单晶衍射课件

1、单晶衍射组员：李云川 邓广熙 朱泽琛黄昊来 叶丽娟 殷美洲X-射线晶体结构分析简史（1）1895年，伦琴（W.C.Roentgen ）在研究阴极射线管时发现X射线。X射线透视技术。（2）1912年，劳埃（M.Von Laue） 以晶体为光栅，发现了X射线的衍射现象，确定了X射线的电磁波性质。X射线是种电磁辐射，波长比可见光短，介于紫外与射线之间。（3）1913年，布拉格（Bragg）测定了NaCl晶体结构，提出Bragg方程。20世纪30年代，晶体学家们已经测定了一批无机化合物的晶体结构。近几十年来，由于理论、衍射仪和计算机技术的飞速发展，X射线结构分析从早期的简单化合物的结构分析发展到不仅能

2、解析复杂化合物的结构，而且能解析复杂的蛋白质等生物大分子的结构。二. X- 射线的产生 高速运动的电子与物体碰撞时，发生能转换，电子的运动受阻失去动能，其中一小部分（1左右）能量转变为X射线，而绝大部分（99左右）能量转变成热能使物体温度升高。 X射线管由 阳极靶和阴极灯丝组成，两者之间作用有高电压，并置于玻璃金属管壳内; 阴极是电子发射装置，受热后激发出热电子；阳极是产生X射线的部位，当高速运动的热电子碰撞到阳极靶上突然动能消失时，电子动能将转化成X射线。单晶衍射原理单晶结构分析的意义1 单晶结构分析可以测定晶态分子的晶胞参数、晶系、空间群。2单晶结构分析可以提供一个化合物在晶态中所具有原子

3、的精确空间位置 包括原子的链接形式 准确的键长键角。价电子云分布 、原子的热运动振幅 、分子的构型和构像，绝对构型。3可以从中得到化合物的化学组成比例，对称性以及原子或分子在三维空间的排列堆积情况单晶样品的培养及挑选1从溶液中圣战共晶体一般都经历 近饱和 饱和 过饱和 结晶的过程2晶体生长的难以程度取决于化合物的本性。各种技巧的掌握和运用可以极大提高获得单晶的几率。3晶体的生长和质量主要依赖于晶核的形成和生长速率。晶核形成过快就会形成大量微晶，很难长大，并易出现晶体团聚。生长的速率太快则会出现晶体缺陷。尝试，耐心，运气（一）单晶的培养方法 溶液结晶法 界面扩散法 蒸汽扩散法 凝胶扩散法 水热法

4、和热溶剂法 升华法水热法或热溶剂法基本原理：利用高温高压的水溶液使那些在常温条件下不溶或难容于水的物质通过溶解或反应生成该物质的溶解产物。并达到一定的过饱和程度而进行结晶的方法。根据实际需要，也可以采用有机溶剂进行类似的反应，称为热溶剂法。热溶剂法与水热法的原理类似。特点：适于生长溶解熔点很高，具有包晶反应或非同分融化而在常温下又不溶解于各种溶剂或溶解后即分解，且不能再结晶的晶体材料。技巧：控制好温度，往往能得到一些比较奇特的结构水热反应釜X-射线衍射法普通的X射线衍射不能区分对映体。给定的反射幅度取决于原子的散射力和由这些原子散射的子波的相位差。当衍射涉及轻核(C, H, N, O, F等）

5、时，干涉图象仅由核的距离决定，而相位重合则与这些核的空间取向无关，因此从衍射图像可能计算各个核间距离和分子的构成，并推导出在空间的相对位置。对于轻核，只发生衍射而观察不到显著的吸收，这意味着在实验中射线的相位变几乎是相同的。重原子的核在其吸收曲线的一定范围吸收X射线。如果射线波长和重原子的吸收边缘重合，就会产生吸收，并在实验中可观察到衍射和相位滞后。由于这种相位滞后或非常规的散射，干涉图像就不仅取决于原子间的距离，还取决于他们在空间的相对排列，因而可能测定含重原子的绝对构型。单晶X射线衍射法测定分子绝对构型包括直接与间接两种方法： 直接法：其测定原理是应用不同化学元素对X射线的反常散射（色散）效应。若待测药物样品仅含有C、H、N、O元素时，应使用CuK辐射，衍射实验的角度不低于57o；若待测样品中含有原子序数大于10的元素时，可以应用MoK辐射，衍射实验的角不低于25o。 间接法：利用分子结构中部分已知构型的基团或通过引入另一个已知绝对构型的手性分子确定分子构型。衍射实验采用CuK或MoK辐射均可。应注意的是：由于单晶X射线衍射结构分析的对象仅为待测样品中的一颗晶体，样品缺少普遍性，需对药物样品进行粉末X射线衍射（Powder X-ray Diffraction，PXRD）实验，用单晶结构数据计算该构型手性药