利用PHIP-SAH方法制备超极化[1,3-13C2]乙酰丙酮及其烯丙基前体水解的初步研究

《Communications Chemistry》：Towards parahydrogen-induced polarization of acetoacetate

　　摘要超极化乙酰丙酮是用于通过13C MRI检测线粒体内部氧化还原状态的有前景的探针。在这项初步研究中，我们采用偏氢诱导极化（PHIP）的侧臂加氢（SAH）方法对[1,3-13C2]乙酰丙酮进行超极化。我们合成了丙炔基[1,3-13C2]乙酰丙酮前体，并用偏氢进行均相加氢。优化后，观察到的1H极化率为25.5%，同时实现了丙炔基部分的100%化学转化和80%对烯丙基[1,3-13C2]乙酰丙酮产物的选择性。加氢后，进行了线性磁场扫描以实现烯丙基[1,3-13C2]乙酰丙酮中的1H到13C极化转移，最大观察到的13C极化率为：P(13C-1)=4.1%和P(13C-3)=2.7%。接下来，我们分析了不同条件下烯丙基[1,3-13C2]乙酰丙酮水解的产物。碱性水解导致形成烯丙基[1,3-13C2]乙酰丙酮的立体异构烯醇盐，这些烯醇盐随后可以在强碱性条件下转化为超极化[1,3-13C2]乙酰丙酮，并进一步分解为超极化[2-13C]丙酮和[13C]碳酸盐。这些结果将PHIP-SAH研究从丙酮酸扩展到代谢相关的乙酰丙酮探针，并确定了目前限制直接探针生产的关键化学因素。除所达到的极化水平外，本研究为烯丙基乙酰丙酮水解提供了有用的机理见解，并为未来基于β-酮酸的PHIP-SAH探针开发提供了指导。