这是核磁共振谱学基本原理:
- 我们把样本放在磁场中
- 原子核分布在两种不同的能级-部分以应用领域为导向(〇能量较低ɑ自旋态)，有的与磁场相反(高能态——β自旋状态)
- 电磁辐射匹配这个能量差(射频)被应用
- 每个质子吸收能量完全匹配差距（共振)在ɑ态和β态之间产生自旋翻转
- 质子释放的能量被转换成谱上的δ (ppm)值
这里至关重要的是，对于每种类型的质子，ɑ态和β态之间的能隙根据它们的环境(邻近原子)略有不同。
如果没有这种能量差，核磁共振将无法确定结构，因为所有的质子都会以相同的频率共振，从而给出一个信号。
那么，让我们看看质子环境如何影响它吸收的能量，
为什么质子有不同的化学位移，为什么它们在不同的ppm时发出信号?
化学位移的起源
下面是主要的区域1你需要知道的H NMR谱:
能量轴称为aδ(δ)轴和单位已给出百万分之一(ppm)．大多数情况下，有机化合物的信号范围是他一直ppm．
给定质子的ppm值取决于其ɑ态和β态的能量差，这也取决于它从磁场接收到多少能量。
现在，每个质子“感受到”的磁场强度，并因此跃至β态的某个能量水平，取决于它暴露在磁场中的程度。保护质子不被完全暴露在磁场中的是它们周围的电子云:
的电子密度越高，电子密度越小给定的原子核“感觉到”磁场，从逻辑上讲，电子密度越低它暴露在磁场中越多更多的能量它可以吸收．
改变原子核周围电子密度的是它所连接的原子。一个相邻的的电负性原子因此拉动电子密度将原子核暴露在更强的磁场中．
你可以想象一下在阳光下或一束光下的类比;任何低矮的物体，比如树，都会降低光线，根据物体的位置，我们会在不同程度上体验到来自太阳的能量。
现在，对于质子，这些物体(盾牌)是电子。吸电子基团对化学位移的影响如下图所示:
电子密度越高，屏蔽层就越好，从而保护原子核。根据邻近的基团，我们可以预测给定质子的信号区域。
我们会讲到所有公共官能团中质子的吸收区域但在此之前我们先讲一些重要的信息和术语。
上野和下野
条款前场和下场请参阅低能量和高能分别是信号的。是的,听起来很混乱因为你期望下场表示能量较低的区域而上场表示能量较高的区域。
措辞有一个历史渊源．第一代核磁共振光谱仪使用了所谓的“连续波场扫描在这种方法中，射频辐射的频率保持不变，磁场强度慢慢增加，以检测哪些场强会产生信号。越被屏蔽的质子需要更强的磁场才能产生共振因此高能在右边，因此在上场，上场和下场表示高能和低能。
然而，现代核磁共振仪器被设计为通过脉冲工作傅里叶变换核磁共振（FT-NMR)磁场保持不变和一个短脉冲覆盖所有相关无线电频率范围都受到辐射．所以,被屏蔽的质子似乎处于较低的能级，因此共振在较低的频率和去屏蔽体验更强的磁场和共振在更高的能量这与以前的乐器正好相反。这并不意味着结果是不同的，不，他们产生相同的数据，但措辞是混合的。
这是一个历史性的倒退你可能不需要知道，但是你一定要记住:
下场意味着更高的能量-光谱左侧(更高的ppm)
上场意味着能量较低-光谱右侧(低ppm)
化学位移值
如前所述，在核磁共振中给出信号的共振频率，并指示质子的类型，在x轴上显示为δ(δ)。0 ppm是一个参考点，这里的质子四甲基硅烷(CH3)4是的,也被称为经颅磁刺激给信号。
使用经颅磁刺激作为参考有几个原因。首先，它是一个后面的例子与电负性较小的元素相连的碳它是由硅制成的屏蔽因此出现在较低的PPM，其他质子不发出信号和0 PPM的峰值可以忽略当分析核磁共振谱时。
其次，它有一个低沸点这使得更容易净化样品如果需要的话。
所有其他质子的信号都以他们从经颅磁刺激移动了多远(以赫兹为单位)信号和化学位移值(δ)用该位移(赫兹)与光谱仪工作频率(MHz)之比来测量:
大多数核磁共振仪器的工作频率在MHz区域，这就是为什么给出的单位百万分率(ppm)．
现在，你可能会问，用仪器频率除以位移的目的是什么?为什么不直接报告赫兹的位移呢?
磁强度和PPM值
几个重要的原因:不同质子的ɑ态和β态的能量差异非常小(例如，0 - 1200 Hz)。同样，这取决于仪器，但与使用的超强磁铁相比，它的能量仍然很低。然而，在谱轴上覆盖0-1200是不方便的，当分析核磁共振，特别是如果两个峰的差异只有几赫兹。然而，这只是一个装饰性的障碍。
的关键的原因这是一个允许a的公式field-independent测量信号的意义不管核磁共振是什么使用,化学变化应该总是相同的对于给定的质子。
例如，乙醇在一定条件下，用现代强大的NMR仪器给出1.25和3.72 ppm的两个信号，上世纪中期第一批仪器出现时也是如此。有一致的结果在很多方面都有帮助，因为研究本身就有无限的可能性得到错误和惊喜。
因此，当切换到更强大的NMR时，比如从300 MHz到900 MHz, TMS信号的位移会发生变化，但由于我们将其除以仪器的工作频率，ppm值保持不变:
这是一个很自然的问题如果结果是一样的，为什么要使用更强大的核磁共振?特别是当它们不仅购买而且维护都非常昂贵的时候。
首先,结果却不尽相同，他们好多了。我们可能并不总是需要这种改进，但它就在那里;我们看足球比赛不需要强大的望远镜。
唯一保持相同的是给定信号的ppm值。
所以,结果有什么不同?
300 MHz和900 MHz核磁共振的区别是ppm与Hz的关系。对于300 MHz的仪器，1ppm等于300 Hz，对于900 MHz的仪器，它对应于900 Hz。
现在，如果两个质子用300 MHz的仪器发出几乎相同的信号，假设差异只有15 Hz，很难区分信号，因为它们是重叠的:
另一方面，如果我们切换到900兆赫的仪器，这些质子共振频率的差异会随着磁场的增加而增加三倍。所以现在，信号的差异是45赫兹，这足以让它们分开，但保持ppm值完全相同:
在下一篇文章中，我们将更具体地讨论最常见官能团的ppm值。
检查也
写得很好，解释得很好，让我很容易理解，甚至向我的朋友解释。也对核磁共振的话题产生了兴趣