一种乙酸中同位素丰度的检测方法与流程

1.本发明涉及稳定同位素丰度检测技术领域，具体涉及一种乙酸中同位素丰度的检测方法。


背景技术：

2.乙酸是一种简单的羧酸，乙酸是大宗化工产品，是最重要的有机酸之一。主要用于生产醋酸纤维素、聚乙酸乙烯酯等，乙酸在自然界分布很广，比如在水果或者植物油中，乙酸主要以酯的形式存在。而在动物的组织内、排泄物和血液中乙酸又以游离酸的形式存在。许多微生物都可以通过发酵将不同的有机物转化为乙酸。
3.稳定同位素标记化合物就是用稳定同位素原子(氘、
13
c、
18
o等)替代化合物中的一个或多个原子的化合物。稳定同位素标记化合物的标记形式是多种多样的，不同稳定同位素原子标记的化合物的应用领域也不同。比如，乙酸又称醋酸，通常用作食醋，当用稳定同位素氘替代乙酸中的氢原子后，就形成了稳定同位素氘标记乙酸，核磁共振试剂，制药和合成，光电材料改性用，实验室专用试剂等。当用稳定同位素
13
c替代乙酸中的碳原子后，就形成了稳定同位素
13
c标记乙酸，可以作为有机合成或生物合成制备
13
c标记化合物的原料。当用
18
o替代乙酸中氧原子后形成的稳定同位素
18
o标记乙酸，则可用于代谢组学研究或临床诊断。
4.发明专利cn 110793826 a公开了一种用于测定碳13同位素丰度的样品制备方法，该方法属于氧化法，氧化剂与碳元素反应生成
13
co2，测试的是碳元素的整体同位素丰度。对仅标记在甲基(
13
ch3cooh)或者羧基位点(ch
313
cooh)的乙酸无法准确测定。
5.发明专利cn 115452924 a(一种尿素中同位素丰度的检测方法)和行标法《hg/t 4138—2010稳定性同位素
13
c-尿素》均公开了尿素-13
c中同位素丰度的检测方法，行标法的原理是利用亚硝酸具有强氧化性(
13
c-尿素同位素丰度的检测方法[j].同位素,2010,23(1):39-43)，将尿素-13
c氧化生成
13
c标记二氧化碳。发明专利cn 115452924 a是利用脲酶具有专一性将尿素-13
c最终转化成
13
c标记二氧化碳。两种检测方法均是为稳定同位素标记尿素开发的，对仅标记在甲基(
13
ch3cooh)或者羧基位点(ch
313
cooh)的乙酸无法准确测定。
[0006]
发明专利cn111257403 a公开了一种测定纯乙酸甲基位点的稳定氢同位素比值的方法，包括以下步骤：用化学试剂去除乙酸羧基位点的氢，使乙酸转变成难挥发的乙酸盐；烘箱干燥或冷冻干燥去除水分；用银杯包样，乙酸盐经过1420℃恒温高温裂解所有的氢元素转化成氢气，测定稳定氢同位素比值；用乙酸标准样品校正得出乙酸甲基位点的稳定氢同位素比值。该方法反应产物为氢气。
[0007]
发明专利cn 112305058 a(一种用于测定水样中氘同位素丰度的方法)和论文(高分辨气体同位素质谱法测定重水的氘同位素丰度[j].化学试剂,2021,43(11):1541-1545)公开了水样中氘同位素丰度检测方法，方法反应产物为氢气。


技术实现要素：

[0008]
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的至少一个而提供一种针对稳定同位素不同位点标记乙酸，利用不同公式计算同位素丰度，可用于氘、
13
c或
18
o标记乙酸同位素丰度测定的乙酸中同位素丰度的检测方法。
[0009]
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0010]
一种乙酸中同位素丰度的检测方法，该方法包括以下步骤：
[0011]
将稳定同位素标记乙酸进行分解反应，生成稳定同位素标记的气体；
[0012]
将气体引入气体同位素质谱仪中检测离子流强度；
[0013]
经公式计算后，测定稳定同位素标记乙酸中同位素丰度。
[0014]
进一步地，所述的稳定同位素标记乙酸包括
13
c标记在羧基位点的乙酸ch
313
cooh、
13
c标记在甲基位点的乙酸
13
ch3cooh、
18
o标记乙酸ch3c
18o18
oh或氘标记在甲基位点的乙酸cd3cooh；
[0015]
测定的同位素丰度分别是：
13
c标记在羧基位点的乙酸ch
313
cooh中
13
c同位素丰度、
13
c标记在甲基位点的乙酸
13
ch3cooh中
13
c同位素丰度、
18
o标记乙酸ch3c
18o18
oh中
18
o同位素丰度或氘标记在甲基位点的乙酸cd3cooh中甲基氘同位素丰度。
[0016]
进一步地，所述的气体为甲烷或二氧化碳。
[0017]
进一步地，所述分解反应的温度为550-950℃，时间为2-6h，真空度《10pa。
[0018]
进一步地，分解反应前，先将稳定同位素标记乙酸冻住后再开启抽真空。
[0019]
进一步地，采用酒精调制液氮将稳定同位素标记乙酸冻住。
[0020]
进一步地，测定
13
c标记在羧基位点的乙酸ch
313
cooh中
13
c同位素丰度过程中：将
13
co2引入气体同位素质谱仪中，检测质量数为44和45的离子流强度，
[0021]
通过公式计算羧基位点的
13
c同位素丰度。
[0022]
进一步地，测定
13
c标记在甲基位点的乙酸
13
ch3cooh中
13
c同位素丰度过程中：将
13
ch4引入气体同位素质谱仪中，检测质量数为16和17的离子流强度，
[0023]
通过公式计算甲基位点的
13
c同位素丰度。
[0024]
进一步地，测定
18
o标记乙酸ch3c
18o18
oh中
18
o同位素丰度过程中：将c
18
o2引入气体同位素质谱仪中，检测质量数为46和48的离子流强度，
[0025]
通过公式计算
18
o同位素丰度。
[0026]
进一步地，测定氘标记在甲基位点的乙酸cd3cooh中甲基氘同位素丰度过程中：将cd4引入气体同位素质谱仪中，检测质量数为18、19和20的离子流强度，
[0027]
通过公式计算甲基氘同位素丰度。
[0028]
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0029]
由于乙酸在液质上难电离，在气质上可以测试整体的同位素丰度，由于碎片离子(不同标记位点)分子量太小无法准确计算不同标记位点的同位素丰度，本发明针对稳定同
位素不同位点标记乙酸，利用不同公式计算同位素丰度，以此对应检测氘、
13
c或
18
o标记乙酸，测试数据准确度和精密度高等优点。
附图说明
[0030]
图1为本发明所用的反应管的示意图；
[0031]
图2为本发明所用的进样管示意图；
[0032]
图中标号所示：1-抽真空接头、2-高温喷枪熔封位置、3-质谱仪接口、4-玻璃反应管易碎处、5-圆孔、6-连接密封公头、7-连接密封母头；
具体实施方式
[0033]
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0034]
一种乙酸中同位素丰度的检测方法，针对稳定同位素不同位点标记乙酸，利用不同公式计算同位素丰度，以此对应检测氘、
13
c或
18
o标记乙酸。所述检测方法包括以下步骤：
[0035]
反应管和进样管中，抽真空接头1通过真空橡胶管连接抽真空系统，质谱仪接口3连接气体同位素质谱仪；玻璃反应管易碎处4放在圆孔5里，通过旋转将反应管易碎处4折断并释放气体，连接密封公头6与连接密封母头7连接密封；
[0036]
稳定同位素标记乙酸在真空和高温条件下反应，反应条件：真空度《10pa，反应温度为550-950℃，反应时间为2-6h。抽真空过程防止稳定同位素标记乙酸被抽走，采用酒精调制液氮先将稳定同位素标记乙酸冻住后再开启抽真空；分解生成稳定同位素标记甲烷或二氧化碳，可以测定
13
c标记在羧基位点的乙酸(ch
313
cooh)中
13
c同位素丰度、
13
c标记在甲基位点的乙酸(
13
ch3cooh)中
13
c同位素丰度、
18
o标记乙酸(ch3c
18o18
oh)中
18
o同位素丰度、氘标记在甲基位点的乙酸(cd3cooh)中甲基氘同位素丰度；
[0037]
测定
13
c标记在羧基位点的乙酸(ch
313
cooh)中
13
c同位素丰度过程中：将反应管内的
13
co2引入气体同位素质谱仪中，检测质量数为44和45的离子流强度，
[0038]
通过公式计算羧基位点的
13
c同位素丰度；
[0039]
测定
13
c标记在甲基位点的乙酸(
13
ch3cooh)中
13
c同位素丰度过程中：将反应管内的
13
ch4引入气体同位素质谱仪中，检测质量数为16和17的离子流强度，
[0040]
通过公式计算甲基位点的
13
c同位素丰度；
[0041]
测定
18
o标记乙酸(ch3c
18o18
oh)中
18
o同位素丰度过程中：将反应管内的c
18
o2引入气体同位素质谱仪中，检测质量数为46和48的离子流强度，
[0042]
通过公式计算
18
o同位素丰度；
[0043]
测定氘标记在甲基位点的乙酸(cd3cooh)中甲基氘同位素丰度过程中：将反应管内的cd4引入气体同位素质谱仪中，检测质量数为18、19和20的离子流强度，
[0044]
通过公式计算甲基氘同位素丰度；
[0045]
实施例1
[0046]
13
c标记在羧基位点的乙酸(市售化学试剂，
13
c同位素丰度值99.1atom％
13
c)中
13
c同位素丰度测定，包括以下步骤：
[0047]
本实施例采用的反应装置为如图1所示反应管、如图2所示的进样管。
[0048]
取约10μl试样加入反应管中，用酒精调制液氮先将反应管中试样冻住后再开启抽真空，待真空度《10pa时，用高温喷枪熔封样品反应管的高温喷枪熔封位置2处。将熔封后的反应管放入800℃的马弗炉中高温分解反应，2h后冷却至室温，熔封后的样品反应管放入进样管中，进样管质谱仪接口3连接气体同位素质谱仪，抽真空，通过旋转圆孔5将反应管易碎处折断并释放
13
co2气体，将
13
co2气体引入气体同位素质谱仪中检测质量数为44和45的离子流强度，
[0049]
通过公式计算羧基位点的
13
c同位素丰度；
[0050]
分别为99.21atom％
13
c、99.26atom％
13
c，平均值99.2atom％
13
c。
[0051]
将上述测试数据与
13
c标记在羧基位点的乙酸试剂的标示值进行比较，结果相当，可见，本发明的同位素丰度测定方法也具有非常高的测量准确度。
[0052]
实施例2
[0053]
13
c标记在甲基位点的乙酸(市售化学试剂，
13
c同位素丰度值99.0atom％
13
c)中
13
c同位素丰度测定，包括以下步骤：
[0054]
取约5μl试样加入反应管中，用酒精调制液氮先将反应管中试样冻住后再开启抽真空，待真空度《10pa时，用高温喷枪熔封样品反应管的高温喷枪熔封位置2处。将熔封后的反应管放入600℃的马弗炉中高温分解反应，6h后冷却至室温，熔封后的样品反应管放入进样管中，进样管的质谱仪接口3连接气体同位素质谱仪，抽真空，通过旋转圆孔5将反应管易碎处折断并释放
13
ch4气体，将反应管内的
13
ch4引入气体同位素质谱仪中检测质量数为16和17的离子流强度，
[0055]
通过公式计算甲基位点的
13
c同位素丰度；
[0056]
分别为99.06atom％
13
c、99.02atom％
13
c，平均值99.0atom％
13
c。
[0057]
将上述测试数据与
13
c标记在甲基位点的乙酸试剂的标示值进行比较，结果相当，可见，本发明的同位素丰度测定方法也具有非常高的测量准确度。
[0058]
实施例3
[0059]
18
o标记乙酸(市售化学试剂，
18
o同位素丰度值≥95.0atom％
18
o)中
18
o同位素丰度测定，包括以下步骤：
[0060]
取约8μl试样加入反应管中，用酒精调制液氮先将反应管中试样冻住后再开启抽真空，待真空度《10pa时，用高温喷枪熔封样品反应管的高温喷枪熔封位置2处。将熔封后的反应管放入950℃的马弗炉中高温分解反应，4h后冷却至室温，熔封后的样品反应管放入进样管中，进样管的质谱仪接口3连接气体同位素质谱仪，抽真空，通过旋转圆孔5将反应管易碎处折断并释放c
18
o2气体，将c
18
o2引入气体同位素质谱仪中，检测质量数为46和48的离子
流强度，
[0061]
通过公式计算
18
o同位素丰度；
[0062]
分别为96.70atom％
18
o、96.59atom％
18
o，平均值96.6atom％
18
o。
[0063]
将上述测试数据与市售化学试剂
18
o标记乙酸的标示值进行比较，结果相当，可见，本发明的同位素丰度测定方法也具有非常高的测量准确度。
[0064]
实施例4
[0065]
氘标记在甲基位点的乙酸(市售化学试剂cd3cood，氘同位素丰度值99.7atom％d)中氘同位素丰度测定，包括以下步骤：
[0066]
取约20μl试样加入反应管中，用酒精调制液氮先将反应管中试样冻住后再开启抽真空，待真空度《10pa时，用高温喷枪熔封样品反应管的高温喷枪熔封位置2处。将熔封后的反应管放入550℃的马弗炉中高温分解反应，3h后冷却至室温，熔封后的样品反应管放入进样管中，进样管的质谱仪接口3连接气体同位素质谱仪，抽真空，通过旋转圆孔5将反应管易碎处折断并释放cd4气体，将cd4引入气体同位素质谱仪中，检测质量数为18、19和20的离子流强度，
[0067]
通过公式计算甲基氘同位素丰度；
[0068]
分别为99.68atom％d、99.69atom％d，平均值99.7atom％d。
[0069]
将上述测试数据与市售化学试剂氘标记乙酸(cd3cood)的标示值进行比较，结果相当，可见，本发明的同位素丰度测定方法也具有非常高的测量准确度。
[0070]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

技术特征：
1.一种乙酸中同位素丰度的检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将稳定同位素标记乙酸进行分解反应，生成稳定同位素标记的气体；将气体引入气体同位素质谱仪中检测离子流强度；经公式计算后，测定稳定同位素标记乙酸中同位素丰度。2.根据权利要求1所述的一种乙酸中同位素丰度的检测方法，其特征在于，所述的稳定同位素标记乙酸包括
13
c标记在羧基位点的乙酸ch
313
cooh、
13
c标记在甲基位点的乙酸
13
ch3cooh、
18
o标记乙酸ch3c
18
o
18
oh或氘标记在甲基位点的乙酸cd3cooh；测定的同位素丰度分别是：
13
c标记在羧基位点的乙酸ch
313
cooh中
13
c同位素丰度、
13
c标记在甲基位点的乙酸
13
ch3cooh中
13
c同位素丰度、
18
o标记乙酸ch3c
18
o
18
oh中
18
o同位素丰度或氘标记在甲基位点的乙酸cd3cooh中甲基氘同位素丰度。3.根据权利要求1所述的一种乙酸中同位素丰度的检测方法，其特征在于，所述的气体为甲烷或二氧化碳。4.根据权利要求1所述的一种乙酸中同位素丰度的检测方法，其特征在于，所述分解反应的温度为550-950℃，时间为2-6h，真空度<10pa。5.根据权利要求1所述的一种乙酸中同位素丰度的检测方法，其特征在于，分解反应前，先将稳定同位素标记乙酸冻住后再开启抽真空。6.根据权利要求5所述的一种乙酸中同位素丰度的检测方法，其特征在于，采用酒精调制液氮将稳定同位素标记乙酸冻住。7.根据权利要求1-6任一项所述的一种乙酸中同位素丰度的检测方法，其特征在于，测定
13
c标记在羧基位点的乙酸ch
313
cooh中
13
c同位素丰度过程中：将
13
co2引入气体同位素质谱仪中，检测质量数为44和45的离子流强度，通过公式计算羧基位点的
13
c同位素丰度。8.根据权利要求1-6任一项所述的一种乙酸中同位素丰度的检测方法，其特征在于，测定
13
c标记在甲基位点的乙酸
13
ch3cooh中
13
c同位素丰度过程中：将
13
ch4引入气体同位素质谱仪中，检测质量数为16和17的离子流强度，通过公式计算甲基位点的
13
c同位素丰度。9.根据权利要求1-6任一项所述的一种乙酸中同位素丰度的检测方法，其特征在于，测定
18
o标记乙酸ch3c
18
o
18
oh中
18
o同位素丰度过程中：将c
18
o2引入气体同位素质谱仪中，检测质量数为46和48的离子流强度，通过公式计算
18
o同位素丰度。10.根据权利要求1-6任一项所述的一种乙酸中同位素丰度的检测方法，其特征在于，测定氘标记在甲基位点的乙酸cd3cooh中甲基氘同位素丰度过程中：将cd4引入气体同位素质谱仪中，检测质量数为18、19和20的离子流强度，
通过公式计算甲基氘同位素丰度。

技术总结
本发明涉及一种乙酸中同位素丰度的检测方法，包括以下步骤：稳定同位素标记乙酸在真空和高温条件下分解反应，生成稳定同位素标记甲烷或二氧化碳，可以测定


技术研发人员：雷雯 解龙 赵诚 王伟 高慧敏 赵雅梦 宋明鸣 徐建飞 范若宁 徐巾岚
受保护的技术使用者：上海化工研究院有限公司
技术研发日：2023.04.03
技术公布日：2023/7/28