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新方法打破化学键能研究多年沉寂


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(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。

(科技日报)

时间:2018-07-24 来源:未知

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