第五章核磁共振波譜分析（NMR）

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第1頁1概述

核磁共振波譜（NuclearMagneticResonancespectroscopy,NMR）類似于紅外或紫外吸收光譜，是吸收光譜另一個(gè)形式。核磁共振波譜是測(cè)量原子查對(duì)射頻輻射（4～600MHz）吸收，這種吸收只有在高磁場(chǎng)中才能產(chǎn)生。核磁共振是近幾十年發(fā)展起來新技術(shù)，它與元素分析、紫外光譜、紅外光譜、質(zhì)譜等方法配合，已成為化合物結(jié)構(gòu)測(cè)定有力工具。當(dāng)前核磁共振波譜應(yīng)用已經(jīng)滲透到化學(xué)學(xué)科各個(gè)領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于有機(jī)化學(xué)、藥品化學(xué)、生物化學(xué)、環(huán)境化學(xué)等與化學(xué)相關(guān)各個(gè)學(xué)科。

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第2頁在化學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用１結(jié)構(gòu)測(cè)定和確證，有時(shí)還能夠測(cè)定構(gòu)想和構(gòu)型；２化合物純度檢驗(yàn)，它靈敏度很高，能夠檢測(cè)出用層析和紙層析檢驗(yàn)不出來雜質(zhì)；３混合物分析，假如主要信號(hào)不重合，不需要分離就能測(cè)定出混合物比率；４質(zhì)子交換，單鍵旋轉(zhuǎn)和環(huán)轉(zhuǎn)化等。NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第3頁5.2核磁共振基本原理5.2.1原子核磁矩原子核是帶正電荷粒子，和電子一樣有自旋現(xiàn)象，因而含有自旋角動(dòng)量以及對(duì)應(yīng)自旋量子數(shù)。因?yàn)樵雍耸呛幸欢ㄙ|(zhì)量帶正電粒子，故在自旋時(shí)會(huì)產(chǎn)生核磁矩。核磁矩和角動(dòng)量都是矢量，它們方向相互平行，且磁矩與角動(dòng)量成正比，即

μ=γp(5.1)式中：γ為旋磁比（magnetogyricratio）,rad·T?1·s?1，即核磁矩與核自旋角動(dòng)量比值，不一樣核含有不一樣旋磁比，它是磁核一個(gè)特征值；μ為磁矩，用核磁子表示，1核磁子單位等于5.05×10?27J·T?1；NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第4頁p為角動(dòng)量，其值是量子化，可用自旋量子數(shù)表示p為角動(dòng)量，其值是量子化，可用自旋量子數(shù)表

(5.2)式中：h為普郎克常數(shù)（6.63×10?34J·s）；?I為自旋量子數(shù)，與原子質(zhì)量數(shù)及原子序數(shù)相關(guān)。式中：h為普郎克常數(shù)（6.63×10?34J·s）；?I為自旋量子數(shù)，與原子質(zhì)量數(shù)及原子序數(shù)相關(guān)。

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第5頁自旋量子數(shù)與原子質(zhì)量數(shù)及原子序數(shù)關(guān)系見表：質(zhì)量數(shù)A原子序數(shù)Z自旋量子數(shù)INMR信號(hào)原子核偶數(shù)偶數(shù)0無12C6

16O832S16

奇數(shù)奇或偶數(shù)?有1H1，13C6

19F9，15N7，31P15奇數(shù)奇或偶數(shù)3/2,5/2…有17O8，33S16偶數(shù)奇數(shù)1,2,3有2H1，14N7NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第6頁

當(dāng)I=0時(shí)，p=0，原子核沒有磁矩，沒有自旋現(xiàn)象；當(dāng)I＞0時(shí)，p≠0，原子核磁矩不為零，有自旋現(xiàn)象。I=1/2原子核在自旋過程中核外電子云呈均勻球型分布，見圖5.1（b）核磁共振譜線較窄，最適宜核磁共振檢測(cè)，是NMR主要研究對(duì)象。I＞1/2原子核，自旋過程中電荷在核表面非均勻分布圖5.1原子核自旋形狀NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第7頁

有機(jī)化合物基本元素13C、1H、15N、19F、31P等都有核磁共振信號(hào)，且自旋量子數(shù)均為1/2，核磁共振信號(hào)相對(duì)簡(jiǎn)單，已廣泛用于有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)測(cè)定然而，核磁共振信號(hào)強(qiáng)弱是與被測(cè)磁性核天然豐度和旋磁比立方成正比，如1H天然豐度為99.985%，19F和31P豐度均為100%，所以，它們共振信號(hào)較強(qiáng)，輕易測(cè)定，而13C天然豐度只有1.1%，很有用15N和17O核豐度也在1%以下，它們共振信號(hào)都很弱，必須在傅里葉變換核磁共振波譜儀上經(jīng)過屢次掃描才能得到有用信息。NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第8頁5.2.2自旋核在外加磁場(chǎng)中取向數(shù)和能級(jí)

按照量子力學(xué)理論，自旋核在外加磁場(chǎng)中自旋取向數(shù)不是任意，可按下式計(jì)算：自旋取向數(shù)=2I＋1以H核為例，因I=1/2，故在外加磁場(chǎng)中，自旋取向數(shù)=2（1/2）＋1=2，即有兩個(gè)且自旋相反兩個(gè)取向，其中一個(gè)取向磁矩與外加磁場(chǎng)B0一致；另一取向，磁矩與外加磁場(chǎng)B0相反。兩種取向與外加磁場(chǎng)間夾角經(jīng)計(jì)算分別為54024'（θ1）及125036'（θ2）。見圖5.2

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第9頁圖5.2H核在磁場(chǎng)中行為NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第10頁應(yīng)該注意，每個(gè)自旋取向?qū)⒎謩e代表原子核某個(gè)特定能量狀態(tài)，并可用磁量子數(shù)（m）來表示，它是不連續(xù)量子化能級(jí)。m取值可由－I……0……＋I(xiàn)決定。比如：I=1/2，則m=?1/2，0，＋1/2；I=1，則m=－1，0，＋1。在上圖中，當(dāng)自旋取向與外加磁場(chǎng)一致時(shí)（m=＋1/2），氫核處于一個(gè)低能級(jí)狀態(tài)（E=－μB0）；相反時(shí)（m=－1/2），氫核處于一個(gè)高能級(jí)狀態(tài)（E=＋μB0）兩種取向間能級(jí)差，可用ΔE來表示：ΔE=E2－E1=＋μB0－(－μB0)=2μB0(5.3)式中：μ為氫核磁矩；B0為外加磁場(chǎng)強(qiáng)度上式表明：氫核由低能級(jí)E1向高能級(jí)E2躍遷時(shí)需要能量ΔE與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度B0及氫核磁矩μ成正比NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第11頁圖5.3能級(jí)裂分與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第12頁

同理，I=1/2不一樣原子核，因磁矩不一樣，即使在同一外加磁場(chǎng)強(qiáng)度下，發(fā)生核躍遷時(shí)需要能量也是不一樣。比如氟核磁矩（μF）＜（μH），故在同一外加磁場(chǎng)強(qiáng)度下發(fā)生核躍遷時(shí)，氫核需要能量將高于氟核

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第13頁5.2.3核盤旋

當(dāng)原子核核磁矩處于外加磁場(chǎng)B0

中，因?yàn)楹吮旧硇D(zhuǎn)，而外加磁場(chǎng)又力爭(zhēng)它取向于磁場(chǎng)方向，在這兩種力作用下，核會(huì)在自旋同時(shí)繞外磁場(chǎng)方向進(jìn)行盤旋，這種運(yùn)動(dòng)稱為L(zhǎng)armor進(jìn)動(dòng)。

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第14頁

原子核在磁場(chǎng)中盤旋,這種現(xiàn)象與一個(gè)自旋陀螺與地球重力線做盤旋情況相同。換句話說：因?yàn)榇艌?chǎng)作用，原子核首先繞軸自旋，另首先自旋軸又圍繞著磁場(chǎng)方向進(jìn)動(dòng)。其進(jìn)動(dòng)頻率，除與原子核本身特征相關(guān)外，還與外界磁場(chǎng)強(qiáng)度相關(guān)。進(jìn)動(dòng)時(shí)頻率、自旋質(zhì)點(diǎn)角速度與外加磁場(chǎng)關(guān)系可用Larmor方程表示：ω=2πv=γB0（5.4）v=γ/2πB0（5.5）式中：ω—角速度；v—進(jìn)動(dòng)頻率（盤旋頻率）；γ—旋磁比（特征性常數(shù)）

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第15頁由Larmor方程表明，自旋核進(jìn)動(dòng)頻率與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比。當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度B0增加時(shí)，核盤旋角速度增大，其盤旋頻率也增加。對(duì)1H核來說，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度B0為1.4092T(1T=104)高斯時(shí)，所產(chǎn)生盤旋頻率v為60兆赫（γ=26.753×107rad·T?1·s?1）；B0為2.3487T高斯時(shí)，所產(chǎn)生盤旋頻率v為100兆赫。NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第16頁5.2.4核躍遷與電磁輻射(核磁共振)

已知核從低能級(jí)自旋態(tài)向高能態(tài)躍遷時(shí)，需要一定能量，通常，這個(gè)能量可由照射體系用電磁輻射來供給。假如用一頻率為ν射電磁波照射磁場(chǎng)中1H核時(shí)，電磁波能量為E射=hv射(5.6)NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第17頁當(dāng)電磁波頻率與該核盤旋頻率ν回相等時(shí)，電磁波能量就會(huì)被吸收，核自旋取向就會(huì)由低能態(tài)躍遷到高能態(tài)，即發(fā)生核磁共振。另外E射=ΔE，所以發(fā)生核磁共振條件是:(5.7)

或

(5.8)可見射頻頻率與磁場(chǎng)強(qiáng)度B0是成正比，在進(jìn)行核磁共振試驗(yàn)時(shí)，所用磁場(chǎng)強(qiáng)度越高，發(fā)生核磁共振所需射頻頻率越高。NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第18頁5.2.5核自旋弛豫

前面討論是單個(gè)自旋核在磁場(chǎng)中行為，而實(shí)際測(cè)定中，觀察到是大量自旋核組成體系。一組1H核在磁場(chǎng)作用下能級(jí)被一分為二，假如這些核平均分布在高低能態(tài)，也就是說，由低能態(tài)吸收能量躍遷到高能態(tài)和高能態(tài)釋放出能量回到低能態(tài)速度相等時(shí)，就不會(huì)有靜吸收，也測(cè)不出核磁共振信號(hào)。但實(shí)際上，在熱力學(xué)溫度0K時(shí)，全部1H核都處于低能態(tài)（取順磁方向），而在常溫下，因?yàn)闊徇\(yùn)動(dòng)使一部分1H核處于高能態(tài)（取反磁方向），在一定溫度下處于高低能態(tài)核數(shù)會(huì)到達(dá)一個(gè)熱平衡。處于低能態(tài)核和處于高能態(tài)核分布，可由玻爾茲曼分配定律算出。比如B0=1.4092T,T=300K時(shí)，則:NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第19頁式中：N+—處于低能態(tài)核數(shù)目；

N——處于高能態(tài)核數(shù)目；△E—高低能態(tài)能量差；

K—玻耳茲曼常數(shù)；

T—熱力學(xué)溫度。

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第20頁對(duì)于氫核，處于低能態(tài)核比高能態(tài)核稍多一點(diǎn)，約百萬分之十左右。也就是說，在1000000個(gè)氫核中，低能態(tài)核僅比高能態(tài)核多十個(gè)左右，而NMR信號(hào)就是靠這極弱量過剩低能態(tài)氫核產(chǎn)生。假如低能態(tài)核吸收電磁波能量向高能態(tài)躍遷過程連續(xù)下去，那么這極微量過剩低能態(tài)氫核就會(huì)降低，吸收信號(hào)強(qiáng)度也隨之減弱。最終低能態(tài)與高能態(tài)核數(shù)趨于相等，使吸收信號(hào)完全消失，這時(shí)發(fā)生“飽和”現(xiàn)象。不過，若較高能態(tài)核能夠及時(shí)回復(fù)到較低能態(tài)，就能夠保持穩(wěn)定信號(hào)。因?yàn)楹舜殴舱裰袣浜税l(fā)生共振時(shí)吸收能量△E是很小，因而躍遷到高能態(tài)氫核不可能經(jīng)過發(fā)射譜線形式失去能量返回到低能態(tài)（如發(fā)射光譜那樣），這種由高能態(tài)回復(fù)到低能態(tài)而不發(fā)射原來所吸收能量過程稱為馳豫（relaxation）過程N(yùn)MR核磁共振專題知識(shí)專家講座第21頁馳豫過程可分為兩種：自旋—晶格馳豫和自旋—自旋馳豫（1）自旋—晶格馳豫（spin-latticerelaxation）：自旋—晶格馳豫也稱為縱向馳豫，是處于高能態(tài)核自旋體系與其周圍環(huán)境之間能量交換過程。當(dāng)一些核由高能態(tài)回到低能態(tài)時(shí)，其能量轉(zhuǎn)移到周圍粒子中去，對(duì)固體樣品，則傳給晶格，假如是液體樣品，則傳給周圍分子或溶劑。自旋—晶格馳豫結(jié)果使高能態(tài)核數(shù)降低，低能態(tài)核數(shù)增加，全體核總能量下降。一個(gè)體系經(jīng)過自旋—晶格馳豫過程到達(dá)熱平衡狀態(tài)所需時(shí)間，通慣用半衰期T1表示，T1是處于高能態(tài)核壽命一個(gè)量度。T1越小，表明馳豫過程效率越高，T1越大，則效率越低，輕易到達(dá)飽和。T1大小與核種類，樣品狀態(tài)，溫度相關(guān)。固體樣品振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)頻率較小，不能有效地產(chǎn)生縱向馳豫，T1較長(zhǎng)，能夠到達(dá)幾小時(shí)。對(duì)于氣體或液體樣品，T1普通只有10?4~102s。NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第22頁（2）自旋—自旋馳豫（spin-spinrelaxation）：自旋—自旋馳豫亦稱橫向馳豫，一些高能態(tài)自旋核把能量轉(zhuǎn)移給同類低能態(tài)核，同時(shí)一些低能態(tài)核取得能量躍遷到高能態(tài)，因而各種取向核總數(shù)并沒有改變，全體核總能量也不改變。自旋—自旋馳豫時(shí)間用T2來表示，對(duì)于固體樣品或粘稠液體，核之間相對(duì)位置較固定，利于核間能量傳遞轉(zhuǎn)移，T2約10?3s。而非粘稠液體樣品，T2約1s。NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第23頁

自旋—自旋馳豫即使與體系保持共振條件無關(guān)，但卻影響譜線寬度。核磁共振譜線寬度與核在激發(fā)狀態(tài)壽命成反比。對(duì)于固體樣品來說，T1很長(zhǎng)，T2卻很短，T2起著控制和支配作用，所以譜線很寬。而在非粘稠液體樣品中，T1和T2普通為1s左右。所以要得到高分辨NMR譜圖，通常把固體樣品配成溶液進(jìn)行測(cè)定。NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第24頁5.3核磁共振波譜儀與試驗(yàn)方法

5.3.1儀器原理及組成我們知道，實(shí)現(xiàn)NMR即滿足核躍遷條件是：△E（核躍遷能）=△E，（輻射能）即2μB0=hvNMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第25頁

實(shí)現(xiàn)核磁共振方法，只有以下兩種：（1）B0不變，改變v方法是將樣品置于強(qiáng)度固定外加磁場(chǎng)中，并逐步改變照射用電磁輻射頻率，直至引發(fā)共振為止，這種方法叫掃頻（frequencysweep）。（2）v不變，改變B0方法是將樣品用固定電磁輻射進(jìn)行照射，并緩緩改變外加磁場(chǎng)強(qiáng)度，到達(dá)引發(fā)共振為止。這種方法叫掃場(chǎng)（fieldsweep）。通常，在試驗(yàn)條件下實(shí)現(xiàn)NMR多用2法。

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第26頁核磁共振波譜儀主要由磁鐵、射頻振蕩器、射頻接收器等組成

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第27頁（1）磁鐵

能夠是永久磁鐵，也能夠是電磁鐵，前者穩(wěn)定性好。磁場(chǎng)要求在足夠大范圍內(nèi)十分均勻。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為1.409T時(shí)，其不均勻性應(yīng)小于六千萬分之一。這個(gè)要求很高，即使細(xì)心加工也極難到達(dá)。所以在磁鐵上備有特殊繞組，以抵消磁場(chǎng)不均勻性。磁鐵上還備有掃描線圈，能夠連續(xù)改變磁場(chǎng)強(qiáng)度百萬分之十幾?？稍谏漕l振蕩器頻率固定時(shí)，改變磁場(chǎng)強(qiáng)度，進(jìn)行掃描。由永久磁鐵和電磁鐵取得磁場(chǎng)普通不能超出2.4T，這對(duì)應(yīng)于氫核共振頻率為100MHz。對(duì)于200MHz以上高頻譜儀采取超導(dǎo)磁體。由含鈮合金絲纏繞超導(dǎo)線圈完全浸泡在液氦中間，對(duì)超導(dǎo)線圈遲緩地通入電流，當(dāng)超導(dǎo)線圈中電流到達(dá)額定值（即產(chǎn)生額定磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)），使線圈兩接頭閉合，只要液氦一直浸泡線圈，含鈮合金在此溫度下超導(dǎo)性則使電流一直維持下去。使用超導(dǎo)磁體，可取得10~17.5T磁場(chǎng)，其對(duì)應(yīng)氫核共振頻率為400~750MHz。

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第28頁（2）射頻振蕩器射頻振蕩器就是用于產(chǎn)生射頻，NMR儀通常采取恒溫下石英晶體振蕩器。射頻振蕩器線圈垂直于磁場(chǎng)，產(chǎn)生與磁場(chǎng)強(qiáng)度相適應(yīng)射頻振蕩。普通情況下，射頻頻率是固定，振蕩器發(fā)生60MHz（對(duì)于1.409T磁場(chǎng)）或100MHz（對(duì)于2.350T磁場(chǎng)）電磁波只對(duì)氫核進(jìn)行核磁共振測(cè)定。要測(cè)定其它核，如19F，13C，11B，則要用其它頻率振蕩器。

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第29頁（3）射頻接收器

射頻接收器線圈在試樣管周圍，并于振蕩器線圈和掃描線圈相垂直，當(dāng)射頻振蕩器發(fā)生頻率v0與磁場(chǎng)強(qiáng)度B0到達(dá)前述特定組合時(shí)，放置在磁場(chǎng)和射頻線圈中間試樣就要發(fā)生共振而吸收能量，這個(gè)能量吸收情況為射頻接收器所檢出，經(jīng)過放大后統(tǒng)計(jì)下來。所以核磁共振波譜儀測(cè)量是共振吸收。

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第30頁（4）探頭

樣品探頭是一個(gè)用來使樣品管保持在磁場(chǎng)中某一固定位置器件，探頭中不但包含樣品管，而且包含掃描線圈和接收線圈，以確保測(cè)量條件一致。為了防止掃描線圈與接收線圈相互干擾，兩線圈垂直放置并采取辦法預(yù)防磁場(chǎng)干擾。

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第31頁

儀器中還備有積分儀，能自動(dòng)劃出積分曲線，以指出各組共振峰面積。NMR儀其工作過程，將樣品管（內(nèi)裝待測(cè)樣品溶液）放置在磁鐵兩極間狹縫中，并以一定速度（如50~60周/s）旋轉(zhuǎn)，使樣品受到均勻磁場(chǎng)強(qiáng)度作用。射頻振蕩器線圈在樣品管外，向樣品發(fā)射固定頻率（如100MHz、200MHz）電磁波。安裝在探頭中射頻接收線圈探測(cè)核磁共振時(shí)吸收信號(hào)。由掃描發(fā)生器線圈連續(xù)改變磁場(chǎng)強(qiáng)度，由低場(chǎng)至高場(chǎng)掃描，在掃描過程中，樣品中不一樣化學(xué)環(huán)境同類磁核，相繼滿足共振條件，產(chǎn)生共振吸收，接收器和統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)就會(huì)把吸收信號(hào)經(jīng)放大并統(tǒng)計(jì)成核磁共振圖譜。NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第32頁5.3.2樣品處理對(duì)液體樣品，能夠直接進(jìn)行測(cè)定。對(duì)難以溶解物質(zhì)，如高分子化合物、礦物等，可用固體核磁共振儀測(cè)定。但在大多數(shù)情況下，固體樣品和粘稠樣品都是配成溶液（通慣用內(nèi)徑4mm樣品管，內(nèi)裝0.4mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為10%樣品溶液）進(jìn)行測(cè)定。溶劑應(yīng)該不含質(zhì)子，對(duì)樣品溶解性好，不與樣品發(fā)生締合作用。慣用溶劑有四氯化碳、二硫化碳和氘代試劑等。四氯化碳是很好溶劑，但對(duì)許多化合物溶解度都不好。氘代試劑有氘代氯仿、氘代甲醇、氘代丙酮、重水等，可依據(jù)樣品極性選擇使用。氘代氯仿是氘代試劑中最廉價(jià)，應(yīng)用也最廣泛。NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第33頁5.4化學(xué)位移與核磁共振波譜

5.4.1化學(xué)位移產(chǎn)生如上所述，當(dāng)自旋原子核處于一定強(qiáng)度磁場(chǎng)中，依據(jù)公式v=γB0

/2π能夠計(jì)算出該核共振頻率，比如，當(dāng)1H核受到60MHz射頻作用時(shí)，其共振磁場(chǎng)強(qiáng)度為1.409T。假如有機(jī)化合物全部質(zhì)子（1H）共振頻率一樣，核磁共振譜上就只有一個(gè)峰，這么核磁共振對(duì)有機(jī)化學(xué)也就毫無用處。1950年P(guān)rotor和Dickinson等發(fā)覺了一個(gè)現(xiàn)象，它在有機(jī)化學(xué)上很有意義，即質(zhì)子共振頻率不但由外部磁場(chǎng)和核旋磁比來決定，而且還要受到周圍分子環(huán)境影響。某一個(gè)質(zhì)子實(shí)際受到磁場(chǎng)強(qiáng)度不完全與外部磁場(chǎng)強(qiáng)度相同。質(zhì)子由電子云包圍，而電子在外部磁場(chǎng)垂直平面上環(huán)流時(shí)，會(huì)產(chǎn)生與外部磁場(chǎng)方向相反感應(yīng)磁場(chǎng)圖5.6

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第34頁圖5.6自旋核在B0中感生磁場(chǎng)NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第35頁核周圍電子對(duì)核這種作用，叫做屏蔽作用，各種質(zhì)子在分子內(nèi)環(huán)境不完全相同，所以電子云分布情況也不一樣，所以，不一樣質(zhì)子會(huì)受到不一樣強(qiáng)度感應(yīng)磁場(chǎng)作用，即不一樣程度屏蔽作用，那么，核真正受到磁場(chǎng)強(qiáng)度為B=B0（1―σ）（σ為屏蔽常數(shù)）。所以共振頻率與磁場(chǎng)強(qiáng)度之間有以下關(guān)系：（5.10）NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第36頁

從（5.10）式看出，假如磁場(chǎng)強(qiáng)度固定而改變頻率，或?qū)⑸漕l固定而改變磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，不一樣環(huán)境質(zhì)子（即含有不一樣屏蔽參數(shù)σ質(zhì)子）會(huì)一個(gè)接一個(gè)地產(chǎn)生共振。不一樣類型氫核因所處化學(xué)環(huán)境不一樣，共振峰將出現(xiàn)在磁場(chǎng)不一樣區(qū)域。這種因?yàn)榉肿又懈鹘M質(zhì)子所處化學(xué)環(huán)境不一樣，而在不一樣磁場(chǎng)產(chǎn)生共振吸收現(xiàn)象稱為化學(xué)位移。NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第37頁5.4.2化學(xué)位移表示方法

因?yàn)榛瘜W(xué)位移數(shù)值很小，質(zhì)子化學(xué)位移只有所用磁場(chǎng)百萬分之幾，所以要準(zhǔn)確測(cè)定其絕對(duì)值比較困難。實(shí)際工作中，因?yàn)榇艌?chǎng)強(qiáng)度無法準(zhǔn)確測(cè)定，故常將待測(cè)氫核共振峰所在磁場(chǎng)B0(sample)與某標(biāo)準(zhǔn)物氫核共振峰所在磁場(chǎng)B0(ref)進(jìn)行比較，把這個(gè)相對(duì)距離叫做化學(xué)位移，并以δ表示：

（5.11）NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第38頁

其中，B0(sample)是待測(cè)氫核共振時(shí)所在磁場(chǎng)

B0(ref)是參考標(biāo)準(zhǔn)物氫核共振時(shí)所在磁場(chǎng)因?yàn)榇艌?chǎng)強(qiáng)度測(cè)定比較困難，而準(zhǔn)確測(cè)量待測(cè)氫核相對(duì)于參考?xì)浜宋疹l率卻比較方便，故以代入（5.11）NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第39頁(5.12)在上列公式中，因v（sample）及v(ref)數(shù)值都很大（其相對(duì)差很小，Hz單位），而它們與在NMR儀中用來照射樣品電磁輻射固定頻率（射頻）v0（60，100，200MHz）相差很小。故為方便起見，分母中v(ref)可用v0代替，則：NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第40頁（5.13）NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第41頁

這么，化學(xué)位移（δ）就成了一個(gè)無因次數(shù)了，因△v是Hz單位表示化學(xué)位移，分子以Hz，分母以MHz來表示，所以，δ是以百萬分之一（ppm）為單位參數(shù)（△v和v(ref)相比僅為百萬分之幾）

由此，化學(xué)位移成為一個(gè)無因次數(shù)，并以多少個(gè)ppm來表示。（5.14）NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第42頁5.4.3標(biāo)準(zhǔn)氫核

理想標(biāo)準(zhǔn)氫核應(yīng)是多層沒有電子屏蔽裸露氫核，但實(shí)際上是做不到。所以慣用含有一尖銳共振峰化合物代替，其中常被用來加入待測(cè)樣品中作為內(nèi)標(biāo)物化合物是四甲基硅烷（tetramethylsilane簡(jiǎn)稱TMS）。因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)對(duì)稱，波譜圖上只能給出一個(gè)尖銳單峰；加以屏蔽作用較強(qiáng)，共振峰位于較高磁場(chǎng)，絕大多數(shù)有機(jī)化合物氫核共振峰均將出現(xiàn)在它左側(cè)，所以用它作為參考標(biāo)準(zhǔn)是很方便。另外它還有沸點(diǎn)低，輕易回收樣品，性質(zhì)不活潑，與樣品不能發(fā)生締合以及可使溶劑位移影響降低至最小等優(yōu)點(diǎn)。NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第43頁

按照IUPAC提議，通常把TMS峰位要求為零，待測(cè)氫核共振峰則按左正右負(fù)標(biāo)準(zhǔn)，分別用＋δ及－δ表示，另外，也還有用τ值表示化學(xué)位移方法（注意：τ=10－δ）。比如，在60MH儀器上測(cè)得1H-NMR譜上，某化合物CH3氫核峰位與TMS峰相差134Hz，而CH2氫核峰位與TMS相差240Hz，故二者化學(xué)位移值分別為：δ（CH3）=［（134－0/60×106］×106=2.23δ（CH2）=［（240－0/60×106］×106=4.00NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第44頁

但同一化合物在100MHz儀器測(cè)得1H-NMR譜上，二者化學(xué)位移值（δ）雖無改變，但它們與TMS峰間隔以及二者之間間隔（△v）卻顯著增大了。CH3基為223Hz，CH2基則為400Hz。由此可見，伴隨照射用電磁輻射頻率增大，共振峰頻率及NMR譜中橫坐標(biāo)幅度也對(duì)應(yīng)增大，但化學(xué)位移值并無改變NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第45頁5.4.4影響化學(xué)位移原因

1H核核外電子云在外加磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生反抗磁場(chǎng)，此反抗磁場(chǎng)對(duì)外加磁場(chǎng)產(chǎn)生屏蔽效應(yīng)，因而產(chǎn)生了化學(xué)位移。因?yàn)橛袡C(jī)化合物分子中各個(gè)1H核所處化學(xué)環(huán)境不一樣，產(chǎn)生化學(xué)位移也不一樣，影響化學(xué)位移原因有以下幾個(gè)。

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第46頁（1）誘導(dǎo)效應(yīng)

對(duì)于所要研究1H核，是由電子云包圍著，核周圍電子在外加磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生與外加磁場(chǎng)方向相反感應(yīng)磁場(chǎng)。這個(gè)屏蔽效應(yīng)顯然與質(zhì)子周圍電子云密度相關(guān)。電子云密度越大，則對(duì)核產(chǎn)生屏蔽作用越強(qiáng)。而影響電子云密度一個(gè)主要原因，就是與質(zhì)子相連接原子或基團(tuán)電負(fù)性大小相關(guān)。電負(fù)性大取代基（吸電子基團(tuán)），可使鄰近氫核電子云密度降低（去屏蔽效應(yīng)），造成該質(zhì)子共振信號(hào)向低場(chǎng)移動(dòng)，化學(xué)位移左移；電負(fù)性小取代基（推電子基團(tuán)），可使鄰近氫核電子云密度增加（屏蔽效應(yīng)），造成該質(zhì)子共振信號(hào)向高場(chǎng)移動(dòng)，化學(xué)位移右移。

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第47頁（2）磁各向異性效應(yīng)

除電子屏蔽作用外，化學(xué)位移還受到一些別原因影響。實(shí)踐證實(shí)，化學(xué)鍵尤其是π鍵，因電子流動(dòng)將產(chǎn)生一個(gè)小誘導(dǎo)磁場(chǎng)，并經(jīng)過空間影響到鄰近氫核。這個(gè)由化學(xué)鍵產(chǎn)生第二磁場(chǎng)是各向異性，即在化學(xué)鍵周圍是不對(duì)稱，有地方與外加磁場(chǎng)方向一致，將增加外加磁場(chǎng)，并使該處氫核共振移向低磁場(chǎng)處（去屏蔽效應(yīng)），故化學(xué)位移值增大；有地方與外加磁場(chǎng)方向相反，將減弱外加磁場(chǎng)，并使該處氫核共振移向高磁場(chǎng)處（屏蔽效應(yīng)），故化學(xué)位移值減小。這種效應(yīng)叫做磁各向異性效應(yīng)（magneticanisotropiceffect）在含有π鍵分子中，如芳香系統(tǒng)、烯烴、羰基、炔烴等，其磁各向異性效應(yīng)對(duì)化學(xué)位移影響十分主要。

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第48頁i芳烴以苯環(huán)為例，在外加磁場(chǎng)B0條件下，苯環(huán)π電子電子流系統(tǒng)產(chǎn)生磁各向異性效應(yīng)如圖5.6

圖5.6苯環(huán)中由π電子誘導(dǎo)環(huán)流產(chǎn)生磁

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第49頁

顯然，在苯環(huán)平面上下方，因環(huán)電流形成第二磁場(chǎng)方向相反，將使該處氫核共振信號(hào)移向高磁場(chǎng)處，化學(xué)位移值減小，故為屏蔽區(qū)。而其它方向，如苯環(huán)周圍，則因二者方向恰好一致，將使氫核共振信號(hào)移向低磁場(chǎng)處，所以化學(xué)位移值增大，故為去屏蔽區(qū)。屏蔽區(qū)位于苯環(huán)上下方，而苯環(huán)平面為去屏蔽區(qū)，故苯環(huán)上1H核δ=7.27ppm

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第50頁ii雙鍵化合物以醛基為例，在一外加磁場(chǎng)B0條件下，因—C=O基π電子流磁各向異性效應(yīng)，如圖5.7圖5.7雙鍵質(zhì)子去屏蔽NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第51頁

顯然，因?yàn)榄h(huán)電子流與C=O平行，故上下為正屏蔽區(qū)，左右為去屏蔽區(qū)，氫核共振信號(hào)將發(fā)生在很低磁場(chǎng)處。故醛基上1H核δ=9～10ppm。烯烴情況與芳環(huán)相同，因?yàn)闅浜耍ㄏN）位于π鍵各向異性作用與外加磁場(chǎng)方向一致地方，即位于去屏蔽區(qū)，故氫核共振信號(hào)將出現(xiàn)在較低磁場(chǎng)處，δ=4.5～5.7ppm

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第52頁

iii炔烴

圖5.9乙炔質(zhì)子屏蔽作用由圖5.9看出，炔烴三鍵上π電子云圍繞三鍵運(yùn)行，形成π電子環(huán)電子流，所以生成磁場(chǎng)與三鍵之間兩個(gè)氫核平行，恰好與外加磁場(chǎng)相反抗，故其屏蔽作用較強(qiáng)。δ=2.0～3.0ppm。NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第53頁（3）氫鍵效應(yīng)化學(xué)位移受氫鍵影響較大，當(dāng)分子中形成氫鍵以后，因?yàn)殪o電作用，使氫鍵中1H核周圍電子云密度降低，1H核處于較低磁場(chǎng)處，其δ值增大。共振峰峰位取決于氫鍵締合程度，即樣品濃度。顯然，樣品濃度越高，則δ值越大。伴隨樣品用非極性溶劑稀釋，共振峰將向高磁場(chǎng)方向位移，故δ值減小。NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第54頁（4）溶劑效應(yīng)

溶劑影響也是一個(gè)不可忽略原因，1H核在不一樣溶劑中，因受溶劑影響而使化學(xué)位移發(fā)生改變，這種效應(yīng)稱為溶劑效應(yīng)。溶劑影響是經(jīng)過溶劑極性形成氫鍵以及屏蔽效應(yīng)而發(fā)生作用。

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第55頁5.4.5核磁共振圖譜

圖5.10是用60MHz儀器測(cè)定乙醚核磁共振譜，橫坐標(biāo)用δ表示化學(xué)位移。左邊為低磁場(chǎng)（簡(jiǎn)稱低場(chǎng)），右邊為高磁場(chǎng)（簡(jiǎn)稱高場(chǎng)）。δ=0吸收峰表示標(biāo)準(zhǔn)樣品TMS吸收峰。它左邊第一個(gè)三重峰是乙基中甲基（—CH3）中質(zhì)子吸收峰。圖中階梯式曲線是積分線，積分曲線高度等于響應(yīng)吸收峰面積，用來確定各基團(tuán)質(zhì)子比。

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第56頁從質(zhì)子共振譜圖中，能夠取得以下信息：(1)吸收峰組數(shù)：說明分子中處于不一樣化學(xué)環(huán)境下質(zhì)子組數(shù)。圖5.10中有兩組峰，說明分子中有兩組化學(xué)環(huán)境不一樣質(zhì)子。(2)質(zhì)子化學(xué)位移值δ是和分子中基團(tuán)相關(guān)信息(3)吸收峰分裂個(gè)數(shù)和偶合常數(shù)（分裂峰之間距離），說明基團(tuán)之間連接關(guān)系(4)階梯式積分曲線高度與響應(yīng)基團(tuán)質(zhì)子數(shù)呈正比。NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第57頁圖5.10乙醚核磁共振波譜圖

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第58頁5.5各類質(zhì)子化學(xué)位移

各種類型氫核因所處化學(xué)環(huán)境不一樣，共振峰將分別位于磁場(chǎng)某個(gè)特定區(qū)域，即有不一樣化學(xué)位移值。所以由測(cè)得共振峰化學(xué)位移值，能夠幫助推斷氫核結(jié)構(gòu)類型。當(dāng)前，在大量實(shí)踐基礎(chǔ)上，對(duì)氫核結(jié)構(gòu)類型與化學(xué)位移之間關(guān)系已經(jīng)積累了豐富資料和數(shù)據(jù)?？勺鳛榻馕龉舱褡V圖參考。各種結(jié)構(gòu)環(huán)境中質(zhì)子吸收位置見表5-5NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第59頁

表5-5各種結(jié)構(gòu)環(huán)境中質(zhì)子吸收位

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第60頁5.6自旋—自旋裂分與自旋—自旋偶合

在1H—NMR譜圖上，共振峰并不總表現(xiàn)為一個(gè)單峰。以CH3及CH2為例，在CICH2C-(CI)2CH3中，即使都表現(xiàn)為一個(gè)單峰，但在CH3CH2CI中卻分別表現(xiàn)為相當(dāng)于三個(gè)氫核一組三重峰（CH3）及相當(dāng)于兩個(gè)氫核一組四重峰（CH2），這種現(xiàn)象稱自旋—自旋裂分。NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第61頁5.6.1吸收峰裂分原因吸收峰之所以裂分是由相鄰兩個(gè)（組）磁性核之間自旋—自旋偶合（spin-spincoupling）或自旋-自旋干擾（spin-spininteraction）所引發(fā)。為方便起見，先以HF分子為例說明以下：氟核（19F）自旋量子數(shù)I等于1/2，與氫核（1H）相同，在外加磁場(chǎng)中也應(yīng)有兩個(gè)方向相反自旋取向。其中，一個(gè)取向與外加磁場(chǎng)方向平行（自旋↑），m=＋1/2；另一個(gè)取向與外加磁場(chǎng)方向相反（自旋↓），m=?1/2。在HF分子中，因19F與1H挨得尤其近，故19F核這兩種不一樣自旋取向?qū)⒔?jīng)過鍵合電子傳遞作用，對(duì)相鄰1H核實(shí)受磁場(chǎng)產(chǎn)生一定影響如圖5.11吸收峰之所以裂分是由相鄰兩個(gè)（組）磁性核之間自旋—自旋偶合（spin-spincoupling）或自旋-自旋干擾（spin-spininteraction）所引發(fā)。為方便起見，先以HF分子為例說明以下：NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第62頁圖5.11HF鍵合電子傳遞NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第63頁當(dāng)19F核自旋取向?yàn)椤?、m=＋1/2時(shí)，因與外加磁場(chǎng)方向一致，傳遞到1H核時(shí)將增強(qiáng)外加磁場(chǎng)；反之，當(dāng)19F核自旋取向?yàn)椤?、m=?1/2時(shí)，則因與外加磁場(chǎng)方向相反，傳遞到1H核時(shí)將減弱外加磁場(chǎng)。因?yàn)椋瑲浜税l(fā)生共振磁場(chǎng)=外加磁場(chǎng)＋從氟核傳遞磁場(chǎng)。故當(dāng)氟核自旋m=＋1/2時(shí)，則氟核傳遞到氫核磁場(chǎng)就是正，氫核共振峰將出現(xiàn)在強(qiáng)度較低外加磁場(chǎng)區(qū)；反之，當(dāng)氟核自旋m=?1/2時(shí)，則由氟核傳遞到氫核磁場(chǎng)是負(fù)，故氫核共振峰將出現(xiàn)在強(qiáng)度較高外加磁場(chǎng)區(qū)。NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第64頁因?yàn)?9F核這兩種自旋取向幾率相等，故FH中1H核共振峰將如圖5.12所表示，表現(xiàn)為一組二重峰。圖5.121H受F核干擾裂分NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第65頁

該二重峰中分裂兩個(gè)小峰面積或強(qiáng)度相等（1∶1），總和恰好與無19F核干擾時(shí)未分裂單峰一致，峰位則對(duì)稱、均勻分布在未分裂單峰左右兩側(cè)。其中一個(gè)在強(qiáng)度較低外加磁場(chǎng)區(qū)，因19F核自旋取向?yàn)椤?、m=＋1/2所引發(fā)；另一個(gè)在強(qiáng)度較高外加磁場(chǎng)區(qū)，因19F核自旋取向?yàn)椤?、m=?1/2所引發(fā)。同理HF中19F核也會(huì)因相鄰1H核自旋干擾，偶合裂分為類似二重峰圖形，如前所述，因?yàn)?9F核磁矩與1H磁矩不一樣，故在一樣電磁輻射頻率照射下，在FH1H-NMR譜中雖可看到19F查對(duì)1H核偶合影響，卻不能看到19F核共振信號(hào)NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第66頁5.6.2偶合常數(shù)

偶合常數(shù)和化學(xué)位移一樣，在NMR中也是判定分子結(jié)構(gòu)一個(gè)主要數(shù)據(jù)，因?yàn)樗瞧鹪从谧孕酥g相互作用，所以其大小與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度無關(guān)，僅由分子結(jié)構(gòu)決定。（1）何謂偶合常數(shù)在圖5.12中，共振信號(hào)精細(xì)結(jié)構(gòu)（小峰）間距離（單位用c/s或Hz表示），叫做自旋—自旋偶合常數(shù)（spin-spincouplingconstant）簡(jiǎn)稱偶合常數(shù)（J），用以表示兩個(gè)核之間相互作用強(qiáng)度。應(yīng)該注意：相互干擾兩個(gè)核，其偶合常數(shù)必定相等，能夠依據(jù)偶合常數(shù)相同是否判斷哪些核之間相互偶合。NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第67頁（2）偶合常數(shù)含義圖5.13偶合常數(shù)J物理含義NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第68頁見圖5.13a，實(shí)線箭頭（）代表在外加磁場(chǎng)無干擾時(shí)氫核能級(jí)躍遷情況，虛線箭頭（）則代表受氟核自旋干擾時(shí)氫核能級(jí)躍遷情況。顯然因氟核自旋干擾，外加磁場(chǎng)強(qiáng)度增大時(shí)，核躍遷能將隨之增大；反之則應(yīng)減小。在HF中，因氟核干擾，氫核能級(jí)差可增強(qiáng)或減弱J/4，見圖5.13b，并對(duì)應(yīng)伴隨有兩種類型核躍遷。與無核干擾相比較，一個(gè)類型躍遷增強(qiáng)J/2能量，另一個(gè)類型躍遷則減小J/2，二者能量相差為J

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第69頁顯然，核躍遷能小，B0也小，共振峰將出現(xiàn)在低磁場(chǎng)區(qū)；核躍遷能大，B0也大，共振峰將出現(xiàn)在高磁場(chǎng)區(qū)。所以，在波譜圖中，HF分子中氫核共振峰將均裂為兩個(gè)強(qiáng)度相等小峰，每個(gè)小峰強(qiáng)度為“無干擾峰”強(qiáng)度1/2，小峰間距離（偶合常數(shù)）為JHF，位置恰好在“無干擾峰”左右兩側(cè)。見圖5.14

圖5.14偶合常數(shù)JHFNMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第70頁（3）偶合常數(shù)與分子結(jié)構(gòu)關(guān)系偶合常數(shù)與化學(xué)位移值一樣，都是解析核磁共振譜主要數(shù)據(jù)。但偶合常數(shù)與化學(xué)位移值區(qū)分，在于偶合常數(shù)大小與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度無關(guān)。自旋核間相互干擾作用是經(jīng)過它們之間成鍵電子傳遞，所以偶合常數(shù)大小主要與連接1H核之間鍵數(shù)目和鍵性質(zhì)相關(guān)，也與成鍵電子雜化狀態(tài)、取代基電負(fù)性、分子立體結(jié)構(gòu)等原因相關(guān)。所以，可依據(jù)偶合常數(shù)大小及其改變規(guī)律，推斷分子結(jié)構(gòu)NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第71頁i同碳偶合常數(shù)（J同，2J）系因相互干擾兩個(gè)氫核（如不一樣構(gòu)象）處于同一碳原子上引發(fā)。二者之間偶合常數(shù)叫J同。同碳偶合經(jīng)過兩個(gè)C—H鍵（H—C—H），所以，可用2J表示。J同普通為負(fù)值，但改變范圍較大（通?！?2～—15Hz），與結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第72頁

ii鄰位偶合常數(shù)（J鄰，3J）兩個(gè)（組）相互偶合氫核位于相鄰兩個(gè)碳原子上，偶合常數(shù)可用J鄰或3J表示。偶合常數(shù)符號(hào)普通為正值。J鄰大小與許多原因相關(guān)，如鍵長(zhǎng)、取代基電負(fù)性、兩面角以及C—C—H間鍵角大小等。NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第73頁

iii遠(yuǎn)程偶合常數(shù)間隔三個(gè)以上化學(xué)鍵偶合叫做遠(yuǎn)程偶合，偶合常數(shù)用J遠(yuǎn)表示。飽和化合物中，間隔三個(gè)以上單鍵時(shí)，J遠(yuǎn)≈0，普通能夠忽略不計(jì)。不飽和化合物中π系統(tǒng)，如烯丙基、高烯丙基以及芳環(huán)系統(tǒng)中，因電子流動(dòng)性大，故即使超出了三個(gè)單鍵，相互之間仍可發(fā)生偶合，但作用較弱，J遠(yuǎn)約0～3Hz，在低分辨1H—NMR譜中多不宜觀察出來，但在高分辨1H—NMR譜上則比較顯著.

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第74頁

因?yàn)榕己狭逊脂F(xiàn)象存在，使我們能夠從核磁共振譜上取得更多信息，如依據(jù)偶合常數(shù)可判斷相互偶合氫核鍵連接關(guān)系等，這對(duì)有機(jī)物結(jié)構(gòu)分析極為有用因?yàn)榕己狭逊脂F(xiàn)象存在，使我們能夠從核磁共振譜上取得更多信息，如依據(jù)偶合常數(shù)可判斷相互偶合氫核鍵連接關(guān)系等，這對(duì)有機(jī)物結(jié)構(gòu)分析極為有用

NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第75頁5.6.3低級(jí)偶合與高級(jí)偶合

幾個(gè)（組）相互干擾氫核能夠組成一個(gè)偶合系統(tǒng)，自旋干擾作用強(qiáng)弱與相互偶合氫核之間化學(xué)位移差距相關(guān)。若系統(tǒng)中兩個(gè)（組）相互干擾氫核化學(xué)位移差距△v比偶合常數(shù)大多，即△v/J>>6時(shí)，干擾作用較弱，為低級(jí)偶合；反之，若△v≈J或△v＜J時(shí)，則干擾作用比較強(qiáng)，為高級(jí)偶合.NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第76頁

低級(jí)偶合系統(tǒng)因偶合干擾作用較弱，故裂分圖形比較簡(jiǎn)單，分裂小峰數(shù)目符合n+1規(guī)律，小峰面積比大致可用二項(xiàng)式展開后各項(xiàng)前系數(shù)表示，δ與J值可由圖上直接讀取。低級(jí)偶合圖譜又稱一級(jí)圖譜。NMR核磁共振專題知識(shí)專家講座第77頁

高級(jí)偶合系統(tǒng)因?yàn)樽孕嗷ジ蓴_作用比較強(qiáng)，故分裂小峰數(shù)將不符合n+1規(guī)律，峰強(qiáng)改變也