本報天津消息(記者 張熙 通訊員 馬超)近日，中國科學院院士、南開大學化學學院教授程津培課題組在鍵能研究領域獲得新突破。該課題組在化學頂級期刊《美國化學會志》上，以“鍵能方法學創新與當代有機化學的理性發展”為題發表了“前瞻性”文章。這也是整個鍵能領域的首篇“前瞻性”文章。

　　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。因此，化學鍵的能量，即鍵能是控制這一過程最核心的本征要素，是決定反應的內因。近一個世紀以來，鍵能學的研究取得了許多矚目成就，這些成果為人們深刻理解化學物質轉化的規律和機制、設計新試劑新反應等提供了定量依據，促進了化學研究從傳統的“試錯”模式向理性設計的演進。

　　然而，近年來隨著所研究的有機體系變得越來越復雜(如C-H鍵活化/官能團化、生物及光催化等)，人們用傳統的解析方式往往不易觀察到鍵能和反應活性之間簡單的對應關系。從而導致對鍵能的指導價值失去信心，一定程度上也影響了鍵能學研究的進步。

　　在程津培課題組發表的文章中，程津培指出，現實研究中鍵能作用的所謂“失效”，主要是由于人們不恰當地使用鍵能數據如用傳統的線性分析處理多元復雜體系，或者使用了不適宜的鍵能數據源造成。針對當今化學研究中面臨的復雜和多元特征，程津培提出，應改變過去只考慮單一變量的思維模式，多維度、睿智地使用鍵能來理解復雜的化學反應體系。

　　結合當前有機化學研究熱點，如“質子耦合電子轉移”“過渡金屬氧化物參與或生物催化的碳氫鍵活化/官能團化”“新型溶劑離子液體中異裂自由能”(pKa)等，程津培展示了如何“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的活性，如何“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，以及如何利用精準的有機化合物平衡酸度測定，揭示離子液體特殊的溶劑化行為和更合理地設計計算模型等。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。