第6章　核磁共振波譜法

6.1　引言

在外磁場的作用下，磁性的原子核發生自旋能級的分裂，磁能級間的能量差很小，當用波長0.1～100m的無線電波照射磁場中的磁性原子核時，自旋核會吸收特定頻率的電磁輻射（與自旋能級分裂產生的能量差相等的輻射），從較低的能級躍遷到較高的能級，產生核磁共振，并在某些特定的磁場強度處產生強弱不同的吸收信號。以吸收信號的強度為縱坐標，以頻率為橫坐標作圖，得到的波譜，即為核磁共振波譜，建立在該原理基礎上的分析方法稱為核磁共振波譜法（nuclear magnetic resonance spectroscopy，NMR）。

自20世紀50年代，Knight，Proctor和虞福春等發現了化學位移與原子核間的耦合現象，而倍受化學界的重視。很快商品化的連續波方式的核磁共振波譜儀被商品化。隨著脈沖技術以及計算機技術的應用，發展成了脈沖式傅里葉變換方式的核磁共振波譜儀。從而NMR波譜法從豐核（主要是¹H核）的測量向稀核，尤其是¹³C核發展，并使之成為常規的測量方法，極大地方便了有機分子結構的確定。隨著核磁共振波譜儀磁場從低強度（0.7T，相當于¹H核共振頻率30MHz）發展到高強度（23.49T，¹H核共振頻率1000MHz），從單一地測量簡單圖譜發展成多維、多量子躍遷技術，為研究十分復雜的生物大分子的結構及性能提供了極其有利的工具。NMR波譜法是一種無需破壞試樣的分析方法，雖然靈敏度不高，但可從中獲取分子結構的大量信息，此外，還可以得到化學鍵、熱力學參數和反應動力學機理方面的信息，同時核磁成像技術，已經成為用于醫學臨床診斷最為重要的手段。

NMR波譜法通過從圖譜中譜峰強度來獲取基團的化學位移；從峰形來獲取耦合常數及基團間耦合關系；從峰面積或峰強度來獲取核的相對數量以及弛豫等現象，從而分析化合物分子內部的基團及其相互的連接關系，以及分子鏈運動等較為完整的化學結構的信息。