氢键的小秘密和GROMACS计算氢键的原理
1、当氢与F、O、N形成共价键时，键结电子被吸引偏向F、O、N原子而带部分负电荷，此时氢形成近似氢离子(H+)的状态，能吸引邻近电负性较大的F、O、N原子上的孤对电子。氢原子介于两分子的氮或氧或氟原子之间，有如键结，称为氢键。判断一个分子是否含有氢键，一是要看是否有F、O、N，这些电负性大的原子，二是要知道这个分子的结构。只要当这些原子组成的结构正好能形成氢键的形式，即F、O、N与H靠得比较近才行，并不是含有F、O、N、H这些元素就能形成氢键。
2、原子之间通过共用电子对所形成的相互作用叫共价键,可以是吸引力，也可是排斥力。而在化合物分子中，不同种原子形成共价键时，因为原子吸引电子的能力不同，共用电子对将偏向吸引电子能力强的一方，所吸引电子能力强的一方显负性，吸引电子能力弱的原子一方显正性。这样电子对偏移的共价键叫做极性共价键，简称极性键。在极性键中，非金属性相对较强，金属性相对较弱的元素原子一端显负电性；非金属性相对较弱，金属性相对较强的元素原子一端显正电性。
3、氢原子与电负性大的原子X以共价键结合，若与电负性大、半径小的原子Y（O F N等）接近，在X与Y之间以氢为媒介，生成X-H…Y形式的一种特殊的分子间或分子内相互作用，称为氢键。[X与Y可以是同一种类分子，如水分子之间的氢键；也可以是不同种类分子，如一水合氨分子（NH3·H2O）之间的氢键]。
4、在蛋白质的a-螺旋的情况下是N-H…O型的氢键，DNA的双螺旋情况下是N-H…O，N-H…N型的氢键，因为这些结构是稳定的，所以这样的氢键很多。此外，水和其他溶媒是异质的，也由于在水分子间生成O-H—…O型氢键。
（1）存在与电负性很大的原子A 形成强极性键的氢原子 。（2）存在 较小半径、较大电负性、含孤对电子、带有部分负电荷的原子B (F、O、N)氢键的本质: 强极性键(A-H)上的氢核 与电负性很大的、含孤电子对并带有部分负电荷的原子B之间的静电作用力。（3）表示氢键结合的通式：氢键结合的情况如果写成通式，可用X－H…Y表示。式中X和Y代表F，O，N等电负性大而原子半径较小的非金属原子。X和Y可以是两种相同的元素，也可以是两种不同的元素。（4）对氢键的理解：氢键存在虽然很普遍，对它的研究也在逐步深入，但是人们对氢键的定义至今仍有两种不同的理解。第一种把X－H…Y整个结构叫氢键，因此氢键的键长就是指X与Y之间的距离，例如F－H…F的键长为255pm。第二种把H…Y叫做氢键，这样H…F之间的距离163pm才算是氢键的键长。这种差别，我们在选用氢键键长数据时要加以注意。不过，对氢键键能的理解上是一致的，都是指把X－H…Y－H分解成为HX和HY所需的能量。
（5）氢键的饱和性和方向性：氢键不同于范德华力，它具有饱和性和方向性。由于氢原子特别小而原子A和B比较大，所以A—H中的氢原子只能和一个B原子结合形成氢键。同时由于负离子之间的相互排斥，另一个电负性大的原子B′就难于再接近氢原子，这就是氢键的饱和性。氢键具有方向性则是由于电偶极矩A—H与原子B的相互作用，只有当A—H…B在同一条直线上时最强，同时原子B一般含有未共用电子对，在可能范围内氢键的方向和未共用电子对的对称轴一致，这样可使原子B中负电荷分布最多的部分最接近氢原子，这样形成的氢键最稳定
6、氢键的结合能是2—8千卡（Kcal）。氢键是一种比分子间作用力（范德华力）稍强，比共价键和离子键弱很多的相互作用。其稳定性弱于共价键和离子键。氢键键能大多在25-40kJ/mol之间。一般认为键能<25kJ/mol的氢键属于较弱氢键，键能在25-40kJ/mol的属于中等强度氢键，而键能>40kJ/mol的氢键则是较强氢键。曾经有一度认为最强的氢键是[HF2]中的FH…F键，计算出的键能大约为169kJ/mol。而事实上，用相同方法计算甲酸和氟离子间的[HCO2H…F]氢键键能，结果要比HF2的高出大约30kJ/mol。7、常见氢键的平均键能数据为：
F—H … :F （155 kJ/mol 或 40 kcal/mol）O—H … :N （29 kJ/mol 或 6.9 kcal/mol）O—H … :O （21 kJ/mol 或 5.0 kcal/mol）N—H … :N （13 kJ/mol 或 3.1 kcal/mol）N—H … :O （8 kJ/mol 或 1.9 kcal/mol）HO—H … :OH3（18 kJ/mol或 4.3 kcal/mol）
在动力学模拟中，很多力场是没有加入氢键的相关函数进去的，要计算氢键的一些相关性质，只能通过物理空间上的判定方法（化学电子云偏移是体现不出来的）。GROMACS计算氢键时候的判定方法如下：r≤0.35nm
a≤30∘
如下图，只要施体和受体之间的距离小于0.35nm，且和氢原子的角度小于30度，即认为其形成了氢键。
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