vetyvuorovaikutukset

Vetyvuorovaikutukset ovat epäkovalenttisia vuorovaikutuksia, joissa vetyatomi toimii sillan tavoin kahden elektronegatiivisen atomin tai niiden ryhmien välillä. Vety on tavallisesti kiinnittynyt happi-, typpi- tai fluoriatomiin, jolloin se saa osittaisen positiivisen varauksen ja voi vedota toiseen elektronegatiiviseen atomiin. Näin syntyy suuntautuneita, koordinoituja vuorovaikutuksia, jotka ovat tärkeä osa monien molekyylien rakenteen ja liukenemisen dynamiikkaa.

Yleisin vetyvuorovaikutuksen muoto on vety-sidos (hydrogen bond). Siinä X–H...Y muodostaa suoran tai lähes lineaarisen sidosradan, jossa X on donor-ryhmä ja Y on acceptor. Vety- sidosten etäisyydet ovat tyypillisesti noin 2,5–3,5 Å, ja niiden energia on noin 5–40 kJ/mol riippuen donorin ja acceptorin luonteesta sekä ympäristöstä. Vahvimmat sidokset voivat esiintyä erityisesti kiinteissä tiloissa tai protonoiduissa järjestelmissä.

Vetyvuorovaikutukset vaikuttavat moniin ilmiöihin. Vesi muodostaa laajan verkoston vetyvuorovaikutuksia, mikä selittää sen poikkeukselliset fysiikalliset ominaisuudet. Biomolekyylien, kuten proteiinien ja nukleiinihappojen, rakenteet ja laskostuminen ovat suurelta osin riippuvaisia vetyvuorovaikutuksista. Esimerkiksi DNA-emäsparien välinen sitoutuminen ja proteiinien sekundaarinen rakenne rakentuvat pitkälti näiden vuorovaikutusten varaan.

Tutkimuksessa vetyvuorovaikutuksia tarkastellaan sekä kokeellisin että laskennallisin menetelmin. Infrapunaspektroskopia (O–H ja N–H venytykset), Raman- ja NMR-spektroskopia sekä molekyylidynamiikka- ja tiheysfunktionaalisimääritykset auttavat määrittämään vuorovaikutusten suuntautumisen ja voimakkuuden.