該文主要盤繞核磁共振波譜儀做的進一步剖析引見。
1.自旋巧合與自旋團結的根本概念
在有機化合物分子中，每一個原子核的四周除了電子以外，還存在著其他帶正電荷的原子核，其中的自旋量子數不等于零的原子核互相間存在著干擾作用，這種干擾作用不影響磁性核的化學位移，但對核磁共振圖譜的外形有著顯著的影響。核磁矩自旋間的互相干擾作用叫作自旋巧合，由自旋巧合惹起的譜線增加的現象叫作自旋團結。
2.巧合機制
除少數特殊構造類型外，普通狀況下，常見的磁性原子核間的自旋巧合發作在兩個磁性核間的化學鍵數目小于3的狀況。以自旋量子數I均為1/2的兩個磁性核A和X以單鍵相連而組成的自旋巧合系統AX為例闡明巧合機制。假定在A和X兩個核之間的鍵上的任一電子與A核（或X核）在空間同一點能夠存在一定時間，那么，A核對X核的影響可討論如下假如A核的自旋態為＋1/2，則靠近它的電子的自旋必是-1/2，即核自旋極化了電子自旋；依據 Pauli原理，軌道上另一個電子自旋必為＋1/2，于是，當X核的自旋為-1/2時，自旋為＋1/2的第二個電子才和X核占領空間同一點。因而，A核自旋態為＋1/2，而X核自旋態為-1/2才是有利的，即體系勢能降低。反之，若X核自旋態為＋1/2，則體系勢能升高。由于自旋為-1/2的X核的能量高于自旋為＋1/2的X核的能量，因而，自旋為＋1/2的A核對X核的影響結果是使X核的兩個能級間的能量差減小［圖1（a）］。
假如A核的自旋態為-1/2，則靠近它的電子的自旋應為＋1/2，軌道上另一個電子自旋應為-1/2；于是，當X核的自旋為＋1/2時，自旋為-1/2的第二個電子才和X核占領空間同一點。因而，A核自旋態為-1/2，而X核自旋態為＋1/2才是有利的，即體系勢能降低。反之，若X核自旋態為-1/2，則體系勢能升高。同樣由于自旋為-1/2的X核的能量高于自旋為＋1/2的X核的能量，因而，自旋為-1/2的A核對X核的影響結果是使X核的兩個能級間的能量差增大［圖1（b）］。
由圖1能夠看出，由于A核的存在，使得X核存在兩種不同能量的躍遷，一種是當A核自旋態為＋1/2時，X核由低能級（＋1/2）躍遷到高能級（-1/2），這種躍遷與不存在A核的影響時比擬，能量減小；另一種是當A核自旋態為-1/2時，X核由低能級（＋1/2）躍遷到高能級（-1/2），這種躍遷與不存在A核的影響時比擬，能量增大。
同理，由于X核的存在，使得A核存在兩種不同能量的躍遷，一種是當X核自旋態為＋1/2時，A核由低能級（＋1/2）躍遷到高能級（-1/2），這種躍遷與不存在X核的影響時比擬，能量減小；另一種是當X核自旋態為-1/2時，A核由低能級（＋1/2）躍遷到高能級（-1/2），這種躍遷與不存在X核的影響時比擬，能量增大。
上述A核或X核的兩種不同躍遷的能量差叫作巧合常數，表示巧合常數的符號為J若互相巧合的磁性核組成更為復雜的構造，則具有同樣的巧合機理，只不過具有愈加復雜的躍遷類型而已。
3.n＋1規律
自旋團結有一定的規律，即當某基團上的氫有n個相鄰的氫時，它將顯現n＋1個峰。假如這些相鄰的氫處在不同的化學環境中，如一種環境的氫為n個，而另一種環境的氫為n'個，……，則將顯現（n＋1）（n'＋1）…個峰；若這些不同環境的相鄰氫與該氫的巧合常數相同時，則可把這些不同環境的相鄰氫的總數看作n，仍按n＋1規律計算裂分峰的數目。
4.一級巧合
在核磁共振波譜學中，契合n＋1規律的巧合（裂分）被稱為一級巧合（裂分）。
5. 裂分峰的強度比
在一級巧合信號中，各峰的強度比根本上契合二項式展開式的各項系數比。一級巧合的n＋1規律和裂分峰強度關系可用圖2表示：
嚴厲講，n＋1規律是2nI＋1規律；關于自旋量子數I為1/2的原子核，如1H、13C、15N、19F、31P等，2nI＋1簡化成了n＋1關于其他自旋量子數不等于1/2的原子核，如14N，2D等，其惹起的共振信號的裂分實踐上都遵照2nI＋1規律。
6.二級巧合
呈現一級巧合需求滿足一定的條件，即互相巧合的自旋核間的化學位移之差△υ 應遠遠地大于其巧合常數J，普通狀況下，請求△υ/ J≥6（也有文獻給出△υ /J≥10）。在實踐工作中，也經常遇到不能滿足上述條件的構造，此時，其自旋巧合將不服從n＋1規律；這種不服從n＋1規律的巧合稱為二級巧合。
7.磁等價
磁等價的概念與二級巧合具有一定的關系。關于化學等價的核，若它們與分子中其他任何一個原子核都以相同的巧合常數發作巧合，則這些化學等價的核叫作彼此磁等價的核。
8. 有關對自旋系統停止分類和標志的規則
①分子中化學位移等價的核構成一個核組。
②分子中互相巧合的核組構成一個自旋系統在一個自旋系統內，不請求某一核組與該系統中其他一切核都發作巧合。
③在一個自旋系統內，若一些核組互相間的化學位移差△υ 與它們之間的巧合常數J較接近（△υ /J>6），則這些核組分別以A、B、C、…英文中接近的字母表示。若核組中包含有n個核，則在其字母的右下角加附標n。
④在一個自旋系統內，若一些核組互相間的化學位移差△υ 遠大于它們之間的巧合常數J（△υ/J＞6），則這些核組用遠離的英文字母表示之，如AX、AMX等巧合系統。
⑤在一個自旋系統內，若包含幾類核組，每類核組內的化學位移相近，但類與類之間的核組化學位移差△υ遠大于它們之間的巧合常數J（△υ/J＞6），則其中一類核組用A、B、C、…表示之，另外一類核組用K、L、M、一表示之，第三類核組用X、Y、Z、…表示之。
⑥在一個核組中，若這些核磁不等價，則用同一字母表示之，但要分別在字母右上角加撇，如AABB系統。
9.AB系統的圖譜特征
①AB系統的圖形外觀：AB系統共有4條譜峰，A及B各占有2條。4條譜峰高度不等左右對稱，內側兩峰高度高于外側兩峰。這種巧合關系的圖形特征稱為屋脊效應（圖3）。
②AB系統的巧合常數和化學位移
巧合常數：
化學位移：
譜線強度比：
其中υ1、υ2、υ3、υ4分別為1~4譜線的峰值，I1、I2、I3、I4分別為1～4譜線的強度。
10. AMX系統的圖譜特征
①AMX系統的圖形外觀：AMX系統是一級巧合，共有12條譜峰，A、M、X各占4條，強度相等（圖4）。
②AMX系統的化學位移和巧合常數：AMX系統共有3種裂距（每組峰有2個），分別為JAM、JAx、JMX。每組四重峰的中央分別為A、M、X的化學位移。
11.ABX系統的圖譜特征
ABX系統的圖譜最多時能夠觀測到14條譜峰，A、B局部各為4條，X局部為6條，其中，2條為綜合峰，通常強度較低，不易觀測到。典型的ABX系統圖譜外形見圖5，但需強調，A和B的譜線歸屬需求經過計算才干肯定，有關計算請讀者參考其他專著（譜線9和14代表綜合峰）ABX系統的解析比擬復雜，請參閱有關專著。
圖5 ABX系統的圖譜表示圖
12. AA'BB系統的圖譜特征
AA'BB’系統的圖譜特征是左右對稱，理論上，AA'、BB'各有14條譜峰，但是，由于譜峰的堆疊等緣由，AA'和BB'常常表現不出14條譜峰。
近年來，隨著高分辨核磁共振譜儀磁場強度的不時進步，多數AA'BB'系統的圖譜曾經簡化為AA'XX'系統，特別是電性有明顯差異的取代基取代的1，4-取代的苯環構成的AA'BB'系統，其圖譜外形相似于AB系統的圖譜特性，表現為四重峰和苯環上的鄰位巧合常數。
13. 羥基的HNMR信號特征
①通常，由于醇、酚、羧酸的羥基在分子間或分子內的互相交流速度很快，其1HNMR信號表現為尖峰。
②有時，由于分子內或分子間構成局部氫鍵，使交流速度變為中等，也會呈現鈍峰，這與分子構造和實驗條件有親密關系。
③含OH的樣品，若樣品的純度很高，且不含痕量的酸或堿，則羥基的交流速度很慢，可觀測到其與鄰碳氫的巧合團結此外，在測定醇類化合物的1HNMR譜時，若用 IDmargin: 6px 0px； font-family: Verdana, Arial, Helvetica, sans-serif； font-size: 16px；">
14.電偶極矩
相距一很小間隔排列著的電量相等而電性相反的兩個點電荷構成電偶極矩。
15.電四極矩
大小相等而方向相反的兩個電偶極矩相距很小間隔排列著就構成電四極矩。
16.電四極矩原子核
有些原子核，其對外的作用相當于一個電四極矩加一個點電荷的作用，這種原子核稱為具有電四極矩的原子核。凡自旋量子數I＞1/2的原子核都具有電四極矩。電四極矩原子核都具有特有的弛豫機制，稱為電四極矩弛豫效應；當電四極矩弛豫效應處于一定的強度范圍時，會招致核磁共振譜線的加寬。
17.與氮相連質子的1H NMR信號特征
①脂肪胺：氨（胺）基與飽和碳相連時（R-NH2，R-NH-R'），堿性較強，因而，大多數一級胺和二級胺的氨（胺）基質子生動性強，它們的共振峰為一單峰。
②芳胺：氨（胺）基與芳環相連時，則具有中等強度的堿性，因而，大多數一級和二級芳胺質子生動性中等，普通呈現一較寬的單峰。
③胺鹽：許多胺在酸性溶液中，由于氨（胺）質子交流速度比擬慢，氫受14N巧合，能夠給出近似的三重峰，JNH＝50～60Hz，三重峰的面積比為1：1：1，并且大多數狀況下，三個峰是寬的。
18.14N核的電四極矩弛豫效應對氨（胺）基質子的1HNMR信號的影響
①電四極矩弛豫效應強時，它對臨近的核只產生一個均勻的自旋“環境”，不表現出對1H的巧合作用，所以，1H呈現一個尖的單峰。
②電四極矩弛豫效應弱時，則相似無電四極矩的原子核，對臨近的核產生正常的巧合裂分。
③電四極矩弛豫效應中等時，1H則呈現比擬特別的峰形，如寬且平的峰。
文章鏈接：儀器設備網 https://www.instrumentsinfo.com/technology/show-1564.html