[发明专利]对包含可超极化核的化合物具有增强的灵敏度，特别是应用增强的PHIP的NMR方法

说明书

技术领域

本发明涉及核磁共振(NMR)和磁共振成像(MRI)。本发明特别涉及 用于超极化核的方法，装置和化合物，更具体地说，本发明涉及对包 含可超极化核的化合物进行具有增强的灵敏度的NMR实验的方法。

背景技术

NMR和MRI涉及检测施加的磁场中激发态与基态之间的核自旋跃 迁。因为这些状态之间的能量差异通常小，所以通常的化学上相同的 核的玻耳兹曼分布使得在室温下处于动态平衡的核自旋态群体几乎相 同。由于磁共振实验中检测信号的强度与群体差异成正比，所以NMR 信号一般是弱的。

然而，可以通过使磁核超极化增强可检测NMR信号的强度。在本 文上下文中的超极化(也称作预偏振)意旨明显过量的磁核被诱导成相 同的自旋态的过程。这因通过能级的群体更大的不等性而导致可利用 的信号显著增加。为了超极化态有用，重要的是自旋态存在的期限足 够长以便提供有用的信息，即，自旋态的弛豫时间‘长’。控制核自 旋弛豫率的规则是复杂的，而且不了解。足够的是某些核和自旋系统 具有可以延长至数小时，数天，数月乃至数年的弛豫时间。

存在大量方式将某些核诱导成超极化态。最简便的方式在于在有 磁场存在下将物质冷却至极低温度，该磁场有利于较低能态群体，其 中核自旋与所施加的磁场一致。该方法适合于产生超极化单原子气体， 诸如氙或氦-3。通过使用基于激光的技术也增加了这些核的极化水平。

易于极化的一种分子为二氢。二氢以各种自旋态存在，其中各个 核的自旋是排列定位(原位，较高能级)，或反向(对位，较低能自旋态)。 仲氢(p-H₂)为具有自旋构型αβ-βα的二氢核自旋异构体。仲氢不具有 净磁矩且由此在这种形式下不可能通过磁共振方法观察到。然而，原 位形式保持了磁共振活性。可以通过在有促进转化成较低能仲氢态的 适当催化剂存在下冷却至低温简便地使二氢双核自旋系统超极化。在 该方法中，催化剂的作用在于干扰二氢分子且由此降低其对称性；否 则量子机械选择定律就会阻碍两自旋态之间的互变。一旦从催化剂中 分离并且恢复到室温，仲氢自旋态就可以在没有外部作用存在下持续 一年以上。

可以通过称作仲氢诱导的极化(PHIP)使核超极化。PHIP已经证实 为高度有效的并且目前已经取得了超过本领域公知的其它方法的异核 NMR信号的增强效应。PHIP一般为化学反应的结果，其中仲氢核被转 入具有某些对称特性的另一个分子。在正确情况下，仲氢分子的自旋 态在成为新分子组成部分的两个氢原子自旋下被保护。如果其它NMR- 活性核处于氢核耦合间距内，那么那些核的自旋极化可以自发地被转 移。按照这种方式，异核，诸如¹³C，¹⁵N和³¹P的信号可以得到增强。 作为实例，WO 99/24080中描述了PHIP法，其中通过含¹³C中心的对 称碳-碳双键添加仲氢。在这类方法的一个实例中，首先通过添加仲氢 还原威尔金森催化剂随后加入乙烯配体。然后使所得氢化物配体进行 与乙烯配体的迁移插入反应，随后使乙烯配体从复合物中解离而形成 未配位的超极化乙烷。有关PHIP的综述在Blazina等的Dalton Trans.，2004，2601-2609中给出。

常规的PHIP方法包括将仲氢化学加成至可氢化的底物(化合物) 上，通常为包含双键和三键的有机底物(化合物)。该方法由此限于底 物(化合物)能够进行二氢化。此外，氢等价物在所有阶段均无法得到 保护，从而通过驰豫导致超极化发生一定的损耗。

发明目的

本发明的目的在于提供对包含可超极化核的化合物进行NMR实验 的方法，其中极化被转移至化合物的可超极化核，该方法易于进行并 且可以应用于更广泛的化合物，特别是可应用于不能进行氢化反应的 化合物。

发明内容

本发明的这一目的通过对包含可超极化核的化合物进行具有增强 的灵敏度的NMR实验的方法实现，该方法包括下列步骤：

a)制备具有温度TF的包含空间对称分子的流体，该对称分子各 自包含两个等分部分，其中所述对称分子在该温度TF下具有非-玻尔 兹曼核自旋态分布，

b)提供具有确定化学身份(chemical identity)的化合物，

c)提供一种模板，该模板为可以在每个位置上排列的对称分子 的两个等分部分和化合物提供有序环境的位置。