由巴斯克大学（EHU）光谱学研究小组和生物物理研究所（CSIC-EHU）合作完成的一项研究，发表在知名学术期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上。该研究聚焦于脯氨醇分子逐步与水分子的结合过程，揭示了只需少量水分子即可显著改变该分子的优先结构。
物理化学作为化学的一个核心分支，致力于运用物理学的理论与方法来探索化学变化的内在机制，从而在分子层面上揭示物质转化的规律。其中一个重要的研究方向，就是分析分子在化学反应或物理过程中结构和行为的变化。理解手性分子如何与水相互作用，对于阐明化学和生物过程的微观机制具有重要意义。手性分子指的是由相同原子构成，但其空间结构无法与其镜像完全重合的分子，正如左右手或一双鞋子，彼此互为镜像却无法完全重叠。
在这一背景下，由埃米利奥·J·科西内罗（Emilio J. Cocinero）领导的巴斯克大学与生物物理研究所联合光谱学研究小组，以脯氨醇为模型分子，系统研究了它与一至三个水分子的逐步相互作用。脯氨醇是一种在手性合成中广泛应用的催化剂，因其结构中含有可与水形成强相互作用的醇基和胺基，成为研究水分子如何影响分子构象变化的理想体系。该研究属于该团队运用高分辨率光谱技术解析重要分子结构的一项系统性工作，其成果最近得到了西班牙生物物理学会的关注与肯定。
科西内罗教授指出：“这项研究使我们将三个通常在独立体系中研究的尺度结合起来：即孤立分子、微溶剂化状态（含少量水分子）以及溶液环境中的行为。这样的整合为理解分子结构如何逐层受环境影响提供了全新视角。”
研究结果明确指出，水分子在决定脯氨醇的结构偏好中发挥了主动的构象调控作用。科西内罗强调：“我们发现，仅需极少数水分子，就足以彻底改变手性分子的主要构象。这一发现具有深远意义，因为分子的三维构象直接决定了其识别其他分子、参与化学反应以及发挥生物学功能的能力。”
尽管脯氨醇本身结构相对简单，但其包含的官能团与水分子之间存在强烈的氢键相互作用，使其成为研究溶剂如何影响分子构象的典范体系。其结构的柔性使得由水诱导的构象变化更为显著，易于观测。“通过逐一增加水分子数量，我们能够跟踪到脯氨醇采取的一些在真空中通常被视为‘不利’的构象。可以说，水分子起到了一个构象开关的作用，重新配置了分子的内部相互作用网络。”
该研究的另一个重要特色在于其多管齐下的实验策略。研究团队将超高分辨率的旋转光谱技术与理论计算相结合，同时通过核磁共振技术和分子模拟深入分析了脯氨醇在溶液中的行为。这种多维手段使得从微观到宏观的结构演变过程得以系统呈现。“我们发现，要理解分子在水溶液中的行为，有时只需要重点关注它与两三个水分子的初步相互作用就足够了。这一思路有望推广至许多其他化学和生物系统，为理解水在分子结构调控中的普遍作用提供新的理论依据。”
