中国科技网·科技日报天津7月22日电(记者 孙玉松 通讯员 马超)沉寂多时的化学键能研究领域最近传来新“声音”。中科院院士、南开大学化学学院教授程津培课题组借助当前热点有机化学实验，确定了可量化键能新数据指标，并得到验证支持。日前，该研究成果在最新一期化学顶级期刊《美国化学会志》以“前瞻性”文章发表，这也是整个键能领域的首篇“前瞻性”文章，该研究同时还被JACS Spotlights作为“亮点研究”进行报道。
据介绍，化学反应的本质是通过化学键的断裂和再构实现键的重组，而键能就是表征化学键强度的物理量，可以用键断裂时所需的能量大小来衡量。键能的研究有助于人们深刻理解化学物质转化规律和机制、设计新试剂新反应。然而，近年来随着所研究的有机体系变得日趋复杂(如C-H键活化/官能团化、生物及光催化等)，传统的解析方式往往难以观察到键能和反应活性之间简单的对应关系，从而导致键能“”失效，也严重影响了键能学研究进步。
针对键能研究难以观察和数据“失效”，程津培团队结合“质子耦合电子转移”“等当前有机化学研究热点，改变过去只考虑单一变量的思维模式，多维度利用键能来理解复杂的化学反应体系。实验中“组合”地使用“有机化合物平衡酸度”和氧化还原电位预测质子耦合电子转移反应，“互补”地使用共价键断裂和新键生成的能量解读碳氢键活化中“反直觉”的产物选择性，利用新的模型精确地得到了离子液体特殊的溶剂化行为数据，诠释了化学键能在揭示复杂体系的反应规律、指导合成设计、理解反应活性和选择性上的强大功能。
另据了解，JACS每年发表论文3千余篇，其中仅20篇左右由主编亲自邀请各重要前沿分支的领军学者撰写，其对学科发展的重要意义和权威性不言而喻。程津培团队确定了可以用来量化键能的指标，并且验证了这些数据是如何应用于复杂反应的，改变了以往单一变量预测复杂反应的局限性。学界认为，借助这一方法测量，可比较精确地确定了有机化合物平衡酸度的值，将对解决有机化学领域现有挑战提供帮助。
|
