氟原子诱导氢键网络扰动：基于FT-IR、拉曼光谱与AIMD模拟的机制解析

　　本刊推荐：本研究通过整合傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、拉曼光谱（Raman）和从头算分子动力学（AIMD）技术，创新性地量化了氟取代基在氢键（HB）网络中对供体/受体强度的位点特异性调控。发现间位氟通过强吸电子效应显著削弱O–D···N相互作用（Δν = +22 cm?1），而邻位氟则因分子内N–H···F接触抑制分子间氢键形成。该工作为药物设计、力场参数化和超分子工程提供了精确的溶剂分辨型氢键描述符。

　　

Reagents 试剂部分

纯度约98%的苯胺及其2-、3-、4-氟代衍购自Combi-Blocks公司，直接使用。按1:1摩尔比配制苯胺-溶剂混合物以确保体系可比性。

Spectroscopic measurements 光谱测量

采用傅里叶变换红外光谱仪（Nicolet? iS?5 Thermo Scientific）搭配硒化锌（ZnSe）棱镜，通过衰减全反射技术采集光谱。

Results and discussion 结果与讨论

通过选用具有明确氢键（HB）供体（CH₃OH）和受体（DMSO）特性的溶剂，实现了对氟取代效应的可控评估。该策略清晰分离溶剂贡献，精准量化了氟原子如何调控单氟苯胺中NH₂基团的供体-受体特性，解决了双取代体系中的交互干扰难题。

Conclusions 结论

本研究通过红外与拉曼光谱结合分子模拟，定量揭示了氟原子在单氟苯胺衍生物中氢键动力学的位点特异性效应。在CH₃OH溶液中，氟取代显著调控受体强度：间位氟因强吸电子诱导效应大幅削弱作用力（ν_OD蓝移+22 cm^?1），而邻位氟虽提升受体强度（ν_OD变化-1 cm^?1）却因分子内N–H···F作用抑制分子间键合。对位氟则几乎无影响。该工作流程提供的溶剂分辨型氢键参数，可直接应用于药效团评分、新一代力场参数化，以及需要精确供体/受体描述符的各类建模场景——从药物-靶标对接、电解质与聚合物设计，到超分子主客体工程与催化反应模拟。