当前的位置特异性同位素测试技术（position-specific isotope analysis, PSIA）已经可以用于分析蔗糖、长链正构烷烃和尼古丁等有机物中不同碳/氢/氧元素的位置特异性同位素值。在可以预见的将来，PSIA将可以检测更复杂的生物分子，例如蛋白质和DNA的位置特异性同位素值。

分子内同位素平衡分布（Equilibrium Intra-ID）是有机分子中位置特异性同位素组成变化的绝对参考。我们在之前的文章中已经介绍过了用约化配分函数（RPFR或β值）来计算平衡同位素分馏效应，以及用Isotopic Bond Numbers来估算有机物的¹³β值。对于相对较小的分子，Ab initio的方法可以直接用来计算其β值。由于大分子有机物通常含有较多的原子。因此，对于大体系的量子化学理论计算需要大量的计算资源。而目前的计算机资源无法满足这一需求。这一局限性阻碍了我们对Intra-ID的理解和广泛应用。

为了简化大分子同位素效应的计算，已经有许多学者进行了大量的努力。同位素效应是局部效应，主要受其近端成键环境的影响。多种团簇模型已被用于计算矿物或溶液的β值。这些简化计算中，通常根据NNN规则将目标原子的β值简化为矿物中最接近的三个键，或溶液中水分子的三个壳（通常为24个水分子）(1)。对一组有机分子的目标氢原子的^Dβ计算表明，碳链上的氢可以用两个相邻键的分子簇来近似，而环上的氢可以用单个环来近似(2-4)。因此，我们预测：截断法（Cutoff method）可以简化有机大分子的几何优化和振动频率计算，从而获得其平衡同位素效应。

在我们刚发表的一项工作中（doi: 10.1016/j.gca.2019.10.032），我们计算了一系列具有2-18个碳原子的有机小分子，以测试截断尺寸对碳链或碳环中目标碳位置的¹³β值估计的影响。该简化方法使得酶反应KIE的计算，考虑溶剂效应，和使用更高的计算理论方法成为可能。

原创：何雨旸

出品：高维度稳定同位素

编辑：何雨旸

监制：鲍惠铭