CN101680934B

CN101680934B - 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

Info

Publication number: CN101680934B
Application number: CN200880020766.9A
Authority: CN
Inventors: S·B·达科特; G·G·R·格林; P·I·P·埃里奥特; J·洛佩特-塞劳
Original assignee: University of York
Current assignee: University of York
Priority date: 2007-06-18
Filing date: 2008-06-17
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2028-06-17
Also published as: CA2687716C; JP5335780B2; EP2160617B1; CA2687716A1; US8154284B2; JP2010530525A; GB2450316A; CN101680934A; EP2160617A1; WO2008155093A1; GB0711624D0; US20100219826A1

Abstract

对包含可超极化核的化合物进行具有增强灵敏度的NMR实验的方法，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，该对称分子包含各自等分的两部分，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，其中所述有序环境在化学或磁性方面区分每个位置上排列的对称分子的两个等分部分，并且其中所述有序环境能够通过在每个位置上排列的化合物和对称分子的两个等分部分之间的标量耦合或偶极耦合发生相互作用，d)将制备的流体、提供的化合物和提供的模板汇合在一起，由此在对称分子、化合物和模板的短暂结合过程中将自旋序从对称分子转移至化合物的可超极化核，同时最终保持化合物的化学身份，和e)对步骤d)中制备的包含可超极化核的化合物进行NMR测定。

Description

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

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DaltonTrans.，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。

其中所述有序环境在化学或磁性方面区分每个位置上排列的对称分子的两个等分部分，

并且其中所述有序环境能够通过在每个位置上排列的化合物和对称分子的两个等分部分之间的标量耦合或偶极耦合发生相互作用，

d)将制备的流体、提供的化合物和提供的模板汇合在一起，由此在对称分子、化合物和模板的短暂结合过程中将自旋序从对称分子转移至化合物的可超极化核，同时最终保持化合物的化学身份，和

e)对步骤d)中制备的包含可超极化核的化合物进行NMR测定。

作为本发明的核心，极化从富含特定自旋态的对称分子(例如富含的仲氢)的制备流体直接被转移至化合物的可超极化核，在该方法中不改变化合物的化学身份。为了实现这一自旋转移，本发明提出使用具有有序环境的位置的模板，并且使所述流体和化合物在该模板存在下汇合在一起。

这类有序环境的位置作为对称分子(或其两个等分部分)与化合物之间的中间体(broker)起作用。有序环境的位置首先允许该位置上的对称分子和化合物排列，即，它允许某些类型的对称分子和化合物与该位置结合。一般而言，这种结合相当疏松，并且可以属于配位类型。

当对称分子(或其两个等分部分)与有序环境位置结合时，对称分子的两个等分部分在化学或磁性方面变得可区分；换句话说，对称分子的对称性被破坏。这就是本发明有序环境位置的特征。在这种情况中，“熵”试图使对称分子的两个等分部分的核自旋接近热平衡；然而，对称分子的极化需要继续进行的目标。作为结果，对称分子的极化变得-主要-可用于转移。

此外，当对称分子(或其两个等分部分)和化合物在有序环境位置上排列时，有序环境位置介导(建立)对称分子的等分部分和化合物(或其可超极化核)的核自旋耦合；这是本发明有序环境位置的另一个特征。耦合机制特别可以为标量耦合或偶极耦合。通过介导耦合，所述化合物变成能够达到从对称分子中转移的极化目标。一般而言，有序环境位置导致对称分子的携带自旋的原子和化合物的可超极化核在原子尺度上的空间相邻接近。

基本上，通过将制备的流体、提供的化合物和模板汇合在一起并且诱导(至少)对称分子，化合物和模版的短暂结合，自旋序转移可以以相当快速和简便的方式进行。在最简便的情况中，可以在溶液中将流体，化合物和模版混合，或两种成分(诸如流体和化合物)的混合物流过或通过第三种成分(一般为模板)。在本发明方法的条件下，自旋序转移基本上自动发生，无需应用额外的措施。然而，按照本发明，通过如下进一步所述的某些措施可以加速或强化自旋序转移。

在对称分子与待极化化合物之间无净化学反应必要性，以便实现本发明的自旋序转移，这使得自旋序转移固有地变简便。按照本发明，在自旋序转移前和转移后的化合物的化学身份相同。就不需要化学反应而言，本发明的方法变得基本上可用于每种化合物，特别是还用于不具有常规PHIP所必需的双或三C-C键的化合物。此外，与常规的PHIP相比，非-反应性对称分子，诸如(¹⁵N)₂变得可以作为超极化源。

本发明的有序环境可以采用均相或非均相极化转移催化剂的形式。例如，非均相系统可以包含负载型过渡金属中心，诸如沸石、纳米管或纳米粒这类材料内的显微通道，具有液晶特性或任意其它特征的溶剂，该特征在另外的对称分子和待极化化合物方面诱导短距离的磁性差异。

按照本发明，所述化合物一般为分子，但也可以为离子，聚合物，纳米粒，超分子装配，肽，蛋白质或具有化学身份的其它类型。将“化学身份”定义为化学式和化学(空间)结构。

注意TF-即，对称分子具有如步骤a)中定义的不-平衡自旋分布时的温度-一般为发明步骤d)的自旋转移进行时的温度。在本发明步骤d)的自旋序转移开始时仍然存在的对称分子的不-平衡自旋分布启动自旋序转移。

下面给出了具有有序环境位置的对称分子、化合物和模板的组合的另外实例。应提及的是必须选择对称分子(作为自旋序源)和化合物(作为自旋序目标，目的在于对超极化化合物进行NMR实验)、具体模板的特定组合以便完成本发明的方法。

具体实施方式(本发明的优选变形)

在本发明一个非常优选的变化形式中，对称分子包括仲氢。本发明将自旋序从仲氢(p-H₂)转移至化合物在本文中也称作″增强的PHIP″。仲氢对制备而言相对低廉并且易于在不同类型的模板上排列，且由此在实践中具有巨大的重要性。一般而言，将p-H₂制备成富含p-H₂的H₂流体(液体或气体)。在p-H₂的可替代选择中，对称分子可以为具有两个其核超极化的氢配体的仲氢的衍生物。对称分子的另外可替代的选择包括，例如D₂，(¹⁵N)₂，草酸，草酸盐(HOOCCOOH)，和顺式-1，2-二苯基乙烯。

在另一个非常优选的变化形式中，有序环境位置各自包含金属配合物，特别是过渡金属配合物。本发明典型的过渡金属原子包括Ru，Rh，Ir，W，Pd或Pt。金属配合物，特别是过渡金属配合物能够连接大量不同的对称分子和化合物，特别是通过配位结合，且由此在实践中极为重要。

在本发明方法的另一种变化形式中，所述模板包括沸石。沸石特别用于连续制备超极化化合物。例如，可以将键合p-H₂的沸石放入池，其中化合物溶液流过或通过沸石。沸石用于从p-H₂转移自旋序的适合性已经在实验中得以证实。还要注意沸石在其腔内可储存流体和/或化合物，这对本发明的方法而言具有有用性。

在一个有利的变化形式中，化合物的可超极化核包括H，D，²⁹Si，¹³C，¹⁵N，³¹P和/或¹⁹F。D表示氘(²H)。就上述核而言本发明自旋序转移的实例在下文中详细描述。这些核在实践中具有特别的重要性。注意每种化合物(一般为分子)，可以存在一个超极化核或多个可超极化核。

在本发明方法的另一个优选的变化形式中，化合物为代谢物。更一般的是，本发明的化合物可以为在人或动物体内发现或适用于他们的物质，特别包括药物和前体药物。这在医药应用中特别有利。

本发明方法的一个有利的变化形式的特征在于化合物包含连接有序环境的位置的电子供体，特别是其中电子供体为N，NH，S，P或O。电子供体一般具有一个或多个电子对，它们可以有助于建立与有序环境位置的相互作用，特别是通过配位结合的方式。注意化合物一般包含的原子多于电子供体的原子。例如，如实验中所示，P可以在膦中超极化，O可以在CO₂中超极化。

在另一个变化形式中，化合物为气体，特别是(¹³C)O₂。本发明的极化转移至CO₂已经在实验中得以证实。气体形式的另一种化合物可以为(¹⁵N)₂，特别是用于患者吸入。

在本发明方法的一个非常优选的变化形式中，在步骤d)结束时，从有序环境位置上分离出包含超极化核的化合物。这种变化形式在模板干扰或阻碍化合物的NMR实验时特别有用，例如，在模板降低了NMR信号或模板为毒性的并且化合物被插入活的人体或动物体进行成像实验时的情况。如果必要，可以通过专用措施，特别是物理措施(例如动压)或化学措施(诸如pH改变)强化分离。这里应提及的是可以在恒流实验中建立本发明的自旋序转移，使得某些化合物同时处于本发明的步骤b)中，而某些化合物处于本发明的步骤d)中，并且某些化合物已经完成了步骤d)并且从模板中分离。

在本发明方法的一个非常优选的变化形式中，在步骤d)中，自旋序自发转移。换句话说，自旋序从对称分子转移至化合物而无需施加RF(＝射频)脉冲序列。这极大地简化了自旋序转移，因为它在NMR线圈排列外进行。可选择地，RF脉冲序列可以应用于支持自旋序从对称分子转移至化合物。在后面的情况中，按照本发明，一般存在低(即，非-零，但就典型NMR实验而言令人不满意)自发自旋序转移，然后通过施加RF脉冲序列增加。注意自旋序转移主要或完全可以由RF脉冲序列诱导(引起)，不过(即，在后面的情况中，无需施加RF脉冲序列，未观察到极化转移)。然而，本发明非常优选的情况是在不施加RF脉冲序列的情况下获得至少某些(且优选全部)的自旋序转移。

在本发明方法的另一个非常优选的变化形式中，在步骤d)过程中，振摇汇合在一起的制备的流体、提供的化合物和提供的模板的整体。已经发现特别是将通过振摇诱导的流体流量或流体剪切全部施加促进了自旋序转移；推断可以按照这种方式在模板上加速已经转移其自旋极化的对称分子的交换和/或已经接受核自旋极化的化合物的交换。在实验中导致有效自旋序转移的NMR样品管的一般振摇为几秒，频率约5Hz，产生具有几厘米振幅的约20次往复运动。注意如果需要，可以手动进行振摇。可选择地，可以施加机器诱导的振荡或震动或声或超声处理。此外，使气体通过液体发泡可以诱导本发明有益的流体流量或剪切。

在上述变化形式中的进一步展开中，在振摇过程中，使所述整体暴露于磁场，优选其中场强为1T或更低，最优选其中场强在20μT-0.1T。实验已经证实所述整体和磁场的相对运动可以促进自旋序转移。可以通过在磁场中振摇所述整体建立这类相对运动。就振摇而言，磁场一般为静态的，并且地磁场足以达到良好的转移效率。在本次进一步的展开中的磁场按照本发明可以为不均匀的。按照本发明，在步骤d)过程中的磁场条件可以用于影响乃至控制自旋序转移，特别是最终增强的NMR-信号的相位。

此外，在本发明方法的另一个非常优选的变化形式中，在步骤d)过程中，使制备的流体、提供的化合物和提供的模板汇合在一起的整体暴露于振荡磁场，特别是其中振荡磁场的场强幅度在20μT-0.1T。通过改变磁场，可以使用静态整体建立所述整体和磁场的相对运动。在实验中，手动使手提式永磁体在接近NMR管附近往复运动几次(即，接近所述整体)，产生良好的自旋序转移。按照本发明，振荡磁场通过所述整体(NMR样品管)可以为不均匀的。注意本发明的典型振荡频率约为1-10Hz。

此外，在本发明方法的一个有利的变化形式中，如步骤b)中制备的化合物的化学身份与进行步骤e)的NMR检测的化合物的化学身份相同。这一变化形式特别简便。可选择地，按照本发明，在步骤d)与e)之间，化合物可以进行化学反应；然而，该化学反应不依赖于步骤d)的自旋序转移。

本发明范围内还在于本发明方法或其变化形式之一在NMR成像实验中的应用，特别是其中化合物用作造影剂。化合物的超极化核可以用于图像形成。本发明可以特别用于获得活的人体或动物体或其组成部分的图像，以便准备医学诊断或治疗。一般而言，将化合物在进行本发明的步骤d)后施用于人体或动物体。

从本说明书和附图中可以提取出另外的优点。可以按照本发明单独或以任意组合的方式共同使用上述和下述特征。并不将所提及的实施方案理解为穷尽式的列举，而是具有描述本发明的典型特征。

附图说明

本发明如附图中所示：

图1表示PH-INEPT+EXSY脉冲序列；除非另作陈述，否则所示的脉冲为180_x°；

图2表示使用显示[Ir(P{对-甲苯基}₃)(H)₂(py)₃]⁺(主要)[Ir(P{对-甲苯基}₃)₂(H)₂(py)₂]⁺(次要)的[Ir(COD)(P{对-甲苯基}₃)₂]BF₄和¹⁵N-吡啶信号的样品的PH-INEPT光谱(上部)，具有500ms反应弛豫的相同样品的PH-INEPT+EXSY光谱(下部)；

图3为[Ir(P{对-甲苯基}₃)(H)₂(py)₃]⁺，[Ir(P{对-甲苯基}₃)₂(H)₂(py)₂]⁺和极化游离吡啶的吡啶配体的总体信号整合部分示意图；

图4为使用显示自发极化的吡啶的发射信号的PCy₃负载的铱配合物的样品¹H NMR光谱；

图5a在光谱仪漏磁场外振摇样品时游离吡啶的¹H NMR光谱；

图5b样品在具有约-50G(-5*10^-3T)场的光谱仪周围区域中时游离吡啶的¹H NMR光谱；

图5c样品在具有约-220G(-2.2*10^-2T)场的光谱仪周围区域中时游离吡啶的¹H NMR光谱；

图5d样品在具有约100G(10^-2T)场的光谱仪周围区域中时游离吡啶的¹H NMR光谱；

图6a：游离奎宁的¹H NMR光谱(上部光谱)和包含[Ir(COD)(PCy₃)(MeCN)]BF₄和奎宁的相同NMR d₄-甲醇样品的光谱(下部)；

图6b：游离吲哚-3-乳酸的¹H NMR光谱(上部光谱)和包含[Ir(COD)(PCy₃)(MeCN)]BF₄和吲哚-3-乳酸的相同NMR d₄-甲醇样品的光谱(下部)；

图6c：游离二苯并噻吩的¹H NMR光谱(下部光谱)和包含[Ir(COD)(PCy₃)(MeCN)]BF₄和二苯并噻吩的相同NMR d₄-甲醇样品的光谱(上部)；

图7a：显示游离吡啶超极化共振(天然丰度¹³C)的单扫描完全耦合的¹³C NMR光谱(313K，d₄-甲醇；下)和超极化弛豫后获得的1536次扫描后的相同样品的完全耦合的¹³C光谱(上)；

图7b：显示包含[Ir(COD)(PCy₃)(py)]BF₄、吡啶和仲氢的NMR d₄-甲醇样品的结合三环己基膦的极化的³¹P NMR光谱；

图7c：显示游离3-氟吡啶的超极化共振的单扫描¹⁹F NMR光谱(300K，d₄-甲醇)(下)和超极化弛豫后相同样品d的光谱(上)；

图8：显示在NMR光谱仪漏磁场外振摇样品后即刻获得的游离¹³CO₂的共振的单扫描完全耦合的¹³C NMR光谱(298K，d₄-甲醇；下)和几分钟后相同样品的¹³C光谱(上)。

在下文中，提供了为应用本发明方法原理的实验提供的实验描述和结果。

实施例1：氢化物配合物的制备

通过使H₂经[Ir(COD)(PPh₃)₂]⁺(COD＝环辛-1，5-二烯)在二氯甲烷中的溶液在有过量吡啶存在下发泡生成Ir(H)₂(PPh₃)₂(吡啶)₂ ⁺并且如预先Rosales等(Dalton Trans.，2004，2952)所述在固态下分离。当使用¹⁵N-标记的吡啶在p-H₂中进行相同反应时，Ir(H)₂(PPh₃)₂(吡啶)₂ ⁺和Ir(H)₂(PPh₃)(吡啶)₃ ⁺的氢化物共振显著增强。这归因于在氢化物配体在磁性方面不等同时生成的二级自旋系统。

Ir(H)₂(PPh₃)(吡啶)₃ ⁺增强的氢化物共振的大小远大于Ir(H)₂(PPh₃)₂(吡啶)₂ ⁺，而与使用¹⁴N-吡啶时其相对强度相反。这提示后面的配合物以更大的速率交换了p-H₂。

生成[Ir(COD)((P{对-甲苯基}₃)₂]⁺和[Ir(COD)((P{C₆H₄-p-OMe}₃)₂]⁺这些种类的类似物。当在有¹⁵N-吡啶存在下使用等摩尔的这些复合物溶液进行氢化时，使用PPh₃系统对生成的那些观察到类似的氢化物信号。当监测产物二氢化物配合物的氢化物配体的信噪比时，观察到信号在强度上下降，趋势为PPh₃＞P{对-甲苯基}₃＞P{C₆H₄-p-OMe}，这提示膦的碱性增加导致催化速率下降且由此仲氢核再循环入这些氢化物位置减少。

实施例2：极化转移至 ¹⁵ N

使用一系列异核极化实验以便使用PHIP改进的INEPT和INADAQUATE实验将来自氢化物共振的增强极化转移至吡啶的¹⁵N(Haake等，J.Am.Chem.Soc.，1996，118，8688)。这些实验包括PH-INEPT，重聚集的PH-INEPT+，INEPT(+π/4)和PH-INADAQUATE实验。当在相同条件下并且使用对每次实验前即刻记录的¹H光谱中氢化物共振的相对信号强度校准的实验的信噪比记录时，证实使用PH-INEPT实验获得最有效的极化转移。该实验重聚集的形式仅提供了¹⁵N信号强度的三分之一，最可能的原因在于重聚集的回波过程中¹⁵N信号横向弛豫。发现INEPT(+π/4)和PH-INADAQUATE实验有效性最低。

p-H₂衍生的极化从氢化物配体被转移至配合物Ir(H)₂(吡啶)(PPh₃)₂Cl中吡啶的¹⁵N。上述实验用作EXSY类型实验中的制备序列。此处，重聚集的序列对生成可观察到的同相¹⁵N信号而言必不可少且由此PH-INEPT+序列用作新PH-INEPT+EXSY实验的制备块。这种制备序列后是90°_-y脉冲以便将¹⁵N极化储存为+z-磁化强度，即，配体解离延缓，且然后进一步进行额外的90°脉冲。发现通过这类手段增强了游离¹⁵N-吡啶的信号。

当使用三环己基膦(PCy₃)配体替代PPh₃配体时，H₂和吡啶的交换速率基本上得到强化。在这些条件下，使用标记的或非-标记的吡啶的相关样品的¹H NMR光谱因游离底物而在7.43，7.84和8.54ppm的光谱的芳香族区包含大发射信号。这些信号易于在低场中振摇NMR管且然后将其置于光谱仪中后即刻观察到。这提示：(i)在低场条件下，当吡啶配体短暂与氢化铱配合物连接时，PHIP效应自发转移至吡啶质子；和(ii)连接和游离的吡啶的交换导致在没有来源于化学方式引入该分子的p-H₂的质子时游离吡啶部分极化。当4-甲基吡啶或嘌呤替代吡啶时，也观察到了相关的增强效应。在这些条件下，当使用¹⁵N标记的吡啶时，游离吡啶¹⁵N信号显著增强也是明显的。

在另一个实验中，在300K下NMR管中将[Ir(COD)(PCy₃)(py)]BF₄(COD＝环辛-1，5-二烯，Cy＝环己基，py＝吡啶)样品溶于甲醇-d₄。然后加入过量吡啶(1-10μL)并且使用仲-H₂给NMR管增压。当通过¹HNMR光谱法监测所得反应时，观察到δ8与δ6之间光谱有机区中显著强度的发射信号出现。在δ7.84和8.54处观察到这些峰的最强值与在δ7.43处的吸收的增强信号。这些峰与游离吡啶的那些峰一致。当在磁铁外振摇NMR管并且将其导入NMR光谱仪后即刻开始观察过程时，仅可观察到具有这些增强特征的峰。此外，在读取并且使用硬+45(激发脉冲部分破坏磁场强度时，信号在连续扫描过程中衰减。由此观察到游离吡啶的共振已经被超极化。

按照类似方式，下列配体也被超极化：4-甲基吡啶，3-甲基吡啶，烟酰胺，烟碱，哒嗪，嘌呤，喹啉，喹唑啉，喹喔啉和奎宁。

本实施例表明底物与仲氢的可逆结合可以用于使底物超极化，而无需以化学方式将来自仲氢的核引入分子。因此，与上述研究相反，无需全部化学反应。

实施例3和4例证了获得过渡金属配合物并且使其极化的额外操作。

实施例3：射频辅助的极化转移

在配有Young氏水龙头(Young′s tap top)的NMR管中将1mg可氢化的配合物溶于500μL d₄-甲醇。约1mg底物被极化(并且如果需要，加入1-10μL可牺牲性的氢受体，诸如1-苯基丙-1-炔)。然后给样品脱气并且用3-3.5巴的p-H₂增压。然后振摇管以便溶解气体并且转入NMR光谱仪。然后在50ms-＞1s之间改变的反应延迟时间过程中(参见图3)使用PH-INEPT+EXSY序列记录NMR光谱(参见图1)。还记录了PH-INEPT和PH-INEPT+光谱而得到与反应时间t＝0s相关的对照光谱(参见图2)。

图2例证了光谱痕量，其证实使用这种手段增强了游离吡啶和其它合适的配体的¹⁵N信号。此外，图2例证了基于RF的极化磁化传递入可超极化底物。图3表明依赖于接触时间(混合时间)和转移时间的极化转移度。

实施例4：自发极化转移

在配有Young氏水龙头的NMR管中将1mg可氢化配合物，诸如[Ir(COD)(PR₃)₂]BF₄，[Ir(COD)(PR₃)(py)]BF₄或[Ir(COD)(py)₂]BF₄/PR₃，其中R为合适的供体，诸如Cy，溶于500μLd₄-甲醇。向该样品中加入约1mg极化底物(并且如果需要，加入1-10μL可牺牲性的氢受体，诸如1-苯基丙-1-炔)。然后给样品脱气并且用3-3.5巴的p-H₂增压。然后振摇样品以便溶解气体并且即刻转入光谱仪。一旦样品到达探头，则¹H NMR(或单扫描异核光谱，例如¹³C，¹⁵N)光谱记录就开始。在这些条件下，正如图4中例证的，特异性底物共振极化。

测试膦配体有效性的操作

在手套箱中配有Young氏水龙头的NMR管中将2mg[Ir(COD)(py)₂]BF₄(COD＝1，5-环辛二烯，py＝吡啶)溶于包含1μL吡啶的500μL脱气的d₄-甲醇。向该样品中加入1-2当量的所需膦以便在原位生成[Ir(COD)(PR₃)_x(py)_y]⁺。在光谱仪对样品锁定并且匀场后，随后用3-3.5巴的p-H₂给样品增压，振摇管以便溶解气体并且即刻转入光谱仪。一旦样品到达探头，则光谱记录就开始。根据¹H NMR光谱中极化和溶剂信号的对比积分估计极化有效性。

基于该操作，发现膦PCy₃和三-(邻位-甲苯基)-膦提供了特别增强的信号。

实施例5：自发极化转移的场依赖性

在实施例5中，证实通过在不同磁场中振摇处理(此处为振摇)制备的流体(此处包含p-H₂)，提供的化合物(此处为吡啶)和提供的模板(此处为Ir金属配合物)的整体导致极化转移变化。这提供了控制和优化极化转移的可能性。注意场的方向影响信号(即，信号相位)。

在配有Young氏水龙头的NMR管中将1-3mg[Ir(COD)(PR₃)(py)]BF₄，(其中PR₃＝PCy₃或PPhCy₂)溶于600μL d₄-甲醇。向该样品中加入约5mg极化底物。然后给样品脱气且然后用3-3.5巴的p-H₂增压。然后在光谱仪的漏磁场(即，地磁场)外振摇样品以便溶解气体并且即刻转入光谱仪。一旦样品到达探头，则未锁定的¹H NMR光谱记录就开始。在这些条件下，正如图5a中例证的，特异性底物共振极化。当从光谱仪中取出样品并且在光谱仪附近不同的磁场区中振摇时，极化共振模式改变，在-50G下如图5b中所示，在-220G如中所示图5c，且在100G下如图5d中所示。磁场的正或负号意旨具有基本上反向的局部磁场方向的位置。

实施例6：使用不同供体极化转移至不同底物(化合物)

在实施例6中，例证了自发极化转移可以到达各种底物(非吡啶)，包括N-供体配体，NH-供体配体和S-供体配体。

在配有Young氏水龙头的NMR管中将1-3mg[Ir(COD)(PCy₃)(MeCN)]BF₄溶于600μL d₄-甲醇。向该样品中加入约5mg极化底物。然后给样品脱气且然后用3-3.5巴的p-H₂增压。然后在光谱仪的漏磁场(即，地磁场)外振摇样品以便溶解气体并且即刻转入光谱仪。一旦样品到达探头，则未锁定的¹H NMR光谱记录就开始。在这些条件下，正如图6a中对奎宁(N)，图6b中对吲哚-3-乳酸(NH)和图6c对二苯并噻吩(S)例证的。

实施例7：极化转移至 ¹³ C， ³¹ P和 ¹⁹ F

本实施例表明极化不仅可以转移至¹⁵N，而且同样可以良好地转移至其它可超极化核。

在所有情况中，在配有Young氏水龙头的NMR管中将1-3mg[Ir(COD)(PR₃)(py)]BF₄，(其中PR₃＝PCy₃.PPhCy₂)溶于600μL d₄-甲醇。向该样品中加入约5mg极化底物(参见下文)。然后给样品脱气且然后用3-3.5巴的p-H₂增压。然后在光谱仪的漏磁场(即，地磁场)外振摇样品以便溶解气体并且即刻转入光谱仪。一旦样品到达探头，则未锁定的光谱记录就开始。

吡啶¹³C关振的极化

如上所述制备包含[Ir(COD)(PCy₃)(py)]BF₄和作为底物的约5μL天然丰度-¹³C吡啶的样品。在恒温的NMR光谱仪中将该样品加热至313K，从光谱仪中射出，在NMR磁体的漏磁场外振摇并且如上所述重新导入光谱仪。然后在无质子去耦的情况下对样品进行单扫描¹³C NMR实验(使用90°脉冲)。当操作该实验时，清楚地显示了三组反相共振，相当于游离吡啶(参见图7a)。当在振摇样品并且重新导入NMR光谱仪后几分钟重复相同实验时，未见游离吡啶的共振。通过使用1536次扫描获取完全耦合的¹³C NMR实验并且比较该光谱和单扫描实验中的信躁(S/N)比估计增强水平，两种情况均在振幅计算中处理：使用按照这种方式计算的超极化游离吡啶的单扫描实验的S/N比为15.2，而对1536次扫描后未-极化样品而言为6.78。

三环己基膦的³¹P的极化

如上所述制备包含[Ir(COD)(PCy₃)(py)]BF₄和作为底物的约5μL¹⁵N标记的吡啶的样品。将该样品在恒温的NMR光谱仪中加热至310K，并从光谱仪中射出，在NMR磁体的漏磁场外振摇并且如下所述重新导入光谱仪。然后在无质子去耦的情况下对样品进行单扫描³¹P NMR实验(使用90°脉冲)，当操作该实验时，清楚显示了铱配位基的三环己基膦的单反相共振(参见图7b)。当在振摇样品并且重新导入NMR光谱仪后几分钟重复相同实验时，未见共振。

3-氟吡啶的¹⁹F共振的极化

如上所述制备包含[Ir(COD)(PCy₃)(py)]BF₄和作为底物的5μL3-氟吡啶的样品。将该样品在恒温的NMR光谱仪中加热至300K，并从光谱仪中射出，在NMR磁体的漏磁场外振摇并且如上所述重新导入光谱仪。然后对样品进行单扫描¹⁹F NMR实验(使用90°脉冲)。

当操作该实验时，清楚地显示了反相共振，相当于游离3-氟吡啶(参见图7c)。当在振摇样品并且重新导入NMR光谱仪后几分钟重复相同实验时，游离吡啶的共振在强度上极大地降低。通过比较两次实验的信躁(S/N)比估计增强水平，两种情况均在振幅计算中处理：按照这种方式计算的超极化游离3-氟吡啶的单扫描实验的S/N比为1146，而对未-极化样品而言为282。

实施例8：CO ₂ 的 ¹³ C共振的极化

本实施例表明，按照本发明，极化甚至可以转移至气体，诸如CO₂。

如上所述制备包含[Ir(COD)(PCy₃)(py)]BF₄的样品。在这种情况中，将可极化底物¹³CO₂和仲氢的混合物导入脱气的金属配合物溶液(合并压力：约3巴)。在NMR磁体的漏磁场外振摇该样品并且如上所述重新导入光谱仪。然后在重新导入样品后无质子去耦的情况下对样品进行单扫描¹³C NMR实验。在适当的时间后，记录另一¹³C NMR实验作为对照组。当比较振摇样品且将其重新导入光谱仪后即刻获得的首次实验与最后面的实验时，显然首次实验中游离CO₂的共振强度低(参见图8)。比较CO₂共振的信躁比揭示出其在极化后获取的光谱中高3.2倍。

实施例9：使用沸石的氢的极化

本实施例表明使用沸石作为模板，可以使用仲氢作为对称分子转移极化。

在schlenk管中放入沸石并且在真空中和110℃下加热24小时。然后将管转移至手套箱并且将沸石储存在N₂中。

给配有Young氏水龙头的NMR管中加入约5-6个沸石珠，5μL吡啶和600μL MeOD(＝d₄-甲醇)。在高度真空线上给样品脱气。

在样品上面放上仲-氢，然后剧烈振摇并且即刻放入NMR光谱仪。光谱出现，从而观察到磁化中的任何转移。

取出样品，剧烈振摇并且放回光谱仪。给样品脱气，在其上放入新鲜的仲-氢并且重复实验。

使用乙醚而不是吡啶作为底物进行第二次实验。

本实验结果表明正氢含量增加，从其中可以推断仲氢通过沸石转移了其极化并且转入正氢。

使用仲氢作为核自旋极化源的本发明变化形式的具体方面的引入

在下文中，综述了本发明有关仲氢作为对称分子的应用的方面。然而，仲氢在此处应理解为实例，并且下文给出也可以转移到其它类型的对称分子。按照相同的方式，应将金属配合物理解为有序环境位置的实例，并且可选择地应用于提供有序环境位置的其它类型的模板。

本发明通过在有序环境中适当排列仲氢或其衍生物和可超极化核，可以将超极化直接从仲氢核转移至可超极化核，即，无需以化学方式将仲氢引入包含可超极化核的化合物。核的超极化态在将化合物从有序环境中除去时基本上得以保持。

因此，本发明提供了生产包含超极化核的化合物的方法，包括：

(a)在有序环境中适当排列仲氢或其衍生物和包含可超极化核的化合物，使得超极化从仲氢或衍生物直接转移至所述可超极化核；

(b)将超极化从仲氢或衍生物直接转移至可超极化核；和

(c)从有序环境中分离包含超极化核的化合物。

作为例证，本发明的方法可以涉及包含可超极化核的配体和包含其核超极化的氢化物配体对的金属配合物的应用。当所述配体适当排列在金属中心周围时，超极化可以从氢化物配体直接转移至可超极化核。

因此，本发明包括，但不限于生产包含来自氢化金属配合物的超极化核的化合物的方法，其中所述配合物包含其核超极化的氢化物配体对和包含可超极化核的配体，并且其中氢化物配体排列成超极化可从氢化物配体直接转移至可超极化核，该方法包括将超极化从氢化物配体直接转移至可超极化核并且从配合物中分离包含超极化核的配体。

本发明还提供了生产包含超极化核的化合物的装置，其包括反应室，该反应室包括：

a)富含仲氢的流体入口；和

b)连接支持物的金属配合物，其中所述配合物可使用仲氢氢化或被仲氢氢化。

所述装置的金属配合物可以包含配体，其为包含可超极化核的化合物。该装置可以进一步包括用于包含未结合形式的所述配体的溶液的入口。

还提供了包含其核可超极化的氢化物配体对和包含可超极化核的配体的氢化金属配合物，其中所述氢化物配体排列成超极化可直接转移至可超极化核。

本发明方法获得的化合物可以用作磁共振(MR)成像剂。因此，按照这种方式极化的化合物在诊断或治疗中的应用也构成本发明的组成部分。本发明在一个方面中提供了一种组合物，其包含通过本发明方法超极化的核的化合物和生理学可接受的载体或赋形剂。

本发明方法在几个方面的优点超过了常规超极化方法。本发明的方法可以用于使各种化合物的核超极化，无需化合物能够进行氢化。例如，许多代谢物包含杂原子，诸如氮，磷或碳，它们均能够通过适当的相互作用与过渡金属中心配位。因此，本发明特别适合于形成代谢磁共振(MR)造影剂。所述配体可以通过该方法的循环基本上极化。此外，在过渡金属配合物上添加二氢为可逆的过程或可以通过添加可牺牲性的氢受体或光源得到促进。因此，使用正确的过渡金属系统，可以提供连续的仲氢供给，它处于与二氢金属配合物快速平衡中，由此促进超极化金属配合物生成。

有关使用仲氢作为核自旋极化源的本发明变化形式的具体方面的本发明实施方案的详细描述

在下文中，在仲氢作为对称分子的应用方面描述了有关本发明的实施方案的详细内容。然而，仲氢在此处应理解为实例，并且下文给出的详细内容也可以应用于其它类型的对称分子。按照相同的方式，应将金属配合物理解为有序环境位置的实例，并且可选择地应用于提供有序环境位置的其它类型的模板。

本发明提供在有序环境中排列仲氢或其超极化衍生物和包含可超极化核的化合物，使得可以将超极化直接从仲氢或衍生物转移至可超极化核。然后通过将超极化从仲氢或衍生物直接转移至可超极化核使可超极化核超极化。然后可以从有序环境中取出包含超极化核的化合物并且根据需要用作例如造影剂。

本发明的方法使用仲氢或其超极化衍生物。超极化衍生物可以包含其核被超极化的氢化物配体对。超极化从仲氢或衍生物直接转移至包含一个或多个可超极化核的化合物。作为实例，所述或每一可超极化核可以选自¹H，¹³C，¹⁵N，²⁹Si和³¹P核。有序环境用于确保仲氢或衍生物和可超极化核适当排列，以便有利于超极化的直接转移。适当的有序环境对本领域技术人员而言显而易见并且包括配合物，特别是金属配合物等。

包含可超极化核的化合物在实践中可以为有机或无机的。一般而言，该化合物包含一个或多个选自氢，碳，氮，氧，硅，硫，氟和磷的原子。如果化合物为配体，那么它可以为单-，双-或多-齿状配体，包括包含一个或多个杂环基、特别是一个或多个包含¹⁵N的杂环基的化合物(尤其是配体)。例如，所述化合物可以包含一个或多个基团，其选自吡啶及其衍生物(例如3-或4-甲基吡啶)，烟酰胺，烟碱，哒嗪，嘌呤，喹啉，喹唑啉，喹喔啉和奎宁。在一个实施方案中，所述化合物不含脂族不饱和碳-碳键。其中涉及作为代谢物的化合物。因此，包含可超极化核的化合物可以选自氨基酸，蛋白质，碳水化合物，核苷酸，药物，前体药物，辅酶，辅因子和其它包含可超极化核的材料。如果化合物为配体，那么它优选为不稳定的，以便它易于从金属配合物中解离，例如在与未结合的配体在溶液中达到平衡时。

本发明在一个优选的实施方案中涉及已经使用仲氢氢化并且包括作为包含可超极化核的化合物的配体的金属配合物的应用。所述配体可以包含一个或多个可超极化核。作为实例，所述或每个可超极化核可以选自¹H，¹³C，¹⁵N，¹⁹F，²⁹Si和³¹P核。其中提及包含一个或多个¹³C或¹⁵N核，特别是包含一个或多个¹⁵N核的配体。在一个实施方案中，所述配体通过包含所述可超极化核的原子与金属直接结合。

金属配合物通常为过渡金属配合物，例如包含选自Ru，Rh，Ir，W，Pd和Pt的金属原子。所述配合物通常包括一种或多种配体，还包括含可超极化核的配体。这些一种或多种其它配体可以包括有机或无机配体，并且实际上可以为单-，双-或多-齿状配体。这些一种或多种剩余的配体可以在控制金属中心的活性和稳定性方面起作用。在一个实施方案中，所述金属配合物包括一种或多种膦配体，还包括超极化配体。该金属配合物可以与固相支持物，例如聚合物支持物结合。结合通常通过连接金属中心与该支持物的配体进行。合适的连接基为本领域公知的。例如，所述连接基可以包含选自C，O，N，S，P和Si的一个或多个链上原子。连接基包含连接支持物的硅氧烷部分和/或连接配合物金属的膦部分。在实施方案中，连接基为下式的基团：-O-Si(OMe)₂-(CH₂)_n-P(Cy)₂-，其中n为0以上(例如0，1，2，3，4，5或6)且Cy为环己基。

在一个实施方案中，氢化金属配合物为八面体配合物。在这种情况中，该配合物可以包括以相对顺式排列的氢化物配体和其中一种或多种包含以反式排列的可超极化核的配体。例如，剩余配体之一可以作为连接所述配合物与支持物的连接基起作用。

可以通过使仲氢与包括含可超极化核的配体的可氢化金属配合物反应获得氢化金属配合物。可选择地，可以通过使包含可超极化核的配体与被仲氢氢化的金属配合物反应获得氢化金属配合物。

可以通过使配合物与包含溶解的仲氢的流体，一般为溶液接触对配合物进行氢化，优选使得所得氢化物配体与在溶液中的仲氢处于平衡状态。富含仲氢的流体在这方面特别适合。本文所用的术语″富含的氢″包括高于仲氢平衡比例的氢，例如其中仲氢比例高于25％，例如高于30％，例如45％或更高，例如60％或更高，例如90％或更高，特别是99％或更高。可以在低温，例如在160K或更少，优选在80K或更少，或更优选在约20K通过催化方式获得富含的氢。由此形成的仲氢可以长期储存，优选在低温下，例如18-20K。可选择地，可以将仲氢以增压气体形式储存在具有非-磁性和非-顺磁性内表面的容器中，例如金或氘化聚合物涂敷的容器。还可以通过电解获得仲氢。氢化步骤可以在液相或气相中进行，且优选在没有可以促进迟豫的材料存在下进行。

配体排列成超极化从氢化物配体直接转移至可超极化核，即，超极化可以在没有首次以化学方式将氢化物配体引入包含可超极化核的化合物的情况下转移。当金属配合物被仲氢氢化时，所得氢化物配体一般以顺式排列形成。在这种排列中，超极化从氢化物配体转移至可超极化核一般是可能的，尤其是在包含可超极化核的配体与氢化物配体呈反式定位时。

仲氢或衍生物配体使可超极化核的超极化可以自发出现。一般而言，在与NMR信号相关的跃迁在能量上接近且由此混合时出现自发极化。这种情况在低场容易实现，但也可以通过施加一连串适当的射频实现。

自发转移在某些情况至可以因可以施加至导致极化转移的系统上的电磁辐射的脉冲序列得到进一步强化。适当的序列的实例可以在附图和Blazina等在的Dalton Trans.，2004，2601-2609中找到。

在超极化转移后，随后可以从有序环境和仲氢或其衍生物中分离包含超极化核的化合物。可以使用物理或化学方式进行分离。如果氢化金属配合物形成有序环境，那么从该配合物中分离包含超极化核的配体。在这方面，配体优选在化学或物理上不稳定的，如果配体不稳定，那么可以通过使配合物接触包含未结合形式配体的溶液使配体从配合物中解离。可以在结合与未结合配体之间建立平衡，从而有利于超极化配体与核解离。

本发明的超极化化合物适用于高分辨NMR实验。在这种情况中，化合物应优选为可强极化的(例如，达到大于5％的水平，优选大于10％，更优选大于25％)。¹H，¹³C，¹⁵N，³¹P或²⁹Si信号的采集应为有利的。

本发明特别适合于生产MR成像剂。在这种情况中，化合物应优选为可强极化的(例如，达到大于5％的水平，优选大于10％，更优选大于25％)并且在生理条件下具有非-氢MR成像核，它具有长T₁弛豫时间，例如¹³C，¹⁵N或²⁹Si。所谓长T₁弛豫时间意旨T₁一旦极化，则MR成像剂就保持如此足够长的时间期限，使得成像操作在便利的时间间隔进行。显著的极化由此应保持至少1s，优选至少60s，更优选至少100s且尤其是1000s或更长。此外，来自成像核的信号的化学位移乃至更好的耦合常数应优选受到生理参数影响(例如形态学，pH，代谢，体温，氧张力或钙浓度)。例如，pH的影响可以用作全身疾病的标记，而代谢的影响可以为癌症的标记。可选择地，MR成像剂可以便利地为在研究中受试者体内(例如以一定速率，使得其半衰期不大于报道分子核的10xT₁，优选不大于1xT₁)转移至报道分子核具有不同耦合常数或化学位移的材料。

对样品给予MR成像剂且随后使样品暴露于选择的频率照射以便激发存在于成像剂中的一个或多个超极化核的核自旋跃迁。然后可以检测到所述核的磁共振信号。检测到的信号然后可以用于生成图像，生物功能数据或动态流动数据。

MR成像剂可以用于使受试者，例如选自人或动物，细胞培养物，无膜的培养物或化学反应介质成像。因此，对MR成像剂而言优选具有可忽略不计的毒性。这类试剂具有在体外和体内的应用。

可以通过非肠道，例如通过快速浓注，通过静脉内或动脉内注射给予MR成像剂，或以喷雾剂形式，例如通过气雾喷雾器使肺成像。还可以使用口服和直肠给药。

可以便利地使用常用药用或兽药用载体或赋形剂配制MR成像剂。本发明的制剂由此可以包含一种或多种成分，其选自稳定剂，抗氧化剂，重量摩尔渗透压浓度调节剂，增溶剂，乳化剂，粘度增强剂和缓冲剂。优选这些成分为非顺磁性的，超顺磁性的，强铁磁性的或亚铁磁的(ferrimagnetic)物。该制剂可以为适合于非肠道(例如静脉内或动脉内)或肠内(例如口服或直肠)施用的形式，例如直接施用于具有体外排空管的体腔(诸如肺，胃肠道，膀胱和子宫)或应予注入或输注入心血管系统。不过，一般优选在生理学可耐受载体(例如水)中的溶液，混悬液和分散液。

如果注射MR成像剂，那么可以便利地在一系列给药部位上同时注射，以便可以在极化通过迟豫消失前可以观察到更大比例的血管树。动脉内注射可用于准备血管造影片，静脉注射用于更大动脉及血管树成像。

非肠道给药形式当然应为无菌的并且不含生理学不可接受的试剂和非顺磁性的，超顺磁性的，强铁磁性的或亚铁磁的污染物，并且应具有低重量摩尔渗透压浓度以便在给药时将刺激或前体不良反应减少到最低限度，且由此制剂应优选为等渗或适度高渗的。合适的媒介物包括常用于给予非肠道用溶液的含水媒介物，诸如氯化钠溶液，林格氏液，右旋糖溶液，右旋糖和氯化钠溶液，乳酸盐林格氏溶液和其它溶液，诸如描述在Remington′s Pharmaceutical Sciences，15th ed.，Easton：Mack Publishing Co.，pp.1405-1412和1461-1487(1975)和The National Formulary XIV，14th ed.Washington：AmericanPharmaceutical Association(1975)中。组合物可以包含常用于非肠道用溶液的防腐剂，抗微生物剂，缓冲剂和抗氧化剂，赋形剂和与MR成像剂相容且不干扰产品制备，储存或应用的其它添加剂。

就体内成像的应用而言，可以便利地以足以在成像区产生1μM-1M浓度的MR成像剂的浓度给予基本上为等渗的制剂。然而，精确的浓度和剂量当然取决于广泛因素，诸如毒性，MR成像剂的器官靶向能力和给药途径。MR成像剂的最佳浓度代表各种因素之间的平衡。一般而言，最佳浓度一般在约0.1mM-约10M，尤其是约0.2mM-约1M，更尤其是约0.5mM-约500mM。例如，用于静脉内或动脉内给药的制剂可以包含浓度在约10mM-约10M，尤其是约50mM-约500mM的浓度的MR成像剂。就快速浓注而言，浓度可以便利地在约0.1mM-约10M，尤其是约0.2mM-约10M，特别是约0.5mM-1M，更具体地说，约10mM-约500mM，仍然是更具体地说在约10mM-约300mM。

本发明方法使用的MR成像剂的剂量根据所用MR成像剂、所关注的组织或器官和测量仪器的精确特性而改变。一般而言，剂量应保持尽可能低，而仍然获得可检测到的造影效果。作为实例，剂量可以在1-1000mg/kg，例如2-500mg/kg，尤其是3-300mg/kg。

一旦将MR成像剂给予受试者，就可以使用本领域公知的操作检测MR信号。例如，可以有利地使用快速单摄成像序列，例如EPI，RARE或FSE。可以通过常规操作将MR信号便利地转化成二维或三维图像数据或功能性流动或灌流数据。通过成像，可以理解并非仅覆盖二维或三维形态图像的产生。产生的图像可以为生理学参数，诸如体温，pH，氧张力等的数值或数值短暂改变的代表。然而，一般产生形态图像。就体内成像而言，MR成像剂当然应为生理学可耐受的或能够以生理学可耐受的形式存在。

仲氢用作核自旋极化源的本发明变化形式的具体方面的本发明特殊性

在下文中，描述了本发明在仲氢作为对称分子的应用方面发明的特殊性。然而，应理解仲氢在此处为一个实例，并且下文所述的本发明特殊性也可以适用于其它类型的对称分子。按照相同方式，应理解金属配合物作为有序环境位置的一个实例，并且可选择地应用提供有序环境位置的其它类型的模板。应将下文理解为可替代选择并且为描述本发明的独立的手段。

本发明特别涉及生产包含超极化核的化合物的方法，包括：

(a)排列仲氢或其超极化衍生物和包含有序环境中的可超极化核的化合物，使得超极化直接可从仲氢或衍生物转移至可超极化核；

(b)超极化从仲氢或衍生物直接转移至可超极化核；和

(c)将包含超极化核的化合物从有序环境和仲氢或其衍生物中分离。

该方法可以提供仲氢以富含仲氢的氢存在。

此外，该方法可以提供包含其核超极化的氢化物配体对的仲氢衍生物。

此外，该方法可以提供包含氢化金属配合物的有序环境，该氢化金属配合物包含其核超极化的氢化物配体对和包含可超极化核的配体，并且其中该方法包括将超极化从氢化物配体直接转移至可超极化核并且使包含超极化核的配体从配合物中分离。

在一种变化形式中，该方法可以提供通过使仲氢与包含可超极化核的配体的可氢化金属配合物反应形成氢化金属配合物。

在相同的变化形式中，该方法可以提供通过使包含可超极化核的配体与使用仲氢氢化的金属配合物反应形成氢化金属配合物。

该方法可以提供反应在包含仲氢的流体中进行。

可以提供所述流体包含富含仲氢的氢。

此外，可以提供与所述溶液中的氢平衡的氢化物配体。

此外，该方法可以提供顺式排列的氢化物配体。

该方法可以提供配体与金属通过包含所述可超极化核的原子结合。

该方法还可以提供金属配合物存在于包含未结合形式的所述配体的溶液中。

在后面的情况中，该方法可以提供不稳定的并且与未结合的配体处于平衡状态的结合配体。

该方法可以提供与支持物结合的配合物。

此外，该方法可以提供配合物为过渡金属配合物。

在后面的情况中，可以提供所述配合物为选自Ru，Rh，Ir，W，Pd和Pt的过渡金属。

此外，该方法可以提供方法，其中包含可超极化核的化合物为代谢物，药物或前体药物。

此外，该方法可以提供可超极化核为¹H，²⁹Si，¹³C，¹⁵N或³¹P核。

该方法可以提供自发转移超极化。

该方法还可以提供使用脉冲序列转移超极化。

本发明特别涉及生产包含超极化核的化合物的装置，包括反应室，其包括：

a)富含仲氢的流体的入口；和

b)结合支持物的金属配合物，其中所述配合物为可氢化的或可被仲氢氧化的。

该装置可以提供被仲氢氢化的金属配合物。

该装置还可以提供可被仲氢氢化的金属配合物。

此外，该装置可以提供包含配体的金属配合物，该配体为包含可超极化核的化合物。

该装置可以进一步包括用于包含未结合形式的配体的溶液的入口，其中所述配体为包含可超极化核的化合物。

该装置可以进一步包含一种或多种流体的出口。

本发明进一步特别涉及包含至少一个超极化核的化合物，该化合物可通过如上所述的方法获得。

该化合物可以为代谢物。

该化合物可以提供超极化核为杂原子核。

该化合物可以用于诊断或治疗。

本发明进一步特别涉及如上所述的化合物作为磁共振(MR)造影剂的应用。

本发明进一步涉及包含如上所述的化合物和生理学可接受的载体或赋形剂的组合物。

本发明进一步特别涉及包含其核超极化的氢化物配体对和包含可超极化核的配体的氢化金属配合物，其中所述氢化物配体排列成使这类超极化可以直接转移至可超极化核。

所述配合物可以证实配体为不稳定的配体。

所述配合物可以进一步提供所述配体为代谢物。

所述配合物可以进一步提供超极化核为杂原子核。

所述配合物可以与固相支持物结合。

Claims

1.对包含可超极化核的化合物进行具有增强灵敏度的NMR实验的方法，包括下列步骤：

b)提供具有确定化学身份的化合物，

c)提供一种模板，该模板为可以在每个位置上排列的化合物和对称分子的两个等分部分提供有序环境的位置，

e)对步骤d)中制备的包含可超极化核的化合物进行NMR测定。

2.权利要求1的方法，其特征在于，所述对称分子包含仲氢。

3.权利要求1的方法，其特征在于，有序环境的位置各自包含金属配合物。

4.权利要求3的方法，其特征在于，所述金属配合物是过渡金属配合物。

5.权利要求1的方法，其特征在于，所述模板包括沸石。

6.权利要求1的方法，其特征在于，化合物的可超极化核包括H，D，²⁹Si，¹³C，¹⁵N，³¹P和/或¹⁹F。

7.权利要求1的方法，其特征在于，所述化合物为代谢物。

8.权利要求1的方法，其特征在于，所述化合物包含与有序环境的位置连接的电子供体。

9.权利要求8的方法，其特征在于，所述电子供体为N，NH，S，P或O。

10.权利要求1的方法，其特征在于，所述化合物为气体。

11.权利要求10的方法，其特征在于，所述气体是(¹³C)O₂。

12.权利要求1的方法，其特征在于，在步骤d)结束时，从有序环境的位置上分离出包含可超极化核的化合物。

13.权利要求1的方法，其特征在于，在步骤d)中，自旋序自发转移。

14.权利要求1的方法，其特征在于，在步骤d)的过程中，振摇汇合在一起的制备的流体、提供的化合物和提供的模板的整体。

15.权利要求14的方法，其特征在于，在振摇过程中，使所述整体暴露于磁场。

16.权利要求15的方法，其特征在于，所述磁场的场强为1T或更低。

17.权利要求15的方法，其特征在于，所述磁场的场强在20μT-0.1T。

18.权利要求1的方法，其特征在于，在步骤d)的过程中，使汇合在一起的制备流体、提供的化合物和提供的模板的整体暴露于振荡磁场。

19.权利要求18的方法，其特征在于，振荡磁场的场强的幅度在20μT-0.1T。

20.权利要求1的方法，其特征在于，如步骤b)中制备的化合物的化学身份与如进行步骤e)的NMR测定的化合物的化学身份相同。

21.权利要求1-20任一项的方法在NMR成像实验中的应用。

22.权利要求21的应用，其特征在于，所述化合物用作造影剂。