氫是構成有機化合物的重要元素，核磁共振氫譜通過相關氫的化學位移、耦合裂分以及積分等為有機化合物的結構解析提供了大量有價值的信息。烷氫、烯氫、炔氫、芳香氫以及醛基氫等常規氫在氫譜裏的表現特征性很強歸屬較容易。相對這類氫原子，活潑氫的解析就要複雜得多。所謂活潑氫是指有一定的酸性，容易離去或容易發生交換的氫，一般在其周圍有強吸電子基團。常見的活潑氫一種是直接與雜原子相連，如OH、NH、SH等基團上的氫原子，涉及的化合物類型有醇、酚、羧酸、胺、酰胺、硫醇等；或者是羰基或硝基等基團的α-氫。由於它們受活潑氫的交換作用及氫鍵形成的影響，活潑氫的峰和連接在碳原子上的氫的峰有很大不同，活潑氫在不同條件下化學位移值很不固定，並在一個較大的範圍變動，而峰形也有可能像其他的氫一樣比較尖銳，甚至有裂分但是某些情況又比較鈍，甚至不出峰。因此，活潑氫的核磁共振氫譜解析對化合物結構推導有重要意義。
氫原子在有機化合物分子中以單鍵形式與其他原子相連接，氫原子的化學位移、峰形會受到相連原子成鍵影響，最常見的活潑氫是與O、N和S元素相連的，其元素電負性、鍵長及所在化合物類型和相關活潑氫化學位移見表1。O-H、N-H、S-H的化學位移基本覆蓋了氫譜的全部範圍。
影響活潑氫的因素有很多，例如(1)與相連雜原子的電負性有關; (2)當與活潑氫相連的雜原子直接與雙鍵或苯環相連接時，由於受到苯環或者雙鍵所在平麵的各向異性去屏蔽作用以及雜原子與芳環或雙鍵的p-π共軛效應造成的活潑氫周圍電子雲密度減小，屏蔽效應也就隨之減弱，質子的化學位移將向低場移動，活潑氫化學位移增大，酚的活潑氫化學位移比相應脂肪醇化學位移大，芳香胺比脂肪胺大；N-芳基取代的酰胺活潑氫化學位移比飽和烷基取代的大等等。(3)氫鍵的形成與溶液濃度、pH、溫度、溶劑等都很有關係，不同的測試環境將造成氫鍵的締合和解離情況不同，使其化學位移在較大的範圍內變化。
選擇溶劑時，需要考慮溶劑本身是否含有活潑氫，另外溶劑與樣品的活潑氫會不會形成分子間氫鍵。以乙醇為例(圖1)，當選擇氘代甲醇CD3OD為溶劑時，乙醇的活潑氫會與氘代甲醇殘存質子信號重合，在δ4.81處產生吸收；當使用氘代二甲基亞碸DMSO-d6為溶劑時，由於溶劑很難避免會含有少量的水，在δ3.3左右出峰，本圖移除了殘餘水峰，活潑氫在δ4.33處；而以CDCl3為溶劑進行測定時，羥基信號在δ2.61處；同樣在CD3CN中測定時，羥基信號在δ2.60 [4]處。
在核磁共振氫譜中，多數情況下活潑氫吸收峰的峰形表現得與碳上的質子信號相同，峰形尖銳，積分麵積與質子數成比例；但有時活潑氫的峰會拉寬，甚至延展得幾乎與譜圖基線一致，如圖2中N-甲基乙酰胺[4]的活潑氫在δ6.4處的吸收峰型很平緩。活潑氫的譜峰積分麵積也有可能不足，低於相應的活潑氫的個數。
同時，化合物結構因素對活潑氫峰形也有深遠影響，如羧基的活潑氫、螯合的羥基、烯醇的羥基一般都會表現為寬單峰。與氧原子和硫原子上的活潑氫比較，氧原子和硫原子隻能與一個質子相連，而氮上質子有伯和仲之分，另外其氫鍵程度的不同也會使活潑氫存在一定的差異，對活潑氫的核磁共振信號也會產生影響。伯酰胺RCONH2分子中N上孤對電子與羰基p-π共軛使得C―N鍵具有部分雙鍵的性質，C―N鍵不能自由旋轉，旋轉受限使NH2的兩個質子化學不等價，因此兩個氫雖然連接在同一個原子上，譜峰化學位移並不相同，表現為兩個吸收峰，如圖3所示氯乙酰胺的NH2在δ7.5附近的兩個峰[7]；有時甚至合並為一個較平坦的寬峰[3]。仲酰胺RCONHR’以及吡咯環中的氮上氫往往也不能給出一個尖銳的峰。
常溫下，OH、NH和SH相較，OH交換速度最快，一般無裂分，表現為尖銳的單峰；氨基交換速度中等，有時會產生耦合裂分，但有時又與羥基一樣為尖銳的單峰。巰基SH質子交換速度最慢，和碳上質子一樣，會與鄰近質子有耦合作用。如苄基硫醇在CDCl3中測定(圖4)[7]，亞甲基與巰基之間產生耦合裂分，耦合常數J為7.6 Hz。
從測試條件來看，通常常溫下看不到活潑氫與鄰近氫的耦合，但隨著溫度的降低，交換變慢，就可以觀察到活潑氫與鄰近氫的耦合裂分。如甲醇在−54 °C測定，甲基受到羥基的作用，裂分為二重峰，同時羥基在甲基作用下裂分為四重峰。活潑氫在樣品之間或與溶劑之間如果形成氫鍵將會限製其交換，此時就會產生耦合裂分，如高濃度、酸性雜質或者氘代二甲基亞碸DMSO-d6 做溶劑等。
氫元素同位素有氕、氘和氚，最豐同位素是氕，也就是質子，自旋量子數I為1/2，氘是I為1的同位素。核磁共振氫譜測定的是氕元素的信號，氘不會出峰。水分子氫元素被氘取代就是重水D2O。識別活潑氫最簡單的方法是重水D2O交換，如下式所示，利用活潑氫的快速交換機製，將氕與重水的氘交換，譜圖上消失的峰就是活潑氫峰，同時δ4.8左右會出現重水的殘存質子信號[3,6]。圖7是某未知物重水交換前後的核磁共振氫譜對比[8]。
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