
【化】 isotope-isomerism
isotope; isotopes
【化】 isotope; isotopes
【醫】 isotope
【化】 isomerism; isomery
【醫】 iso-; isomerism
同位素異構(Isotopic Isomerism)是化學中描述同位素分布差異引起的分子結構差異現象。該概念包含兩個核心層面:
1. 同位素位置異構(Isotopomer) 指分子内同位素原子在相同化學式中的位置差異。例如¹³CH₃OH與CH₃¹⁸OH中,¹³C和¹⁸O分别占據不同原子位點,形成同位素位置異構體。這種現象在核磁共振(NMR)譜分析中具有重要應用。
2. 同位素置換異構(Isotopic Stereoism) 由重同位素取代引起的分子振動模式改變,例如C-D鍵與C-H鍵的鍵長差異(C-D鍵約縮短0.005 Å)。這類異構效應在反應動力學研究中被用于追蹤氫遷移反應路徑。
該術語在放射化學、環境示蹤劑研究領域具有特殊價值。美國國家标準技術研究院(NIST)的同位素數據庫顯示,目前已鑒定超過200種穩定同位素異構體,其中¹⁵N标記化合物在蛋白質結構解析中的使用率最高。
同位素異構(Isotopomers)是指分子中同位素原子的位置或空間排列不同而形成的異構體。以下是詳細解釋:
同位素異構體需滿足兩個條件:
構造異構
同位素原子取代的位置不同導緻結構差異。例如:
立體異構
同位素取代引發空間構型差異,包括:
概念 | 定義差異 | 示例 |
---|---|---|
同位素同系物(Isotopologues) | 同位素取代但結構不變,僅物理性質變化(如密度、光譜) | CH₃CH₂OH 與 CD₃CH₂OH |
同位素異構(Isotopomers) | 同位素取代導緻結構或構型變化,化學性質可能差異 | CH₂DCH═O 與 CH₃CD═O |
同分異構體 | 分子式相同但原子連接方式或空間排列不同(與同位素無關) | 甲酸甲酯與乙酸 |
同位素異構現象在氣體地球化學、藥物代謝研究(如氘代藥物活性分析)及核磁共振譜解析中具有重要意義。
如需進一步了解同位素基本概念,可參考同位素定義(質子數相同、中子數不同的原子,如¹H、²H、³H)。
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