3-(哌啶−4−基)甲基氮杂环丁烷-1-羧酸叔丁酯分子式为C₁₄H₂₆N₂O₂，由Boc保护的氮杂环丁烷环与哌啶环通过3位亚甲基连接而成。N-Boc氨基甲酸酯结构赋予氮杂环丁烷环部分平面化，而游离的哌啶仲胺保持碱性，两者对NMR化学位移产生不同方向的电子效应。在CDCl₃中以TMS为内标，其¹H NMR和¹³C NMR特征峰归属如下。
¹H NMR特征峰
高场区（δ 1.0–2.0）
δ 1.44处出现一个积分9个氢的单峰，归属于Boc基团的三个等价甲基。叔丁基甲基碳上的氢由于远离羰基去屏蔽区，且旋转自由，化学位移稳定在δ 1.44，这是所有Boc保护胺的标志信号。
δ 1.05附近出现一个宽单峰（积分1H），为哌啶环上的N-H质子。该质子与溶剂或微量水发生交换，故呈宽峰，其位移受哌啶氮的碱性影响，处于脂肪胺N-H的正常区域。
哌啶环的3位和5位亚甲基质子（共4H）在δ 1.55–1.75区域出现多重峰。由于4位连有取代基，哌啶环椅式构象中轴向与平伏氢不等价，但室温下相互交换，表现为一组宽化的多重峰。连接氮杂环丁烷3位与哌啶4位的亚甲基（-CH₂-）的质子出现在δ 1.85–2.05，该亚甲基位于两个环之间，受到两侧环碳的屏蔽，位移低于普通苄基或烯丙基亚甲基。
中高场区（δ 2.4–3.2）
δ 2.45–2.65处出现1H多重峰，归属于氮杂环丁烷环上的3位次甲基（C-H）。该碳同时与氮杂环丁烷的2位、4位环碳以及外部亚甲基相连，三个相邻碳上的质子均对其产生偶合，因此呈现复杂裂分。
哌啶环2位和6位的N-CH₂质子（共4H）在δ 2.70–2.95区域给出多重峰。由于哌啶氮为自由仲胺，氮孤对电子使α碳质子受到较强屏蔽，故位移低于Boc保护的氮杂环丁烷N-CH₂。同时，2位和6位质子受4位取代基影响，产生两组非等价化学位移，但峰形重叠，整体积分4H。
低场区（δ 3.5–4.2）
氮杂环丁烷环上的2位和4位N-CH₂质子（共4H）出现在δ 3.55–4.15，并分裂为两组多重峰：一组约δ 3.60–3.75（2H），另一组约δ 3.90–4.10（2H）。这是因为Boc基团的酰胺共振使氮上的孤对电子部分离域，C-N键旋转受阻，导致2位和4位在3位取代基存在下成为非对映异位。同时，氮原子部分呈sp²杂化，对相邻亚甲基质子的去屏蔽作用增强，使这些N-CH₂质子的化学位移显著高于普通四元环胺（通常δ 3.2–3.4）。环张力进一步使环上电子云偏斜，加剧了2位与4位的不等价性。
¹³C NMR特征峰
Boc基团碳信号
δ 28.5对应叔丁基的三个等价甲基碳。δ 79.5为Boc的季碳（C(CH₃)₃），它与两个氧原子相连，化学位移位于脂肪区低场端。δ 156.3为氨基甲酸酯的羰基碳，氮孤对电子与羰基发生p-π共轭，使羰基碳电子密度升高，其化学位移比普通酯羰基（约δ 170）明显高场，这是N-Boc保护的典型特征。
氮杂环丁烷环碳信号
N-Boc氮杂环丁烷环的2位和4位碳（N-CH₂）出现在δ 52.5–55.0区域。由于3位取代基破坏了环的对称性，这两个碳并非完全等价，通常表现为两个靠近的信号，分别位于δ 52.8和δ 54.5。氮杂环丁烷的四元环张力使环碳的化学位移较六元环或开链类似物稍低场，但Boc的吸电子诱导效应又使α碳向低场移动，两者平衡后N-CH₂碳处于δ 53左右。
3位次甲基碳（C-3）出现在δ 38.2。该碳直接连接一个亚甲基和两个环碳，作为叔碳其位移比未取代的亚甲基（δ 18–20）显著低场，且受相邻亚甲基的β效应影响，化学位移落在脂肪族CH区域。
连接亚甲基与哌啶环碳信号
连接氮杂环丁烷3位与哌啶4位的亚甲基碳在δ 41.8。该亚甲基两端均为次甲基碳，属于典型的环间桥接碳，化学位移与直链烷烃中的CH₂相似。
哌啶环碳信号分三组：4位次甲基碳（与亚甲基相连）在δ 34.5；3位和5位碳在δ 31.2；2位和6位碳（N-CH₂）在δ 46.5。哌啶环无张力，且氮为仲胺，α碳的电子密度高于酰胺，因此2位和6位碳比氮杂环丁烷的N-CH₂碳高场约6–7 ppm。3位和5位碳受β效应影响，位移低于哌啶4位碳。
谱图特征与结构印证
¹H NMR中不存在芳香区信号（δ 6.5–8.0），也不存在烯氢信号，证实该分子完全饱和。Boc叔丁基的δ 1.44单峰与δ 3.55–4.15区域的4H氮杂环丁烷N-CH₂信号共同确证了Boc保护的氮杂环丁烷骨架。δ 2.70–2.95的4H哌啶N-CH₂信号与δ 1.55–1.75及δ 1.05的NH信号则确证了哌啶环的存在。
¹³C NMR中δ 156.3的羰基碳和δ 79.5的季碳是Boc保护基最可靠的判据。δ 52.5–55.0的氮杂环丁烷N-CH₂碳与δ 46.5的哌啶N-CH₂碳的显著差异，反映了四元环张力与酰胺共轭对碳化学位移的协同作用。δ 41.8的亚甲基碳连接两个不同环系，其化学位移介于普通CH₂的δ 30–45之间，与结构预期一致。
综合以上归属，该化合物的NMR特征峰完整地反映了Boc保护基、四元氮杂环丁烷环、哌啶环以及连接亚甲基的结构信息。在合成过程中，可通过δ 1.44的9H单峰监测Boc保护基的存留；通过δ 3.5–4.2的4H信号判断氮杂环丁烷环的完整性；通过δ 2.7–2.9的4H信号确认哌啶环未被氧化或消除。该系列峰位可作为该化合物纯度鉴定与结构确证的核心依据。