第6章　核磁共振波谱法

6.1　引言

在外磁场的作用下，磁性的原子核发生自旋能级的分裂，磁能级间的能量差很小，当用波长0.1～100m的无线电波照射磁场中的磁性原子核时，自旋核会吸收特定频率的电磁辐射（与自旋能级分裂产生的能量差相等的辐射），从较低的能级跃迁到较高的能级，产生核磁共振，并在某些特定的磁场强度处产生强弱不同的吸收信号。以吸收信号的强度为纵坐标，以频率为横坐标作图，得到的波谱，即为核磁共振波谱，建立在该原理基础上的分析方法称为核磁共振波谱法（nuclear magnetic resonance spectroscopy，NMR）。

自20世纪50年代，Knight，Proctor和虞福春等发现了化学位移与原子核间的耦合现象，而倍受化学界的重视。很快商品化的连续波方式的核磁共振波谱仪被商品化。随着脉冲技术以及计算机技术的应用，发展成了脉冲式傅里叶变换方式的核磁共振波谱仪。从而NMR波谱法从丰核（主要是¹H核）的测量向稀核，尤其是¹³C核发展，并使之成为常规的测量方法，极大地方便了有机分子结构的确定。随着核磁共振波谱仪磁场从低强度（0.7T，相当于¹H核共振频率30MHz）发展到高强度（23.49T，¹H核共振频率1000MHz），从单一地测量简单图谱发展成多维、多量子跃迁技术，为研究十分复杂的生物大分子的结构及性能提供了极其有利的工具。NMR波谱法是一种无需破坏试样的分析方法，虽然灵敏度不高，但可从中获取分子结构的大量信息，此外，还可以得到化学键、热力学参数和反应动力学机理方面的信息，同时核磁成像技术，已经成为用于医学临床诊断最为重要的手段。

NMR波谱法通过从图谱中谱峰强度来获取基团的化学位移；从峰形来获取耦合常数及基团间耦合关系；从峰面积或峰强度来获取核的相对数量以及弛豫等现象，从而分析化合物分子内部的基团及其相互的连接关系，以及分子链运动等较为完整的化学结构的信息。