富馬酸單甲酯（Monomethyl Fumarate, MMF）的化學(xué)結(jié)構(gòu)為反式丁烯二酸單甲酯（HOOC-CH=CH-COOCH3），分子含羧基、反式碳-碳雙鍵、酯基三個(gè)特征官能團(tuán),其光譜特性直接對(duì)應(yīng)官能團(tuán)的振動(dòng)、電子躍遷及核自旋信號(hào)，結(jié)構(gòu)鑒定需結(jié)合紅外光譜（IR）、紫外-可見(jiàn)光譜（UV-Vis）、核磁共振光譜（NMR）、質(zhì)譜（MS）等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)官能團(tuán)確認(rèn)、構(gòu)型判定與分子量驗(yàn)證的全方位分析。

一、核心光譜特性及官能團(tuán)對(duì)應(yīng)關(guān)系

1. 紅外光譜（IR）特性：官能團(tuán)振動(dòng)指紋

紅外光譜是鑒定MMF官能團(tuán)的核心手段，特征吸收峰源于分子中不同化學(xué)鍵的伸縮與彎曲振動(dòng)，典型譜圖（KBr壓片法）特征峰如下：

羧基（-COOH）特征峰：

O-H伸縮振動(dòng)：在2500~3300cm⁻¹出現(xiàn)寬而強(qiáng)的吸收峰，這是羧基氫鍵締合的典型特征，峰形寬且覆蓋范圍大，是判斷羧基存在的關(guān)鍵依據(jù)。

C=O伸縮振動(dòng)：在1680~1720cm⁻¹出現(xiàn)強(qiáng)吸收峰，因羧基與雙鍵共軛，峰位略低于普通脂肪酸的羰基峰（1730cm⁻¹左右）。

酯基（-COOCH₃）特征峰：

C=O伸縮振動(dòng)：在1735~1745cm⁻¹出現(xiàn)強(qiáng)吸收峰，酯羰基無(wú)共軛效應(yīng)，峰位高于羧基羰基，與羧基羰基峰形成明顯雙峰，是區(qū)分酯基與羧基的核心標(biāo)志。

C-O-C伸縮振動(dòng)：在1150~1250cm⁻¹出現(xiàn)兩個(gè)中等強(qiáng)度的吸收峰，為酯基的特征骨架振動(dòng)。

反式碳-碳雙鍵（C=C）特征峰：

C=C伸縮振動(dòng)：在1620~1640cm⁻¹出現(xiàn)中等強(qiáng)度吸收峰，反式構(gòu)型的雙鍵振動(dòng)峰強(qiáng)度高于順式構(gòu)型，可初步判定雙鍵構(gòu)型。

=C-H 面外彎曲振動(dòng)：在970cm⁻¹出現(xiàn)強(qiáng)而尖銳的特征峰，這是反式雙鍵的專屬指紋峰，是區(qū)分富馬酸單甲酯（反式）與馬來(lái)酸單甲酯（順式）的關(guān)鍵依據(jù)。

飽和C-H伸縮振動(dòng)：甲基（-CH3）的C-H伸縮振動(dòng)在2850~2950cm⁻¹出現(xiàn)弱至中等強(qiáng)度的吸收峰。

2. 紫外-可見(jiàn)光譜（UV-Vis）特性：電子躍遷特征

MMF的紫外吸收源于共軛雙鍵的π→π*電子躍遷，典型譜圖（甲醇為溶劑）特征如下：

在205~215nm處出現(xiàn)強(qiáng)吸收峰（ε > 10⁴L·mol⁻¹·cm⁻¹），這是反式C=C雙鍵與羰基形成的共軛體系的特征吸收峰。

無(wú)可見(jiàn)光區(qū)吸收，溶液呈無(wú)色透明狀；若存在順式異構(gòu)體（馬來(lái)酸單甲酯），吸收峰位會(huì)紅移至220nm左右，且峰強(qiáng)度略低，可通過(guò)峰位與強(qiáng)度差異判定異構(gòu)體純度。

3. 核磁共振光譜（NMR）特性：核自旋信號(hào)與結(jié)構(gòu)構(gòu)型

NMR是確定MMF分子骨架、官能團(tuán)連接方式及雙鍵構(gòu)型的精準(zhǔn)手段，包括¹H-NMR和¹³C-NMR兩種核心譜圖：

¹H-NMR（CDCl₃為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)）：

羧基氫（-COOH）：在11.0~12.0ppm出現(xiàn)寬單峰，因氫鍵締合作用，峰形寬且位置不固定，加氘水后該峰消失，可確認(rèn)羧基存在。

雙鍵氫（=CH-）：反式雙鍵的兩個(gè)氫原子因耦合作用，在6.5~6.8ppm出現(xiàn)兩組雙重峰，耦合常數(shù)J=15~16 Hz，這是反式雙鍵的典型耦合常數(shù)（順式雙鍵J=6~12Hz），可明確判定雙鍵構(gòu)型。

甲基氫（-OCH₃）：在3.7~3.8ppm出現(xiàn)單峰，對(duì)應(yīng)酯基上的甲基，峰積分面積為3，與雙鍵氫的積分面積（2）、羧基氫（1）的比例符合分子式C5H6O4的氫原子數(shù)量比。

¹³C-NMR（CDCl₃為溶劑）：

羧基碳（-COOH）：在168~170ppm出現(xiàn)信號(hào)峰。

酯基碳（-COOCH₃）：在165~167ppm出現(xiàn)信號(hào)峰，兩個(gè)羰基碳因化學(xué)環(huán)境不同，峰位差異明顯。

雙鍵碳（=CH-）：在130~135ppm出現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)峰，對(duì)應(yīng)反式雙鍵的兩個(gè)碳。

甲基碳（-OCH₃）：在51~52ppm出現(xiàn)信號(hào)峰，為酯基甲基的特征碳化學(xué)位移。

4. 質(zhì)譜（MS）特性：分子量與碎片離子驗(yàn)證

MMF的質(zhì)譜分析可通過(guò)電子轟擊電離（EI-MS）或電噴霧電離（ESI-MS）實(shí)現(xiàn)，特征如下：

分子離子峰：EI-MS中，分子離子峰[M]+的質(zhì)荷比（m/z）為146，與分子式C5H6O4的分子量完全一致，是判定分子量的直接依據(jù)。

特征碎片離子峰：

m/z=115：源于分子失去甲酯基（-COOCH3）后的碎片離子[HOOC-CH=CH-CO]+。

m/z=87：源于碎片離子進(jìn)一步失去CO后的產(chǎn)物[HOOC-CH=CH]+。

m/z=59：酯基的特征碎片離子[COOCH3]+，可驗(yàn)證酯基的存在。

二、結(jié)構(gòu)鑒定方法與流程

結(jié)構(gòu)鑒定需遵循“官能團(tuán)篩查→構(gòu)型判定→分子量驗(yàn)證→純度分析”的步驟，結(jié)合多種光譜技術(shù)交叉驗(yàn)證，確保結(jié)果準(zhǔn)確：

1. 初步官能團(tuán)篩查：紅外光譜（IR）

取少量MMF樣品，采用KBr壓片法制樣，測(cè)定紅外光譜。

依據(jù)特征峰判定官能團(tuán)：2500~3300cm⁻¹寬峰（羧基）、1680~1745cm⁻¹雙峰（羧基與酯基羰基）、970cm⁻¹強(qiáng)峰（反式雙鍵），初步確認(rèn)分子含羧基、酯基、反式雙鍵。

2. 雙鍵構(gòu)型與分子骨架確認(rèn)：核磁共振光譜（NMR）

測(cè)定¹H-NMR：通過(guò)雙鍵氫的耦合常數(shù)（J=15~16Hz）確認(rèn)反式構(gòu)型；通過(guò)各氫原子的化學(xué)位移與積分比，驗(yàn)證分子中氫原子的連接方式。

測(cè)定¹³C-NMR：通過(guò)羰基碳、雙鍵碳、甲基碳的化學(xué)位移，確認(rèn)碳骨架結(jié)構(gòu)，排除同分異構(gòu)體（如馬來(lái)酸單甲酯）。

3. 分子量與碎片驗(yàn)證：質(zhì)譜（MS）

測(cè)定EI-MS或ESI-MS：通過(guò)分子離子峰m/z=146確認(rèn)分子量；通過(guò)特征碎片離子峰（m/z=115、87、59）驗(yàn)證官能團(tuán)的連接順序，與NMR結(jié)果相互印證。

4. 異構(gòu)體純度分析：紫外-可見(jiàn)光譜（UV-Vis）

以甲醇為溶劑，測(cè)定MMF溶液的紫外光譜，若僅在205~215nm出現(xiàn)單一強(qiáng)吸收峰，且無(wú)220nm左右的順式異構(gòu)體峰，說(shuō)明樣品中順式異構(gòu)體含量極低，純度較高。

5. 綜合驗(yàn)證與結(jié)構(gòu)判定

結(jié)合IR、NMR、MS、UV-Vis的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫(kù)數(shù)據(jù)，確認(rèn)樣品的官能團(tuán)種類、雙鍵構(gòu)型、分子骨架與分子量均與富馬酸單甲酯的理論結(jié)構(gòu)一致，最終完成結(jié)構(gòu)鑒定。

三、鑒定過(guò)程中的注意事項(xiàng)

樣品前處理：MMF為結(jié)晶性固體，需確保樣品純度＞98%，避免雜質(zhì)干擾光譜信號(hào)；測(cè)定NMR時(shí)，需選擇合適溶劑（如CDCl₃），確保樣品完全溶解。

異構(gòu)體區(qū)分：反式構(gòu)型的關(guān)鍵標(biāo)志是IR中970cm⁻¹的強(qiáng)峰和¹H-NMR中雙鍵氫的耦合常數(shù)J=15~16 Hz，需與順式異構(gòu)體（馬來(lái)酸單甲酯）的光譜特征嚴(yán)格區(qū)分。

譜圖對(duì)比：建議將實(shí)測(cè)譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫(kù)（如NIST、Sigma-Aldrich譜庫(kù)）中的富馬酸單甲酯譜圖對(duì)比，提升鑒定結(jié)果的可靠性。

富馬酸單甲酯的光譜特性與分子結(jié)構(gòu)中的羧基、反式雙鍵、酯基一一對(duì)應(yīng)，紅外光譜提供官能團(tuán)指紋，核磁共振光譜確定分子骨架與構(gòu)型，質(zhì)譜驗(yàn)證分子量與碎片結(jié)構(gòu)，紫外光譜輔助異構(gòu)體純度分析。通過(guò)多技術(shù)聯(lián)用的鑒定流程，可全面、精準(zhǔn)地確認(rèn)富馬酸單甲酯的化學(xué)結(jié)構(gòu)，為其在有機(jī)合成、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域的應(yīng)用提供結(jié)構(gòu)依據(jù)。

本文來(lái)源：西安浩天生物工程有限公司官網(wǎng)http://m.ktcy.com.cn/