接的分子间存在的对称操作的平移部分决定点阵结构中氢键键合重复的方向。给定晶体的氢键类型由其中存在的各个氢键键合的组合所决定,使用本方法成功地对74个酚类晶体结构中氢键结构的维数进行了分类.     

氢键、氢桥键、氢配位键的关系

讨论了氢桥键、氢键、氢配位键的共同特征，指出了氢键、氢桥键、氢配位键都是氢键，氢桥是氢键作用过程的基本形式，氢键、氢桥键、氢配位键是桥氢受两端基团作用力不同而引起的不同的氢键作用结果．并用氢桥键理论解释了一些物质的结构和性质     

CH2O2-M(M=HF,H2O)分子间氢键的理论研究

利用分子轨道从头算结合不同基组对二聚体CH2O2-M(M=HF,H2O)分子间氢键进行了理论研究,利用标准方法和均衡校正方法对二聚体进行了几何结构优化,振动频率和相互作用能的计算,利用了自然键轨道理论对氢键的本质进行了分析.研究结果表明,由于分子间π-氢键的形成导致了σ-氢键的弯曲,两个二聚体氢键相互作用能随着σ-氢键键长的增加而降低,并且两个氢键二聚体的相互作用能的贡献主要来自于σ-氢键.     

CH_2O_2-M(M=HF,H_2O)分子间氢键的理论研究

利用分子轨道从头算结合不同基组对二聚体CH2O2-M（M=HF,H2O）分子间氢键进行了理论研究,利用标准方法和均衡校正方法对二聚体进行了几何结构优化,振动频率和相互作用能的计算,利用了自然键轨道理论对氢键的本质进行了分析．研究结果表明,由于分子间π－氢键的形成导致了σ－氢键的弯曲,两个二聚体氢键相互作用能随着σ－氢键键长的增加而降低,并且两个氢键二聚体的相互作用能的贡献主要来自于σ－氢键．     

水的物理特性与氢键

本文简述了氢键的本质以及水和冰的氢键结构,并用氢键解释了水的一些独特的物理性质。     

多肽链二级结构的氢键定义及氨基酸残基间的氢键分布

蛋白质的生物功能往往决定于它的三维结构，而二级结构是蛋白质的氨基酸顺序和三维构象之间的桥梁，决定了蛋白质折迭的框架，氢键是稳定二级结构的主要作用力。通过Kab—sch—Sander的二级结构的氢键定义，由氢键识别模式对二级结构及其氨基酸残基问的氢键作了统计分析，发现二级结构中的氨基酸残基的丰度与其提供氢键的能力没有统计关联，但氨基酸残基(除ser外)的CO基团形成氢键的能力越强，其NH基团形成氢键的能力越弱，反之亦然I同时给出了各种残基对在*螺旋中形成氢键能力的比较。     

从头计算法研究分子间的氢键相互作用

首先概述了氢键的静电相互作用理论。然后以一个典型氢键体系──氢氰酸水的计算过程和结果为例，讨论了从头计算法（ａｂｉｎｉｔｏ）在研究分子间氢键方面的应用，以及此体系氢键相互作用的机理。     

儿茶素-腺嘌呤分子间相互作用的密度泛函研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法,在6-31+G*基组水平上研究了儿茶素-腺嘌呤分子间相互作用机制,得到稳定的儿茶素-腺嘌呤复合物.计算结果表明氢键对于复合物的稳定性起着重要的作用,并且当复合物形成2个或更多的氢键时,氢键的数目、类型及强度共同决定着复合物的稳定性.通过研究发现,所有的氢键复合物进行基组重叠误差(BSSE)校正后的相互作用能为9.50~39.50 kJ/mol,相互作用能主要由氢键所贡献.振动分析显示,氢键的形成使相对应键的对称伸缩振动频率减小,说明这些复合物中形成的氢键都是正常的红移型氢键,与实验结果相一致.     

天然氨基酸中氢键的量子化学研究

用从头计算法优化了20种天然氨基酸正、负、偶极离子.计算结果表明,α-NH2上的氮原子可以和羧基氧原子形成氢键,通过N1-H2…O3氢键的生成,原子N1、H3、O4、C4、C5形成了五元环.从正离子、负离子到偶极离子,氢键强度逐渐减小.侧链原子对氢键也有影响:正离子的侧链除苏氨酸和丝氨酸外,其它氨基酸不对氢键构成影响;负离子氢键受侧链的影响较大;而偶极离子中氢键基本不受侧链的影响.     

晶体中的氢键

“氢键”概念是由Latimer等在1920年提出的,首先由Lewis予以引用。氢键在解释含氢化合物的结构方面有重要作用,是化学键理论的重要组成部分。Huggins在1971年总结氢键研究五十年时指出:“除了原子间的共价键和离子键外,化学和生物学中最重要的键合规则就是氢键。”业已出版了多种论述氢键的专著,而评述文章尤多。近期有Speakman和Emsley等的评述文章总结七十年代的氢键发展。本文收集了最近十     

拉曼光谱对三种水溶液中氢键强度的研究

本文采用显微共聚焦拉曼光谱研究了三种水溶液中的氢键强度,并结合量子化学的MP2/6-311+G(d,p)水平优化其水、二甲基亚砜、丙酮、乙腈以及水与这三种有机溶剂分子的团簇结构.实验结果表明三种水溶液中氢键强度的顺序为:二甲基亚砜水溶液中的氢键>丙酮水溶液中的氢键>乙腈水溶液中的氢键.理论计算结论与实验研究结果相吻合.本研究将为丰富水溶液的氢键理论提供很好的实验依据.     

分子动力学模拟研究温度对甲醇缔合体系中氢键和弱氢键作用的影响

利用分子动力学模拟方法研究了不同温度下甲醇缔合体系中氢键与弱氢键的缔合情况．通过模拟与核磁共振实验数据研究表明：（1）强氢键的缔合度与羟基的质子位移变化趋势一致,羟基质子的化学位移直接受缔合度的影响;（2）强氢键在低温下起着主要的作用,致使甲基质子位移处于高场,随着温度升高,强氢键很快减少;（3）在高温下弱氢键对溶液结构慢慢占据主要地位,它的作用是使得甲基质子移向低场,其数目同样随着温度升高而减少,但受温度的影响远小于强氢键。     

混凝土复合外加剂复合理论和复合设计

以分子结构有无条件形成氢键作为分类标准,将基准外加剂分成两类：一类能形成氢键;一类不能形成氢键,提出复合外加剂是由能形成氢键的基准外加剂和不能形成氢键的基准外加剂两部分组成的新观点,以此观点为基础,作者用数学模式表述复合外加剂和它的复合,将复合外加剂的“组成－结构－功能－名称”有机地联系起来。     

酰胺类动力学抑制剂在水合物体系中形成氢键从头计算

对含有动力学抑制剂的水合物体系中的氢键,应用量量子化学MP2从头计算方法在6-31G（d）的基组水平上进行几何优化,计算了水分子之间和抑制剂与水分子之间形成的氢键键长、电子密度和相互作用能,从量子化学角度探讨了水合物动力学抑制剂的作用机理．计算结果表明动力学抑制剂与水分子形成的氢键明显强于水分子之间形成的氢键,抑制剂通过与水分子形成氢键阻止了水合物进一步生成．