氟在先进材料中起到非常重要的作用，科研工作者可以利用氟官能团的性质来控制聚合物、药品、农用化学品、半导体等产品的化学和物理特性。氟的友好性也使它成为核磁共振波谱学中研究最多的原子核之一。本文我们将利用科研用小型无液氦核磁共振波谱仪-NMR，带您深入了解氟核磁共振波谱（¹⁹F-NMR）。

什么是氟核磁共振(¹⁹F-NMR)?

与氢(¹H)核磁共振相似，氟-19(¹⁹F)核磁共振是化学实验室常用的一种分析技术，只是氟(¹⁹F)核磁共振是测量氟-19(¹⁹F)原子的。研究人员可以通过这项技术来更多的了解含有氟的各种化合物。

我们能从氟核磁共振(¹⁹F-NMR)中了解到什么?

¹H、¹³C、¹⁹F等的自旋量子数均为1/2，它们的原子核皆为电荷分布均匀的自旋球体。所以¹⁹F和¹H一样，会发生自旋耦合和自旋分裂，且分裂规则与¹H一样，符合N+1规则。除此之外，¹⁹F可以与¹H和¹³C发生耦合，所以我们也可以通过"耦合常数"来确定氟原子在分子中的位置。

 ¹⁹F-NMR的化学位移

氢原子周围的电子密度决定了它的化学转移。电子密度高的地方，如四甲基硅烷，它的共振频率低。而在像苯一样电子密度低的地方，氢原子共振频率高。氟化学位移遵循相反的趋势。电子密度越高，共振频率越高；电子密度越低，共振频率越低。这是解析氟核磁共振波谱时非常重要的一点。例如，假设有三个含氟官能团，三氟甲基(R-CF₃)、二氟甲基(R-CHF₂)和氟甲基(R-CH₂F)。由于氟的电负性,这三种元素中最高的电子密度出现在三氟甲基(R-CF₃)，其次是二氟甲基(R-CHF₂)，然后是氟甲基(R-CH₂F)。因此，三氟甲基中的氟原子核出现在最高频率下共振，而氟甲基中的氟核在低频率下共振。

为什么¹H和¹⁹F原子核在它们的化学变化方面表现不同呢？

¹H原子核周围s-轨道电子是反磁性的。这些反磁性电子使质子核处在一个减小的磁场(有时被称为有效磁场)。因此，它们的共振频率较低。然而，氟电子(p-轨道电子)是顺磁的。这些电子会使氟原子核经历磁场增加，因此它们会在更高的频率上共振。

下图为氟核磁共振标准品，可以帮助您更好地理解¹⁹F-NMR化学位移。

氟元素化学位移

¹⁹F-NMR谱图展示：

¹⁹F-NMR数据采集于美国Anasazi EFT-60/90系列无液氦核磁共振波谱仪。

化合物DCDFE 氟谱

化合物二氟苯 氟谱

文中使用的科研用小型无液氦核磁共振波谱仪-NMR是美国Anasazi公司研发的。设备采用台式设计、无需液氦，测得的数据已多次发表在化学类期刊杂志上，如J Am Chem Soc; J Med Chem；Macromolecules等，并已得到全球800多家科研院校和机构的信任和认可。

科研用小型无液氦核磁共振波谱仪-NMR

美国Anasazi的EFT-60/90系列核磁共振波谱仪具有如下优势：

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