氢键是一种在分子间或分子内常见的非共价相互作用，虽然其强度远低于化学键，但在生物分子结构、物质溶解性以及许多化学反应中起着至关重要的作用。了解哪些基团能够参与氢键的形成，有助于我们更好地理解分子间的相互作用机制。
氢键的形成通常需要两个关键部分：一个是提供氢原子的供体（即含有可被极化的氢的基团），另一个是接受氢的受体（通常是电负性较强的原子，如氧、氮或氟）。因此，能够形成氢键的基团通常具有以下特征：
1. 羟基（-OH）
羟基是最常见的氢键供体和受体之一。例如，在水分子中，一个水分子的-OH基团可以作为供体，而另一个水分子的O原子则作为受体。此外，醇类、酚类和糖类中的羟基都能参与氢键的形成。
2. 氨基（-NH₂）
氨基中的N-H键可以作为氢键供体，而N本身也可以作为受体。在蛋白质中，氨基酸的侧链中含有氨基或酰胺基团，这些基团在维持蛋白质二级结构（如α-螺旋和β-折叠）中发挥重要作用。
3. 酰胺基（-CONH₂）
酰胺基团由C=O和N-H组成，其中C=O可以作为受体，而N-H则可以作为供体。这种基团广泛存在于肽键中，是蛋白质结构稳定的重要因素。
4. 羧基（-COOH）
羧酸中的-OH基团可以作为氢键供体，而-COO⁻基团中的O也可以作为受体。羧基在生物体内参与多种生化反应，并且在药物分子设计中也常被利用。
5. 硫醇基（-SH）
虽然硫的电负性比氧低，但某些情况下，硫醇基也能形成较弱的氢键。不过，这类氢键通常不如含氧或含氮基团形成的氢键强。
6. 卤素原子（如-F、-Cl、-Br）
在某些特殊情况下，卤素原子也可以参与氢键，尤其是当它们处于特定的电子环境时。这种类型的氢键被称为“卤键”，虽然它与传统意义上的氢键有所不同，但仍属于一种弱相互作用。
需要注意的是，并非所有含有H的基团都能形成氢键。例如，甲基（-CH₃）中的C-H键由于C的电负性较低，无法有效形成氢键。同样，像-NH-这样的基团如果缺乏足够的极性，也可能难以参与氢键。
总的来说，能够形成氢键的基团主要包括含有-OH、-NH₂、-CONH₂、-COOH等官能团的化合物。这些基团在生物大分子、药物分子以及材料科学中都具有重要意义。通过理解这些基团的氢键能力，我们可以更深入地探索分子间的相互作用及其对功能的影响。
