3-溴丙腈的构象结构与核四极相互作用：旋转光谱与量子化学的联合研究

《Journal of Molecular Structure》：Conformational structure and nuclear quadrupole interactions of 3-bromopropionitrile: A combined rotational spectroscopic and quantum chemical study

　　

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  鉴定出3-溴丙腈的两种稳定构象体。
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  邻位交叉构象体首次通过微波光谱被观测到。
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  解析了溴和氮的四极超精细结构。
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  采用扩展Townes–Dailey模型对C–Br键进行了分析。
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  实验与计算的光谱参数吻合良好。

章节摘要

引言

卤代烃和腈类是有机化学中重要的分子类别，既可作为通用的合成中间体，也可作为研究分子内相互作用、构象偏好和取代基效应的模型体系。3-溴丙腈（BrCH₂CH₂CN）尤为引人关注，因为它同时含有强极性的氰基和较重的溴原子。氰基显著影响分子偶极矩和氮电场梯度，而

计算部分

使用Gaussian 16 [11]对3-溴丙腈的构象和结构参数进行了研究，计算在德州先进计算中心（TACC）提供的集群计算机上完成。为识别稳定构象体，沿τ(Br9–C1–C2–C6)二面角以72步、每步5°对势能面进行扫描，采用B3LYP方法[12,13]，该方法将Becke三参数杂化泛函与LYP相关泛函相结合，以及MP2 [14]，配合aug-cc-pVTZ

计算结果

通过扫描τ(Br9-C1-C2-C6)二面角考察了3-溴丙腈的构象偏好。在B3LYP/aug-cc-pVTZ和MP2/aug-cc-pVTZ水平上获得的势能曲线如图1所示，相应的扫描能量列于支持信息表S3中。在势能面上找到两个极小值，分别对应反式和邻位交叉构象体，如图2所示。反式构象体为

结论

采用高分辨率旋转光谱结合量子化学计算研究了3-溴丙腈的构象结构和核四极耦合相互作用。势能计算预测存在两种稳定构象体，其中反式构象体对应全局极小值，邻位交叉构象体在MP2/aug-cc-pVTZ水平上经零点能校正后能量高2.4 kJ mol?1。两种构象体的

CRediT作者贡献声明

Thomas Izo：写作 – 审阅与编辑，写作 – 原稿撰写，验证，软件，方法论，调查研究，形式化分析，数据整理。Yasuki Endo：写作 – 审阅与编辑，写作 – 原稿撰写，验证，监督，软件，资源，项目管理，方法论，调查研究，经费获取，形式化分析，数据整理，概念化。Wei Lin：写作 – 审阅与编辑，写作 – 原稿撰写，验证，监督，软件，资源，

利益冲突声明

作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。

致谢

本工作得到台湾科技部资助，资助号MOST 104-2113-M-009-202（用于Y. Endo）。W. Lin感谢德克萨斯大学里奥格兰德河谷分校（UTRGV）在2026年春季支持其前往国立阳明交通大学Yasuki Endo实验室进行开发假期间的工作，以及UTRGV全球参与办公室教师研究资助用于差旅支持。感谢德克萨斯大学

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