氮杂环芳香分子周围水分子的溶剂化结构、动力学及振动光谱图谱研究

研究人员通过分子动力学模拟(MD)研究了吡咯(pyrrole)和吡唑(pyrazole)两种氮杂环分子与水溶液的相互作用机制。采用振动微扰理论构建了邻近水分子的振动光谱图谱，通过径向分布函数(RDF)分析发现：氮端氢原子与周围水分子存在强氢键作用，而碳连接氢原子的相互作用较弱。研究发现吡唑的双氮位点会延缓水分子的取向弛豫，其动力学行为比吡咯体系更缓慢。该研究为理解生物体系中氮杂环-水相互作用提供了分子层面见解。

　　

这项研究运用分子动力学模拟(Molecular Dynamics, MD)揭示了吡咯(pyrrole)和吡唑(pyrazole)两种含氮杂环化合物周围水分子的动态行为。通过振动微扰理论计算，成功绘制了水分子振动频率位移的光谱图谱。径向分布函数(Radial Distribution Function, RDF)分析显示，杂环氮原子上的氢与周围水分子形成强氢键，而连接在碳原子上的氢作用较弱。有趣的是，吡唑分子中两个相邻氮原子就像"分子磁铁"一样，能同时捕获水分子形成氢键网络，这使得其周围水分子的取向弛豫比吡咯体系慢了约15%。研究还观察到，水分子的惯性转动(又称"分子陀螺"运动)是最快的动力学过程。这些发现为理解药物分子溶解、蛋白质-配体结合等生物过程提供了重要的分子尺度见解。