新方法打破化學鍵能研究多年沉寂
時間：2018-07-23 來源：中國科技網-科技日報
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中國科技網·科技日報天津7月22日電（記者 孫玉松 通訊員 馬超）沉寂多時的化學鍵能研究領域最近傳來新“聲音”。中科院院士、南開大學化學學院教授程津培課題組借助當前熱點有機化學實驗，確定了可量化鍵能新數據指標，并得到驗證支持。日前，該研究成果在最新一期化學頂級期刊《美國化學會志》以“前瞻性”文章發表，這也是整個鍵能領域的首篇“前瞻性”文章，該研究同時還被JACS Spotlights作為“亮點研究”進行報道。
據介紹，化學反應的本質是通過化學鍵的斷裂和再構實現鍵的重組，而鍵能就是表征化學鍵強度的物理量，可以用鍵斷裂時所需的能量大小來衡量。鍵能的研究有助于人們深刻理解化學物質轉化規律和機制、設計新試劑新反應。然而，近年來隨著所研究的有機體系變得日趨復雜（如C-H鍵活化/官能團化、生物及光催化等），傳統的解析方式往往難以觀察到鍵能和反應活性之間簡單的對應關系，從而導致鍵能“失效”，也嚴重影響了鍵能學研究進步。
針對鍵能研究難以觀察和數據“失效”，程津培團隊結合“質子耦合電子轉移”等當前有機化學研究熱點，改變過去只考慮單一變量的思維模式，多維度利用鍵能來理解復雜的化學反應體系。實驗中“組合”地使用“有機化合物平衡酸度”和氧化還原電位預測質子耦合電子轉移反應，“互補”地使用共價鍵斷裂和新鍵生成的能量解讀碳氫鍵活化中“反直覺”的產物選擇性，利用新的模型精確地得到了離子液體特殊的溶劑化行為數據，詮釋了化學鍵能在揭示復雜體系的反應規律、指導合成設計、理解反應活性和選擇性上的強大功能。
