碳13-一氧化碳——从分子示踪到代谢研究的“碳路先锋”

一氧化碳（CO）是生命代谢、环境化学和工业催化中最重要的气体分子之一。它不仅参与生物体内的信号传导和血红素代谢，更是大气化学和碳循环研究中的核心物种。碳13一氧化碳（¹³CO）作为一氧化碳的稳定同位素标记类似物，在不改变CO化学性质的前提下，为研究者提供了追踪碳原子去向的精确工具。凭借¹³C的核磁共振（NMR）活性（I=1/2）和稳定同位素的无放射性优势，¹³CO已成为代谢示踪、反应机理研究和环境源解析中不可或缺的“碳路先锋”。江西核研院新材料有限公司可供应碳13-一氧化碳（¹³CO），并可根据客户需求定制包装规格。作为专业供应商，江西核研院新材料有限公司执行严苛品控标准，产品纯度稳定可控，氧、水分、碳氢化合物等杂质含量极低，充分满足客户高端高新技术产业使用需求。

含义

碳13-一氧化碳（¹³C-Carbon monoxide，化学式¹³CO）是一氧化碳的稳定同位素标记类似物。普通一氧化碳的分子式为¹²C¹⁶O，其碳原子以天然丰度（约98.89%）的碳-12存在。而碳13一氧化碳则将碳原子替换为碳13（¹³C）同位素。¹³CO的CAS号为1641-69-6。其分子量为29.02，比普通一氧化碳（分子量28.01）略重。在物理性质方面，¹³CO与普通CO基本相同：为无色、无臭、无味的气体，熔点−207℃，沸点−191.5℃，标准状况下气体密度约为1.25g/L，比空气略轻。

基本规格

为何碳13-一氧化碳如此重要？

稳定同位素示踪的核心工具

¹³CO的核心价值在于其作为稳定同位素示踪剂的功能。一氧化碳在生物体内参与多种重要生理过程——它是血红素氧合酶（HO）催化血红素降解的产物，在体内作为重要的气体信号分子，参与血管舒张、抗炎、抗凋亡等生理调节。¹³CO使得研究者能够在维持CO生理功能的前提下，精确追踪CO分子在体内的吸收、分布、代谢和排泄全过程。

NMR活性带来的独特优势

¹³C具有核自旋I=1/2，是NMR波谱学中重要的观测核种。¹³CO在¹³C-NMR谱中具有独特的化学位移（约184 ppm），信号清晰可辨。通过¹³C-NMR，研究者可以实时追踪¹³CO在化学反应中的转化路径、中间产物和最终去向。这一特性使¹³CO在反应机理研究中具有不可替代的优势。

天然低背景带来的高灵敏度

¹³C的天然丰度仅为1.1%，这意味着在未标记的体系中，¹³CO的天然背景信号极低。当富集后的¹³CO被引入研究体系后，标记信号显著高于背景，检测灵敏度大幅提升。这一“低背景高信噪比”特性使得即使是低浓度的¹³CO也能被精确检测和定量。

无放射性带来的安全便利

与放射性同位素示踪技术相比，¹³CO没有放射性危害，操作无需特殊的辐射防护设施。这使得¹³CO尤其适合涉及活体动物和人体样本的实验研究，可以安全地用于长期实验和体内示踪。

合成化学中的关键构建模块

¹³CO是合成多种¹³C标记化合物的重要基础原料。通过¹³CO的羰基化反应，可以将¹³C标签引入到各类有机分子中，为药物代谢研究、天然产物全合成和标记化合物的制备提供关键的碳源。

推动多学科交叉研究

¹³CO的应用跨越了从基础化学到临床医学的多个学科。在化学领域，它帮助揭示催化反应中CO的插入机制和金属羰基配合物的结构动力学；在生命科学领域，它助力解析CO在心血管和呼吸系统疾病中的作用机制；在环境科学领域，它通过¹³C同位素指纹区分大气CO的人为来源与自然来源。

碳-13一氧化碳

应用领域

医学与生命科学——代谢示踪与疾病机制研究

¹³CO可用于追踪体内碳代谢路径、线粒体功能和呼吸代谢过程。在药物研发中，¹³CO可作为标记药物的合成中间体，用于研究药物的代谢途径和作用机制。此外，¹³CO还可用于解析CO在心血管疾病、呼吸系统疾病中的生理和病理作用。

化学与催化——反应机理与金属配合物研究

¹³CO是有机合成和催化反应机理研究的理想工具。通过追踪¹³C在反应产物中的位置，可以确定反应的中间产物和反应路径。在金属有机化学中，¹³CO可用于合成¹³C标记的金属羰基配合物，用于结构和动力学研究。

环境科学——源解析与碳循环追踪

¹³CO的同位素指纹特征可用于区分大气中CO的人为来源（如化石燃料燃烧）与自然来源（如甲烷氧化、植物排放等）。在生态系统碳循环研究中，¹³CO可帮助追踪碳元素在陆地和大气之间的迁移与转化。

材料科学——碳基纳米材料的标记

¹³CO可作为碳源用于制备¹³C标记的碳基纳米材料（如碳纳米管、石墨烯等），为材料的结构表征和性能优化提供同位素标记手段。

天体物理与辐射化学

¹³CO在天体物理和辐射化学研究中也有重要应用。在天文学中，¹³CO的转动光谱被用于探测星际分子云的结构和物理条件。

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