本發(fā)明屬于核磁共振超極化，具體涉及一種評(píng)估底物與sabre催化劑前驅(qū)體親和力與超極化性能關(guān)系的方法。

背景技術(shù)：

1、核磁共振技術(shù)廣泛應(yīng)用于闡釋分子動(dòng)力學(xué)、揭示復(fù)雜天然產(chǎn)物、蛋白質(zhì)和大分子結(jié)構(gòu)等方面，然而檢測(cè)到的信號(hào)來源于核自旋態(tài)之間微小的布居數(shù)差異，這導(dǎo)致該技術(shù)的低靈敏度。因此提高核磁共振的檢測(cè)靈敏度很必要。雖然通過降低溫度或者提高磁場(chǎng)強(qiáng)度可以加大布居數(shù)差異，但存在改善效果有限或成本較高等缺點(diǎn)。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，超極化技術(shù)能將信號(hào)增強(qiáng)3-5個(gè)數(shù)量級(jí)，目前用仲氫超極化技術(shù)提高靈敏度是一種成本較低且改善效果明顯的方法。

2、傳統(tǒng)的仲氫誘導(dǎo)超極化(parahydrogen?inducedpolarization,phip)要求底物具有碳碳雙鍵或三鍵，仲氫分子與底物發(fā)生加成反應(yīng)后自旋順序轉(zhuǎn)移到底物分子上實(shí)現(xiàn)超極化，但這會(huì)改變底物分子的結(jié)構(gòu)，使得該過程不可逆.2009年simon團(tuán)隊(duì)提出可逆交換放大(signal?amplificationby?reversible?exchange,sabre)，在通入仲氫前，底物分子會(huì)取代金屬中心上的cl原子與催化劑前驅(qū)體結(jié)合，通入仲氫后仲氫也配位到催化劑前驅(qū)體金屬中心，此時(shí)仲氫分子的自旋序轉(zhuǎn)移到底物分子上，隨后超極化后的底物分子脫離金屬中心。與傳統(tǒng)的phip不同，該過程不會(huì)破壞底物分子結(jié)構(gòu)，底物和仲氫的結(jié)合解離過程均是動(dòng)態(tài)可逆的，溶液中不斷富集游離態(tài)的極化增強(qiáng)的底物分子，從而檢測(cè)到底物信號(hào)增強(qiáng)。

3、研究影響sabre超極化效率的因素對(duì)于改善超極化性能至關(guān)重要。文獻(xiàn)“hyperpolarisation?of?weakly?binding?n-hyterocycles?using?signalamplification?by?reversible?exchange”、“sabre?hyperpolarization?ofnicotinamidederivatives?andtheir?molecular?dynamics?properties”等都討論了通入仲氫后底物與催化劑解離速率(kd)、底物縱向弛豫時(shí)間(t1)等因素與超極化信號(hào)增強(qiáng)效果之間的關(guān)系，但尚未得出明確的相互關(guān)系。通入仲氫前底物取代cl原子與前驅(qū)體親和力和超極化性能之間是否存在相關(guān)性未見明顯報(bào)道研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種評(píng)估底物與sabre催化劑前驅(qū)體親和力與超極化性能關(guān)系的方法，本發(fā)明基于1hnmr譜評(píng)估超極化效率，利用底物配位催化劑前驅(qū)體后的1hnmr譜計(jì)算得到平衡常數(shù)k，它可以作為新指標(biāo)表征底物與催化劑前驅(qū)體的親和力，驗(yàn)證了底物結(jié)合催化劑前驅(qū)體的能力與底物超極化性能之間正相關(guān)。

2、為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案之一為：一種評(píng)估底物與sabre催化劑前驅(qū)體親和力與超極化性能關(guān)系的方法，包括以下步驟：

3、(1)配制待測(cè)nmr樣品：將ir基催化劑前驅(qū)體以及ir基催化劑前驅(qū)體和底物分別溶解于氘代甲醇中得到不同的待測(cè)nmr樣品；

4、(2)采集熱平衡1hnmr譜：將步驟(1)制得的待測(cè)nmr樣品放入核磁儀中，經(jīng)過調(diào)諧鎖場(chǎng)勻場(chǎng)，使得磁場(chǎng)盡量均勻；采集熱平衡狀態(tài)下樣品的氫譜，獲得譜線的線寬、磁場(chǎng)均勻性等情況，該一維1hnmr譜同時(shí)用于譜峰歸屬、計(jì)算平衡常數(shù)以及超極化譜的對(duì)比；通過比較chemdraw預(yù)測(cè)的譜圖以及積分比例對(duì)該一維氫譜進(jìn)行譜峰歸屬；通過積分計(jì)算平衡常數(shù)以及比較熱平衡和超極化下信號(hào)的增強(qiáng)效果；

5、(3)極化轉(zhuǎn)移：對(duì)步驟(1)制得的待測(cè)nmr樣品通入仲氫，催化劑前驅(qū)體得以活化形成sabre催化劑；再放入核磁屏蔽儀中設(shè)置極化轉(zhuǎn)移場(chǎng)強(qiáng)，繼續(xù)通入仲氫實(shí)現(xiàn)極化轉(zhuǎn)移，然后停止通氣；

6、(4)采集超極化1hnmr譜：將步驟(3)極化轉(zhuǎn)移處理后的樣品迅速轉(zhuǎn)移到核磁檢測(cè)儀中，輸入預(yù)設(shè)指令即可采得超極化狀態(tài)的氫譜；

7、(5)數(shù)據(jù)處理與分析：對(duì)步驟(2)和(4)所得氫譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，包括計(jì)算平衡常數(shù)和信號(hào)增強(qiáng)倍數(shù)。

8、在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述步驟(1)中氘代甲醇中ir基催化劑前驅(qū)體的濃度為4-6mm，底物的濃度為40-60mm。

9、在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述步驟(1)中底物為含有配位到催化劑前驅(qū)體的化合物。

10、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述含有配位到催化劑前驅(qū)體的化合物包括吡啶及其取代基衍生物。不同取代基的吡啶衍生物都能與催化劑結(jié)合實(shí)現(xiàn)超極化，但結(jié)合能力與超極化性能有所不同。

11、在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述步驟步驟(2)和(4)中調(diào)用核磁儀自帶的proton序列，由一個(gè)非選擇性π/2射頻脈沖和采樣期構(gòu)成。采集得到的熱平衡1hnmr譜是為了同時(shí)用于譜峰歸屬、計(jì)算平衡常數(shù)以及超極化譜的對(duì)比。采集超極化譜是為了與熱平衡譜圖進(jìn)行對(duì)比，得到底物信號(hào)增強(qiáng)倍數(shù)。

12、在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述步驟(3)中所用的sabre催化劑在活化后可重復(fù)使用，重新通入仲氫后即可采集超極化譜圖，無需再次活化處理。

13、在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述步驟(3)中通入的仲氫與底物分子可以配位到催化劑金屬中心上，在極化轉(zhuǎn)移場(chǎng)中仲氫的自旋狀態(tài)可以轉(zhuǎn)移到底物分子上，實(shí)現(xiàn)底物分子的超極化。

14、在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述步驟(3)中對(duì)于氫譜而言最佳的極化轉(zhuǎn)移場(chǎng)設(shè)置為80guass(g)。

15、在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述步驟(3)中催化劑前驅(qū)體通氣活化時(shí)間為1-3min，仲氫壓力為2-4bar。

16、在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述步驟(3)中催化劑前驅(qū)體活化完成之后每次通氣28-32s即可采集譜圖。

17、在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述步驟(4)中將nmr樣品從極化轉(zhuǎn)移場(chǎng)中轉(zhuǎn)移到核磁譜儀中檢測(cè)，該過程耗時(shí)3-6s。

18、在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述步驟(4)中計(jì)算平衡常數(shù)為對(duì)步驟(2)采集的氫譜選擇游離態(tài)底物特征峰、游離態(tài)催化劑前驅(qū)體特征峰和結(jié)合態(tài)底物特征峰積分后，由積分面積計(jì)算出對(duì)應(yīng)濃度，分別命名為sub、ir和sub-ir，通過公式sub-ir/(sub*ir)計(jì)算得到平衡常數(shù)k；計(jì)算信號(hào)增強(qiáng)倍數(shù)為選擇一個(gè)特征峰計(jì)算超極化信號(hào)積分面積與熱平衡信號(hào)積分面積之比。

19、當(dāng)?shù)孜锱c催化劑前驅(qū)體混合后，由于底物具有配位能力，與催化劑前驅(qū)體有一定的結(jié)合，存在一個(gè)配位平衡過程，其中的平衡常數(shù)與配位能力有關(guān)。利用底物配位催化劑前驅(qū)體后的1hnmr譜計(jì)算得到平衡常數(shù)判斷底物與催化劑前驅(qū)體的親和力，并發(fā)現(xiàn)該親和力與超極化性能呈正相關(guān)。

20、為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案之二為：一種評(píng)估底物與sabre催化劑前驅(qū)體親和力與超極化性能關(guān)系的方法在篩選可實(shí)現(xiàn)sabre超極化能力的底物中的應(yīng)用。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

22、1、本發(fā)明引入配位平衡常數(shù)k判斷底物與催化劑前驅(qū)體親和力，由于底物會(huì)與催化劑結(jié)合配位，存在一個(gè)配位平衡過程，其中的平衡常數(shù)可以反映平衡的移動(dòng)方向也就是底物-催化劑結(jié)合態(tài)產(chǎn)物的生成比例高低，從而判斷底物與催化劑親和力，并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)該親和力與底物被超極化的性能呈正相關(guān)。

23、2、本發(fā)明可用于分析對(duì)比判斷可實(shí)現(xiàn)sabre超極化能力的底物，通過底物與催化劑前驅(qū)體的親和力分析該底物超極化性能，幫助進(jìn)一步直觀理解sabre超極化的機(jī)理過程。

24、3、本發(fā)明對(duì)進(jìn)一步篩選一些超極化效果很差或不適合做sabre超極化實(shí)驗(yàn)的底物具有一定的參考意義。