有关单晶培养的问题

1、很不错的关于晶体分析的介绍 ortho-meta-para-isomerCH2CI2/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 我常用的溶剂：分层溶剂扩散下层用良溶剂如DMF,DMAC,DMSO,CH2CI2苯胺等上层用不良溶剂如醇类，醚类，乙腈等 有关单晶培养的问题1. 单晶培养的方法多种多样，我们没必要掌握那些难以操作的，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。2. 单晶培养所需样品用量一般以 10 25mg 为佳， 如果你只有 2mg 左右样品，

2、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。3. 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，我经常用一些 TLC 显示有杂点的东西长单晶，但得多养几次。4. 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25

3、mg这是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。5. 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 5， 6 天不管。也许有的溶剂体系一天就析出了晶体，结果 5 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。6. 液相扩散法中良溶剂与不良溶剂的比例最好为1：21：4。7. 烷基链超过 4 个碳的很难培养单晶。8. 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。9. 含氯的取代基一般容易长单晶，如 4

4、氯苯基取代化合物比苯基取代化合物容易长单晶。 晶体结构解析步骤。一支管法： 在单晶制备时，经常会发现配位一发生，产生大量的微晶，再去挥发母液，怎 么都长不大，以前听人说可用扩散法，但受到文献启示，可以找一根长玻璃管，底下注入盐的溶液，上面加一个纯溶剂缓冲层（可长可短） ，最上面注入（先慢后快）配体溶液，两三 个小时或两三天就搞定了。原理是：玻璃管越细，两层间的接触面越小，扩散速度降低，有 效避免新手一扩散就出沉淀的尴尬 !试管法：反应发生就产生大量的微晶，再去挥发母液，怎么都长不大。可以找一根长15 厘米直径为厘米的试管，底下直接放入盐的固体，加大量溶剂（先慢后快）最上面注入（先慢后 快）配体

5、溶液（上下溶剂可以相同， 但为了保险， 可在配体溶液中加入密度小的溶解性差的 溶剂，如石油醚或乙酸乙酯；如果不同，一定要注意上面的密度要小！ ！），两三个小时或两 三天就搞定了。 新手两三次就搞定了！原理： 文献上都说上下两层均溶液， 但是操作起来很 困难， 如果直接放入盐或者配体的固体， 就增加了溶解的平衡， 先慢是为了固体或溶液被猛 烈撞击， 后快是为了让刚溶解的部分死心塌地的呆在他应处的地方 （好像违反动力学， 但是 是真的）如果有专用的石英管（一端粗、一端细） ，可将晶体吸入到管中，除去大部分溶剂， 但是一定要有溶剂，用打火机迅速封烧较细端，用较细滴管（或针管）吸少量母液，将该管 放入

6、离心机的塑料管中， 低速离心， 使得晶体既保持在母液中， 又能完全卡在合适的位置而 不乱动。如没有专用的石英管，可用废核磁管自己拉一根。金属配合物单晶的培养 方法一：挥发 用金属配合物的良溶剂将其溶解在小烧杯中，小烧杯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，甚至会造成无法解晶体结构， 那将是非常可惜的； 烧杯用滤纸或塑料薄膜封口防止灰尘落入， 同时减慢挥发速度， 长出较 好晶形的单晶，一般挥发性稍差的溶剂用滤纸，如，水等。静置至发现满意的晶体出现。 方法二：扩散 用金属配合物的良溶剂将其溶解在小烧杯或广口瓶中，塑料薄膜封口（用针戳 3-5 个小 孔

7、），放于盛有该金属配合物的挥发性不良溶剂（一般用乙醚）的大瓶子中。静置至发现满 意的晶体出现。方法三：分层 将金属的水溶液放于试管下层，配体的有机溶剂溶液放于试管上层，中间是水和有机溶 剂的混合溶剂， 封口。操作要小心， 最好是用滴管伸进试管靠近液面缓慢滴加。静置至发现 满意的晶体出现。以上是我在培养配合物单晶常用的方法，一般是几种方法同时做，不是每种方法都能或 总能培养出单晶， 更多的是取决于配合物的结晶性好坏。 总之就是多试： 不同的温度、 溶剂、 混合溶剂的比例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

8、的沸点亦不宜太高。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温的情况下， 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， 在蒸去溶剂抽松为无定形粉 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

9、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，降温诀，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劝分子定 向排列的速度， 往往只能得到无定形粉未。有时溶液太浓，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

10、。 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

11、，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. 化合物的结晶都有一定的结晶形状、色泽、熔点和熔距，一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2

12、07 C;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. 5C左右，如果熔距较长则表示化合物不纯。不知这些可否对各位朋友有些许帮助 单晶培养的具体操作方法：四条注意事项： 1、结晶容器的选择（敞口烧杯，既不能用 从未使用过的新烧杯，也不能用很旧的烧杯。可能原因为，烧杯太新，不利于晶核的形成， 而太旧则形成晶核的部位太多，不利于单晶的生长。 ） 2、溶剂的选择（合适的溶剂将物质 溶解，溶解性不能太好也不能太差且具有一定的挥发性，不能挥发太快也不能太慢）3、结

13、晶速度（尽量慢的让溶剂挥发，一旦析出结晶，过滤，可能得到单晶也可能是混晶，千万别 用母液洗晶体） 4、环境的选择（放在一个平稳的地方，千万不能有一丝一毫的震动，否则 即使得到单晶也全完了） 。文献介绍用乙醚扩散，但乙醚挥发太快，具体的该如何操作请高手指教一下 把要培养晶体的溶液放在一小烧杯中，小烧杯用保鲜膜封上，保鲜膜上用针扎几个小眼。 然后把烧杯放入注有乙醚溶液的广口瓶中就可以了。我刚做单晶培养 ,常温下挥发 .烧杯底部有小颗粒 . 但怎样判断是不是晶体是晶体的话有 什么特点用肉眼判断吗 可以先用肉眼观察，如果颗粒有规则的外形，并且有光泽，就有 可能是晶体，然后再用显微镜观察，有规则外形，透

14、光，差不多就可以说是晶体了。最简单 的方法，对着阳光， 如果亮晶晶的就可能是晶体。 然后再到显微镜下面看看，有没有规则外 形。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）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。 有些化合物易结 晶，经常有人将无机盐晶体去检测的例子（无机盐易结晶） 。有以下两种方法较常用：1）挥发溶剂法：将纯的化合物溶于适当溶剂或混和溶剂。 （ 理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

15、。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。2）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不出。好象不是想做就能做出来的。 首先看一下产物的

16、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，或直接用惰性气体鼓泡直至单晶析出。 （应缓慢）结晶与重结晶1：Kw= sAS化合物晶型的差异直接影响其稳定性/吸收的快慢/吸湿性/纯度等,结晶溶剂选择的一般原则及判定结晶纯度的方法。结晶溶剂选择的一般原则： 对欲分离的成分热时溶解度大， 冷时溶解度小； 对杂质冷热都不 溶或冷热都易溶。沸点要适当，不宜过高或过低，如乙醚就不宜用。或者利用物质与杂质在不同的溶剂中的溶解度差异选择溶剂 判定结晶纯度的方法：理化性质均一；固体

17、化合物 熔距 2 C; TLC或PC展开呈单一斑点；HPLC或GC分析呈单峰 现代结晶学主要包括以下几个分支： （1 ）晶体生成学（ crystallogeny ）：研究天然及人工晶 体的发生、成长和变化的过程与机理，以及控制和影响它们的因素。（ 2）几何结晶学（gometrical crystallography ）：研究晶体外表几何多面体的形状及其间的规律性。（3）晶体结构学 （crystallology ）：研究晶体内部结构中质点排而的规律性，以及晶体结构的不完善性。 （4）晶体化学（ crystallochemistry, 亦称结晶化学） ：研究晶体的化学组成与 晶体结构以及晶体的物理

18、、化学性质间关系的规律性。（5）晶体物理学（crystallophysics ）:研究晶体的各项物理性质及其产生的机理。我谈谈我的一些看法：溶剂方面： 是制备结晶的关键所在。 除上面提到的外， 选择时可用少量各种不同溶剂试验其 溶解度，包裹冷时和热时。一般首选乙醇。另外，尽可能选择单一溶剂，这样在大生产时也 可较好的解决母液回收套用问题，降低成本。 研究时，混合溶剂一般会有更好效果。还有安 全，价廉也是考虑因素。结晶条件：主要指温度，压力，是否搅拌等。温度很重要，一般我们都是低温冷藏，其实有 时还需要高温保温！ 这主要需摸清其溶解度的关系在确定结晶温度。 搅拌也是一个影响因素， 他对结晶的晶型

19、，结晶的快慢都有影响。结晶纯度判定： 都是一般的常规方法。不过都某些产品作的多了， 可以凭经验的， 如该样品 经过多次重结晶后，看到应该出现的那种晶型，根据以往检测结果，其含量应该* 不离十了，不信HPLC测去！另外选择梯度降温的条件对晶型和收率影响也较大 还有就是加晶种的时机： 晶种加得过早， 晶种溶解或产生的晶型一般较细； 加的晚，则溶液 里可能已经产生了晶核，造成结晶可能包裹杂质 重结晶方法是利用固体混合物中各组分在某种溶剂中的溶解度不同而使其相互分离。 进行重结晶的简单程序是先将不纯固体物质溶解于适当的热的溶剂中制成接近饱和的溶液， 趁热过滤除去不溶性杂质，冷却滤液，使晶体自过饱和溶液

20、中析出，而易溶性杂质仍留于母液小，抽气过滤，将晶体从母液中分出，干燥后测定熔点，如纯度仍不符合要求，可再次 进行重结晶，直至符合要求为止。关于溶剂的选择选择适当的溶剂对于重结晶操作的成功具有重大的意义， 一个良好的溶剂必须符合下面儿个 条件：1、不与被提纯物质起化学反应 2、在较高温度时能溶解多量的被提纯物质而在室温或更低温度时只能溶解很少量；,3对杂质的溶解度非常大或非常小，前一种情况杂质留于母液内，后一种情况趁热过滤时 杂质被滤除； 4溶剂的沸点不宜太低，也不宜过高。溶剂沸点过低时制成溶液和冷却结晶两步操作温差 小，团体物溶解度改变不大，影响收率，而且低沸点溶剂操作也不方便。溶剂沸点过高，

21、附 着于晶体表面的溶剂不易除去。5能给出较好的结晶。 在几种溶剂都适用时，则应根据结晶的回收率、操作的难易、溶剂的毒性大小及是否易燃、 价格高低等择优选用。关于晶体的析出 过滤得到的滤液冷却后，晶体就会析出。用冷水或冰水迅速冷却并剧烈搅 动溶液时， 可得到颗粒很小的晶体， 将热溶液在空温条件下静置使之缓缓冷却， 则可得到均 匀而较大的品体。如果溶液冷却后晶体仍不析出， 可用玻璃抹摩控液面下的容器壁， 也可加入品种， 或进一步 降低溶液温度 （ 用冰水或其它冷冻溶液冷却 ）。如果溶液冷却后不析出品体而得到油状物时， 可重新加热， 至形成澄清的热溶液后， 任其自 行冷却，并不断用玻璃棒搅拌溶液，

22、摩擦器壁或投人品种，以加速品体的析出。若仍有油状 物开始忻出，应立即剧烈搅拌使油滴分散。从我的经历来说， 重结晶的溶剂选择很重要， 可是有些化合物经常很难选到合适的重结晶溶 液，而且需要重结晶的样品的量也不能太少， 重结晶是对于样品的损失也是瞒大的， 而且象 是我最近分得的同分异构的两个双黄酮这样的同分异构体就很难用重结晶的方法分离。 如大 家有什么好的建议请告之，此乃一家之言。今天去做 x-ray ，才知道什么是结晶的高手，能将蛋白也能结晶出来，我以前从没见过。这 是我受到做 x-ray 老师的教导：单晶样品的制备很可能是晶体结构分析最重要的阶段， 因为没有高质量的衍射数据， 许多分 析将证

23、明是成问题的， 反之， 衍射数据不难处理， 化在结晶上的努力和时间就很少是一种浪 费，涉及晶 体的生 长有许 多文献 ，还包括 专门的 刊物 Journal of Crystal Growth （Amsterdam:Elsevier）.结构分析用的晶体生长有许多专著。 结晶过程涉及气体、液体或溶液相中的离子、原子或分子有序的进入固态中有规则的位置。 初始阶段是形成晶核， 接着的是在晶面上的沉积， 后者可被考虑为流体与晶体间的动力学平 衡，当向前速度占支配地位时，晶体就生长，影响平衡的因素：包括晶体表面的化学性质， 被结晶物质的浓度， 晶体内和晶体周围介质的性质。 晶体的形成是发生在出现临界大小

24、的晶 核以后，此时生成自由能由正值，零变为负值。成核速率随过饱和度显著增加，为了限制晶 核数量，过饱和度应尽可能的低，过饱和应慢慢到达，一旦到达这种低程度的过饱和以后， 就要小心控制，使少数几颗晶核在准平衡状态下，慢慢生长。在成核过程中，外部物体，诸 如灰尘颗粒， 往使得成核过程热力学上更有利， 所以这些颗粒要通过离心分离或过滤的方法 事先去除。加晶种方法也常是控制晶核数量一种方法。低分子量的有机、无机化合物晶体生长的方法大概有以下几种：1）、单溶剂蒸发2）、两元溶剂混和物蒸发3）、成批结晶4）、液 - 液扩散5）、座滴汽相扩散6）、改变温度7）、凝胶结晶法8）、昇华9）、固化法利用两相溶剂重

25、结晶时， 要使你的东西溶于两相中易挥发的溶剂中， 而不溶于可微溶于不易 挥发的溶剂中。 这样放在室温下，让它慢慢挥发， 就可以拿到纯物质了，而且还有可能拿到 单晶呢！这种 8 结晶方法是一种比较好的方法，我经常使用。但一般析晶时间较长，冬天 有时放置半个月也无法析出结晶， 需严格控制两种溶剂的比例， 尤其是易溶溶剂的量， 尽量 用最少的溶解度较大的溶剂。 这个量作重结晶应该算是比较容易的，重要的是看你从结晶 的手法， 在重结晶中拿到晶种是非常重要的， 尤其是对遇难结晶的化合物， 本人是做化学的， 不做蛋白质的结晶， 就化合物结晶来说， 有两个难点： 1. 溶剂的选择， 溶剂的选择对于化合 物重

26、结晶的纯度和结晶产量都有很大的影响，以前做过甾体的重结晶，较常使用的是甲醇。2. 重结晶的手法也很重要， 这个需要多加练习， 我的导师在这方面实在是不得不佩服， 手法 非常高明， 在长期的结晶中， 每个人都有自己的一套方法， 这对每个人来说都是一个资本阿。 可以这样说：重结晶技术不能简单称之为技术，应该称之为一门艺术。不过可以建议大家，在20mg以上或者20mg左右的量 均可以用柱层析的方法或者是薄层层析技术加以分离，又 是可能损失会大一点，有时并不比重结晶得到的少。结晶关键在于溶剂的选择， 特别是复合溶剂体系。 还有就是操作的仔细度。 本人有作一次结 晶实验，总是得到粘状物，很惨。可滴加少许

27、甲醇，立刻就有结晶析出，但仍粘。后来改为 缓缓滴加，结晶效果就好了。两个方法 :1 将样品用丙酮溶解 , 缓慢搅拌 , 然后用滴管滴加石油醚 , 当溶液由清亮变为不透亮时 , 停止 滴加 ,缓慢搅拌过夜 ,一般能析出结晶 . ,2 样品加石油醚然后加热回流 , 然后滴加丙酮 . 当溶液由浑浊变为澄清时 , 停止滴加 , 停止加 热, 室温放置 .结晶过程的确是一门学问， 国内在结晶方面专家首推天津大学化工学院的王静康院士。 关于 这方面的理论书籍不少， 但是真正具体到每一类物质或每个物质， 他们又不完全相同。 共性 的东西可能是理论上的，具体到每一类化合物的结晶过程的讨论可能对大家最有帮助。溶

28、剂的选择（单一或复合） 、结晶温度，搅拌速度，搅拌方式，过饱和度的选择，养晶的时 间，溶媒滴加的方式和速率等等，另外，在溶解、析晶、养晶这些过程中，上述温度、搅拌 速度、 时间多少、加入方式和速度还不完全一样。 所以诸多因素叠加在一起，更是觉得难度 大。一般说来， 先应该选择主要的条件， 使结晶过程能够进行下去，得到晶体， 然后再优化上述 条件。条件成熟后，才能进行中试和生产。如果是进行理论研究可能着重点就不一样了。 如果是搞应用研究， 那么溶剂相对来说不难选择， 关键点在于使用这种溶剂能否找到过饱和 点，过饱和点区间是不是好控制。如果过饱和点不好选，或过饱和度不够，很难析晶，更别 提养晶了。

29、 这时可能要考虑复合溶媒， 调整过饱和区间。 所以我认为结晶过程最主要的是析 晶过程，这时候各个条件的控制最为重要。控制好析晶过程，结晶过程大概完成60%。养晶过程相对来说好控制一些， 主要是按照优化参数，控制好条件，一般问题不大，放大过 程中也基本不会出问题。 如果搞基础研究，物性还不是很清楚，结晶过程的研究可能花费 的时间，精力较大。但一旦把整个过程搞明白，还是很有价值的。 我们所做的一个样品， 基本上找不到重结晶的单一溶剂， 如果用复合溶剂， 比如说丙酮乙醚， 用适量的丙酮溶解 后，缓慢的用滴管加入乙醚， 到达一定程度后会有白色的粉末状的物体析出， 但是抽滤后会 发现滤纸上留下的是黏稠状的东西， 抽干之后将样品碾碎也是白色粉末状物质， 同时发现它 的液相纯度并不高，这样的情况很正常，只是你所得到的是无序