單線態(tài)氧一般指單態(tài)氧。 單態(tài)氧(Singlet oxygen，1O?)即激發(fā)態(tài)氧分子，激發(fā)態(tài)氧分子又稱為單線態(tài)氧。

單態(tài)氧（Singlet oxygen，1O2）是分子氧的順磁性狀態(tài)的一種通稱,屬于活性氧（reactive oxygen），是普通氧（3O2）的激發(fā)態(tài)。單線態(tài)氧屬于活性氧（reactive oxygen），是普通氧（3O2）的激發(fā)態(tài)。總自旋為零，無順磁性。單線態(tài)氧雖不是自由基，但因解除了自旋限制所以反應(yīng)活性遠(yuǎn)比普通氧高。1O2在許多自由基反應(yīng)中可以形成。

體內(nèi)正常代謝可以產(chǎn)生活性氧。線粒體是活性氧的一個(gè)重要來源，活性氧族如超氧陰離子自由基（O2-·）、過氧化氫（H2O2）、羥自由基（OH·）和單線態(tài)氧都是有氧代謝的副產(chǎn)物。在大多數(shù)細(xì)胞中超過90%的氧是在線粒體中消耗的，其中2%的氧在線粒體內(nèi)膜和基質(zhì)中被轉(zhuǎn)變成為氧自由基。?

體內(nèi)的活性氧并不總是有害的，它對(duì)機(jī)體也有有利的一面。例如，機(jī)體內(nèi)吞噬細(xì)胞在細(xì)胞膜受到刺激時(shí)，通過呼吸暴發(fā)機(jī)制，產(chǎn)生大量活性氧（reactive oxygen species，ROS），ROS 是吞噬細(xì)胞發(fā)揮吞噬和殺傷作用的主要介質(zhì)。但是在病理?xiàng)l件下，由于活性氧的產(chǎn)生和清除失去了正常平衡，常常會(huì)造成活性氧對(duì)人體的損傷。

激發(fā)態(tài)氧分子?；鶓B(tài)氧原子（三線態(tài)氧分子）被激發(fā)后，原本兩個(gè)2pπ*軌道中兩個(gè)自旋平行的電子，既可以同時(shí)占據(jù)一個(gè)2pπ*軌道，自旋相反，也可以分別占據(jù)兩個(gè)2pπ*軌道，自旋相反。兩種激發(fā)態(tài)，S=0，2S+1=1,即他們的自旋多重性均為1，是單重態(tài)（分別用1Δg和1Σg+表示）。因此，激發(fā)態(tài)氧分子又稱為單線態(tài)氧1O2。

單線態(tài)氧的壽命與其所處環(huán)境密切相關(guān)，在氣體環(huán)境室溫下，可達(dá)到1小時(shí)以上（有報(bào)道為72 分鐘），而在溶液不同溶液中壽命不同。

基態(tài)氧分子吸收光直接產(chǎn)生1O2是不可能的，躍遷高度禁阻。可以通過光敏化法、微波放電法和化學(xué)方法得到。

1.光敏化法就是在光敏化劑作用下對(duì)基態(tài)氧進(jìn)行輻照。常用的光敏化劑是一種熒光性染料（如熒光黃、亞甲基藍(lán)、葉綠素等），可表示為：

敏化劑----hv--->敏化劑T1

敏化劑T1+3O2----能量傳遞--->敏化劑+1O2

2.化學(xué)反應(yīng)制備：H2O2+ClO-----EtOH--->1O2+H2O+Cl-

1.主要是1,2-、1,3-及1,4-烯烴的加成：

R2C=CR`2+1O2----->---hv或△--->R2CO+R`2CO

2.1O2在體內(nèi)會(huì)不斷生成與猝滅，并且在多種生理及病理過程中起作用（包括好的和壞的）。例如，在染料光敏化氧化條件下，各種生物成分（蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸等）很容易與氧反應(yīng)而使有機(jī)體損壞，如在動(dòng)物和人體中會(huì)引起蛋白質(zhì)光氧化疾病等。

圖解

單線態(tài)氧（1O2）是一種處于激發(fā)態(tài)的分子氧.與超氧陰離子自由基、羥基自由基以及過氧化氫等活性氧物種類似,1O2在生物氧化過程中也扮演著重要的角色.然而,目前可用于單線態(tài)氧研究與分析的方法比較短缺.這主要因?yàn)椋阂环矫?要將1O2與其它的活性氧物種加以區(qū)分,則需要分析方法的選擇性很高；另一方面,由于1O2在水溶液中的短壽命(~3 μs)和低產(chǎn)率,所用的方法還應(yīng)具有很高的靈敏度.
基態(tài)的氧分子,由MO法可知,在π*2p軌道上有二個(gè)自旋相同的單電子,其自旋量子數(shù)的合量為2S+1=3,自旋多重性為3,亦稱為三線態(tài)氧,通常用符號(hào)3O2表示.基態(tài)氧分子在光敏化反應(yīng)中,即有光敏化劑參加的氧化反應(yīng).該時(shí),激發(fā)態(tài)的敏化劑將能量傳遞給基態(tài)氧3O2,就形成兩種激發(fā)態(tài).這兩種激發(fā)態(tài)氧分子的電子狀態(tài),S=0,故自旋量子數(shù)的合量為2S+1=1,它們自旋多重性均為1,是單重態(tài),亦稱為單線態(tài)氧,通常用符號(hào)1O2表示見下表.
通常我們指的單線態(tài)氧就是第一激發(fā)態(tài)1O2,它在水中的壽命要比3O2長(zhǎng)得多.在實(shí)驗(yàn)室中,借助下列反應(yīng),能明顯地觀察到1O2存在并伴隨有紅色的光.
H2O2＋ClO-→1O2+H2O+Cl-
必須指出：在動(dòng)物和人體中有時(shí)會(huì)引起蛋白質(zhì)光氧化疾病,這是由于單線態(tài)氧在有機(jī)體的代謝中會(huì)不斷地生成與猝滅,它將在多種生理及病理過程中起著好的或壞的作用.
單線態(tài)氧在化學(xué)和生物體系中的作用及其檢測(cè)技術(shù)
單線態(tài)氧的氧化能力要高于三線態(tài)氧.
O2（active oxygen free radical）與人體密切相關(guān),它是生理、病理及衰老等生物過程的活潑參與者.O2是最簡(jiǎn)單的生物活性分子,氧的活潑性是由于氧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定.
O2是最簡(jiǎn)單的生物活性分子,氧的活潑性是由于氧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定.基態(tài)O2分子中能量最高的2個(gè)電子分別填充在2個(gè)簡(jiǎn)并的反鍵軌道π＊上,且自旋平行.這2個(gè)電子的自旋角動(dòng)量量子數(shù)各為 +1/2 ,它們自旋角動(dòng)量量子數(shù)的代數(shù)和（總自旋角動(dòng)量）S ＝1/2 +1/2 ＝ 1,自旋多重度為：2S + 1 ＝ 3 .因此將基態(tài)O2 分子稱為三線態(tài)氧（triplet oxygen）,通常用 3O2 表示.當(dāng)3O2 被激發(fā)時(shí),2個(gè)π*軌道上的電子自旋相反成對(duì)地占據(jù)1個(gè)π*軌道,它們的S ＝ +（- ）＝ 0 ,在此狀態(tài)下,O2 分子的自旋多重度為：2×0 + 1 ＝ 1,即形成了單線態(tài)氧（singlet oxygen）,用 1O2 表示.1O2 分子π* 軌道上電子的排布為:
π*2p y π*2p z π*2p y π*2p z?
單線態(tài)氧1O2如何產(chǎn)生的?
單線態(tài)氧的能量高于三線態(tài)氧,需要吸收一定的能量發(fā)生轉(zhuǎn)變.在生物體內(nèi),此過程是通過生物催化劑（酶）來實(shí)現(xiàn)的.這個(gè)過程直接誘導(dǎo)了超氧離子·O2-,超氧離子·O2-因?yàn)樗讦? 軌道上有1個(gè)單電子,所以它是一個(gè)超氧陰離子自由基.這個(gè)自由基由于具有奪取電子使單電子成對(duì)的趨向,因此具有很強(qiáng)的氧化能力。

某些醫(yī)學(xué)專業(yè)領(lǐng)域常涉及單線態(tài)氧 ,其概念如下。用分子軌道處理氧分子和實(shí)驗(yàn)研究都表明氧分子內(nèi)有兩個(gè)不成對(duì)電子。在量子力學(xué)中 ,自旋角動(dòng)量MS 可取 (2S +1 )個(gè)值 ,S是自旋量度耦合成總自旋量度。如果分子中有兩個(gè)不成對(duì)電子 ,分占兩個(gè)軌道 ,則S =1 ,MS 有 1 ,0 ,- 1三個(gè)值 。