行业背景
同位素标记方法已成为化学、生物、医学等领域的重要工具，该方法已广泛应用于光谱学、反应机理、药代动力学以及含同位素药物研究等领域。其中的同位素药物如甲磺隆-D3、利福平-D3、硝基呋喃妥因-13C3、维生素K1-18O等（如图1）的研究也备受关注。
图1 部分同位素药物示例
目前，对于碳同位素（11C, 13C）、氢同位素（2H, 3H）、氟同位素（18F）的标记方法研究得较为广泛和深入。然而，关于有机化合物中广泛存在的氧元素，它的同位素标记方法却很少，而且已有方法条件比较苛刻，很不实用。值得注意的是，合成具有稳定同位素标记的化合物是扩大同位素在各领域应用的物质基础，因此，开发简单、高效且实用的氧同位素标记方法具有重要价值。
市场应用前景
氧同位素形式有3种：16O、17O和18O，天然丰度分别为：99.756%、0.039%和0.205%。其中，氧的17O和18O同位素作为示踪原子用途十分广泛，且无放射性危害。因此，17O和18O同位素标记已广泛应用于工业、农业、医学、药学、药理学、生物学、国防科学等研究领域中。具有广阔的市场规模。
由于目前氧同位素标记方法的不足之处明显，因此该技术极具市场竞争力。
技术简介
我们以氧同位素标记的水（H218O，H217O）作为氧同位素源，发展了氧同位素标记羰基化合物的高效合成方法。
本方法能够高产率合成氧同位素标记的醛、酮、羧酸、醇、酯、酰胺以及醚等含氧化合物化合物分子。具有操作简单、反应高效、体系环保以及经济实用等特点。
以酮羰基选择性同位素标记为例，其官能团兼容性、反应选择性、底物广谱性好，且一次反应标记率高，无副产物产生：
本方法可以进一步应用于氧同位素药物合成，实现一类新药的创新性研发。此外，氧同位素物质在医学领域也可用于呼吸检查法实现直接用于人体的临床诊断。
技术优势
（一）目前有机分子中氧元素的同位素标记主要采用两类氧同位素源：含同位素氧的氧化剂（如17/18O2、H217/18O2）和氧同位素标记的水（H217O、H218O）。
（1）含有同位素氧的氧化剂作为氧同位素源
通过含有同位素氧的氧化剂如17/18O2、H217/18O2等氧化，在有机分子中引入氧同位素原子（图3）。但是该方法存在以下缺点，主要包括：
（a）氧同位素氧气或含氧同位素的氧化剂制备困难且价格昂贵。此外，实验条件要求苛刻，如严格的气体置换操作，以避免16O原子的干扰；
（b）当采用含氧同位素的氧化剂氧化制备含氧同位素的化合物时，反应选择性和官能团兼容性较差，易引起一些活性基团的转化，导致目标产物的产率降低；
（c）该类方法的底物范围相对有限，仅适用于一些容易氧化的底物。
由此可见，这些不足大大限制了该类方法的应用。
图3 氧同位素氧化剂参与的氧同位素标记
（2）氧同位素标记的水作为氧同位素源
氧同位素标记的水（H218O和H217O）相对于含有同位素氧的氧化剂而言，具有操作简单、容易移取和经济实用等优点。但目前已知的方法存在催化剂复杂、反应温度高，并且反应后产生大量的沉淀和重金属废弃物、不环保，后处理纯化困难，成本高昂，操作复杂，方法广谱性差等不足之处。
而本技术采用氧同位素标记水作为氧同位素源具有操作简单、反应高效、体系环保以及经济实用等特点，且成本降低明显。
（二）性能及成本优势
使用本技术方法能够一步反应得到氧同位素标记率高达85%以上的目标化合物，如果经2-3次标记操作即可得到高达95%以上的氧同位素标记分子，所得产品具有更高品质，且由于该技术具有原子经济性的优势，能够极大程度节约成本。本技术相对于以含同位素氧的氧化剂（如17/18O2、H217/18O2）和氧同位素标记的水（H217O、H218O）作为氧同位素来源的方法成本降低了5-10倍以上，且不需要复杂的设备，极具竞争力。
（三）技术成熟度高
（四）知识产权布局
在氧同位素标记领域，目前尚未发现成熟的技术。因此，该技术已及时申请了相关国家发明专利和国际PCT专利。
应用领域
适用于含氧同位素有机化合物制备，含氧同位素药物活性分子合成，含氧同位素新药研发等标记物的制备，并可将该技术应用于现有分析方法研究，如药物示踪、药理分析、物质检测以及生物代谢等。
技术成熟度
已成功应用到含氧同位素的醛、酮、醇以及醚类化合物的合成之中，技术成熟度高，遇到合适的项目需求即可立刻开展转化研究。
合作方式
合作开发
