單晶衍射課件

1、單晶衍射組員：李云川 鄧廣熙 朱澤琛黃昊來 葉麗娟 殷美洲X-射線晶體結(jié)構(gòu)分析簡史（1）1895年，倫琴（W.C.Roentgen ）在研究陰極射線管時發(fā)現(xiàn)X射線。X射線透視技術。（2）1912年，勞埃（M.Von Laue） 以晶體為光柵，發(fā)現(xiàn)了X射線的衍射現(xiàn)象，確定了X射線的電磁波性質(zhì)。X射線是種電磁輻射，波長比可見光短，介于紫外與射線之間。（3）1913年，布拉格（Bragg）測定了NaCl晶體結(jié)構(gòu)，提出Bragg方程。20世紀30年代，晶體學家們已經(jīng)測定了一批無機化合物的晶體結(jié)構(gòu)。近幾十年來，由于理論、衍射儀和計算機技術的飛速發(fā)展，X射線結(jié)構(gòu)分析從早期的簡單化合物的結(jié)構(gòu)分析發(fā)展到不僅能

2、解析復雜化合物的結(jié)構(gòu)，而且能解析復雜的蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)。二. X- 射線的產(chǎn)生 高速運動的電子與物體碰撞時，發(fā)生能轉(zhuǎn)換，電子的運動受阻失去動能，其中一小部分（1左右）能量轉(zhuǎn)變?yōu)閄射線，而絕大部分（99左右）能量轉(zhuǎn)變成熱能使物體溫度升高。 X射線管由 陽極靶和陰極燈絲組成，兩者之間作用有高電壓，并置于玻璃金屬管殼內(nèi); 陰極是電子發(fā)射裝置，受熱后激發(fā)出熱電子；陽極是產(chǎn)生X射線的部位，當高速運動的熱電子碰撞到陽極靶上突然動能消失時，電子動能將轉(zhuǎn)化成X射線。單晶衍射原理單晶結(jié)構(gòu)分析的意義1 單晶結(jié)構(gòu)分析可以測定晶態(tài)分子的晶胞參數(shù)、晶系、空間群。2單晶結(jié)構(gòu)分析可以提供一個化合物在晶態(tài)中所具有原子

3、的精確空間位置 包括原子的鏈接形式 準確的鍵長鍵角。價電子云分布 、原子的熱運動振幅 、分子的構(gòu)型和構(gòu)像，絕對構(gòu)型。3可以從中得到化合物的化學組成比例，對稱性以及原子或分子在三維空間的排列堆積情況單晶樣品的培養(yǎng)及挑選1從溶液中圣戰(zhàn)共晶體一般都經(jīng)歷 近飽和 飽和 過飽和 結(jié)晶的過程2晶體生長的難以程度取決于化合物的本性。各種技巧的掌握和運用可以極大提高獲得單晶的幾率。3晶體的生長和質(zhì)量主要依賴于晶核的形成和生長速率。晶核形成過快就會形成大量微晶，很難長大，并易出現(xiàn)晶體團聚。生長的速率太快則會出現(xiàn)晶體缺陷。嘗試，耐心，運氣（一）單晶的培養(yǎng)方法 溶液結(jié)晶法 界面擴散法 蒸汽擴散法 凝膠擴散法 水熱法

4、和熱溶劑法 升華法水熱法或熱溶劑法基本原理：利用高溫高壓的水溶液使那些在常溫條件下不溶或難容于水的物質(zhì)通過溶解或反應生成該物質(zhì)的溶解產(chǎn)物。并達到一定的過飽和程度而進行結(jié)晶的方法。根據(jù)實際需要，也可以采用有機溶劑進行類似的反應，稱為熱溶劑法。熱溶劑法與水熱法的原理類似。特點：適于生長溶解熔點很高，具有包晶反應或非同分融化而在常溫下又不溶解于各種溶劑或溶解后即分解，且不能再結(jié)晶的晶體材料。技巧：控制好溫度，往往能得到一些比較奇特的結(jié)構(gòu)水熱反應釜X-射線衍射法普通的X射線衍射不能區(qū)分對映體。給定的反射幅度取決于原子的散射力和由這些原子散射的子波的相位差。當衍射涉及輕核(C, H, N, O, F等）

5、時，干涉圖象僅由核的距離決定，而相位重合則與這些核的空間取向無關，因此從衍射圖像可能計算各個核間距離和分子的構(gòu)成，并推導出在空間的相對位置。對于輕核，只發(fā)生衍射而觀察不到顯著的吸收，這意味著在實驗中射線的相位變幾乎是相同的。重原子的核在其吸收曲線的一定范圍吸收X射線。如果射線波長和重原子的吸收邊緣重合，就會產(chǎn)生吸收，并在實驗中可觀察到衍射和相位滯后。由于這種相位滯后或非常規(guī)的散射，干涉圖像就不僅取決于原子間的距離，還取決于他們在空間的相對排列，因而可能測定含重原子的絕對構(gòu)型。單晶X射線衍射法測定分子絕對構(gòu)型包括直接與間接兩種方法： 直接法：其測定原理是應用不同化學元素對X射線的反常散射（色散）效應。若待測藥物樣品僅含有C、H、N、O元素時，應使用CuK輻射，衍射實驗的角度不低于57o；若待測樣品中含有原子序數(shù)大于10的元素時，可以應用MoK輻射，衍射實驗的角不低于25o。 間接法：利用分子結(jié)構(gòu)中部分已知構(gòu)型的基團或通過引入另一個已知絕對構(gòu)型的手性分子確定分子構(gòu)型。衍射實驗采用CuK或MoK輻射均可。應注意的是：由于單晶X射線衍射結(jié)構(gòu)分析的對象僅為待測樣品中的一顆晶體，樣品缺少普遍性，需對藥物樣品進行粉末X射線衍射（Powder X-ray Diffraction，PXRD）實驗，用單晶結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)計算該構(gòu)型手性藥