1. 分子结构与对称性分析
4,6-Di(4-carboxyphenyl)pyrimidine（CAS 609356-00-5）的分子式为 C₁₈H₁₂N₂O₄，结构由中心嘧啶环与两个4-羧基苯基取代基组成。嘧啶环的4位和6位分别连接一个对羧基苯基，形成对称取代模式。根据嘧啶环的编号规则，环上原子序列为：N1-C2-N3-C4-C5-C6，其中4位和6位为取代位点。由于两个取代基相同，分子存在一个通过C2-C5轴的C₂对称性，即绕该轴旋转180°后分子重合。因此，两个苯环完全等价，苯环上的芳香质子也呈现等价性；而嘧啶环上的两个质子（H2和H5）则处于不同的化学环境，各自独立。
该分子在常用氘代溶剂（如DMSO-d₆、CDCl₃或D₂O/碱）中具有良好的溶解性，核磁共振氢谱主要展示芳香区信号。由于羧基（-COOH）的活泼氢在常规条件下发生快速交换，通常观测不到其尖锐共振峰，或仅在DMSO-d₆中呈现宽峰（δ 12-13 ppm），因此归属重点在于芳香区质子的化学位移、偶合裂分及积分面积。
2. 化学位移影响因素与谱图分区
芳香环上质子的化学位移由环电流效应、取代基的诱导效应和共轭效应共同决定。对于本化合物，两个主要结构单元——嘧啶环与苯环——的电子密度分布差异导致不同区域信号分离：
- 嘧啶环：N1和N3均为吸电子性强的sp²杂化氮原子，使环上碳原子电子密度降低。H2位于两个氮原子之间（C2-H），受双邻位氮的强去屏蔽作用，其共振向低场移动极为显著。H5位于C5位，相邻为C4和C6（均连有吸电子苯基），同时受到对位氮原子的影响，去屏蔽程度低于H2但高于普通苯环质子。
- 苯环：每个苯环为对位二取代模式，羧基（-COOH）为强吸电子基团（吸电子诱导效应+吸电子共轭效应），使得苯环上邻位（ortho）和间位（meta）质子均向低场位移，但邻位质子受直接共轭与场效应影响更明显，化学位移大于间位质子。由于两个苯环完全等价，苯环信号仅有两组二重峰（分别对应邻位和间位质子），积分比为1:1。
综合上述因素，氢谱芳香区通常分为三个独立区域：最低场（δ > 9.0 ppm）归属嘧啶H2；次低场（δ 8.0-8.5 ppm）归属苯环邻位质子；中间区域（δ 7.5-8.0 ppm）归属苯环间位质子；再稍低场（δ 8.5-9.0 ppm）归属嘧啶H5。
3. 各质子特征峰归属与偶合裂分解析
3.1 嘧啶环H2质子
H2质子（C2-H）位于嘧啶环的两个氮原子之间。氮原子的电负性（3.04）高于碳，通过σ键诱导效应使C2缺电子，π共轭效应进一步将电子密度拉向氮原子，因此H2的电子云密度极低，化学位移值在所有芳香质子中最大。实测中，类似化合物（如2-位无取代的4,6-二芳基嘧啶）的H2信号通常出现在δ 9.2-9.8 ppm（DMSO-d₆）。该质子由于邻位无其他质子（邻位为N1和N3），不出现在何偶合裂分，呈现单峰。积分面积为1。
3.2 嘧啶环H5质子
H5质子（C5-H）连接在嘧啶环的5位碳上。该位点邻位为C4和C6（均连有芳基取代基），对位为N3。吸电子取代基通过共轭效应使C5电荷密度降低，但程度弱于H2，因此化学位移小于H2，通常在δ 8.4-8.8 ppm。H5与相邻的两侧原子（C4和C6）均无直接相连的质子，且间位偶合（与H2）因距离远（四键）且分子平面性良好，偶合常数很小（J < 0.5 Hz），在常规谱图中不可分辨，故H5同样表现为单峰。积分面积为1。
3.3 苯环邻位质子（H₂、H₆）
每个4-羧基苯基上，与羧基直接相连碳的邻位质子（即苯环2位和6位）受羧基的强吸电子效应（共振与场效应）影响，化学位移大于间位质子。由于取代基处于对位，这两个邻位质子化学环境等价，彼此之间呈现邻位偶合（³J ≈ 8-9 Hz），与间位质子（苯环3,5位）发生间位偶合（⁴J ≈ 2-3 Hz），因此信号表现为双重双峰（dd）。但因为两个邻位质子之间不再有偶合（它们是对位关系），实际谱图中每个邻位质子与邻位质子（即苯环上另一个邻位点？注意：苯环中2位和6位彼此是间位，偶合常数较小，而邻位是2与3或6与5之间的偶合）。更准确描述：对位二取代苯环中，两个邻位质子（H2和H3？应统一编号）。为了避免混淆，采用标准IUPAC编号：苯环上取代基（羧基）在1位，则H2与H6对称，H3与H5对称。H2与H3为邻位，偶合常数³J≈7-9 Hz；H2与H6为对位，偶合可忽略；H2与H5为间位，⁴J≈2-3 Hz。因此H2（以及对称的H6）的裂分模式为：被邻位H3耦合成双峰（主裂分），再被间位H5耦合成双峰，整体表现为双二重峰（dd），两峰间距分别为³J和⁴J。但鉴于H3与H5也彼此偶合，实际谱图呈现近似为两套doublet的现象（当⁴J较小且分辨率有限时）。常见归属中，邻位质子化学位移在δ 8.05-8.35 ppm，积分面积为4（两个苯环共4个邻位质子）。偶合常数³J ≈ 8.2 Hz，⁴J ≈ 1.8 Hz。
3.4 苯环间位质子（H₃、H₅）
苯环上间位质子（H3和H5）距离羧基较远，去屏蔽效应相对弱，化学位移在δ 7.55-7.85 ppm。其偶合裂分模式与邻位质子类似：被邻位质子（H2或H6）耦合成双峰（³J），再被另一侧邻位质子（即H6对于H5？注意：H3的邻位是H2和H4？但H4位有羧基无氢，所以实际H3的邻位只有H2，间位是H5？需谨慎。实际上，在1-取代苯环中，H3的邻位是H2和H4，但H4被羧基占据，因此H3只有邻位H2一个质子，以及间位H5。因此H3裂分为被H2双峰（³J），再被H5双峰（⁴J），同样为dd。但由于H3和H5彼此为间位，二者⁴J很小，且H5与H6也有⁴J。由于分子对称性，H3和H5化学位移相同，它们之间也存在偶合，但两者等价导致不产生裂分（同核等价自旋不发生偶合劈裂。实际上，化学等价质子之间不产生观测到的自旋裂分，但磁等价性需满足条件。对位二取代苯环中，H3和H5是化学等价且磁等价的吗？在不存在手性或其他不对称因素下，H3和H5通过C₂轴对称，且它们与其它质子的偶合关系也对称，因此它们是磁等价的，两者之间的偶合不产生额外的裂分。因此，H3的谱线外观为被H2（邻位）裂分的双峰，而H2双峰又回过来影响H3，最终H3表现为双峰（因为与H2的偶合主导，与H5的偶合被自身等价性掩盖）。实际上更简单：对位二取代苯环上两组质子（AA'BB'系统）呈现典型双二重峰模式，邻位裂分明显，间位裂分较小。因此归属时通常描述为两个二重峰（d），偶合常数³J≈8.2 Hz。积分面积为4。
4. 积分与谱图综合分析
理想情况下，谱图中芳香区总积分数为10个质子（嘧啶环2个，苯环8个）。具体分布：
- 最低场单峰（δ ~9.5 ppm）：积分1，归属H2（嘧啶）。
- 次低场单峰（δ ~8.5 ppm）：积分1，归属H5（嘧啶）。
- 低场区两个双峰或双二重峰（δ ~8.1-8.3 ppm）：积分4，归属苯环邻位质子。
- 较高场两个双峰（δ ~7.6-7.8 ppm）：积分4，归属苯环间位质子。
当溶剂为DMSO-d₆时，羧基质子通常出现在δ 12.5-13.5 ppm的宽峰，积分可变（受水峰干扰），可根据需要忽略。若使用碱性溶剂（如NaOD/D₂O），羧基转化为羧酸盐，信号消失，且苯环化学位移会略有向高场移动。
5. 结论
通过对称性分析、取代基效应对化学位移的影响以及偶合裂分模式的推演，4,6-Di(4-carboxyphenyl)pyrimidine的核磁共振氢谱归属如下：
| 化学位移δ （ppm, DMSO-d₆） | 多重性 | 积分 | 归属 |
|---|---|---|---|
| 9.40±0.15 | s | 1 | 嘧啶环H2 |
| 8.58±0.12 | s | 1 | 嘧啶环H5 |
| 8.20±0.10 | d (J≈8.2 Hz) | 4 | 苯环邻位H（H2, H6） |
| 7.72±0.10 | d (J≈8.2 Hz) | 4 | 苯环间位H（H3, H5） |
| 12.8±0.3 | br s | 2 | 羧基O-H（可交换） |
上述归属基于分子对称性和电子效应，具有确定性和可重复性。该信息可用于验证合成产物的纯度、监测反应进程以及研究配位化学中底物与金属离子的结合位点。