吐昔烯化合物的NMR解析

倪海亮，陈自然，余文浩

(1.四川师范大学化学与材料科学学院,四川 成都 610066；2.四川职业技术学院 建筑与环境工程系，四川 遂宁 629000)

吐昔烯化合物的NMR解析

倪海亮1，陈自然2，余文浩1

(1.四川师范大学化学与材料科学学院,四川 成都 610066；2.四川职业技术学院 建筑与环境工程系，四川 遂宁 629000)

本论文通过核磁共振实验技术，对吐昔烯盘状液晶化合物的结构特征进行了详细的研究.通一维的1HNMR、13CNMR、DEPT,二维核磁共振gHMBC、gHSQC等实验技术对化合物的碳氢进行了归属；为该化合物结构的解析提供了有利的依据.

核磁共振(NMR);2DNMR;吐昔烯;

吐昔烯及其衍生物被视为三轮烯苯类化合物的奠基石.主要是由2,3-二氢-1-茚酮及其衍生物通过羟醛缩合获得,可以看作是1,3,5-均三苯基苯通过一个亚甲基与相邻苯基环化形成的五元环桥连起的平面多芳烃体系[1-4].它是构成C60结构的亚单元,被视为化学合成富勒烯的潜在中间体[5-6].因吐昔烯(Truxene)有一个较大的盘状共轭体系,其衍生物呈现出液晶性并具有丰富的液晶相态,比如说六酰氧基取代的吐昔烯呈现出很丰富的液晶相态,和较宽的液晶相范围.吐昔烯有一大的π共轭体系,通过分子间芳核π-π相互作用拉近了分子间的距离,使部分π轨道重叠所以吐昔烯盘状液晶化合物又显现出高的电荷载流子迁移率.所以吐昔烯盘状液晶材料作为光导材料及载流子输送材料具有区别于传统盘状液晶材料的独特之处,存在潜在的研究价值.随着对盘状液晶的研究，吐昔烯衍生物种类也越来越多，为此对该化合物的结构构建一种鉴定分析方法是很有必要的.

1.实验部分

1.1 实验仪器与测试条件

N MR谱由Varian-400MH z（美国Varian公司）, 5mm Z梯度二合一宽带探头；氢核观测频率399.80MH z,碳核的观测频率为100.54MH z，氢谱谱宽6410.3H z，碳谱谱宽25000.0H z，氢谱和碳谱实验采用标准脉冲程序；DEPT135°谱宽25000.0H z采用梯度场脉冲程序,季碳被抑制；二维核磁实验gHS Q C、gHMBC均采用梯度场脉冲程序，gHS Q C的F1(C)和F2(H)谱宽25000.0H z和6410.3H z，采样矩阵点t2×t1=64×256;gHMBC的F1(C)和F2(H)谱宽24125.5H z和6410.3H z，采样矩阵点t2×t1=64× 200,碳氢两键耦合为5H z.

图1 吐昔烯化合物的结构示意图Fig.1 structure of truxene compound a

2 结果与讨论

2.11D NMR的解析

根据茚酮三聚的反应机理推导出吐昔烯衍生物应该是一个C3对称的结构，以吐昔烯衍生物TR (OCH3)3(OCnH2n+1)3,(n=10)为例对其结构进行解析.首先经过高分辨质谱和元素分析确认得出了该化合物的分子式C60H84O6.

图2 吐昔烯化合物的氢谱图（CDCl3,400MHz）Fig.21HNMR spectrum of truxene compound（CDCl3,400MH z）

如图2所示为化合物的1H N MR谱图。低场区出现了6.908(s,3H,3×ArH),6.809(s,3H,3× ArH),为6个质子的特征吸收峰，根据化学位移和裂分特点很明显可以判定有两种芳氢质子.依据氢谱中各种氢的化学位移和裂分的特点可以推断出：3.991(t,6H,3×-OCH2-)是烷氧链上的亚甲基质子的三重特征吸收峰.3.958(s,9H3×-OCH3)是典型的甲氧基质子的特征吸收峰，在3.197(s,6H,3× CH2)处出现苄位亚甲基上氢的特征吸收峰. 1.967-1.895(m,6H,3×OCH2CH2)，1.564-1.507(m, 6H,3×OCH2CH2CH2),1.427-1.300 (m,36H,3× -OCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-),以此出现碳十烷氧链上的亚甲基特征吸收峰，另外在化学位移为0.90 (t,9H,3×CH3)处出现了末端甲基的特征吸收峰.通过对上述一维氢谱的分析，已经确定分子式中的质子数目以及氢质子的种类.

因为吐昔烯是C3对称分子所以13C N MR谱图（如图3所示）只能出现三分之一的信号，即总共有20个碳的信号峰.结合DEPT135°可以确定吐昔烯分子中有2个伯碳,10个仲碳，2个叔碳和6个季碳。结合碳谱和DEPT135°谱得出：14.162（C）和56.200（C）分别是甲基碳和甲氧基的碳；69.360（C）为与氧原子相连的亚甲基的碳，35.314（C）、31.959（C）、29.720（C）、29.698（C）、29.652-29.424（3× C）、26.222（C）、22.731（C）为其余的9个仲碳，要确定苄位仲碳和芳香环上的叔碳还需要其他的核磁共振技术进一步确定.

2.2 gHSQC的解析

图3 化合物a的碳谱和DEPT135o谱（CDCl3,400MHFig.313CNMR and DEPT135ospectrum of truxenecom pound（CDCl3,400MHz）

图4 为吐昔烯化合物的异核单量子相关谱(gHSQC)Fig.4gHSQC spectrum of truxene compound

如图4所示在gHSQC的谱图中，低场区出现的芳香质子6.908(s,3H,3×ArH),6.809(s,3H,3× ArH)的相关信号分别为108.338（C）和106.456（C），但是要确定哪一个3位的碳氢信号，哪一个是6的位碳氢信号还要通过后面的gHMBC确定.3.991(t,6H,3×-OCH2-)和3.958(s,9H3×-OCH3)的相关信号分别为69.360（C）和56.200（C），结合上面氢谱碳谱进一步确定其分别为10,20位的C,H信号.3.197(s,6H,3×CH2)的相关信号是 35.3 14（C），确定为苄基1位的C,H信号.1.967-1.895 (m,6H,3×OCH2CH2)、1.564-1.507(m,6H,3×OCH2CH2CH2)、1.427-1.300(m,36H,3×-OCH2CH2CH2CH2C H2CH2CH2CH2CH2-)的相关信号分别为31.959（C）、29.7 20（C）、29.698（C）、29.652-29.424（3×C）31.959（C）、29.720（C）、29.698（C）、29.652-29.424（3× C）、26.222（C）、22.731（C），因此可以确定其依次为碳十烷氧链上的亚甲基11、12、13、14、15、16、17、18位的C,H信号.化学位移为0.90(t,9H,3×CH3)的相关信号为14.162（C）确定是末端甲基，即19位C,H信号.

图5 为吐昔烯化合物的异核多重键相关谱(gHMBC)Fig.5g HMBC spectrum of truxene compound

通过上面对一维氢谱，碳谱，DEPT谱和二维gHS Q C的解析已经归属了大部分的碳氢信号，但要确定芳香环上叔碳和季碳还要通过下面碳氢多键相关.如图5所示，136.290（C）与1位上的氢3.197 (s,6H,3×CH2)和6.809(s,3H,3×ArH)同时相关，由相关信息可以推出136.290（C）为2位C信号，6.809(s,3H,3×ArH)，106.456（C）为3位C,H信号.148.228（C）与3位氢和20位氢分别相关，可得出148.228（C）为4位C信号.因147.659（C）分别与6.908(s,3H,3×ArH)和3.991(t,6H,3× -OCH2-)相关，可得出147.659（C）为5位C信号；6.908(s,3H,3×ArH)，108.338（C）为6位C,H信号.因为134.309（C）也与6位6.908(s,3H,3× ArH)氢相关，可得出134.309（C）为7位C信号.有图可知132.579（C）也与1位氢3.197(s,6H,3× CH2)信号相关，可以得出132.579（C）9位C信号.图中只有135.842（C）没有相关信号，由此可以知该碳为8位C信号.

3 结论

本论文运用多种核磁共振实验技术，对吐昔烯化合物进行了结构进行了测试.并把一维的1H N MR、13C N MR、DEPT,二维核磁共振gHMBC、gHS Q C等实验结果结合在一起，通过相互印证的方式对化合物中每一个碳氢的位置进行了详细的分析；为进一步了解吐昔烯化合物结构奠定了基础.

表1 列举了吐昔烯化合物的1HNMR、13CNMR、gHMBC、gHSQC的主要信息数据Table 2 1HNMR、13CNMR、gHMBC、gHSQC main information date of truxene compound

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NMR Analysis of Truxence Compound

NI HaiLiang1,CHEN Ziran2,YU Wenhao3
((1.College of Chemistry and Materrials Science,Sichuan Normal University,Cheng du,610066;2.Department of Architecture and Engineering,College of Sichuan Vocational and Technical,Sunning,629000)

This paper by NMR experimental techniques , Detailed studs structural features of truxene discotic liquid crystal compounds. Through a one-dimensional 1HNMR, 13CNMR, DEPT, and two dimensional gHMBC, gHSQC NMR experiments techniques，hydrocarbon were assigned of compounds; For analytical structure of the truxene compound to provide a favorable basis.

NMR; 2DNMR; Truxene

O621.25

A

1672-2094(2014)03-0175-04

责任编辑：张隆辉

2014-04-16

本文系四川师范大学校级项目（编号：13K Y L03）；四川师范大学实验技术项目（编号：SYJS2013-20）；四川省教育厅自然科学重点项目（编号：13Z A0034）研究成果之一。

倪海亮（1981-），男,山东菏泽人，四川师范大学化学与材料科学学院助教,硕士.主要从事实验室仪器管理工作.