天然溴的两种同位素 ⁷⁹Br(50.69%)、⁸¹Br(49.31%)均具有核自旋（I = 3/2），理论上都可产生 NMR 信号；但两种同位素的核四极矩显著，这使得BrNMR谱图均有明显的谱线增宽（可达数kHz），这是BrNMR实验的主要挑战。

上图为我公司400MHz核磁仪器所做⁷⁹Br和⁸¹Br的BrNMR实验。在高对称环境下，天然丰度的⁸¹Br比⁷⁹Br更强一些，强度尚可。

下表列出了Br不同离子状态下的化学位移规律，以供参考：

众所周知，铁钴镍等铁磁性物质是严禁带入核磁室的，负责管理核磁的老师也会在送检须知中标明，样品中不得含有铁钴镍等铁磁性元素，甚至可以说这是核磁安全的最高原则。但如果细究的话，这里要避免的是宏观铁磁性，这主要存在于铁钴镍等金属单质中，其原子的3d层电子的自旋磁矩在晶格中以一种特殊的相互作用（交换作用）排列整齐，形成一个个“磁畴”。即使在无外磁场时，这些磁畴也有自发磁化。任何宏观上具有铁磁性的物体都绝不能靠近磁体，类似扳手、曲别针、含铁屑样品这样的宏观磁性物体会严重扭曲NMR超导磁体赖以生存的、极其均匀的静磁场（B₀），并对磁体产生巨大的机械力，可能导致“失超”或永久损坏！

但NMR观测的是原子核自身的磁矩，来源于原子核内部质子和中子的自旋。这与核外电子的磁性完全无关，以⁵⁹Co为例，在形成配合物后，这些原子的3d层电子已经与其他原子通过化学键结合，其电子自旋可能处于配对状态（反磁性，如Co(III)低自旋d⁶），也可能有未配对电子（顺磁性，如Co(II)高自旋d⁷），但无论如何，这些化合物本身都不具备铁磁性。它们不会像一块磁铁那样，对整个磁体的均匀磁场产生灾难性的扭曲。

反磁性的物质在核磁实验中以窄峰呈现；而顺磁性物质(分子内部有未配对电子)会产生很大的局部磁场，因此顺磁性物质的谱宽范围很宽（可能有数千ppm），谱峰增宽（T₁弛豫极短，谱峰有可能宽到看不到）但对磁体本身危害有限。

以上就是可以做铁钴镍核磁共振的原因。而这里面，占91.75%丰度的⁵⁶Fe自旋量子数 I = 0，没有核磁共振现象，虽然⁵⁷Fe有自旋（I=1/2），但天然丰度只有2.12%，灵敏度极低，在常规实验中非常难测；同样的，占Ni同位素丰度68.08%的⁵⁸Ni自旋量子数 I = 0，而有磁性的⁶¹Ni丰度只有1.14%，且灵敏度极低，也不适合；相比之下，天然丰度100%并且自旋量子数 I = 7/2的核⁵⁹Co成为了可行且有价值的实验对象。

上图为我公司400MHz核磁共振所做核磁共振⁵⁹CoNMR，可以看到反磁性状态下的⁵⁹Co呈现了高强度，高分辨率的特性，仅仅128次的扫描，就得到了这个“铁磁性”核化合物相当不错的谱图。

但是要特别小心的是，不能因为铁钴镍配合物可以做核磁就认为这类化合物可以大张旗鼓地进入核磁室，毕竟你没有办法确保你手头化合物的纯度及组成。对于核磁这类精密仪器，铁磁性元素的送检一定要提前告知，让专业人员评估潜在危险，将实验风险尽可能降低。

Sc只有一种同位素⁴⁵Sc，自旋量子数 (I)为7/2，以¹H为基准计算的相对灵敏度为0.30，是一个灵敏度尚可的核，但是核四极矩效应显著，谱峰展宽效应明显。

上图为我公司400MHz核磁所做的⁴⁵ScNMR，在pH<2的环境下，水溶液中的Sc³⁺信号出在0 ppm，由于水合Sc³⁺的球对称特性，谱峰尖锐，仅仅128次的扫描就得到了不错的谱图。

由于⁴⁵Sc对配位环境极端敏感，使其化学位移分布很宽，通常而言高配位数 → 更强的屏蔽 → 位移向高场（更负）移动，例如八配位 < 七配位 < 六配位 < 五配位（δ值依次增大），在非常低的配位数（如三配位）有机Sc化合物中，化学位移甚至可达到 +2000 ppm 以上。而高电负性环境，会导致化学位移向高场移动，如 [ScF₆]³⁻ 中，δ可低至 约 -300 ppm。下面表格列出了不同状态下Sc的化学位移，供参考：

自然界中，氯元素主要由两种稳定的同位素组成：³⁵Cl和³⁷Cl，两种都是核磁可观测核，特性如下：

与³⁷Cl相比，³⁵Cl凭借更高的自然丰度、更高的灵敏度成为常规氯 NMR 实验的首选同位素。

上图为我公司400MHz核磁所做同一NaCl溶液的³⁵ClNMR和³⁷ClNMR，在同样扫描次数下(128次)，³⁵ClNMR确实比³⁷ClNMR信噪比更高（可以从基线“粗细”看出），而两者谱宽差别并不大。有趣的是，同一化合物同一元素的不同同位素化学位移通常是一致的，这是由于NMR 的化学位移主要取决于原子核周围的电子环境（屏蔽效应）。由于 ³⁵Cl和 ³⁷Cl是同一种元素的同位素，它们拥有相同的质子数和电子数，因此在分子中产生的电子云分布和化学环境是完全一致的，因此溶液状态下的NaCl在³⁵ClNMR和³⁷ClNMR的出峰位置都可以标定为0 ppm。

当然表格中我们还可以看到，由于核四极矩的原因，³⁷Cl比³⁵Cl对环境变化更敏感。在研究溶液中的离子缔合、溶剂化效应或分子动力学时，这种对局部电场梯度的高敏感性反而是一个优势，因为它能提供更丰富的关于离子周围环境变化的信息（如离子对的形成）。事实上，北京大学刘瑞麟教授课题组就曾经用 ³⁵ClNMR 谱图来判断离子对的类型https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB19920611。

铂有6个天然存在的稳定同位素，它们的丰度和自旋量子数（I）如下：

显然，¹⁹⁵Pt是唯一可以用于核磁共振检测的核。幸运的是，¹⁹⁵Pt的天然丰度高(33.78%)，1/2的自旋量子数使其核电荷分布球形对称，谱峰尖锐；这使得¹⁹⁵PtNMR检测成为可能。

上图为我公司400MHz核磁所做¹⁹⁵PtNMR谱图。

¹⁹⁵PtNMR的灵敏度接近或略高于CNMR，我们花费约一个小时时间才得到了上面这张谱图。但与CNMR相比，¹⁹⁵PtNMR的谱宽分布极宽，涵盖了9000ppm至-6000ppm的范围，这对于核磁信号采集是个挑战，如果我们能确知样品的出峰范围，适当缩小谱宽有助于得到更理想的谱图。

目前¹⁹⁵PtNMR主要应用于阐明铂类抗癌药物的水解、DNA加合及代谢机制，表征均相催化剂的活性物种与失活路径，以及解析新型铂配合物的几何构型、电子结构与异构化动力学。例如直接测定铂中心的化学位移和与直接键合核的大范围偶合常数，用于快速判断铂的氧化态、配体环境和几何构型。

¹⁹⁵PtNMR的化学位移，主要由铂的氧化态和配体场强决定。通常规律是：配体场越强、铂氧化态越低，δ 值越负（高场屏蔽区）。以下列表便于大家参考。

液体核磁共振铯谱（¹³³Cs NMR）是一种研究溶液中铯离子（Cs⁺）及其配合物结构、动力学和相互作用的重要谱学技术。¹³³Cs是铯的唯一天然同位素，自旋量子数 I = 7/2，属于四极核，天然丰度为100%，相对灵敏度较高（约为¹H的4.7%），是核磁共振研究中较为友好的核种之一。

上图为我公司400MHz核磁所做核磁共振¹³³CsNMR谱，信号还是比较好出的，128次的扫描即得到了满意的结果。当然这也和该样品以Cs⁺ 状态存在有关，由于 Cs⁺ 周围电场梯度高度对称（被水分子球状包围），其四极矩弛豫被有效平均，因此峰型尖锐且对称。事实上，¹³³Cs具有中等四极矩，其弛豫机制以四极弛豫为主，对局部电场梯度敏感，非对称环境下峰型会有一定展宽，但这个特性也可为我们提供¹³³Cs的配位环境对称性及动力学信息。

自然界中的Nb以⁹³Nb形式存在，其自旋量子数I=9/2，属于四极核，这意味着⁹³NbNMR在非对称环境下谱峰会展宽(几十至数千Hz)。⁹³Nb在400MHz核磁的共振频率约为98MHz，常见谱宽在100ppm至-2000ppm，叠加其100%的天然丰度，在对称环境下还是比较容易出峰的。

上图为我公司400MHz核磁所做⁹³NbNMR，检测样品为七氟铌酸钾。K₂NbF₇的阴离子 [NbF₇]²⁻是高度对称结构，这一优势使图中⁹³NbNMR谱峰较窄，仅仅128次的扫描就得到了较好的效果。

细心的朋友可能会关注到这个奇特的峰型。¹⁹F是1/2核，与⁹³Nb直接相连的7个¹⁹F理论上应该使⁹³Nb呈现“八重峰”才对。然而，2In+1规则仅在耦合常数J远大于化学位移差Δν的情况下才存在，在J与Δν近似的情况下，谱图会呈现违反2In+1的二级耦合效应，图中的“五重峰”就是在这种二级耦合下部分谱线重叠后形成的。

自然界中的钒有两种同位素：⁵⁰V（放射性，微量）和⁵¹V（稳定，丰度高达99.75%）。因此，钒核磁共振实验我们选择的对象基本都是⁵¹V。

⁵¹V核的自旋量子数 I = 7/2，属于四极核。这意味着⁵¹V核磁信号对所处化学环境的电场梯度极其敏感，这导致信号峰通常较宽。但另一方面，虽然钒是金属，但⁵¹V其极高的丰度及较高的旋磁比，使其核磁信号一般比较容易得到。

上图为我公司400MHz所做的核磁共振⁵¹VNMR，可以看出，仅仅32次的扫描时间，高对称性的VOCl₃就给出了接近于氢谱的核磁信号。

但另一方面，⁵¹VNMR的谱宽跨度横跨100ppm至-2000ppm的区域，这意味着不同氧化态（从V²⁺到V⁵⁺）、不同配位结构（四面体、三角双锥、八面体等）的钒，能在核磁⁵¹VNMR中得以区分。在钒氧基电池（一种有前景的液流电池）中，电解液的钒离子（V²⁺, V³⁺, VO²⁺, VO₂⁺）的价态和配位状态直接决定电池性能，⁵¹VNMR强信号，广谱宽的特性使其成为监测电解液健康状态、防止沉淀物生成的理想工具。

以下是不同价态⁵¹V的出峰位置

• V(Ⅳ)O²⁺：-540至-560 ppm（受配体种类影响）
• V(Ⅴ)O₂⁺：-720至-750 ppm
• V(Ⅲ)：约-1550 ppm（宽峰）
• V(Ⅱ)：约-2250 ppm