化学竞赛考查热点-氢键

穆玉鹏

(山东省博兴县第一中学 256500)

纵观近年各级化学竞赛试题，氢键已成为考查的一个热点，但从各省阅卷情况看，学生答题五花八门，反映出参赛选手没有很好掌握氢键本质，缺乏知识的应用和迁移能力.现就氢键的有关知识和考查层面进行分析、总结，供参考.

一、常规氢键

在一个典型的X-H…Y氢键体系中，X-Hδ 键的电子云强烈地偏向电负性大、原子半径小的X原子，导致氢原子核外露，成为一个“裸露”的质子，它强烈地被另一个电负性大、原子半径小的Y原子所吸引.X、Y通常是F、O、N等原子，X也可以是含双键或叁键的碳原子.

1.分子间氢键

例如：

例1 咖啡因对中枢神经有兴奋作用，其结构如图1所示.常温下，咖啡因在水中的溶解度为2g，加适量水杨酸钠〔C6H4(OH)COONa〕,由于形成氢键而增大咖啡因的溶解度.请在图1上添加水杨酸与咖啡因形成的氢键.

解析本题显然是水杨酸钠中的羟基与咖啡因分子形成氢键,考虑到甲基的空间位阻,水杨酸钠中羟基与咖啡因分子中没有连甲基的N形成的氢键更稳定,氮比氧更易形成氢键,所以形成如图2所示的氢键.

2.分子内氢键

例如：在苯酚的邻位上有 -CHO、-COOH、-NO2等基团时可形成氢键的螯合环.

邻硝基苯酚因形成分子内氢键而成螯环分子，因此比间位、对位硝基苯酚更不易溶于水，沸点也相对较低，其饱和蒸气压比间位、对位要大，有机实验中可用水蒸气蒸馏法将邻硝基苯酚从它们的混合物中分离出来.

二、非常规氢键

在常规氢键X-H…Y中，Y是一个电负性大、原子半径小、有孤对电子的原子，若Y是π键或离域π键体系，那就是一种非常规氢键.由苯基等芳香环的离域π键形成的X-H…π氢键，又称为芳香氢键(aromatichydrogenbonds),多肽链中的N-H和苯基形成的N-H…π氢键在多肽结构以及生物体系中是十分重要的，它对稳定多肽链的构象起着重要作用.例如，多肽链内部N-H…Ph氢键的结合方式有下面两种：

例2 氯仿在苯中的溶解度明显比1，1，1-三氯乙烷的大，请给出一种可能原因(含图示).

上电子云密度，碳原子吸电子能力大增，使得C-H共价键电子云向碳原子偏移，氢核外露加剧，正电性增强，可表示为(图3所示).

H与苯环上的共轭π电子形成氢键(如图4所示).

只有打破思维定势，不受传统观念的制约，大胆设想，勇于创新，才能对本题有一个圆满的解答.

参考文献：

[1]吴杰. 谈化学竞赛题中的氢键问题[J].化学教学,2004(07):48-50.