二、氢谱(含习题)
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甲基甲酰胺中的两个甲基因 C—N 键旋转受阻而不等价，谱图上出现两个信 号。但是，当温度升高，C—N 旋转速度足够快时，它们变成化学等价，在谱 图上只出现一个谱峰。
磁等价
如果两个原子核不仅化学位移相同（ 即化学等价），而且还以相同的耦合常数与 分子中的其他核耦合，则这两个原子核就是磁等价的。
乙醇分子中甲基的三个质子有相同的化学环境，是化学等价的，亚甲基的两个质 子也是化学等价的。同时，甲基的三个质子与亚甲基每个质子的耦合常数都相等 ，所以三个质子是磁等价的，同样的理由，亚甲基的两个质子也是磁等价的。
2. 分子间氢键形成的程度与样品浓度、测定时的温度以及溶剂类型等有关，因 此相应的质子化学位移值不固定，随着测定条件的改变在很大范围内变化。 如醇羟基和脂肪胺的质子化学位移一般在 0.5-5 范围内变动，酚羟基质子则 在 4-7 范围内变动。
氢键形成对质子化学位移的影响规律
氢键缔合是一个放热过程，温度升高不利于氢键形成。因此在较高 的温度下测定会使这一类质子谱峰向高场移动，化学位移值变小。 在核磁共振测定时，可以通过改变测定温度，观察谱峰位置改变情 况确定 OH 或 NH 等产生的信号；
单键的各向异性效应
碳碳单键是由碳原子的 sp3杂化轨道重叠而成的。sp3杂化轨道是非球形对称的 ，所以也会产生各向异性效应。在沿着单键键轴方向的圆锥是去屏蔽区，而键轴 的四周为屏蔽区。
与双键、三键形成的环电流相比，单键各向异性效应弱得多，而且因为单键在大 部分情况下能自由旋转，使这一效应平均化，只有当单键旋转受阻时才能显示出 来。
Hc Hb HO Ha
(Hb)=3.55 ppm (Hc)=0.88 ppm
氢键的影响
-OH、-NH2等基团能形成氢键。例如，醇形成的分子间氢键和 -二酮的烯醇式形成的分子内氢键。
R ROHO
H OO
R
R'
H
1. 因为有两个电负性基团靠近形成氢键的质子，它们分别通过共价键和氢键产
生吸电子诱导作用，造成较大的去屏蔽效应，使共振发生在低场。
产生这种现象的原因是核磁共振仪有一定的“时标”（ time scale），即检测 速度，相当于照相机的快门。若分子的两种形式交换速度远远快于仪器的时标， 仪器测量到的只是一个平均信号；若交换速度远慢于仪器时标，仪器能检测某一 瞬间的现象。
交换反应
分子间的交换反应
分子中的—OH、—NH2等活泼氢可在分子间相互交换。例如 在羧酸水溶液中可发生如下交换反应：
范德华效应
当两个原子相互靠近时，由于受到范德华力作用， 电子云相互排斥，导致原子核周围的电子云密度降低 ，屏蔽减小，谱线向低场方向移动，这种效应称为范 德华效应。
这种效应与相互影响的两个原子之间的距离密切相关 ，当两个原子相隔 0.17nm（即范德华半径之和）时 ，该作用对化学位移的影响约为 0.5，距离为 0 . 2 0 nm 时 影 响 约 为 0 . 2 ， 当 原 子 间 的 距 离 大 于 0.25nm 时可不再考虑。
对位取代苯2，Ha和 Ha’ ，Hb和 Hb’ 是化学等价的，但 Ha与 Hb是间隔三个键的 邻位耦合（3J ），Ha’ 与 Hb是间隔五键的对位耦合（5J ），所以它们不是磁等 价的；同样，处于取代基 Y 邻位的 Hb和 Hb 也是化学等价，但不是磁等价的。 如果是对称的三取代苯3，则 Ha和 Ha’ 是磁等价的，因为它们与 Hb都是间位耦 合（4J），耦合常数相等。
各向异性效应
化合物中非球形对称的电子云，如 电子系统，对邻近质 子会附加一个各向异性的磁场，即这个附加磁场在某些区 域与外磁场 B0的方向相反，使外磁场强度减弱，起抗磁性 屏蔽作用，而在另外一些区域与外磁场 B0方向相同，对外 磁场起增强作用，产生顺磁性屏蔽的作用。
通常抗磁性屏蔽作用简称为屏蔽作用，产生屏蔽作用的区 域用“ + ”表示，顺磁性屏蔽作用也称作去屏蔽作用，去 屏蔽作用的区域用“ -”表示。
核磁共振氢谱
核磁共振氢谱（1H NMR），也称为质子磁共振谱（proton magnetic resonance，pmr），是发展最早，研究得最多 ，应用最为广泛的核磁共振波谱。在较长一段时间里核 磁共振氢谱几乎是核磁共振谱的代名词。原因:
一是质子的旋磁比 较大,天然丰度接近 100%,核磁共振测定 的绝对灵敏度是所有磁核中最大的。在 PFT NMR 出现之前，天 然丰度低的同位素，如13C 等的测定很困难.
化学等价
化学等价与否的一般情况如下： 因单键的自由旋转，甲基上的三个氢或饱和碳原子上三个相同基团都是化学等价
的。 亚甲基（CH2）或同碳上的两个相同基团情况比较复杂，须具体分析。
固定环上 CH2两个氢不是化学等价的，如环已烷或取代的环已烷上的 CH2； 与手性碳直接相连的 CH2上两个氢不是化学等价的； 单键不能快速旋转时，同碳上的两个相同基团可能不化学等价，如 N，N 二
在非极性溶剂中，浓度越稀，越不利于形成氢键。因此随着浓度逐 渐减小，能形成氢键的质子共振向高场移动，但分子内氢键的生成 与浓度无关。所以也可以用改变浓度的办法确定这一类质子的核磁 共振信号。
溶剂效应
同一化合物在不同溶剂中的化学位移会有所差别，这种 由于溶质分子受到不同溶剂影响而引起的化学位移变化称 为溶剂效应。溶剂效应主要是因溶剂的各向异性效应或溶 剂与溶质之间形成氢键而产生的。
11-12 0.4-3.5 2.9-4.8 5-6.5 6-8.2
R-SH
0.9-2.5 RCONHAr, ArCONHAr 7.8-9.4
核的等价性
核的等价性：化学等价和磁等价 化学等价又称化学位移等价。如果分子中有两个相同的原子或基团处于相
同的化学环境时，称它们是化学等价。化学等价的核具有相同的化学位移 值。 通过对称性操作可以来判断原子或基团的化学等价性。如果两个基团可通 过二重旋转轴互换，则它们在任何溶剂中都是化学等价的。 如果两个相同基团是通过对称面互换的，则它们在非手性溶剂中是化学等 价的，而在手性溶剂中不是化学等价的。
在氘代氯仿溶剂中，样品分子与溶剂分子没有作用，处于羰基氧同一侧的甲基（ ）因空间位置靠近氧原子，受到电子云的屏蔽较大，在较高场共振，2.88；处于 另一侧的甲基（）在较低场， 2.97。在该体系中逐步加入溶剂苯，随着加入 量增多， 和 甲基的化学位移逐渐靠近，然后交换位置，即 甲基的谱峰出现在 较高场，而 甲基的谱峰出现在较低场。
减小，所以共振发生在较低场，值较大。
CH3X
CH3F CH3OCH3 CH3Cl CH3Br CH3CH3 CH3H CH3Li
X的电负性 4.0 3.5
(ppm) 4.26 3.24
3.1 2.8 2.5 3.05 2.68 0.88
2.1 0.98 0.2 -1.95
影响化学位移的因素---诱导效应
RCOOHa + HOHb RCOOHb + HOHa 结果在核磁共振谱图上，羧酸水溶液既不显示纯羧酸的信号，也不显示 纯水的信号，而只能观测到一个平均的活泼氢信号，信号的位置与溶液 中羧酸和水的摩尔比有关。
观察=Na* a+Nb* b 当体系中存在多种活泼氢时，同样也只能观测到一个平均的活泼氢信号
1H 是有机化合物中最常见的同位素，1H NMR 谱是有机物结构解 析中最有用的核磁共振谱之一。
核磁共振氢谱
6 4 44
提供的结构信息： 、J、峰的裂分情况和峰面积
氢化学位移
1. 化学位移值能反映质子的类型以及所处的化学环境，与分子 结构密切相关
2. (TMS)=0
(TMS)=10 =10-
sp3、sp2和 sp杂化轨道中的 s成分依次增加，成键电子对质子的屏
蔽作用依次减小， 值应该依次增大。实际测得的乙烷、乙烯和乙 炔的质子 值分别为 0.88、5.23 和 2.88。
乙烯与乙炔的次序颠倒了。这是因为下面将要讨论的非球形对称的 电子云产生各向异性效应，它比杂化轨道对质子化学位移的影响更 大。
电负性基团越多，吸电子诱导效应的影响越大，相应的质子 化学位移值越大，如一氯甲烷、二氯甲烷和三氯甲烷的质子 化学位移分别为 3.05、5.30 和 7.27。
电负性基团的吸电子诱导效应沿化学键延伸，相隔的化学键 越多，影响越小。例如，在甲醇、乙醇和正丙醇中的甲基随 着离 OH 基团的距离增加化学位移向高场移动，分别为 3.39,1.18 和0.93。可见取代基对 位上的质子影响很大， 对 位上的质子虽有影响，但影响程度大大降低，而对位质 子影响可以忽略不计。
芳烃的各向异性效应
H: 7.3
环外氢受到强的去屏蔽作用: 8.9；环内H 在受到高度的屏蔽作 用，故 : -1.8
双键的各向异性效应
屏蔽
去屏蔽
H O
R
H: 5-6
H: 9-10
三键的各向异性效应
三键是一个 键（sp杂化） 和两键组成。sp 杂化形成 线性分子，两对 p 电子相互 垂直，并同时垂直于键轴， 此时电子云呈圆柱状绕键轴 运动。炔氢正好处于屏蔽区 域内，所以在高场共振。同 时炔碳是 sp杂化轨道，C—H 键成键电子更靠近碳，使炔 氢去屏蔽而向低场移动，两 种相反的效应共同作用使炔 氢的化学位移为 2-3 ppm。
各种基团中质子化学位移值的范围
5
3
1
活泼氢的化学位移
化合物类型
（PPM)
化合物类型
（PPM)
醇
0.5-5.5 Ar-SH
3-4
酚(分子内缔合)
10.5-16
其它酚
4-8
烯醇(分子内缔合） 15-19
羧酸
10-13
RC=NOH
7.4-10.2
RSO3H RNH2, R2NH ArNH2, Ar2NH, ArNHR RCONH2, ArCONH2 RCONHR’, ArCONHR
3. 影响化学位移的因素：
= d + p + a + s H核外只有s电子，故d 起主要作用， a 和s对也有一定的 作用。
影响化学位移的因素---诱导效应
核外电子云的抗磁性屏蔽是影响质子化学位移的主要因素。
核外电子云密度与邻近原子或基团的电负性大小密切相关， 电负性强的原子或基团吸电子诱导效应大，使得靠近它们的 质子周围电子云密度减小，质子所受到的抗磁性屏蔽（ d）
共轭效应
在共轭效应中，推电子基使H减小，拉电子基使H增
大。
(+1.43)
H
O CH3 H
H
H
H
(+1.29)
(-1.10)
OLeabharlann H(-0.59)H
H
(0.00)
H
(-0.21)
H
(-0.81)
相连碳原子的杂化态影响
碳碳单键是碳原子 sp杂化轨道重叠而成的，而碳碳双键和三键分别 是 sp2和 sp杂化轨道形成的。s电子是球形对称的，离碳原子近， 而离氢原子较远。所以杂化轨道中 s成分越多，成键电子越靠近碳 核，而离质子较远，对质子的屏蔽作用较小。
若考虑 C1上的平伏氢（Heq）和直立氢（Hax），C1—C6键与 C1—C2键均分对它 们产生屏蔽和去屏蔽作用，两种作用相互抵销。而 C2—C3键和 C5—C6键的作用 使直立氢（Hax）处于屏蔽区，在较高场共振，而平伏氢（ Heq）处于去屏蔽区 ，在较低场共振。两者的化学位移差很小，约 0.5。
溶剂效应
其原因是苯与 N，N 二甲基甲酰胺形成了复合物。苯环的 电子云吸引二甲基甲 酰胺的正电一端，而尽可能排斥负电一端。由于苯环是磁各向异性的， 甲基正 好处于屏蔽区，所以共振向高场移动，而 甲基却处于去屏蔽区，因此共振吸收 向低场移动，结果是两个吸收峰位置发生互换。
由于存在溶剂效应，在查阅或报道化合物的核磁共振数据时应该注意标明测试时所 用的溶剂。如果使用的是混合溶剂，则还应说明两种溶剂的比例。
交换反应
当一个分子有两种或两种以上的形式，且各种形式的转换速度不同时，会影响谱 峰位置和形状。例如环己烷因单键各向异性效应的影响，平伏和直立氢的化学位 移相差 0.5，但是常温下测定得到的谱图中只出现一个谱峰。这是因为常温下环 己烷的构象快速翻转，平伏和直立氢快速交换；当测定温度降低到 –89度以下时 ，环己烷的构象基本固定，就可以观察到两个吸收峰。又如上面提到的 N，N 二 甲基甲酰胺，两个甲基具有不同的化学位移值，在谱图上可以观测到两个谱峰。 但是随着温度提高，C—N 键的自由旋转速度加快，两个甲基将逐渐处于相同的 化学环境，这时观测到的就是一个谱峰。这种变化是渐进的，所以在不同的温度 条件下，可以观测到到一系列过渡状态。
磁等价
如果两个原子核不仅化学位移相同（ 即化学等价），而且还以相同的耦合常数与 分子中的其他核耦合，则这两个原子核就是磁等价的。
乙醇分子中甲基的三个质子有相同的化学环境，是化学等价的，亚甲基的两个质 子也是化学等价的。同时，甲基的三个质子与亚甲基每个质子的耦合常数都相等 ，所以三个质子是磁等价的，同样的理由，亚甲基的两个质子也是磁等价的。
2. 分子间氢键形成的程度与样品浓度、测定时的温度以及溶剂类型等有关，因 此相应的质子化学位移值不固定，随着测定条件的改变在很大范围内变化。 如醇羟基和脂肪胺的质子化学位移一般在 0.5-5 范围内变动，酚羟基质子则 在 4-7 范围内变动。
氢键形成对质子化学位移的影响规律
氢键缔合是一个放热过程，温度升高不利于氢键形成。因此在较高 的温度下测定会使这一类质子谱峰向高场移动，化学位移值变小。 在核磁共振测定时，可以通过改变测定温度，观察谱峰位置改变情 况确定 OH 或 NH 等产生的信号；
单键的各向异性效应
碳碳单键是由碳原子的 sp3杂化轨道重叠而成的。sp3杂化轨道是非球形对称的 ，所以也会产生各向异性效应。在沿着单键键轴方向的圆锥是去屏蔽区，而键轴 的四周为屏蔽区。
与双键、三键形成的环电流相比，单键各向异性效应弱得多，而且因为单键在大 部分情况下能自由旋转，使这一效应平均化，只有当单键旋转受阻时才能显示出 来。
Hc Hb HO Ha
(Hb)=3.55 ppm (Hc)=0.88 ppm
氢键的影响
-OH、-NH2等基团能形成氢键。例如，醇形成的分子间氢键和 -二酮的烯醇式形成的分子内氢键。
R ROHO
H OO
R
R'
H
1. 因为有两个电负性基团靠近形成氢键的质子，它们分别通过共价键和氢键产
生吸电子诱导作用，造成较大的去屏蔽效应，使共振发生在低场。
产生这种现象的原因是核磁共振仪有一定的“时标”（ time scale），即检测 速度，相当于照相机的快门。若分子的两种形式交换速度远远快于仪器的时标， 仪器测量到的只是一个平均信号；若交换速度远慢于仪器时标，仪器能检测某一 瞬间的现象。
交换反应
分子间的交换反应
分子中的—OH、—NH2等活泼氢可在分子间相互交换。例如 在羧酸水溶液中可发生如下交换反应：
范德华效应
当两个原子相互靠近时，由于受到范德华力作用， 电子云相互排斥，导致原子核周围的电子云密度降低 ，屏蔽减小，谱线向低场方向移动，这种效应称为范 德华效应。
这种效应与相互影响的两个原子之间的距离密切相关 ，当两个原子相隔 0.17nm（即范德华半径之和）时 ，该作用对化学位移的影响约为 0.5，距离为 0 . 2 0 nm 时 影 响 约 为 0 . 2 ， 当 原 子 间 的 距 离 大 于 0.25nm 时可不再考虑。
对位取代苯2，Ha和 Ha’ ，Hb和 Hb’ 是化学等价的，但 Ha与 Hb是间隔三个键的 邻位耦合（3J ），Ha’ 与 Hb是间隔五键的对位耦合（5J ），所以它们不是磁等 价的；同样，处于取代基 Y 邻位的 Hb和 Hb 也是化学等价，但不是磁等价的。 如果是对称的三取代苯3，则 Ha和 Ha’ 是磁等价的，因为它们与 Hb都是间位耦 合（4J），耦合常数相等。
各向异性效应
化合物中非球形对称的电子云，如 电子系统，对邻近质 子会附加一个各向异性的磁场，即这个附加磁场在某些区 域与外磁场 B0的方向相反，使外磁场强度减弱，起抗磁性 屏蔽作用，而在另外一些区域与外磁场 B0方向相同，对外 磁场起增强作用，产生顺磁性屏蔽的作用。
通常抗磁性屏蔽作用简称为屏蔽作用，产生屏蔽作用的区 域用“ + ”表示，顺磁性屏蔽作用也称作去屏蔽作用，去 屏蔽作用的区域用“ -”表示。
核磁共振氢谱
核磁共振氢谱（1H NMR），也称为质子磁共振谱（proton magnetic resonance，pmr），是发展最早，研究得最多 ，应用最为广泛的核磁共振波谱。在较长一段时间里核 磁共振氢谱几乎是核磁共振谱的代名词。原因:
一是质子的旋磁比 较大,天然丰度接近 100%,核磁共振测定 的绝对灵敏度是所有磁核中最大的。在 PFT NMR 出现之前，天 然丰度低的同位素，如13C 等的测定很困难.
化学等价
化学等价与否的一般情况如下： 因单键的自由旋转，甲基上的三个氢或饱和碳原子上三个相同基团都是化学等价
的。 亚甲基（CH2）或同碳上的两个相同基团情况比较复杂，须具体分析。
固定环上 CH2两个氢不是化学等价的，如环已烷或取代的环已烷上的 CH2； 与手性碳直接相连的 CH2上两个氢不是化学等价的； 单键不能快速旋转时，同碳上的两个相同基团可能不化学等价，如 N，N 二
在非极性溶剂中，浓度越稀，越不利于形成氢键。因此随着浓度逐 渐减小，能形成氢键的质子共振向高场移动，但分子内氢键的生成 与浓度无关。所以也可以用改变浓度的办法确定这一类质子的核磁 共振信号。
溶剂效应
同一化合物在不同溶剂中的化学位移会有所差别，这种 由于溶质分子受到不同溶剂影响而引起的化学位移变化称 为溶剂效应。溶剂效应主要是因溶剂的各向异性效应或溶 剂与溶质之间形成氢键而产生的。
11-12 0.4-3.5 2.9-4.8 5-6.5 6-8.2
R-SH
0.9-2.5 RCONHAr, ArCONHAr 7.8-9.4
核的等价性
核的等价性：化学等价和磁等价 化学等价又称化学位移等价。如果分子中有两个相同的原子或基团处于相
同的化学环境时，称它们是化学等价。化学等价的核具有相同的化学位移 值。 通过对称性操作可以来判断原子或基团的化学等价性。如果两个基团可通 过二重旋转轴互换，则它们在任何溶剂中都是化学等价的。 如果两个相同基团是通过对称面互换的，则它们在非手性溶剂中是化学等 价的，而在手性溶剂中不是化学等价的。
在氘代氯仿溶剂中，样品分子与溶剂分子没有作用，处于羰基氧同一侧的甲基（ ）因空间位置靠近氧原子，受到电子云的屏蔽较大，在较高场共振，2.88；处于 另一侧的甲基（）在较低场， 2.97。在该体系中逐步加入溶剂苯，随着加入 量增多， 和 甲基的化学位移逐渐靠近，然后交换位置，即 甲基的谱峰出现在 较高场，而 甲基的谱峰出现在较低场。
减小，所以共振发生在较低场，值较大。
CH3X
CH3F CH3OCH3 CH3Cl CH3Br CH3CH3 CH3H CH3Li
X的电负性 4.0 3.5
(ppm) 4.26 3.24
3.1 2.8 2.5 3.05 2.68 0.88
2.1 0.98 0.2 -1.95
影响化学位移的因素---诱导效应
RCOOHa + HOHb RCOOHb + HOHa 结果在核磁共振谱图上，羧酸水溶液既不显示纯羧酸的信号，也不显示 纯水的信号，而只能观测到一个平均的活泼氢信号，信号的位置与溶液 中羧酸和水的摩尔比有关。
观察=Na* a+Nb* b 当体系中存在多种活泼氢时，同样也只能观测到一个平均的活泼氢信号
1H 是有机化合物中最常见的同位素，1H NMR 谱是有机物结构解 析中最有用的核磁共振谱之一。
核磁共振氢谱
6 4 44
提供的结构信息： 、J、峰的裂分情况和峰面积
氢化学位移
1. 化学位移值能反映质子的类型以及所处的化学环境，与分子 结构密切相关
2. (TMS)=0
(TMS)=10 =10-
sp3、sp2和 sp杂化轨道中的 s成分依次增加，成键电子对质子的屏
蔽作用依次减小， 值应该依次增大。实际测得的乙烷、乙烯和乙 炔的质子 值分别为 0.88、5.23 和 2.88。
乙烯与乙炔的次序颠倒了。这是因为下面将要讨论的非球形对称的 电子云产生各向异性效应，它比杂化轨道对质子化学位移的影响更 大。
电负性基团越多，吸电子诱导效应的影响越大，相应的质子 化学位移值越大，如一氯甲烷、二氯甲烷和三氯甲烷的质子 化学位移分别为 3.05、5.30 和 7.27。
电负性基团的吸电子诱导效应沿化学键延伸，相隔的化学键 越多，影响越小。例如，在甲醇、乙醇和正丙醇中的甲基随 着离 OH 基团的距离增加化学位移向高场移动，分别为 3.39,1.18 和0.93。可见取代基对 位上的质子影响很大， 对 位上的质子虽有影响，但影响程度大大降低，而对位质 子影响可以忽略不计。
芳烃的各向异性效应
H: 7.3
环外氢受到强的去屏蔽作用: 8.9；环内H 在受到高度的屏蔽作 用，故 : -1.8
双键的各向异性效应
屏蔽
去屏蔽
H O
R
H: 5-6
H: 9-10
三键的各向异性效应
三键是一个 键（sp杂化） 和两键组成。sp 杂化形成 线性分子，两对 p 电子相互 垂直，并同时垂直于键轴， 此时电子云呈圆柱状绕键轴 运动。炔氢正好处于屏蔽区 域内，所以在高场共振。同 时炔碳是 sp杂化轨道，C—H 键成键电子更靠近碳，使炔 氢去屏蔽而向低场移动，两 种相反的效应共同作用使炔 氢的化学位移为 2-3 ppm。
各种基团中质子化学位移值的范围
5
3
1
活泼氢的化学位移
化合物类型
（PPM)
化合物类型
（PPM)
醇
0.5-5.5 Ar-SH
3-4
酚(分子内缔合)
10.5-16
其它酚
4-8
烯醇(分子内缔合） 15-19
羧酸
10-13
RC=NOH
7.4-10.2
RSO3H RNH2, R2NH ArNH2, Ar2NH, ArNHR RCONH2, ArCONH2 RCONHR’, ArCONHR
3. 影响化学位移的因素：
= d + p + a + s H核外只有s电子，故d 起主要作用， a 和s对也有一定的 作用。
影响化学位移的因素---诱导效应
核外电子云的抗磁性屏蔽是影响质子化学位移的主要因素。
核外电子云密度与邻近原子或基团的电负性大小密切相关， 电负性强的原子或基团吸电子诱导效应大，使得靠近它们的 质子周围电子云密度减小，质子所受到的抗磁性屏蔽（ d）
共轭效应
在共轭效应中，推电子基使H减小，拉电子基使H增
大。
(+1.43)
H
O CH3 H
H
H
H
(+1.29)
(-1.10)
OLeabharlann H(-0.59)H
H
(0.00)
H
(-0.21)
H
(-0.81)
相连碳原子的杂化态影响
碳碳单键是碳原子 sp杂化轨道重叠而成的，而碳碳双键和三键分别 是 sp2和 sp杂化轨道形成的。s电子是球形对称的，离碳原子近， 而离氢原子较远。所以杂化轨道中 s成分越多，成键电子越靠近碳 核，而离质子较远，对质子的屏蔽作用较小。
若考虑 C1上的平伏氢（Heq）和直立氢（Hax），C1—C6键与 C1—C2键均分对它 们产生屏蔽和去屏蔽作用，两种作用相互抵销。而 C2—C3键和 C5—C6键的作用 使直立氢（Hax）处于屏蔽区，在较高场共振，而平伏氢（ Heq）处于去屏蔽区 ，在较低场共振。两者的化学位移差很小，约 0.5。
溶剂效应
其原因是苯与 N，N 二甲基甲酰胺形成了复合物。苯环的 电子云吸引二甲基甲 酰胺的正电一端，而尽可能排斥负电一端。由于苯环是磁各向异性的， 甲基正 好处于屏蔽区，所以共振向高场移动，而 甲基却处于去屏蔽区，因此共振吸收 向低场移动，结果是两个吸收峰位置发生互换。
由于存在溶剂效应，在查阅或报道化合物的核磁共振数据时应该注意标明测试时所 用的溶剂。如果使用的是混合溶剂，则还应说明两种溶剂的比例。
交换反应
当一个分子有两种或两种以上的形式，且各种形式的转换速度不同时，会影响谱 峰位置和形状。例如环己烷因单键各向异性效应的影响，平伏和直立氢的化学位 移相差 0.5，但是常温下测定得到的谱图中只出现一个谱峰。这是因为常温下环 己烷的构象快速翻转，平伏和直立氢快速交换；当测定温度降低到 –89度以下时 ，环己烷的构象基本固定，就可以观察到两个吸收峰。又如上面提到的 N，N 二 甲基甲酰胺，两个甲基具有不同的化学位移值，在谱图上可以观测到两个谱峰。 但是随着温度提高，C—N 键的自由旋转速度加快，两个甲基将逐渐处于相同的 化学环境，这时观测到的就是一个谱峰。这种变化是渐进的，所以在不同的温度 条件下，可以观测到到一系列过渡状态。