单晶培养的方法

1、几种培养单晶的方法和大家共享单晶培养的方法一、挥发法原理：依靠溶液的不断挥发，使溶液由不饱和达到饱和过饱和状态。条件：固体能溶解于较易挥发的有机溶剂一般丙酮、甲醇、乙醇、乙腈、乙酸乙酯、三氯甲烷、苯、甲苯、 四氢呋喃、水等。理论上，所有溶剂都可以，但一般选择沸点在60 120C。注意：不同溶剂可能培养出的单晶结构不同二、扩散法原理：利用二种完全互溶的沸点相差较大的有机溶剂。固体易溶于 高沸点的溶剂，难溶或不溶于低沸点溶剂。在密封容器中，使低沸 点溶剂挥发进入高沸点溶剂中， 降低固体的溶解度，从而析出晶核， 生长成单晶。一般选难挥发的溶剂，如 DMF,DMS（甘油甚至离子液体等。条件：固体在难挥

2、发的溶剂中溶解度较大或者很大，在易挥发溶剂 中不溶或难溶。三、温差法原理：利用固体在某一有机溶剂中的溶解度，随温度的变化，有很 大的变化，使其在高温下达到饱和或接近饱和，然后缓慢冷却，析 出晶核，生长成单晶。一般，水，DMF, DMSO尤其是离子液体适用此方法。条件：溶解度随温度变化比较大。经验：高温中溶解度越大越好，完全溶解。推广：建议大家考虑使用离子液体做溶剂，尤其是对多核或者难溶性的配合物。四、接触法原理：如果配合物极易由二种或二种以上的物种合成，选择性高且 所形成的配合物很难找到溶剂溶解，则可使原料缓慢接触，在接触 处形成晶核，再长大形成单晶。一般无机合成，快反应使用此方法。方法：1.

3、用U形管，可采用琼脂降低离子扩散速度。2. 用直管，可做成两头粗中间细。3. 用缓慢滴加法或稀释溶液法（对反应不很快的体系可采用）4. 缓慢升温度（对温度有要求的体系适用）经验：原料的浓度尽可能的降低，可以人为的设定浓度或比例。0.1g0.5g的溶质量即可。五、高压釜法原理：利用水热或溶剂热，在咼温咼压下，是体系经过一个析出晶 核，生长成单晶的过程，因高温高压条件下，可发生许多不可预料 的反应。方法：将原料按组合比例放入高压釜中，选择好溶剂，利用溶剂的 沸点选择体系的温度，高压釜密封好后放入烘箱中，调好温度，反 应14小时均可。然后，关闭烘箱，冷至室温，打开反应釜，观察 情况按如下过程处理：1

4、.没有反应一一重新组合比例，调节条件， 包括换溶剂，调pH值，加入新组分等。2. 反应但全是粉末，且粉末什么都不溶解，首先从粉末中挑选单晶 或晶体，若不成，A :改变条件，换配体或加入新的盐，如季铵盐，羧酸盐等；B:破坏性实验，设法使其反应变成新物质。3. 部分固体，部分在溶液中:首先通过颜色或条件变化推断两部分的 大致组分，是否相同组成，固体挑单晶，溶液挥发培养单晶，若组成不同固体按1或2的方法处理。4. 全部为溶液一一旋蒸得到固体， 将固体提纯，将主要组成纯化，再根据特点接上述四种单晶培养方法培养单晶。总结：单晶培养的方法多种多样，如升华法、共结晶法等。最简单的最实用常用的有：1.溶剂缓慢

5、挥发法；2.液相扩散法3.气相扩散法。99%的单晶是用以上三种方法培养出来的。一、单晶培养要点1、一般以10-25mg为佳，如果你只有2mg左右样品，也没关系， 但这时就要选择液相扩散法和气相扩散法，不能使用溶剂缓慢挥发法。2、单晶培养的样品的预处理样品溶解后一定要过滤，不能用滤纸，而是用一小团棉花轻轻的塞在滴管的中下部或下部，不要塞太紧，否 则流的太慢。样品当然是越纯越好，不过如果实在没办法弄纯也没 关系，培养一次就相当于提纯了一次，也可用一些TLC显示有杂点的东西长单晶，但要多养几次。3、一定要做好记录，一次就得到单晶的可能性比较小。因此最好的方法就 是在第一次培养单晶的时候，采取少量多溶

6、剂体系的办法。如果你有 50mg样品，建议你以5mg为一单位，这样你可以同时实验 10种溶 剂体系，而不是选两种溶剂体系，每个体系25m g这时做好记录就特 别重要，以免下次又采用已经失败的溶剂体系， 而且单晶解析时必须知道所用的溶剂。4、培养单晶时，最好放到没人碰的地方，这点大家都知道。我想说的是你 不能一天去看几次也不能放在那里五六天不管。也许有的溶剂体系一天 就析出了晶体，结果五天后，溶剂全干了。一般一天看一次合适，看的时候不要动它。明显不行的体系（如析出絮状固体）就要重新用别的溶剂体系再重新培养。5、液相扩散法中良溶剂与不良溶剂的比例最好为1:2 - 1:4，可以尝试的溶剂系统：CH2

7、CI2/乙醚或戊烷；THF/乙醚或戊烷；甲苯/乙醚或戊烷；水/甲醇；CHCI3/正庚烷6、化合物结构中烷基链超过 4个碳的很难培养单晶。7、分子中最好不要有叔丁基，因为容易无序，影响单晶解析的质量。8含氯的取代基一般容易长单晶，如 4-氯苯基取代化合物比苯基取代化合物容易长单晶。9、无水无氧条件下的单晶培养，最简单的方法就是将固体样品加入 一带橡皮塞的容器（最常用的就是核磁管，塞子是软的橡皮塞（塞 子要能密封且能扎针头），先抽真空，然后通氮气，再用注射器加 入良性溶剂，充分溶解（超声），然后再用注射器沿器壁加入不良溶剂即可。二、常用的两种方法挥发溶剂法：将纯的化合物溶于适当溶剂或混和溶剂。（理

8、想的溶剂是 一个易挥发的良溶剂和一个不易挥发的不良溶剂的混和物）此溶液最 好稀一些。用氮/氩鼓泡除氧。容器可用橡胶塞（可缓慢透过溶剂）。为了 让晶体长得致密，要挥发得慢一些，溶剂挥发性大的可置入冰箱。大约要长个几天到几星期吧。扩散法：在一个大容器内置入易挥发的不良溶剂（如戊烷、已烷），其中加一个内管，置入化合物的良溶剂溶液。将大容器密闭，也可 放入冰箱。经易挥发溶剂向内管扩散可得较好的晶体。时间可能比挥发法要长。另外如果这一化合物是室温反应得到，且产物比较单一，溶解度较小，可将反应物溶液分两层放置，不加搅拌，令其 缓慢反应沉淀出晶体。容易结晶的东西放在那里自己就出单晶，不 容易结晶的怎么弄也是

9、不出。好像不是想做就能做出来的。首先看 一下产物的溶解度，将产物抽干后用良性溶剂溶解成饱和溶液（如 用二氯甲烷），然后加入相同体积的不良性溶剂，若产物不稳定应 在惰性气体的保护下进行操作，完成后置于冰箱中冷冻至单晶析出， 或直接用惰性气体缓慢鼓泡直至单晶析出。另法一：在大烧杯里放一个小烧杯，小烧杯里放良溶剂和要结晶的 物质，大烧杯里放易挥发的不良溶剂，把大烧杯密封，放于室温即 可。另法二：在比色管中先用一种溶剂溶解产物，在慢慢地加入另一种 溶解性小的溶剂，密封会较快长出晶体。讨论：晶体的生长是一个动 力学过程，由化合物的内因（分子间色散力偶极力及氢键）与外因（溶剂 极性、挥发或扩散速度及温度）

10、决定。晶体的培养实质是一个饱和 溶液的重结晶过程，使溶液慢慢饱和的方法（如溶液挥发、不良溶剂的扩散及温度的降低）都可。三、培养单晶的七个注意事项1. 制备结晶，要注意选择合宜的溶剂和应用适量的溶剂。合宜的溶剂，最好是在冷时对所需要的成分溶解度较小，而热时溶解度较大。溶剂的沸点亦不宜太咼。一般常用甲醇、丙酮、氯仿、乙醇、乙酸 乙醋等。但有些化合物在一般溶剂中不易形成结晶，而在某些溶剂中则易于形成结晶。2. 制备结晶的溶液，需要成为过饱和的溶液。一般是应用适量的溶 剂在加热的情况下，将化合物溶解再放置冷处。如果在室温中可以析出结晶，就不一定放置于冰箱中，以免伴随结晶析出更多的杂质。“新 生态”的物

11、质即新游离的物质或无定形的粉未状物质，远较晶体物 质的溶解度大，易于形成过饱和溶液。一般经过精制的化合物，在 蒸去溶剂抽为无定形粉未时就是如此，有时只要加入少量溶剂，往往立即可以溶解，稍稍放置即能析出结晶。3. 制备结晶溶液，除选用单一溶剂外，也常采用混合溶剂。一般是先将化合物溶于易溶的溶剂中，再在室温下滴加适量的难溶的溶剂，直至溶液微呈浑浊，并将此溶液微微加温，使溶液完全澄清后放置。4. 结晶过程中，一般是溶液浓度高，降温快，析出结晶的速度也快些。但是其结晶的颗粒较小，杂质也可能多些。有时自溶液中析出的速度太快， 超过化合物晶核的形成分子定向排列的速度，往往只能得到无定形 粉未。有时溶液太浓

12、，粘度大反而不易结晶化。如果溶液浓度适当， 温度慢慢降低，有可能析出结晶较大而纯度较高的结晶。有的化合 物其结晶的形成需要较长的时间。5. 制备结晶除应注意以上各点外， 在放置过程中，最好先塞紧瓶塞， 避免液面先出现结晶，而致结晶纯度较低。如果放置一段时间后没 有结晶析出，可以加入极微量的种晶，即同种化合物结晶的微小颗 粒。加种晶是诱导晶核形成常用而有效的手段。一般地说，结晶化过程是有高度选择性的，当加入同种分子或离子，结晶多会立即长 大。而且溶液中如果是光学异构体的混合物，还可依种晶性质优先 析出其同种光学异构体。没有种晶时，可用玻璃棒蘸过饱和溶液一 滴，在空气中任溶剂挥散，再用以磨擦容器内

13、壁溶液边缘处，以诱 导结晶的形成。如仍无结晶析出，可打开瓶塞任溶液逐步挥散，慢 慢析晶。或另选适当溶剂处理，或再精制一次，尽可能除尽杂质后进行结晶操作。6. 在制备结晶时，最好在形成一批结晶后，立即倾出上层溶液，然 后再放置以得到第二批结晶。晶态物质可以用溶剂溶解再次结晶精 制。这种方法称为重结晶法。结晶经重结晶后所得各部分母液，再 经处理又可分别得到第二批、第三批结晶。这种方法则称为分步结 晶法或分级结晶法。晶态物质在一再结晶过程中，结晶的析出总是越来越快，纯度也越来越高。分步结晶法各部分所得结晶，其纯度 往往有较大的差异，但常可获得一种以上的结晶成分，在未加检查 前不要贸然混在一起。7.

14、化合物的结晶都有一定的结晶形状、色泽、熔点和熔距，可以作 为鉴定的初步依据。这是非结晶物质所没有的物理性质。化合物结 晶的形状和熔点往往因所用溶剂不同而有差异。原托品碱在氯仿中 形成棱往状结晶,熔点207C;在丙酮中则形成半球状结晶，熔点203C;在 氯仿和丙酮混合溶剂中则形成以上两种晶形的结晶。所以文献中常在 化合物的晶形、熔点之后注明所用溶剂。一般单体纯化合物结晶的 熔距较窄，有时要求在 0.5 C左右，如果熔距较长则表示化合物不纯。四、无水无氧条件下的单晶培养1、溶剂的选择与加入方法在单晶的培养过程中，通常是用适量极性大的溶剂提取你的反应物质，然后再滴加少量的极性小的溶剂，放 置结晶。这

15、样做的结果是结晶很慢，而且结晶的收率不高。也可以 采取背道而行的方法，先用极性小的溶剂提取。根据反应物质量， 加入适量的极性小的溶剂，不能全溶解，就加入适量的极性大的溶 剂（注意：切不可多加），如果此时还有少量没有溶解， 可以采取下 面的方法。A、你可以再加重复极性小的溶剂，再加极性大的溶剂，直到全溶解。B、也可以微热溶解（如果你的样品是热稳定好的话）这样的 做法是非常易结晶的。 C、微热还有些没溶解，就直接过滤。这样 也可以很快结晶，但是会损失些产物。2、温度的选择溶剂加入后就要选择放那里结晶了。不能总认为温度越低越好，要想得到好的晶体，温度的选择很重要的！首先放在 室温（必须无外界震动）一

16、两天看看，有无结晶，如有结晶说明室 温就能结出好晶体，无需放之低温。如果室温不结晶，再放如0度。 过两天看看，再不行，5度，10度，15度，20度，30度。 如过你一开始放于低温可能结晶很快但的不到好的晶体。可能是多 晶，而不是单晶。长晶体过程千万不能震动，有条件的单独一间房 间来结晶最好。低温结出的晶体再送测试前要处理，不能那出来就去测。晶体拿出来到室温，温度升高晶体就可能融化了。首先去掉 部分溶剂，只留少许即可。对水、氧气敏感的的用惰性气体如N2、Ar保 护起来再转移溶剂。转移完再冲N2下关闭装晶体的容器活塞， 然后送 去测试。3、利用溶剂的挥发无水无氧要求的金属配合物这种情况的培养单晶

17、要求有手套箱，在手套箱里（有这样的条件），可以用 Schlenk瓶、 小烧杯、以及核磁管来用作结晶的工具。容器的口部用封膜封好， 然后上面用细针扎几个小眼用来挥发溶剂。过几天会发现容器内壁会生长出晶体来。容器的内表面越光滑单晶性越好，否则晶体形状 不好缺陷多就会给后面的收单晶衍射数据带来麻烦，甚至会造成无法解析晶体结构；要强调的是用Schlenk及核磁管这两种容器用来结晶 是最好的。做无水无氧的人知道 Schlenk是无水无氧操作的专用瓶。 它有侧活塞用来开关瓶与外界的相通，所以操作方面很好。在获得 单晶后你要从手套箱里拿出来，如果你用别的容器，可能那些对空 气特别敏感的物质就不能够稳定到你测量完晶体结构。同样很小的 核磁管也很好封的，而且它要的量很少，不浪费样品。4、利用极性小（溶