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4-(6-羟基己氧基)苯甲酸 4-甲氧基苯酯的NMR光谱特征是什么?

发布时间:2026-01-16 09:36:48 编辑作者:活性达人

4-(6-羟基己氧基)苯甲酸 4-甲氧基苯酯(CAS号:137407-31-9)是一种有机合成中间体,常用于液晶材料或功能性聚合物的制备。该化合物分子式为C20H24O5,结构上包含一个苯甲酸酯核心,其中苯环A通过酯键连接到4-甲氧基苯氧基(即4-甲氧基苯酯部分),而苯环A的4-位进一步取代一个6-羟基己氧基侧链(-O-(CH2)6-OH)。这种不对称结构赋予了其潜在的液晶相行为,同时羟基端基可用于进一步功能化。

在结构确证中,核磁共振(NMR)光谱是核心工具,尤其1H NMR和13C NMR可提供详细的质子和碳原子环境信息。本文从化学专业视角,基于典型NMR实验条件(溶剂:DMSO-d6,参考TMS,400 MHz 1H NMR或100 MHz 13C NMR),分析其关键NMR特征。实际谱图可能因仪器分辨率、样品纯度和溶剂微环境略有差异,但以下描述基于标准推断和类似化合物的谱学数据。

1H NMR光谱特征

1H NMR光谱是解析该分子氢原子环境的主要手段。该化合物共有24个氢原子,主要信号分布在0.8-8.0 ppm范围内,受芳香环、酯基、烷氧链和羟基影响。以下按化学位移(δ,ppm)从高到低逐一分析关键峰,包含积分、多重度和归属。

芳香区(6.8-8.0 ppm):这是谱图中最具特征性的区域,反映两个苯环的质子。

  • 8.0-7.95 ppm (2H, d, J ≈ 8.8 Hz):对应苯环A的2,6-位氢(相对于羧酸酯)。这些ortho氢受酯羰基的脱屏蔽效应影响,位移下场,并以双峰形式出现,因邻位为对位取代的meta氢耦合。
  • 7.10-7.05 ppm (2H, d, J ≈ 8.8 Hz):苯环A的3,5-位氢。meta位置的电子效应使其上场,与2,6-位形成典型的AA'BB'体系。
  • 7.00-6.95 ppm (2H, d, J ≈ 8.8 Hz):4-甲氧基苯环(苯环B)的2',6'-位氢。这些氢靠近氧原子,略微上场。
  • 6.95-6.90 ppm (2H, d, J ≈ 8.8 Hz):苯环B的3',5'-位氢,与酯氧相邻,显示对称双峰。

芳香区的总积分8H,表明两个对二取代苯环的典型模式。该区域无杂峰,证实取代基对称性。

酯甲氧基(3.8-3.85 ppm):3.82 ppm (3H, s):-O-CH3基团的奇异峰。甲氧基电子云密度高,上场于烷氧区,受苯环B的邻位效应影响。该信号纯净,是鉴别甲氧基苯酯的标志。

烷氧链区(3.4-4.0 ppm):侧链-O-(CH2)6-OH的亚甲基氢信号密集。

  • 4.00-3.95 ppm (2H, t, J ≈ 6.4 Hz):苯环A-O-CH2-(侧链1-位)。该信号下场于典型烷氧起始,因氧原子脱屏蔽,并以三重峰显示,因邻接-CH2-的n+1规则耦合。
  • 3.40-3.45 ppm (2H, t, J ≈ 6.4 Hz):-CH2-OH(侧链6-位)。三重峰,上场于链中部,受羟基氢键影响。在DMSO-d6中,可能稍宽化。
  • 1.70-1.80 ppm (2H, m):侧链2-位-CH2-,五重峰状,因两侧-CH2-耦合。
  • 1.40-1.50 ppm (4H, br m):侧链3-4-位-CH2-,宽峰,积分4H,链中部信号重叠。
  • 1.30-1.40 ppm (4H, br m):侧链5-位及部分4-位-CH2-,进一步上场,呈多峰簇。

整个烷氧链积分12H(不含OH),显示柔性链的典型特征:端基三重峰和中间宽峰。链长为六碳,信号从4.0 ppm渐移至1.3 ppm,符合预期。

羟基信号(4.5-5.0 ppm):4.8-4.6 ppm (1H, t, br, 可变):-OH氢,受氢键和浓度影响,位移可漂移。在DMSO-d6中,常为三重峰(与-CH2-耦合,J ≈ 5 Hz),积分1H。若样品干燥,可能不明显或移至更高场。

总体1H NMR谱图简洁,总积分24H(含OH),无意外杂峰表明高纯度。芳香双峰对称性和烷氧链的梯度位移是该化合物的诊断特征。

13C NMR光谱特征

13C NMR提供碳骨架信息,该分子有20个碳原子,但由于对称性,实际信号约15-16个(苯环碳重叠,链中碳部分等价)。谱图分布在25-170 ppm,重点在羰基和芳香区。

羰基碳(165-170 ppm):167.5 ppm (s):酯C=O。典型芳香酯信号,下场最远,受氧取代影响。

芳香碳(110-160 ppm)

  • 162.5-163.0 ppm:苯环A的1-位(酯连接)和4-位(烷氧连接), quaternary碳,受两个氧取代脱屏蔽。
  • 161.5 ppm:苯环B的1'-位(酯氧连接),类似。
  • 132.0-130.0 ppm (4C):苯环A和B的2,6及2',6'-位CH,ortho碳中等位移。
  • 115.0-114.5 ppm (4C):meta CH碳(3,5和3',5'),上场区。
  • 114.0 ppm:苯环A的4-位连接碳(但实际为quaternary)。

芳香区总8个CH碳信号对称,quaternary碳无氢,强度弱。

甲氧基和烷氧碳(50-70 ppm)

  • 55.5 ppm:-O-CH3,典型甲氧基碳。
  • 68.0 ppm:苯环A-O-CH2-(侧链1-位),氧连接亚甲基,下场。
  • 62.0 ppm:-CH2-OH(侧链6-位),端基碳,受OH影响稍下场。
  • 32.5-25.5 ppm (4C):侧链2-5位-CH2-,依次上场:侧链2-位≈32.5 ppm,3-位≈29.0 ppm,4-位≈25.8 ppm,5-位≈25.5 ppm。链中碳信号可能部分重叠,显示柔性烷基链的特征。

13C NMR总信号约16个,DEPT-135可辅助区分CH2(负相)和CH3(正相)。无意外碳信号,证实结构完整性。

NMR谱学在结构确证中的应用

在实际操作中,结合1H-13C HSQC/HMBC二维NMR可进一步验证:例如,芳香H(7-8 ppm)与羰基C(167 ppm)的长程耦合证实酯键;侧链O-CH2-的H与苯C(163 ppm)的相关确认取代。COSY谱显示烷氧链的邻位耦合链(t-m序列)。

对于化学网站运营,该化合物的NMR数据有助于用户查询结构验证,尤其在合成优化中。注意实验条件:使用CDCl3溶剂时,位移可能上移0.5-1.0 ppm;羟基信号在非极性溶剂中更宽。建议纯度>95%样品,避免水分干扰OH峰。

总之,通过上述NMR特征,可可靠鉴定4-(6-羟基己氧基)苯甲酸 4-甲氧基苯酯的结构。该分析基于标准谱学原理,实际应用中宜参考数据库如SDBS或SciFinder以获取实验谱图。


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