對包含可超極化核的化合物進行具有增強靈敏度的ＮＭＲ實驗的方法，包括下列步驟：ａ）制備具有溫度ＴＦ的包含空間對稱分子的流體，該對稱分子包含各自等分的兩部分，其中所述對稱分子在該溫度ＴＦ下具有非－玻爾茲曼核自旋態分布，ｂ）提供具有確定化學身份的化合物，ｃ）提供一種模板，該模板為可以在每個位置上排列的對稱分子的兩個等分部分和化合物提供有序環境的位置，其中所述有序環境在化學或磁性方面區分每個位置上排列的對稱分子的兩個等分部分，并且其中所述有序環境能夠通過在每個位置上排列的化合物和對稱分子的兩個等分部分之間的標量耦合或偶極耦合發生相互作用，ｄ）將制備的流體、提供的化合物和提供的模板匯合在一起，由此在對稱分子、化合物和模板的短暫結合過程中將自旋序從對稱分子轉移至化合物的可超極化核，同時最終保持化合物的化學身份，和ｅ）對步驟ｄ）中制備的包含可超極化核的化合物進行ＮＭＲ測定。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及核磁共振(NMR)和磁共振成像(MRI)。本專利技術特別涉及 用于超極化核的方法，裝置和化合物，更具體地說，本專利技術涉及對包 含可超極化核的化合物進行具有增強的靈敏度的NMR實驗的方法。
技術介紹
NMR和MRI涉及檢測施加的磁場中激發態與基態之間的核自旋躍 遷。因為這些狀態之間的能量差異通常小，所以通常的化學上相同的 核的玻耳茲曼分布使得在室溫下處于動態平衡的核自旋態群體幾乎相 同。由于磁共振實驗中檢測信號的強度與群體差異成正比，所以NMR 信號一般是弱的。然而，可以通過使磁核超極化增強可檢測NMR信號的強度。在本 文上下文中的超極化(也稱作預偏振)意旨明顯過量的磁核被誘導成相 同的自旋態的過程。這因通過能級的群體更大的不等性而導致可利用 的信號顯著增加。為了超極化態有用，重要的是自旋態存在的期限足 夠長以便提供有用的信息，即，自旋態的弛豫時間'長，。控制核自 旋弛豫率的規則是復雜的，而且不了解。足夠的是某些核和自旋系統 具有可以延長至數小時，數天，數月乃至數年的弛豫時間。存在大量方式將某些核誘導成超極化態。最簡便的方式在于在有 磁場存在下將物質冷卻至極低溫度，該磁場有利于較低能態群體，其 中核自旋與所施加的磁場一致。該方法適合于產生超極化單原子氣體， 諸如氙或氦-3。通過使用基于激光的技術也增加了這些核的極化水平。易于極化的一種分子為二氫。二氫以各種自旋態存在，其中各個 核的自旋是排列定位(原位，較高能級)，或反向(對位，較低能自旋態)。仲氫(P-H2)為具有自旋構型ap-pa的二氫核自旋異構體。仲氫不具有 凈磁矩且由此在這種形式下不可能通過磁共振方法觀察到。然而，原 位形式保持了磁共振活性。可以通過在有促進轉化成較低能仲氬態的 適當催化劑存在下冷卻至低溫簡便地使二氫雙核自旋系統超極化。在 該方法中，催化劑的作用在于干擾二氫分子且由此降低其對稱性；否 則量子機械選擇定律就會阻礙兩自旋態之間的互變。 一旦從催化劑中 分離并且恢復到室溫，仲氫自旋態就可以在沒有外部作用存在下持續 一年以上。可以通過稱作仲氬誘導的極化(PHIP)使核超極化。PHIP已經證實 為高度有效的并且目前已經取得了超過本領域公知的其它方法的異核 NMR信號的增強效應。PHIP—般為化學反應的結果，其中仲氫核被轉 入具有某些對稱特性的另一個分子。在正確情況下，仲氫分子的自旋 態在成為新分子組成部分的兩個氫原子自旋下被保護。如果其它NMR-活性核處于氫核耦合間距內，那么那些核的自旋極化可以自發地被轉 移。按照這種方式，異核，諸如"C, "N和31P的信號可以得到增強。 作為實例，W0 99/24080中描述了 PHIP法，其中通過含"C中心的對 稱碳-碳雙鍵添加仲氫。在這類方法的一個實例中，首先通過添加仲氫 還原威爾金森催化劑隨后加入乙烯配體。然后使所得氫化物配體進行 與乙烯配體的遷移插入反應，隨后使乙烯配體從復合物中解離而形成 未配位的超極化乙烷。有關PHIP的綜述在Blazina等的Dalton Trans. ， 2004， 2601-2609中給出。常規的PHIP方法包括將仲氫化學加成至可氫化的底物(化合物) 上，通常為包含雙鍵和三鍵的有機底物(化合物)。該方法由此限于底 物(化合物)能夠進行二氬化。此外，氫等價物在所有階段均無法得到 保護，從而通過馳豫導致超極化發生一定的損耗。專利技術目的本專利技術的目的在于提供對包含可超極化核的化合物進行NMR實驗 的方法，其中極化被轉移至化合物的可超極化核，該方法易于進行并且可以應用于更廣泛的化合物，特別是可應用于不能進行氬化反應的 化合物。
技術實現思路
本專利技術的這一目的通過對包含可超極化核的化合物進行具有增強的靈敏度的NMR實驗的方法實現，該方法包括下列步驟a) 制備具有溫度TF的包含空間對稱分子的流體，該對稱分子各 自包含兩個等分部分，其中所述對稱分子在該溫度TF下具有非-玻爾 茲曼核自旋態分布，b) 提供具有確定化學身份(chemical identity)的化合物，c) 提供一種模板，該模板為可以在每個位置上排列的對稱分子 的兩個等分部分和化合物提供有序環境的位置。其中所述有序環境在化學或磁性方面區分每個位置上排列的對稱 分子的兩個等分部分，并且其中所述有序環境能夠通過在每個位置上排列的化合物和對 稱分子的兩個等分部分之間的標量耦合或偶極耦合發生相互作用，d) 將制備的流體、提供的化合物和提供的模板匯合在一起，由 此在對稱分子、化合物和模板的短暫結合過程中將自旋序從對稱分子 轉移至化合物的可超極化核，同時最終保持化合物的化學身份，和e) 對步驟d)中制備的包含可超極化核的化合物進行NMR測定。 作為本專利技術的核心，極化從富含特定自旋態的對稱分子(例如富含的仲氫)的制備流體直接被轉移至化合物的可超極化核，在該方法 中不改變化合物的化學身份。為了實現這一自旋轉移，本專利技術提出使 用具有有序環境的位置的模板，并且使所述流體和化合物在該模板存 在下匯合在一起。這類有序環境的位置作為對稱分子(或其兩個等分部分)與化合物 之間的中間體(broker)起作用。有序環境的位置首先允許該位置上 的對稱分子和化合物排列，即，它允許某些類型的對稱分子和化合物 與該位置結合。 一般而言，這種結合相當疏松，并且可以屬于配位類型。當對稱分子(或其兩個等分部分)與有序環境位置結合時，對稱分子的兩個等分部分在化學或磁性方面變得可區分；換句話說，對稱分 子的對稱性被破壞。這就是本專利技術有序環境位置的特征。在這種情況 中，"熵"試圖使對稱分子的兩個等分部分的核自旋接近熱平衡；然 而，對稱分子的極化需要繼續進行的目標。作為結果，對稱分子的極 化變得-主要-可用于轉移。此外，當對稱分子(或其兩個等分部分)和化合物在有序環境位置 上排列時，有序環境位置介導(建立)對稱分子的等分部分和化合物(或其可超極化核)的核自旋耦合；這是本專利技術有序環境位置的另 一個 特征。耦合機制特別可以為標量耦合或偶極耦合。通過介導耦合，所 述化合物變成能夠達到從對稱分子中轉移的極化目標。 一般而言，有 序環境位置導致對稱分子的攜帶自旋的原子和化合物的可超極化核在 原子尺度上的空間相鄰接近。基本上，通過將制備的流體、提供的化合物和模板匯合在一起并 且誘導(至少)對稱分子，化合物和模版的短暫結合，自旋序轉移可以 以相當快速和簡便的方式進行。在最簡便的情況中，可以在溶液中將 流體，化合物和模版混合，或兩種成分(諸如流體和化合物)的混合物 流過或通過第三種成分(一般為模板)。在本專利技術方法的條件下，自旋 序轉移基本上自動發生，無需應用額外的措施。然而，按照本專利技術， 通過如下進一步所述的某些措施可以加速或強化自旋序轉移。在對稱分子與待極化化合物之間無凈化學反應必要性，以便實現 本專利技術的自旋序轉移，這使得自旋序轉移固有地變簡便。按照本專利技術， 在自旋序轉移前和轉移后的化合物的化學身份相同。就不需要化學反 應而言，本專利技術的方法變得基本上可用于每種化合物，特別是還用于 不具有常規PHIP所必需的雙或三C-C鍵的化合物。此外，與常規的 PHIP相比，非-反應性對稱分子，諸如(15102變得可以作為超極化源。本專利技術的有序環境可以采用均相或非均相極化轉移催化劑的形 式。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
對包含可超極化核的化合物進行具有增強靈敏度的ＮＭＲ實驗的方法，包括下列步驟： ａ）制備具有溫度ＴＦ的包含空間對稱分子的流體，該對稱分子各自包含兩個等分部分，其中所述對稱分子在該溫度ＴＦ下具有非－玻爾茲曼核自旋態分布， ｂ）提供具 有確定化學身份的化合物， ｃ）提供一種模板，該模板為可以在每個位置上排列的對稱分子的兩個等分部分和化合物提供有序環境的位置， 其中所述有序環境在化學或磁性方面區分每個位置上排列的對稱分子的兩個等分部分， 并且其中所述有序環 境能夠通過在每個位置上排列的化合物和對稱分子的兩個等分部分之間的標量耦合或偶極耦合發生相互作用， ｄ）將制備的流體、提供的化合物和提供的模板匯合在一起，由此在對稱分子、化合物和模板的短暫結合過程中將自旋序從對稱分子轉移至化合物的可超極 化核，同時最終保持化合物的化學身份，和 ｅ）對步驟ｄ）中制備的包含可超極化核的化合物進行ＮＭＲ測定。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：SB達科特，GGR格林，PIP埃里奧特，J洛佩特塞勞，
申請(專利權)人：約克大學，
類型：發明
國別省市：GB[英國]
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