Sowohl -Hydroxysäuren als auch
-Aminosäuren
bilden intramolekulare Wasserstoffbrücken, in denen die carboxylische
OH-Gruppe Elektronenakzeptor ist. Diese O···H-O bzw. N···H-O
Brücken sind deutlich stärker als alle anderen
intramolekularen Wechselwirkungen in diesen Verbindungen.
Der direkte Vergleich, der unten an Hand von zwei üblichen Kriterien
für die Stärke von Wasserstoffbrückenbindungen angestellt wird,
zeigt, dass diese Bindung in den -Aminosäuren stärker ist als
in den -Hydroxysäuren, obwohl
sie in letzteren kürzer ist. Die Ursache dafür ist die höhere
Kernladungszahl des Sauerstoffes, die die Elektronen fester bindet,
zugleich aber auch den elektrostatischen Anteil dieser Wechselwirkung
vergrößert. Hinsichtlich der Stabilisierungsenergie halten
sich stärkere Wasserstoffbrücke und geringere elektrostatische
Wechselwirkung einerseits und schwächere Wasserstoffbrücke und
stärkere elektrostatische Wechselwirkung andrerseits in etwa die Waage.
Bis zum siebengliedrigen Ring, der in der
C4-Verbindung ausgebildet wird, verlaufen die charakteristischen
Daten der Wasserstoffbrücken in etwa parallel; im achtgliedrigen Ring der
-Hydroxy- bzw.
-Aminopentansäure
geben die üblichen Kriterien kein einheitliches Bild mehr.
Bindungslängen der sauren OH-Gruppe
in N···H-O bzw.
O···H-O brückengebundenen
-Amino-
und -Hydroxysäuren
(links bzw. oben) und Länge der
Wasserstoffbrücke (rechts bzw. unten)
als Funktion der Ringgröße.
Die Werte sind in Ångström angegeben; blau kennzeichnet
Aminosäuren, rot Hydroxysäuren. Die Verbindungslinien kennzeichnen
die Werte für die jeweiligen Konformere niedrigster Energie.
Dieses annähernd parallele Verhalten der
O···H-O und N···H-O
Wasserstoffbrücken ist auch bei den Geometrien gegeben, wie an den
unten gezeigten Paaren der jeweils stabilsten Konformere von
Hydroxyessigsäure / Glycin,
-Hydroxypropionsäure / -Alanin und GHB / GABA schön zu sehen ist.
Während die N···H-O-Wasserstoffbrückenbindung
in den -Aminosäuren
stärker ist als ihr
O···H-O Gegenstück in den -Hydroxysäuren,
ist es bei den anderen intramolekularen Wasserstoffbrücken umgekehrt.
In GABA gibt es z.B. nur ein einziges
symmetrie-eindeutiges Konformer mit einer
N-H···O=C-Brücke, wohingegen die
Potenzialfläche von GHB sechs Konformere mit einer
O-H···O=C-Wasserstoffbrücke aufweist,
die unter diesem Absatz rund um das GABA-Konformer abgebildet sind.
Außerdem bildet GHB vier symmetrie-eindeutige Konformere mit einer
O-H···(CO)O-H-Wasserstoffbrücke,
für die es keine GABA-Analogen gibt.
-Hydroxysäuren als auch
-Aminosäuren
-Hydroxy-
-Hydroxypropionsäure / 
Ausgangspunkt der Wasserstoffbrücken-Tour.
Arbeitsbereich Quantenchemie.