苯-甲醇溶液中的协同 O-H$\cdots\pi$ 与 C-H$\cdots$O 氢键：弱相互作用形成的强结构
软凝聚态物质
2022-12-21 v1 化学物理
摘要
弱氢键，如 O-H 和 C-HO，在包括生物化学组装、分子识别和化学选择性等广泛的重要自然与工业过程中起着关键作用。本研究中，我们使用中子衍射结合全面的 H/D 同位素置换，获得苯-甲醇溶液中结构的详细空间与取向图像。该系统为我们提供了一个典型情形，其中芳香环可作为氢键受体（通过 电子密度）和/或氢键供体（通过 CH 基团），并具有协同效应的可能。我们的分析将苯置于参考系中心，并首次揭示在溶液中 O-H 相互作用是高度局域且方向性的，氢原子位于环中心正上方/正下方 2.30 {\AA} 处，且羟基键轴垂直于芳香平面。甲醇在体相液体中形成链状和环状基元的倾向表现为高度模板化、对称的赤道溶剂化结构；甲醇分子环绕苯，使 O-H 键与芳香环共面，而氧原子通过同时的分叉氢键与 C-H 基团相互作用。相比之下，C-H 相互作用退居为更远距离的旁观者。因此，实验观察到的溶剂化表明，弱氢键也能在液相中产生强有序的协同结构基元。
引用
@article{arxiv.2212.10266,
title = {Cooperative O-H$\cdots\pi$ and C-H$\cdots$O Hydrogen Bonding in Benzene-Methanol Solution: Strong Structures from Weak Interactions},
author = {Camilla Di Mino and Andrew G. Seel and Adam J. Clancy and Andrea Sella and Thomas F. Headen and Támas Földes and Edina Rosta and Neal T. Skipper},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.10266},
year = {2022}
}