核磁共振 (NMR) 是一种强大的工具，广泛应用于从分析化学到医学诊断的许多科学领域。然而，尽管其广泛使用，但仍然有一些领域无法采用这种信息丰富的方法，因为它受到灵敏度低的限制。因此，人们正在做出许多努力来提高其敏感性。能够增强 NMR 信号的方法之一是一种称为仲氢诱导极化的方法，该方法利用一种称为仲氢的氢分子异构体的独特性质，可以在其他分子(包括生物相关分子)中诱导强烈的 NMR 信号。近日，波兰科学院物理化学研究所(IPC PAS)的研究人员深入研究了与超极化相关的仲氢分子的命运之谜，他们观察到仲氢分子可以转化为正氢，正氢具有不寻常的核磁共振特性信号。这里介绍的研究是氢异构体研究的一个进步。

核磁共振 (NMR) 使得分析非常复杂的分子结构成为可能。其基本原理基于对原子核磁特性行为的研究，其特性表现为原子中原子核在强磁场存在下的磁矩。然而，这种相互作用很弱，因此对这种相互作用的研究非常困难并且需要昂贵的科学设备。简而言之，NMR 是一种非常不敏感的方法。因此，研究人员一直在尝试提高核磁共振灵敏度，而实现这一目标的最引人注目的方法之一是利用氢分子的独特性质。该分子可以两种形式存在：正氢 (o-H2)，两个自旋方向相同，仲氢 (p-H< a i=3>2)，两个自旋方向相反。仲氢分子的独特性在于其自旋方向在特定条件下可用于增强其他分子的核磁共振信号。这些特定条件可以通过仲氢与其他分子相互作用的方案来实现，并且这种相互作用是由催化剂介导的。由于这种相互作用，相互作用分子中的 NMR 信号得到增强。然而，在此相互作用过程中，p-H2 自旋会重新定向，而 o-H2被建造。在某些情况下，这种转化可能会导致产生非常特异的正氢分子，当通过 NMR 检测到该分子时，其信号表现为部分负线 (PNL)。尽管文献中的一些报告提到了 PNL 的记录，但其性质仍然无法解释，并且被广泛视为需要更深入调查的人工制品。最近，由Tomasz Ratajczyk教授领导的波兰科学院物理化学研究所的研究人员与达姆施塔特工业大学物理化学研究所和华沙大学化学学院的研究人员合作，我们专注于这个问题，并发明了一种可用于生成 PNL 信号的简单程序。他们发现，当使用吡啶 (Py) 和二甲基亚砜 (DMSO) 等简单配体时，可以在 SABER 中引发 PNL，并且可以通过使用简单的铱基 N-杂环卡宾 (NHC) 配合物作为催化剂来完成。实验在三种氘标记溶剂中进行：甲醇-d4、丙酮-< a i=12>d6，和苯-d6Angewandte Chemie。在 在杂志上，他们专注于确定产生 PNL 所需的条件，提出了有关这种效应发生的假设，作为进一步研究 PNL 机制的前奏。

“我们决定仔细研究激活过程与 PNL 发生之间的相互作用，以推测哪些瞬态物种可能与不常见的 PNL 信号有关” - Tomasz 教授评论拉塔伊奇克

他们记录了催化剂活化过程中的PNL信号，其中配体的超极化不断增加，PNL信号的强度不断增加，达到最大值，然后下降。研究人员发现，PNL 的出现与催化剂预活化过程中发生的化学过程有关。通过使用一些溶剂，他们还发现当活化过程较慢时可以更好地观察 PNL。

所提出的研究确定了使用常见的超极化和 SABRE 协议对 Py 或 DMSO 等简单分子轻松诱导 PNL 效应所需的具体条件，以及没有任何配体的条件。他们还发现 PNL 强度与 Py 和 DMSO 的 SABRE 超极化之间存在有趣的关系。注意到该效应仅在超极化初始阶段存在，并随着超极化效率的提高而减弱。核磁共振研究中不寻常和不常见的信号可以成为研究的关键点，可用于研究迄今为止未知的超极化机制。

教授。 Tomasz Ratajczyk 补充道：“我们还注意到 PNL 效应的强度与 Py 和 DMSO 的 SABRE 超极化效率之间存在有趣的相关性。更准确地说，PNL 效应仅在激活阶段存在，即当超极化未在样品中完全运行时。了解以可重复的方式观察 PNL 效应的条件将有助于更彻底地理解 SABER 机制的基本方面，这对于生物相关系统的有效超极化至关重要。”

氢是研究最广泛的分子之一，这使得它的化学性质得到了很好的理解。它可用于许多化合物的研究，使其成为研究许多机制甚至在生物医学中寻找应用的强大工具。然而，氢化学的某些方面仍然是个谜，其性质可能相当令人惊讶。 IPC PAS 研究人员发现的与其在 NMR 超极化中的应用相关的发现仍需要进一步研究，以确定 PNL 信号背后的机制。结果清楚地表明了保持好奇心的重要性，即使是对一些显然很容易理解的事情。