第19卷第3期 大学化学 2004年6月 知识介绍 同位素效应简介 王永梅王业柳田间 (南开大学化学学院天津300071) 摘要对同位素效应的类别特征、原理在研究反应机理中的意义以及同位素效应发展的最 新动态进行简单介绍：讨论了同位素效应应用于生物化学中的一些反应。 在《大学化学词典》中对同位素效应的定义如下：“同一元素的同位素具有相同的电子构 型，因而具有相似的化学性质。但同一元素的不同的同位素具有不同的质量，它们虽然能发生 相同的化学反应，但平衡常数有所不同，反应速率也有所不同。川 在化学、，生物学等科学研究中所涉及到的同位素效应有更细致的分类和内容，下面就一些 常见的同位素效应作简要介绍并举例说明。 1平衡同位素效应 由于同位素的存在而造成平衡常数的差别，叫平衡同位素效应(Equilibrium Isotope Bfect EE),数值上等于较轻同位素参加反应的平衡常数与较重同位素参加反应的平衡常数的比值。 平衡同位素效应和反应物的△G有关，用Arrhenius方程表示为： -e (1) 2动力学同位素效应 由于同位素的存在而造成反应速率上的差别，叫做动力学同位素效应(Kinetic Isotope正 fect,KE),数值上等于较轻同位素参加反应的速率常数与较重同位素参加反应的速率常数的 比值。动力学同位素效应和反应物的△G有关，用Arrhenius方程表示为： kheavy (2) 例如 CHOH (k/k=7.7) OH 根据同位素所在键的断裂（或形成）与整个反应的关系可以将动力学同位素效应分为一级 同位素效应(Primary Isotope Bect)和二级同位素效应(Secondary Isotope Hfect) 32 C 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net 第 19 卷 第 3 期 大学化学 2004 年 6 月 知识介绍 同位素效应简介 王永梅 王业柳 田间 (南开大学化学学院 天津 300071) 摘要 对同位素效应的类别、特征、原理、在研究反应机理中的意义以及同位素效应发展的最 新动态进行简单介绍 ;讨论了同位素效应应用于生物化学中的一些反应。 在《大学化学词典》中对同位素效应的定义如下“: 同一元素的同位素具有相同的电子构 型 ,因而具有相似的化学性质。但同一元素的不同的同位素具有不同的质量 ,它们虽然能发生 相同的化学反应 ,但平衡常数有所不同 ,反应速率也有所不同。”[1 ] 在化学、生物学等科学研究中所涉及到的同位素效应有更细致的分类和内容 ,下面就一些 常见的同位素效应作简要介绍并举例说明。 1 平衡同位素效应 由于同位素的存在而造成平衡常数的差别 ,叫平衡同位素效应( Equilibrium Isotope Effect , EIE) ,数值上等于较轻同位素参加反应的平衡常数与较重同位素参加反应的平衡常数的比值。 平衡同位素效应和反应物的ΔG 0 有关 ,用 Arrhenius 方程表示为 : Klight Kheavy = e - ΔG 0 light -ΔG 0 heavy RT (1) 2 动力学同位素效应 由于同位素的存在而造成反应速率上的差别 ,叫做动力学同位素效应 ( Kinetic Isotope Ef2 fect ,KIE) ,数值上等于较轻同位素参加反应的速率常数与较重同位素参加反应的速率常数的 比值。动力学同位素效应和反应物的ΔG ≠有关 ,用 Arrhenius 方程表示为 : klight kheavy = e - ΔG ≠ light -ΔG ≠ heavy RT (2) 例如[1 ] : 根据同位素所在键的断裂(或形成) 与整个反应的关系可以将动力学同位素效应分为一级 同位素效应(Primary Isotope Effect) 和二级同位素效应(Secondary Isotope Effect) 。 32