分子识别与结合作用力
焓–熵补偿
焓–熵补偿是结合现象核心处那场令人沮丧的拉锯战:当你做出改动改善了两个能量项之一时,另一项往往随之变差,部分抵消你的收益。这就好像分子有一个预算,你在焓那一侧赢得的,往往要在熵那一侧还回去,使得净自由能顽固地停留在接近起点的地方。
这种情况之所以如此常见,有其物理原因。例如一个新氢键改善了焓,但为了形成它,配体必须被固定在更紧、更刚性的排布中,这要付出熵的代价。为获得焓而收紧接触,通常会限制运动和自由度,而这种自由度的损失就表现为熵罚——二者在机制上是相互关联的,并非只是巧合地相关。
其实践教训发人深省:改善结合自由能之所以困难,恰恰是因为系统会反扑,而晶体结构中所见的一个漂亮新相互作用,未必能转化为更好的亲和力。需要注意的是,补偿是一种强烈的趋势,而非不可打破的定律——精心的设计若能在增添一项相互作用的同时不冻结额外的自由度,有时便能胜过它,而这正是优化活性的全部精髓。
另见