金屬配合物單晶培養(yǎng)

1、金屬配合物單晶培養(yǎng)晶體的生長是一個動力學(xué)過程，由化合物的內(nèi)因（分子間色散力偶極力及氫鍵）與外因 （溶劑極性、揮發(fā)或擴(kuò)散速度及溫度）決定。晶體的培養(yǎng)實(shí)質(zhì)是一個飽和溶液的重結(jié)晶過程， 使溶液慢慢飽和的方法（如溶液揮發(fā)、不良溶劑的擴(kuò)散及溫度的降低）都可。單晶培養(yǎng)的方法多種多樣，我們沒必要掌握那些難以操作的，如升華法、共結(jié)晶法等。最 簡單的最實(shí)用。常用的有1.溶劑緩慢揮發(fā)法；2.液相擴(kuò)散法；3.氣相擴(kuò)散法。99%的單晶 是用以上三種方法培養(yǎng)出來的。單晶培養(yǎng)所需樣品用量一般以10 - 25mg為佳，如果你只有2mg左右樣品，也沒關(guān)系，但這時就要選擇液相 擴(kuò)散法和氣相擴(kuò)散法，不能使用溶劑緩慢揮發(fā)法。單晶培

2、養(yǎng)的樣品的預(yù)處理樣品溶解后一定要過濾，不能用濾紙，而是用一小團(tuán)棉花輕輕的塞在滴管的中下部或下部， 不要塞太緊，否則流的太慢。樣品當(dāng)然是越純越好，不過如果實(shí)在沒辦法弄純也沒關(guān)系，培 養(yǎng)一次就相當(dāng)于提純了一次，我經(jīng)常用一些TLC顯示有雜點(diǎn)的東西長單晶，但得多養(yǎng)幾次。一定要做好記錄一次就得到單晶的可能性比較小。因此最好的方法就是在第一次培養(yǎng)單晶的時候，采取少量 多溶劑體系的辦法。如果你有50mg樣品，建議你以5mg為一單位，這樣你可以同時實(shí) 驗(yàn)10種溶劑體系，而不是選兩種溶劑體系，每個體系25mg。這是做好記錄就特別重要， 以免下次又采用已經(jīng)失敗的溶劑體系，而且單晶解析時必須知道所用的溶劑。培養(yǎng)單晶

3、時，最好放到?jīng)]人碰的地方，這點(diǎn)大家都知道。我想說的是你不能一天去看幾次 也不能放在那里5,6天不管。也許有的溶劑體系一天就析出了晶體，結(jié)果5天后，溶劑 全干了。一般一天看一次合適，看的時候不要動它。明顯不行的體系（如析出絮狀固體）就 要重新用別的溶劑體系再重新培養(yǎng)。液相擴(kuò)散法中良溶劑與不良溶劑的比例最好為1：2-1:4O烷基鏈超過4個碳的很難培養(yǎng)單晶。分子中最好不要有叔丁基，因?yàn)槿菀谉o序，影響單晶解析的質(zhì)量。含氯的取代基一般容易長單晶，如4-氯苯基取代化合物比苯基取代化合物容易長單晶。晶體的判斷燒杯底部有小顆粒.但怎樣判斷是不是晶體？是晶體的話有什么特點(diǎn)？用肉眼判斷嗎？ 可以先用肉眼觀察，如果

4、顆粒有規(guī)則的外形，并且有光澤發(fā)亮的顆粒，就有可能是晶體，然 后再用顯微鏡觀察，有規(guī)則外形、凹凸的多面體形狀、透光，差不多就可以說是晶體了。最 簡單的方法，對著陽光，如果亮晶晶的就可能是晶體。然后再到顯微鏡下面看看，有沒有規(guī) 則外形。金屬配合物單晶的培養(yǎng)方法單晶培養(yǎng)的具體操作方法：四條注意事項：1、結(jié)晶容器的選擇（敞口燒杯，既不能用從未使用過的新燒杯，也不能用很舊的燒杯?？?能原因?yàn)?，燒杯太新，不利于晶核的形成，而太舊則形成晶核的部位太多不利于單晶的生 長O ） 2、溶劑的選擇（合適的溶劑將物質(zhì)溶解，溶解性不能太好也不能太差且具有一定的揮發(fā)性， 不能揮發(fā)太快也不能太慢）3、結(jié)晶速度（盡量慢的讓溶

5、劑揮發(fā)，一旦析出結(jié)晶，過濾，可能得到單晶也可能是混晶， 千萬別用母液洗晶體）4、環(huán)境的選擇（放在一個平穩(wěn)的地方千萬不能有一絲一毫的震動，否則即使得到單晶也全 完了）。具體方法如下：一.揮發(fā)法原理：依靠溶液的不斷揮發(fā)，使溶液由不飽和達(dá)到飽和過飽和狀態(tài)。條件：固體能溶解于較易揮發(fā)的有機(jī)溶劑一般丙酮、甲醇、乙醇、乙腈、乙酸乙酯、三氯甲烷、苯、甲苯、四氫呋喃、水等。理論上，所有溶劑都可以，但一般選擇60 1201。注意：不同溶劑可能培養(yǎng)出的單晶結(jié)構(gòu)不同方法：將固體溶解于所選有機(jī)溶劑，有時可采用加熱的辦法使固體完全溶解，冷卻至室溫或者再加溶劑使之不飽和，過濾，封口，靜置培養(yǎng)。經(jīng)驗(yàn)：掌握好溶解度，一般10

6、0mL可溶解0.2g-2g, 50mL的燒杯，0.5g 0.8g.純度大的易長出晶體?？蛇x用混合溶劑，但必須遵循高沸點(diǎn)的難溶低沸點(diǎn)易容的原則。混合溶劑必須選用完全互溶的二種或多種溶劑。怎么挑選單晶：不要等溶劑揮發(fā)完再挑，一定要在有母液存在下挑單晶，用毛細(xì)管將晶體吸出，滴到濾 紙上，用針將單晶挑到密封管中，35顆即可。操作：操作方法一：用金屬配合物的良溶劑將其溶解在小燒杯中，小燒杯的內(nèi)表面越光滑單晶性越好，否則 晶體形狀不好缺陷多就會給后面的收單晶衍射數(shù)據(jù)帶來麻煩，甚至?xí)斐蔁o法解晶體結(jié)構(gòu)， 那將是非?？上У模粺脼V紙或塑料薄膜封口防止灰塵落入，同時減慢揮發(fā)速度，長出較 好晶形的單晶，一般揮發(fā)

7、性稍差的溶劑用濾紙，如，水等。靜置至發(fā)現(xiàn)滿意的晶體出現(xiàn)。 操作方法二：將純的化合物溶于適當(dāng)溶劑或混和溶劑。（理想的溶劑是一個易揮發(fā)的良溶劑和一個不 易揮發(fā)的不良溶劑的混和物。）此溶液最好稀一些。用氮/氬鼓泡除氧。容器可用橡膠塞（可 緩慢透過溶劑）。為了讓晶體長得致密，要揮發(fā)得慢一些，溶劑揮發(fā)性大的可置入冰箱。二、擴(kuò)散法原理：利用二種完全互溶的沸點(diǎn)相差較大的有機(jī)溶劑。固體易溶于高沸點(diǎn)的溶劑，難溶或不 溶于低沸點(diǎn)溶劑。在密封容器中，使低沸點(diǎn)溶劑揮發(fā)進(jìn)入高沸點(diǎn)溶劑中，降低固體的溶解度， 從而析出晶核，生長成單晶。一般選難揮發(fā)的溶劑，如DMF,DMSO甘油甚至離子液體等。條件：固體在難揮發(fā)的溶劑中溶解

8、度較大或者很大，在易揮發(fā)溶劑中不溶或難溶。經(jīng)驗(yàn)：固體在難揮發(fā)溶劑中溶解度越大越好。培養(yǎng)時，固體在高沸點(diǎn)溶劑中必須達(dá)到飽和或接 近過飽和。方法：將固體加熱溶解于高沸點(diǎn)溶劑，接近飽和，放置于密封容器中，密封容器中放入易揮發(fā) 溶劑，密封好，靜置培養(yǎng)。操作方法一：用金屬配合物的良溶劑將其溶解在小燒杯或廣口瓶中，塑料薄膜封口（用針戳3-5個 小孔），放于盛有該金屬配合物的揮發(fā)性不良溶劑（一般用乙醚）的大瓶子中。靜置至發(fā)現(xiàn) 滿意的晶體出現(xiàn)。操作方法二：在一個大容器內(nèi)置入易揮發(fā)的不良溶劑（如戊烷、已烷），其中加一個內(nèi)管，置入化合物 的良溶劑溶液。將大容器密閉，也可放入冰箱。經(jīng)易揮發(fā)溶劑向內(nèi)管擴(kuò)散可得較好的晶

9、體。 時間可能比揮發(fā)法要長。另外如果這一化合物是室溫反應(yīng)得到，且產(chǎn)物比較單一，溶解度較小，可將反應(yīng)物溶液分兩 層放置，不加攪拌，令其緩慢反應(yīng)沉淀出晶體。容易結(jié)晶的東西放在那里自己就出單晶，不 容易結(jié)晶的怎么弄也是不出。好象不是想做就能做出來的。首先看一下產(chǎn)物的溶解度，將產(chǎn) 物抽干后用良性溶劑溶解成飽和溶液（如用二氯甲烷），然后加入相同體積的不良性溶劑， 若產(chǎn)物不穩(wěn)定應(yīng)在惰性氣體的保護(hù)下進(jìn)行操作，完成后置于冰箱中冷凍至單晶析出，或直接 用惰性氣體鼓泡直至單晶析出。（應(yīng)緩慢可以嘗試的溶劑系統(tǒng)：CH2CI2 /乙醚或戊烷THF/乙醚或戊烷水/甲醇甲苯/乙醚或戊烷水/甲醇CHCl/正庚烷三分層法將金屬

10、的水溶液放于試管下層，配體的有機(jī)溶劑溶液放于試管上層，中間是水和有機(jī)溶 劑的混合溶劑，封口。操作要小心，最好是用滴管伸進(jìn)試管靠近液面緩慢滴加。靜置至發(fā)現(xiàn) 滿意的晶體出現(xiàn)。四、溫差法原理：利用固體在某一有機(jī)溶劑中的溶解度，隨溫度的變化，有很大的變化，使其在高溫下 達(dá)到飽和或接近飽和，然后緩慢冷卻，析出晶核，生長成單晶。一般，水，DMF, DMSO尤其是離子液體適用此方法。條件：溶解度隨溫度變化比較大。經(jīng)驗(yàn)：高溫中溶解度越大越好，完全溶解。推廣：建議大家考慮使用離子液體做溶劑，尤其是對多核或者難溶性的配合物。五、接觸法原理：如果配合物極易由二種或二種以上的物種合成，選擇性高且所形成的配合物很難找到

11、 溶劑溶解，則可使原料緩慢接觸，在接觸處形成晶核，再長大形成單晶。一般無機(jī)合成，快反應(yīng)使用此方法。方法:用U形管，可采用瓊脂降低離子擴(kuò)散速度。2.用直管，可做成兩頭粗中間細(xì)。3.用緩慢滴加法或稀釋溶液法（對反應(yīng)不很快的體系可采用）4.緩慢升溫度（對溫度有要求的體系適用）經(jīng)驗(yàn)：原料的濃度盡可能的降低，可以人為的設(shè)定濃度或比例0.1g0.5g的溶質(zhì)量即可。六、高壓釜法原理：利用水熱或溶劑熱，在高溫高壓下，是體系經(jīng)過一個析出晶核，生長成單晶的過程， 因高溫高壓條件下，可發(fā)生許多不可預(yù)料的反應(yīng)。方法：將原料按組合比例放入高壓釜中，選擇好溶劑，利用溶劑的沸點(diǎn)選擇體系的溫度，高 壓釜密封好后放入烘箱中，調(diào)

12、好溫度，反應(yīng)14小時均可。然后，關(guān)閉烘箱，冷至室溫， 打開反應(yīng)釜，觀察情況按如下過程處理：沒有反應(yīng)重新組合比例，調(diào)節(jié)條件，包括換溶劑，調(diào)pH值，加入新組分等。反應(yīng)但全是粉末，且粉末什么都不溶解，首先從粉末中挑選單晶或晶體，若不成，A：改變條件，換配體或加入新的鹽，如季銨鹽，羧酸鹽等；B:破壞性實(shí)驗(yàn)，設(shè)法使其反應(yīng)變成新物質(zhì)。部分固體，部分在溶液中:首先通過顏色或條件變化推斷兩部分的大致組分，是否相同 組成，固體挑單晶，溶液揮發(fā)培養(yǎng)單晶，若組成不同固體按1或2的方法處理。全部為溶液一一旋蒸得到固體，將固體提純，將主要組成純化，再根據(jù)特點(diǎn)接上述單晶 培養(yǎng)方法培養(yǎng)單晶。一支管法:在單晶制備時，經(jīng)常會發(fā)

13、現(xiàn)配位一發(fā)生，產(chǎn)生大量的微晶，再去揮發(fā)母液，怎么都長不大， 以前聽人說可用擴(kuò)散法，但受到文獻(xiàn)啟示，可以找一根長玻璃管，底下注入鹽的溶液，上面 加一個純?nèi)軇┚彌_層（第三種溶劑，如苯、正己烷、乙醚等減緩上下兩種溶劑的擴(kuò)散速率可 長可短），最上面注入（先慢后快）配體溶液，兩三個小時或兩三天就搞定了。原理是：玻璃管越細(xì)，兩層間的接觸面越小，擴(kuò)散速度降低，有效避免新手一擴(kuò)散就出沉淀 的尷尬！試管法：反應(yīng)發(fā)生就產(chǎn)生大量的微晶，再去揮發(fā)母液，怎么都長不大?？梢哉乙桓L15厘米直徑為1-1.5厘米的試管，底下直接放入鹽的固體，加大量溶劑（先 慢后快）最上面注入（先慢后快）配體溶液（上下溶劑可以相同，但為了保險

14、，可在配體溶 液中加入密度小的溶解性差的溶劑，如石油醚或乙酸乙酯；如果不同，一定要注意上面的密 度要??！ ！，兩三個小時或兩三天就搞定了。新手兩三次就搞定了！原理:文獻(xiàn)上都說上下兩層均溶液，但是操作起來很困難，如果直接放入鹽或者配體的固體， 就增加了溶解的平衡冼慢是為了固體或溶液被猛烈撞擊，后快是為了讓剛?cè)芙獾牟糠炙佬?塌地的呆在他應(yīng)處的地方（好像違反動力學(xué)，但是是真的。培養(yǎng)適合衍射的單晶大多數(shù)的合成化學(xué)家認(rèn)為培養(yǎng)出滿足質(zhì)量的單晶更是一門藝術(shù)而非科學(xué)。為支持這個說 法，他們會提出很多事情，要得到這樣的晶體似乎是機(jī)遇而且事實(shí)上有些人有很好的養(yǎng)單晶 的能力。這個論點(diǎn)有一定道理但是實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明完整的

15、理解晶體生長和溶劑的性質(zhì)、認(rèn)真分 析過去的成敗可以得到一致的積極結(jié)果。事實(shí)上，蛋白質(zhì)晶體化學(xué)家已經(jīng)在這個領(lǐng)域取得了 非常大的的成功，我們合成化學(xué)家應(yīng)從中學(xué)到很多有用的東西。晶體生長的速率熱力學(xué)的定律告訴我們，較慢的晶體生長速率及小的熵易引起完美晶體得晶體缺陷，這 個證據(jù)可以在接近完善的晶體表面經(jīng)?？梢员挥^察到如經(jīng)過了數(shù)個周期幾年到一千年的結(jié) 晶時間的礦物。在實(shí)驗(yàn)室條件下，實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明生長單晶的最佳時間是數(shù)個若干天的周期 (over periods of days)偶爾當(dāng)溶液快速干燥時，所需的單晶會被發(fā)現(xiàn)，這種事實(shí)非常幸 福的但很少見。典型地當(dāng)一個人完成一個結(jié)晶過程，最好的結(jié)晶將在一天或一周后形成。從 我的經(jīng)驗(yàn)來看，結(jié)晶成功的可能性最初的幾周之后開始急劇下降，盡管幸運(yùn)的話也有例外。晶體生長的一般條件在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的結(jié)晶過程大多數(shù)溫度保持相對恒定震動級別最小樣品保存在黑暗處。 這常常放在一個