在同位素世界里，传统分析就像给一块化石或一瓶葡萄酒贴一个整体标签：测个δ¹³C、δ¹⁸O，就能知道它来自哪里、经历了什么。可这只是平均值，就像用一张班级合照算平均身高，却看不清每个人的长相。位置特异性同位素分析则完全不同，它把分子拆开，逐个原子地检查它们的“同位素身份证”。一个六碳的葡萄糖分子，传统方法给一个数字，而位点分析能给出六个独立的故事；一个脂肪酸长链，过去只能看到整体轮廓，现在能看清每隔一个碳的明暗交替。正是这种从“平均”到“逐个点名”的跃迁，让科学家第一次真正看见了分子内部的秘密。

一切的根源在于质量的微小差异。¹³C比¹²C重1个中子，²H比¹H重1倍，¹⁵N比¹⁴N重7%。这点差异在普通化学反应里几乎可以忽略，但在酶促反应、平衡分配、过渡态能量里却被无限放大。酶就像一个极端挑剔的门卫，只允许轻的更快通过，或者把重的牢牢锁在某个位置。不同的代谢途径用不同的酶、不同的过渡态，于是同一化合物在不同生物、不同环境、不同地质历史中，会在特定原子位置刻下截然不同的同位素指纹。羧基碳喜欢富集¹³C，甲基碳偏爱¹²C，靠近羰基的氢容易被氘替换……这些指纹一旦形成，就像烙印一样稳定，穿越千万年也不会完全抹平。

过去半个世纪，这门技术走得异常艰难。1961年，Abelson和Hoering想知道光合生物氨基酸的羧基碳是不是更重，他们的办法是把氨基酸一个一个用茚三酮烧掉，只留下羧基变成的CO₂，再用笨重的同位素比质谱仪测。1982年，Hayes要研究脂肪酸的碳同位素模式，只能用臭氧把双键切开，一段段降解成CO₂。那时候做一次位点分析，往往要花几个月，还只能测一两个位置。如今，技术迎来三把真正的钥匙：高分辨率Orbitrap质谱能把分子打成碎片后精确到0.1‰，直接分辨天然丰度下¹³C和²H的微小质量差；位点特异性NMR一次给出分子里所有化学不等价碳或氢的独立信号，完全不破坏样品；激光光谱则能在田间几秒钟分辨N₂O中心氮原子的¹⁵N丰度。这些工具让位点分析从“贵族实验”变成了常规武器。

这些武器正在回答过去根本不敢想的问题。在C4植物里，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶同时把¹²C塞进草酰乙酸的C4位，把¹³C留在C1位，两个方向完全相反，像故意写下的双重记号，帮助我们看清酶的过渡态究竟长什么样。大肠杆菌的脂肪酸奇数碳位果然¹³C贫化，可酿酒酵母却正好相反，罪魁祸首是它吃下去的葡萄糖本身就带着分子内不均匀的同位素分布。瑞典科学家把一棵黑松35年的年轮切片，消化成葡萄糖后用NMR一测，发现某些碳位的¹³C曲线与20世纪60年代核试验大气¹⁴C峰值完美吻合，而整体平均值完全看不出来——六个碳位，六条独立的气候记录线，从同一棵树里硬生生多挖出六倍的信息。

更激动人心的，是它正在改变我们对地球和人类的理解。N₂O是比CO₂强300倍的温室气体，过去分不清它到底是农田细菌产生的，还是平流层光化学消耗掉的残留。现在激光光谱一扫，就能通过中心氮原子的¹⁵N丰度立刻分辨来源，科学家在北极冻土、热带稻田、海洋氧最小区布点，实时绘制全球N₂O源汇图。工业合成的污染物常常带着人为的¹³C或²H标签，泄漏后被微生物一点点啃掉，不同位置降解速度不同，残留的位点同位素模式就像犯罪现场留下的脚印，帮环境学家追查污染物的迁移和归宿。甚至陨石里那些在太阳诞生前就合成的有机物，也在用碳链末端异常的¹³C贫化，悄悄讲述46亿年前太阳星云里发生过的奇异化学。

位置特异性同位素分析正在告诉我们：自然界从不满足于粗糙的平均值。每一个原子位置，都在固执地记录自己的身世、经历和秘密。我们花了半个世纪，才学会逐个去读它们的证词。而现在，这扇门已经彻底打开。从微生物的代谢到行星的诞生，从污染物的追踪到古气候的重建，几乎所有曾经只能靠“整体标签”模糊回答的问题，都在等待被重新书写——这一次，是用分子里每个原子的亲笔签名。

乙醇（CH3CH2OH）的质量为 47 的同位素变体（isotopologues），对应于单个同位素取代。重同位素位于不同位置的同位素变体称为同位素异构体（isotopomers）。乙醇具有 ²H-（氘代）和 ¹³C-同位素异构体。

具体质量为 47 的单取代同位素变体（即同位素异构体）有以下两种：

• ¹³CH3CH2OH（碳-13 在甲基上）

• CH3¹³CH2OH（碳-13 在亚甲基上）

• CH3CH2¹⁸OH（氧-18 在羟基上）

• CH3CHDOH（氘在亚甲基上，具体有两种立体异构体但质量相同）

• CH2DCH2OH（氘在甲基上，具体有三种位置但质量相同）

（注：原文提到只有 ²H- 和 ¹³C-，但质量 47 还包括 ¹⁸O 取代的情况；如果严格只考虑 ²H 和 ¹³C，则只有氘代和碳-13 取代的几种位置异构体）

资料来源：维基百科  

https://en.wikipedia.org/wiki/Position-specific_isotope_analysis