pKa值的研究是化学领域的重要基准数据研究。在气态化学中，在没有介质干扰的真空理想条件下，有机化合物X-H键的去质子化解离平衡常数所对映的pKa值可以被定义为“绝对pKa值”。然而，目前气态化学研究有许多局限与不便，气态的绝对pKa现存数据极少，并且绝大部分有机化学反应都需要溶剂的参与，因此需要建立以特定溶剂为参照的基准热力学数据体系，通过实验建立“溶液态绝对pKa标度”。这一概念在1975年由著名物理有机化学家、美国科学院院士Frederick G. Bordwell教授引入，他将在DMSO溶剂中相对于特定锚点化合物去质子自解离平衡常数的实验测定pKa标度定义为DMSO中的“酸度绝对标度”。[1] 2012年，著名物理有机化学家、中国科学院院士程津培教授在他著名的离子液体中标准pKa标度的文章中再次重申了对“溶液态绝对pKa标度”的定义：“如果无需添加碱进行平衡，即可在溶液中直接测定合适指示剂的自去质子化平衡常数，则该pKa值可定义为溶液态绝对pKa值，并且以此为参考点可构建这一溶剂中的溶液态绝对pKa标度。”[2] 不久前，南开大学刘天飞课题组在程津培教授的支持下，开发了一种全新的锚点化合物2-（4-三氟甲磺酰基苯基）丙二腈，实验测定了这一锚点化合物在六种极性氟代芳烃中（氟苯、二氟苯、三氟甲苯等）的自去质子化平衡常数，并以此实验确定了在这些溶剂中一系列C-H酸化合物的溶液态绝对pKa标度。[3]
溶液态中溶质的酸碱强度会受到溶剂自身的溶剂碱度以及溶剂与溶质之间各种非特异性相互作用的影响。值得注意的是，对于低介电常数的非质子溶剂甲苯，由于其本身溶剂碱度性质较弱，这导致在甲苯中通过实验测定具有明确物理化学意义的锚点化合物自解离常数非常具有挑战性。因此，在甲苯这一有机合成化学和金属有机化学常用溶剂中，溶液态绝对pKa标度长久以来一直是尚未被探索的处女地。过去近三十年，合成化学家、金属有机化学家们不得不在甲苯溶液体系中应用其他溶剂中的pKa值指导研究。最近，刘天飞课题组梁云飞同学和其他同学一起，首次实验测定了该课题组研发的锚点化合物2-（4-三氟甲磺酰基苯基）丙二腈在甲苯中的自解离常数，该化合物在甲苯中的溶液态绝对pKa值为9.19。[4] 刘天飞课题组以此作为基准点，并依靠紫外-可见吸收光谱与31P{1H} NMR波谱技术成功通过实验确定了在甲苯中包括10个C-H酸在内的13个工具化合物和8个有机膦双三氟甲磺酰亚胺盐的溶液态绝对pKa标度。[4] 这些实验确定的pKa值与基于甲苯SMD溶剂化模型的DFT计算值之间呈现出非常出色的线性相关关系，验证了实验值的准确性与可靠性。这是在甲苯中具有物理化学意义的溶液态绝对pKa标度的首次报道。本工作通过实验测定的这些在甲苯中的pKa值可以对有机合成、催化反应和金属有机化学反应提供重要指导。
本工作在南开大学元素有机化学全国重点实验室、有机新物质创造前沿科学中心和物质绿色创造与制造海河实验室的支持下完成；本工作获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金委、全国重点实验室天津市专项、中央高校基本科研业务费的经费支持。
文献信息：
[1] W. S. Matthews, J. E. Bares, J. E. Bartmess, F. Bordwell*, F. J. Cornforth, G. E. Drucker, Z. Margolin, R. J. McCallum, G. J. McCollum, N. R. Vanier, J. Am. Chem. Soc. 1975, 97, 7006−7014.
[2] H. Deng, X. Li, Y. Chu, J. He, J.-P. Cheng*, J. Org. Chem. 2012, 77, 7291−7298.
[3] X. Kong, Y. Liang, Z. Guo, T. Lin, S. Liu, Z. Liu, T. Liu*, J.-P. Cheng, ChemSusChem, 2025, 18, e202402041.
[4] Y. Liang, X. Kong, T. Lin, Z. Guo, T. Liu*, J. Org. Chem., 2026, 91, 3941–3949
