“……顺磁添加剂对极化剂的电子T1还原是改善固态13C DNP信号的基本要求。”
动态核极化（DNP）1已成为增强核磁共振（NMR）信号的一种重要手段。将自旋极化从高极化电子转移到样品的核以改善其核自旋，可以使NMR信号增强几个数量级2。
如果研究样品中，核的天然丰度较低（如13C），则需要提高NMR的灵敏度。使用较大的样品、延长扫描时间或使用较高的磁场，可以提高NMR的灵敏度。然而，最好还是使用更精确的方法，例如DNP。这项技术已被证明对13C代谢图像特别具有价值3,4。
无论在研究还是工业应用，NMR谱都是一种非常理想和有用的分析工具。它能提供分子结构、动力学、反应状态和化学环境的详细信息。此外，它还可用于同时识别和量化未知样品的成分，或专门检测存在的特定物种的数量。此外，NMR不会损伤样本，因此可以在活体组织中进行多次检测。
随着NMR技术应用的复杂程度不断上升，相应地，需要更进一步提高其灵敏度。因此，为了最大限度地提高NMR信号的增强效果，如何确定最佳的极化过程一直是研究的热点。
氮氧化物和三苯基化合物是最常用的提供自由电子的极化剂，这是因为其电子顺磁共振（EPR）谱使得它们特别适合分别极化1H和13C这两种最常用的NMR靶核。为了获得更大的NMR信号增强效果，在这些极化剂中掺入了顺磁性化合物和金属离子，如钆、锰和铜。这种掺混被认为是通过极化剂电子T1的还原，来有效增强三苯基13C DNP5。
近年来，研究人员首次研究了将顺磁过渡金属配合物作为掺杂剂以提高13C DNP效率6。用三苯基OX063作为极化剂，掺杂三种顺磁过渡金属配合物（Mn-NOTA、Cu-NOTA或Co-NOTA）中的一种，获取纯态13C乙酸钠的NMR谱。在国家高磁场实验室，研究人员使用带有TE011圆柱形腔的布鲁克 E680 EPR质谱仪分别对每种解决方案进行EPR评估。
掺杂Mn-NOTA可使固态13C DNP信号增加3倍。然而，用Cu-NOTA或Co-NOTA均未观察到固态13C DNP EPR信号得到这样的增强。
用W波段电子顺磁共振（EPR）对三苯基OX063极化剂进行的进一步评估表明，掺杂Mn2+的样品中的电子T1显著降低。尽管它们具有顺磁性质，但掺杂Cu2+或Co2+的样品中的电子T1并未减少。
这项最新研究表明，并非所有的顺磁添加剂都有利于DNP的增强。此外，它提供了证明极化剂的电子T1还原是增强固态13C DNP信号必要条件的首个直接证据。
参考文献
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