质子转移是许多重要系统的核心，从生物学到能量储存。探究质子转移反应的细节可以深入了解如何控制这些过程。

观察水合尼古丁中质子化位点转换的机制

尼古丁有两个潜在的质子化位点，其中一个位点可产生具有生物活性的、令人上瘾的分子形式。研究人员通过红外光谱和理论从头计算探究了尼古丁在水中的质子转换。

他们发现，在 130 K 时，质子转移是通过 Grotthuss 机制而不是双分子载体机制进行的，这已通过氘水实验得到明确证实。相反，根据理论，在较高温度(T = 300 K)下，双分子载体机制更受青睐。

Grotthuss 协同质子转移机制可产生仅含五个水分子的具有生物活性和成瘾性的吡咯烷质子化尼古丁原体。理论分析表明，质子转移通过氢键桥发生，氢键桥由连接吡啶和吡咯烷原体的三个水分子“核心”组成。

额外的水分子作为受体附着在氢键“核心”桥上，将协同质子转移的反应势垒降低到 6 kcal/mol 以下，该值与实验观察结果一致。

除了尼古丁之外，这项工作还提供了结合实验和理论方法在识别质子转移机制方面的威力的一个例子。