核磁共振波谱

有自旋的原子核(如1H、2H、13C、14 N、15N、19F、31P等)在磁场中有一定取向，代表不同的能阶，其能量差别很小，在射频电磁波范围。当以适当频率的电磁波（兆周数量级）照射时，即产生能量吸收，发生跃迁，而得到核磁共振谱。目前最常用于结构分析的是1H（质子）的共振谱。由于分子中各个氢原子所处的位置不同，其周围的化学环境不同，所吸收的能量也不相同，因此在不同频率处显示吸收峰。通常以四甲基硅烷的氢的吸收峰做为标准零点，其他各种氢的吸收峰的位置用与此标准的相对距离表示，称为化学位移，以周/秒为单位。此值与所用之电磁波频率有关，习惯上以二者之比值，按ppm表示，符号为δ。(也有以τ表示的，τ=10-δ)。两种核的自旋之间的相互的干扰称自旋-自旋偶合，干扰作用通过成键电子传递，干扰强度的大小用偶合常数J表示，与外加磁场强度无关。自旋偶合使吸收峰谱线增多的现象为自旋-自旋分裂。分裂峰间的距离与偶合程度成正比，化学位移和偶合常数与结构有密切关系，反映了各氢原子在分子中所处的化学环境。氢原子是有机化合物中主要成分之一，所以由氢原子在分子中所处位置的情况，可以推测出分子的化学结构。测定时将样品溶于不含¹H的溶剂中，如CCl₄、CDCl₃、D₂O、CD3COCD₃等，样品管在磁场中旋转，测量对射频电磁波的吸收。或改变磁场强度，或改变射频频率，得出谱图。近年来除氢的核磁共振谱外，也发展了1³C的核磁共振谱，据以反映各个碳原子在分子中所处环境，从而确定其化学结构。但因碳原子中含¹³C仅为1.1%左右，信号较弱，所以要用较大量样品，并需用电子计算机进行付立叶转换处理，仪器构造复杂，价格较高，不如质子核磁共振谱仪使用普遍。有些国家的药典已规定用核磁共振法测定某些药物含量，系根据吸收峰的面积与引起此吸收峰的质子数成比例关系而进行的。