(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210928142.9 (22)申请日 2022.08.03 (71)申请人 中国科学院广州地球化学研究所 地址 510640 广东省广州市天河区科华 街 511号 (72)发明人 鲜海洋　吴逍　吕瑛　李珊　 杨宜坪　林枭举　陈情泽　朱建喜　 何宏平　 (74)专利代理 机构 成都知棋知识产权代理事务 所(普通合伙) 51325 专利代理师 马超前 (51)Int.Cl. G01N 30/02(2006.01) G01N 30/06(2006.01) G01N 30/86(2006.01) (54)发明名称 一种同位素示踪技术与自由基捕获技术联 用分析活性氧反应中氧交换途径的方法 (57)摘要 本发明公开了一种同位素示踪技术与自由 基捕获技术联用分析活性氧反应中氧交换途径 的方法， 包括以下步骤： 步骤1， 同位素示踪剂与 羟基自由基捕获剂的预先准备； 步骤2， 测定 羟基 自由基中的氧同位素组成； 步骤3， 测定过氧化氢 中的氧同位素组成。 本发明提供了准确分析涉及 活性氧生成和转化的化学反应中氧交换途径的 方案， 可用于 臭氧、 过氧化氢的生产、 同位素示踪 和水处理研究等领域， 本方法具有准确可靠、 直 接有效的优点。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115290786 A 2022.11.04 CN 115290786 A 1.一种同位素示踪技术与自由基捕 获技术联用分析活性氧反应中氧交换途径的方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 步骤1， 同位素示踪剂与羟基自由基捕获剂的预 先准备 标记氧元素的液相来源时， 用重氧水配制苯甲酸溶液， 所述苯甲酸溶液溶解氧低于 0.01mg/L； 标记氧元素的气相来源时， 则用重氧气溶解于常规蒸馏水或去离子水配制的苯 甲酸溶液中； 在高纯惰性气体环境中， 按示踪目标制备同时含有氧同位素示踪剂重氧水和 羟基自由基捕获剂的苯 甲酸溶液， 通过高效液相色谱 ‑质谱联用测定未经过反应的苯 甲酸 溶液中的对羟基苯甲酸在质荷比为137和139处的积分面积， 获得空白样品的低背景信号； 步骤2， 测定羟基自由基中的氧同位素组成 在高纯惰性气体环境中， 将反应物加入所述步骤1制备的苯甲酸溶液中， 混合均匀， 反 应物分解水或与氧气结合， 直接产生羟基 自由基和过氧化氢， 羟基 自由基出现即与苯 甲酸 反应， 在苯环对位形成 –16/18OH官能团， 从而生成对p ‑HBA， ·16/18OH+BA→p‑HBA  (式1) 通过高效液相 色谱‑质谱联用测定对羟基苯甲酸在质荷比为137和139处的积分面积， 获得由反应直接生成的羟基自由基含量和氧同位素组成信息； 步骤3， 测定过 氧化氢中的氧同位素组成 在高纯惰性气体环境中， 将催化剂氯化亚铁溶液加入至所述步骤2制备的混合溶液中， 过氧化氢分解产生的羟基自由基与苯甲酸反应(式2)， 生成新的对羟基苯甲酸； Fe2++H216/18O2→Fe3++·16/18OH+OH‑  (式2) 通过高效液相 色谱‑质谱联用测定对羟基苯甲酸在质荷比为137和139处的积分面积， 扣除所述步骤2中的积分面积后， 获得 由过氧化氢分解产生的羟基 自由基氧化苯 甲酸后生 成对羟基苯甲酸在质荷比为137和139处的积分面积， 计算得到过氧化氢中的氧同位素 组成 信息。 2.根据权利要求1所述的一种同位素示踪技术与自由基捕 获技术联用分析活性氧反应 中氧交换途径的方法， 其特征在于， 所述步骤1中用的标记物为重氧水， 其中H218O的含量> 95％， 重氧气的含量>95％。 3.根据权利要求1所述的一种同位素示踪技术与自由基捕 获技术联用分析活性氧反应 中氧交换途径的方法， 其特 征在于， 所述 步骤1中制备的苯甲酸溶 液的浓度为1～ 25 μmol/L。 4.根据权利要求2所述的一种同位素示踪技术与自由基捕 获技术联用分析活性氧反应 中氧交换途径的方法， 其特 征在于， 所述 步骤3中氯化亚铁溶液中Fe2+浓度高于 5 μmol/L。 5.根据权利要求1所述的一种同位素示踪技术与自由基捕 获技术联用分析活性氧反应 中氧交换途径的方法， 其特征在于， 所述步骤1和3中配制苯甲酸、 氯化亚铁所用的水均为蒸 馏水或去离 子水， 其中H216O的含量>9 9.76％。 6.根据权利要求1所述的一种同位素示踪技术与自由基捕 获技术联用分析活性氧反应 中氧交换途径的方法， 其特征在于， 所述步骤1和3中稀释与反应操作均在惰性气体气氛条 件下且O2<10ppm进行， 保证所有试剂包括反应物、 水、 苯甲酸溶液、 滤液未暴露于空气或含 自由氧的环境下， 且苯甲酸溶液和催化剂氯化亚铁溶液中的溶解氧浓度低于0.01mg/L， 因 此整个反应过程 不会受到与标记实验无关的大气中氧气的影响。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115290786 A 2一种同位素示踪技术与自由基 捕获技术联用分析活性氧反 应 中氧交换途径的方 法 技术领域 [0001]本发明属于实验分析方法技术领域， 具体涉及一种同位素示踪技术与自由基捕获 技术联用分析活性氧反应中氧交换途径的方法。 背景技术 [0002]同位素常常用于标记化合物， 示踪化学反应途径， 这一方法在生命科学、 医学、 物 理化学、 环境、 工业和农业生产等多个领域中得到广泛应用。 例如， 生命科学中用14C、18O等 同位素研究光合作用， 可详细地阐明叶绿素如何利用二氧化碳和水， 什么是从这些简单分 子形成糖类等大分子的中间物， 以及影响每步生物合成反应的条件等。 而在调查沿海污染 时， 以82Br标记的溴化铵作为示踪剂， 模拟释放到海洋中去的污水， 将此示踪剂被注入到污 水出口处， 它的扩散和途径， 依据在不同水路测出的放射性位置及强度， 获得污染物在 海岸 带随水流 运动的规 律。 [0003]然而， 当化学反应涉及到自由基组分参与和产生， 自由基在极短时间内发生链式 反应， 尤其是在多种含氧自由基同时存在的情况下发生的生成和 转化， 很难确定化学键的 断裂位置、 元素的反应路径。 目前， 仍然缺乏一种有效手段用以揭示自由基化学反应的历 程。 发明内容 [0004]本发明的目的是提供一种同位素示踪技术与自由基捕获技术联用分析活性氧反 应中氧交换途径的方法， 以解决现有技术难以查明的自由基化学反应中氧元素的来源与反 应路径的问题。 [0005]本发明采用以下技术方案： 一种同位素示踪技术与自由基捕获技术联用分析活性 氧反应中氧交换途径的方法， 包括以下步骤： [0006]步骤1， 同位素示踪剂与羟基自由基捕获剂的预 先准备 [0007]标记氧元素的液相来源时， 用重氧水配制 苯甲酸溶液， 所述苯甲酸溶液溶解氧低 于0.01mg/L； 标记氧元素的气相来源时， 则用重氧气溶解于常规蒸馏水或去离子水配制的 苯甲酸溶液中； 在高纯惰性气体环境中， 按示踪目标制备同时含有氧同位素示踪剂重氧水 和羟基自由基捕获剂的苯甲酸溶液， 通过高效液相色谱   ‑质谱联用测定未经过反应的苯甲 酸溶液中的对羟基苯甲酸在质荷比为137和139  处的积分面积， 获得空白样品的低背景信 号； [0008]步骤2， 测定羟基自由基中的氧同位素组成 [0009]在高纯惰性气体环境中， 将反应物加入所述步骤1制备的苯甲酸溶液中， 混合均 匀， 反应物分解水或与氧气结合， 直接产生羟基自由基和过氧化氢， 羟基自由基出现即与苯 甲酸反应， 在苯环对位形成 –16/18OH官能团， 从而生成对p ‑HBA， [0010]·16/18OH+BA→p‑HBA  (式1)说　明　书 1/4 页 3 CN 115290786 A 3