- 氫鍵:分子識別與自組裝
- 黎占亭 張丹維編著
- 554字
- 2020-04-29 18:04:41
1.5 強氫鍵和弱氫鍵的差異
除了在鍵能及其它方面顯著不同外(表1-1),強氫鍵和弱氫鍵在以下幾個方面也有差異。
(1)大多數(shù)強氫鍵的原子間距離落在能量最低點d0左右的0.1~0.2?范圍內(nèi),計算能量值大多在高于最佳能量值的1.0kcal/mol內(nèi)。壓縮鍵長會產(chǎn)生排斥力,但不會進入去穩(wěn)定化的區(qū)域(圖1-5)。但對于弱氫鍵,壓縮鍵長可能會進入正能量區(qū)域。
(2)評判氫鍵的范德華半徑界限標(biāo)準(zhǔn),即H…A距離d小于范德華半徑之和,不適合于弱氫鍵。這一標(biāo)準(zhǔn)沒有實驗和理論依據(jù),只是為了方便地評判強氫鍵。即便如此,對于一些分叉型的強氫鍵,較弱的氫鍵也可能根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)被排除在外。另外,在存在位阻的情況下,盡管存在著靜電作用,d值也可能大于兩個原子的范德華半徑之和。即使d值大于范德華半徑界限值,很多弱氫鍵仍然存在,因為H和受體A之間的作用仍然是靜電作用,而不是色散力。
(3)對于弱氫鍵,晶體和光譜研究結(jié)果可能不相一致。氫鍵是否形成主要根據(jù)幾何性和能量兩個條款判斷。強氫鍵體系的晶體和光譜性質(zhì)相關(guān)性很好。但弱氫鍵的幾何形狀易于變形,勢能表面淺,大的變形可能只需要消耗很小的能量。因此,晶體和光譜性質(zhì)相關(guān)具有更大的變化性。并且,氫鍵越弱,結(jié)果分散性越大。
(4)無論是強是弱,氫鍵總體上可以被認(rèn)為是質(zhì)子轉(zhuǎn)移的初期態(tài)[15]。但只有強氫鍵的這些質(zhì)子轉(zhuǎn)移過程達到了需要關(guān)注的程度。