抑制宽带辐射阻尼效应的NOESY谱技术在深共熔溶剂体系中的创新应用

针对高浓度样品中宽带辐射阻尼(RD)效应干扰NOESY谱定量分析的难题，研究人员通过改进脉冲序列设计（NORD-NOESY-nG），在深共熔溶剂(DES)体系中实现了跨分子相互作用的精准测量。该研究为复杂溶剂体系的结构动力学研究提供了可靠方法，发表于《Journal of Magnetic Resonance Open》。

　　

在核磁共振(NMR)领域，辐射阻尼(Radiation Damping, RD)效应如同一个顽皮的干扰者——当样品中存在强信号时（比如水峰），检测线圈中的感应电流会反向作用于自旋系统，导致谱线增宽、信号快速衰减甚至混沌行为。传统解决方案如选择性饱和或探针失谐，对于单一强共振峰有效，但在深共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents, DES)这类"100%浓度"的多组分体系中却束手无策。DES作为环境友好的"绿色溶剂"，在催化、药物递送等领域应用广泛，但其氢键网络的结构解析长期受限于RD引起的NOESY谱数据不可量化问题。

针对这一瓶颈，研究人员开展了一项创新性研究。他们以经典DES体系——胆碱氯化物与乙二醇1:2混合的Ethaline为模型，发现传统NOESY序列（Bruker noesygpph）获得的交叉峰积分呈现无规律的波动，根本无法构建可靠的弛豫曲线。通过将脉冲场梯度(Pulsed Field Gradient, PFG)重新定位并增加梯度对数量（NORD-NOESY-nG，n=5），成功抑制了混合期内宽带RD效应。改进后的序列使交叉峰积分呈现标准的双指数增长-衰减曲线，首次实现了DES体系中羟基与脂肪族质子间相互作用的定量分析。

关键技术包括：1）优化梯度脉冲序列设计（40%强度，1ms持续时间）；2）采用相位敏感states-TPPI模式采集2D数据；3）通过PANIC方法（峰振幅归一化交叉弛豫分析）处理积分数据；4）在600 MHz核磁共振仪上使用5mm低温探头完成实验。

研究结果部分揭示：

1. 方法验证：标准NOESY序列（黑色曲线）的交叉峰积分完全无法拟合，而NORD-NOESY-SG（单梯度对）已能呈现双指数趋势，NORD-NOESY-nG（五梯度对）则完美匹配理论模型。
2. 分子内相互作用：胆碱羟基(1)与邻近脂肪族质子(2)的NOE效应最强，SG与nG版本结果高度一致，证实短程相互作用受RD影响较小。
3. 分子间相互作用：胆碱脂肪族质子(2)与重叠峰3/6（胆碱/乙二醇）的交叉峰在SG版本中仍缺失衰减段，而nG版本完整呈现双指数曲线，证明分布式梯度可彻底阻断RD的链式反应。
4. 化学交换：羟基间(1,5)的同相位交叉峰虽主要反映化学交换，其动力学曲线同样被nG序列精准捕获。

这项研究的意义在于：首次将宽带RD抑制技术成功应用于DES体系的NOESY研究，解决了高浓度样品相互作用定量的世界性难题。所提出的NORD-NOESY-nG序列具有普适性，不仅适用于¹
H谱，还可拓展至¹⁹
F等核素研究。该成果为理解DES的氢键网络、离子液体(IL)的微观结构提供了可靠工具，推动绿色溶剂在生物医学、能源材料等领域的理性设计。论文通讯作者Alexej Jerschow团队通过巧妙的梯度时序设计，将复杂的非线性动力学问题转化为可工程化解决的方案，彰显了脉冲序列创新在基础研究中的核心价值。