Theoretisch chemici Lucas de Azevedo Santos, Pascal Vermeeren, F. Matthias Bickelhaupt en Célia Fonseca Guerra van de Vrije Universiteit Amsterdam hebben een voorstel om de IUPAC-definitie van waterstofbruggen te herzien, verworpen. Hun werk, gepubliceerd in de JACS, toont aan dat de huidige definitie volstaat.
"In de wetenschap worden definities gemaakt om concepten duidelijk en nauwkeurig over te brengen," herinnert de Azevedo Santos zich. De International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) is de organisatie die verantwoordelijk is voor de standaardisering van chemische nomenclatuur. De waterstofbrug, een cruciale interactie in de (bio)chemie, kreeg zijn officiële definitie van de IUPAC in 2011, gebaseerd op zowel experimenteel als theoretisch bewijs. Een belangrijk aspect van deze definitie is de positieve lading van het waterstofatoom dat betrokken is bij de waterstofbrug.
Een recent artikel, ook gepubliceerd in JACS, betoogde dat de huidige definitie te beperkt is, vooral in gevallen waarin het waterstofatoom in de "waterstofbrug" negatief is geladen. Het theoretische chemieteam weerlegt deze bewering echter en toont aan dat negatief geladen waterstofatomen geen waterstofbruggen kunnen vormen en dat ook niet doen: ze accepteren geen elektronen van het andere fragment. In plaats daarvan doneren deze negatief geladen waterstofatomen elektronen aan het andere fragment. De resulterende binding valt daarom onder een andere klasse van reeds goed gedefinieerde interacties, zoals halogeenbindingen.
"Onze kwantumchemische analyses laten zien dat negatief geladen waterstofatomen geen waterstofbruggen kunnen vormen, aangezien hun bindingsmechanisme volledig anders is," legt de Azevedo Santos uit. "Waterstofbruggen ontstaan alleen wanneer het waterstofatoom elektronen kan accepteren, een cruciaal kenmerk van waterstofbruggen, dat in de betreffende voorbeelden niet aanwezig is. Negatief geladen waterstofatomen kunnen dit niet doen."
Je kunt hun werk lezen, gepubliceerd in de Journal of the American Chemical Society, hier: J. Am. Chem. Soc. 2024, online. Voor meer informatie, neem contact op met Prof. Dr. Célia Fonseca Guerra (c.fonsecaguerra@vu.nl).