核磁共振氢谱

核磁共振氢谱 (也称氢谱, 或者 1H谱) 是一种将分子中氢-1的核磁共振效应体现于核磁共振波谱法中的应用。可用来确定分子结构。 当样品中含有氢，特别是同位素氢-1的时候，核磁共振氢谱可被用来确定分子的结构。氢-1原子也被称之为氕。

简单的氢谱来自于含有样本的溶液。为了避免溶剂中的质子的干扰，制备样本时通常使用氘代溶剂（氘=2H， 通常用D表示），例如：氘代水D₂O，氘代丙酮(CD₃)₂CO，氘代甲醇CD₃OD，氘代二甲亚砜(CD₃)₂SO和氘代氯仿CDCl₃。同时，一些不含氢的溶剂，例如四氯化碳CCl₄和二硫化碳CS₂，也可被用于制备测试样品。

历史上，氘代溶剂中常含有少量的（通常0.1%）四甲基硅烷（TMS）作为内标物来校准化学位移。TMS是正四面体分子，其中所有的氢原子化学等价，在谱图中显示为一个单峰，峰的位置被定义为化学位移等于0ppm 。TMS易于挥发，这样有利于样品的还原。现代的核磁仪器可以以氘代溶剂中残余的氢-1（如：CDCl₃中含有0.01% CHCl₃）峰作为参照，因此现在的氘代试剂中通常已经不再添加TMS。

氘代溶剂的应用允许核磁共振仪磁场强度${\displaystyle B_0}$的自然漂移可以被氘频率-磁场锁定（也被描述为氘锁定或者磁场锁定）所抵消。为了实现氘锁定，核磁共振仪监视着溶液中氘信号的共振频率，通过对${\displaystyle B_0}$的调整来保持共振频率的恒定。另外，氘信号也可以被用来更加准确的定义0ppm，这是因为氘代溶剂的共振频率以及其与TMS的共振频率之差都是已知的。

大部分有机化合物的核磁共振氢谱中的表征是通过介于+14pm到-4ppm范围间化学位移和自旋偶合来表达的。质子峰的积分曲线反映了它的丰度。

简单的分子有着简单的谱图. 氯乙烷的谱图中包含一个位于1.5ppm的三重峰和位于3.5ppm的四重峰，其积分面积比为3:2。苯的谱图中只有位于7.2ppm处的单峰，这一较大的化学位移是芳香环中的反磁性环电流的结果。

通过与碳-13核磁共振协同使用，核磁共振氢谱成为了表征分子结构的一个强有力的工具。

化学位移符号δ虽称不上精准但广泛存在，因此常常作为谱学分析中的重要参考数据。范围一般在 ±0.2 ppm ，有时更大。确切的化学位移值取决于分子的结构、 溶剂、温度及该NMR分析所用的磁场强度及其他相邻的官能团。氢原子核对键结氢原子的混成轨域和电子效应敏感。核子经常因吸引电子的官能基解除屏蔽。未屏蔽的核子会反应较高的δ值，而有屏蔽的核子δ值较低。

官能基如羟基（-OH）、酰氧基（-OCOR）、烷氧基（ -OR ）、硝基（-NO₂ ）和卤素等均为吸引电子的取代基。 这些取代基会使C_α上相连的氢峰向低场移动大约2-4 ppm， C_β上相连的氢峰向低场移动大约1-2 ppm。 C_α 是与取代基直接相连的碳原子， C_β 是与C_α 相连的碳原子. 羰基, 碳碳双键和 芳香环等含“sp2” 杂化碳原子的基团会使其C_α上相连的氢原子峰向低场移动约1-2 ppm 。

需要注意的是，活泼的质子如羟基 （-OH）、胺基（-NH₂）、巯基（-SH）不会形成明显的化学位移。 不过，这些峰可以通过活泼氢与D₂O中的氘的交换作用而消失，因此可以被用来鉴定特征峰。

在一维核磁共振氢谱中，自旋耦合引起的峰分裂相关于与该原子耦合的H的磁环境的数目，以及每种磁环境（magnetic environment）下H的数目、自旋耦合常数（单位：Hz）。每一种磁环境会引起一次峰分裂，而峰分裂的形态则取决于该磁环境下H的数目，以及相关的耦合常数。

理论上而言，在足够低的温度下，每一个耦合的H都与峰H有着不同的耦合常数；但在实际中一些H由于对称性以及热运动（如甲基上的三个氢会快速旋转）会无法在NMR中区分耦合常数。这使得从结果上而言，在某一种磁环境下若包括n个H，则会使原峰分裂成n+1个；同时，磁环境的数目等同于自旋耦合裂分的次数。

例如，在H2C=CH-CH3的1H NMR中，二号C上的H会因为自旋耦合而形成三重-四重峰（或四重-三重峰，取决于耦合常数的大小）：两种磁环境；一种下有2个H，一种下有3个H。如果足够清晰，在图谱上会有3*4=12个小尖。