什么是核磁共振？

核磁共振是磁矩非零的原子核在外磁场作用下，在自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收一定频率的射频辐射的物理过程。核磁共振波谱是光谱学的一个分支。它的共振频率在无线电频段，对应的跃迁是核自旋在核塞曼能级的跃迁。

磁共振成像的应用：磁共振成像已经成为一种常用的成像方法。磁共振成像作为一种新的影像技术，不会影响人体健康，但有六类人不适合做磁共振成像，即有心脏起搏器者、有或疑似眼内金属异物者、动脉瘤银夹结扎者、体内有金属异物或金属假体者、有生命危险的危重患者、幽闭恐惧症患者等。不要带监控仪器、救援设备等。进入核磁共振室。另外，怀孕不到3个月的孕妇，最好不要做核磁共振。

发现病变

磁共振成像(MRI)是一种基于核磁共振原理的新型医学成像技术。对脑、甲状腺、肝、胆、脾、肾、胰腺、肾上腺、子宫、卵巢、前列腺等实质器官，以及心脏、大血管都有很好的诊断功能。与其他辅助检查方法相比，MRI具有成像参数多、扫描速度快、组织分辨率高、图像清晰等优点。可以帮助医生“看到”不易察觉的早期病变，成为肿瘤、心脏病、脑血管疾病早期筛查的利器。

据了解，由于金属会干扰施加的磁场，患者在进行核磁共振成像前，必须取出体内所有的金属物体。不要佩戴有磁性的物品，如手表、金属项链、假牙、金属纽扣、金属避孕环等。做个核磁共振。另外，佩戴心脏起搏器和体内有顺磁性金属植入物，如金属夹、支架、钢板、螺钉等。不能通过核磁共振检查。上腹部(如肝脏、胰腺、肾脏、肾上腺等。).)一定要空腹检查，但是检查前可以喝足够的水，有助于胃和肝脾的界限更清晰。

耦合常数

自旋耦合的度量称为自旋的耦合常数，用符号J表示，J的值表示耦合的强度。J的左上角常标有数字，表示两个耦合核之间的键数，J的右下角标有其他信息。耦合常数本质上是质子自旋分裂时两个核磁共振能量之差，可以用共振吸收的位置差来反映，即图中分裂峰之间的距离。

耦合常数与两个活性核之间的相对位置有关，并随着分离键数目的增加而迅速减小。一般来说，当两个质子之间相隔少于或等于三个单键时，就会发生耦合分裂。当被三个以上的单键分开时，耦合常数趋于零。例如，在丁酮中，Ha和Hb之间有三个单键，因此它们之间可以发生偶联裂解。而Ha与Hb之间或Hb与Hc之间有三个以上的单键，所以它们之间的耦合极弱，即耦合常数趋于零。然而，在它们之间插入一个双键或三键的两个质子可以远程耦合。

化学位移随着外磁场的变化而变化。与化学位移不同，耦合常数不随外磁场的变化而变化。

自旋耦合的原因

谱线分裂是如何发生的？在外磁场的作用下，质子会自旋，自旋的质子会产生一个小磁矩，通过成键价电子的转移影响相邻的质子。质子的自旋有两个方向。如果自旋时外磁场感应强度为与外磁场对齐的质子，其相邻质子感受到的总磁感应强度为B0-B’，自旋时相邻质子感受到的总磁感应强度为B0-B’，与外磁场对齐的质子相反。因此，当核磁共振发生时，一个质子的信号分裂成两个，这被称为自旋分裂。一般来说，自旋分裂只发生在被三个化学键分开的不相等的质子之间。

等效磁不等价

在一个分子中，化学位移相同的原子核称为等效化学位移核。当一个分子中两个相同的原子处于相同的化学环境中时，称为化学等价(C

化学等价)，化学等价的质子必须有相同的化学位移。例如，CH2Cl2中的两个1H是化学等价的，它们的化学位移是相同的。然而，所有具有相同化学位移的质子不一定是化学等价的。区分分子中的质子是否化学等价对于光谱读取非常重要。通常，判别的依据是分子中的质子如果能通过对称操作或快速机制进行交换，则是化学等价的。可以通过旋转对称轴来交换的质子称为同伦质子。

在位等位质子

何环境中都是化学等价的。通过镜面对称操作能互换的质子叫对映异位质子(enantiotopic Pmton)。一组化学位移等价(chemical shift equivalence)的核，如对组外任何其它核的偶合常数彼此之间 也都相同，那么这组核就称为磁等价(magnetic equivalence)核或磁全同核。显然，磁等价的核一定是化学等价的，而化学等价的核不一定是磁等价的。

在判别分子中的质子是否化学等价时，下面几种情况要予以注意。

⑴与不对称碳原子相连的 CH2 上的两个质子是化学不等价的。不对称碳原子的这种影响可以延伸到更 远的质子上。

⑵在烯烃中，若双键上的一个碳连有两个相同的基团，另一个双键碳连有两个氢，则这两 个氢是化学等价的，与带有某些双键性质的单键相连的两 个质子，在单键旋转受阻的情况下，也能用同样的方法来判别它们的化学等价性。

⑶有些质子在某些条件下是化学不等价的，在另一些条件下是化学等价的。例如环己烷 上的 CH2，当分子的构象固定时，两个质子是化学不等价的，当构象迅速转换时，两个质子是化学等价的。只有化学不等价的质子才能显示出自旋偶合。

曲线和峰面积

核磁共振谱中，共振峰下面的面积与产生峰的质子数成正比，因此峰面积比即为不同类型质 子数目的相对比值，若知道整个分子中的质子数，即可从峰面积的比例关系算出各组磁等价质子 的具体数目。核磁共振仪用电子积分仪来测量峰的面积，在谱图上从低场到髙场用连续阶梯积 分曲线来表示。积分曲线的总髙度与分子中的总质子数目成正比，各个峰的阶梯曲线髙度与该 峰面积成正比，即与产生该吸收峰的质子数成正比。各个峰面积的相对 积分值也可以在谱图上直接用数字显示出来，如果将含一个质子的峰的面积指定为 1，则图谱上 的数字与质子的数目相符。

图谱的简化

一级图谱比较简单，可以直接根据上面所述几个方面来进行剖析，但解剖的顺序可以根据实 际情况灵活掌握。高级图谱的谱线一般都很复杂，难以直接剖析，为了便于解剖，最好在剖析前， 先采用合理的方法简化图谱 a 简化图谱常用的方法请参阅有关专著。

去偶处理

13C 的核磁共振原理与 1H 的核磁共振原理相同，因此 13C 与直接相连的氢核也会发生偶合作用。由于有机分子大都存在碳氢键，从而使裂分谱线彼此交叠，谱图变得复杂而难以辨认，只有通过去偶处理，才能使谱图变得清晰可辨。最常用的去偶法是质子(噪声)去偶法。该法采用双照射法，照射场(H2)的功率包括所有处于各种化学环境中氢的共振频率，因此能将 13C 与所有氧核的偶合作用消除，使只含 C、H、O、N 的普通有机化合物的 13C-NMR 谱图中，13C 的信号都变成单峰，即所有不等性的 13C 核都有自己的独立信号。因此，该法能识别分子中不等性的碳核。下图是丙酮的 13C 谱。(a)是偶合谱，(b)是质子去偶谱。在偶合谱中，羰基碳(=206.7)与六个氢发生二键偶合，裂分成七重峰，碳(=30.7)与三个氢发生一键偶合，裂分成四重峰。在质子去偶谱中，羰基碳和碳的裂分峰均变成了单峰。丙酮有两个相同的碳和一个羰基碳，碳的峰强度较羰基碳的峰强度大。质子(噪声)去偶碳谱就是通常说的碳谱，又称为宽带去偶碳谱，用 13C{H}表示。其它去偶的方 式还很多，有兴趣的读者请参阅有关专著。