二次擴散法析晶

1、一 圖解二次擴散法1.將樣品溶解到二氯甲烷中，攪拌溶解。溶劑當然還可以選擇甲苯之類的有機溶劑。2.然后過濾到試管中。平行做至少5份。我都是裝到10只試管中。平行做多份會增加析出晶體的幾率。3.每支試管裝1/5。上面裝0.5mm的緩沖層，再上面是正己烷。擴散兩個星期，就能長出你需要的晶體。根據(jù)個人經(jīng)驗，晶體一般長在試管的中上部。就是那個緩沖層以上的部位。如果不加緩沖層，晶體析出多是底部。這是因為，溶液向上擴散，同時不良溶劑向下擴散。加有緩沖層的，不良溶劑擴散到溶液中比較緩慢，一般不利于析出晶核，結晶比較難也比較慢。一旦結晶，晶體質(zhì)量都比較好。適合測試。沒有緩沖層的，不良溶劑和溶液直接接觸，界面處

2、容易析出晶種，有利于快速結晶。但是一般都會產(chǎn)生渾濁或者沉淀，不利于高質(zhì)量的晶體析出長大。不帶緩沖層的一般都是溶液比較稀?；蛘邩悠飞伲瑵舛扰渲频谋容^小的溶液適合用這種方法培養(yǎng)4.擴散兩個星期后，如果溶液為均相。這時就要用到二次擴散法來繼續(xù)培養(yǎng)晶體。這時候溶液還沒有達到飽和，或者達到過飽和但是沒有合適的晶核作為結晶的晶種，不過已經(jīng)快析出晶體了。如果等一段時間或者再把溶液分裝到別的試管，然后加入不良溶劑，長出晶體就很快了。注意：進行二次擴散的時候沒有緩沖層！5.具體操作如下圖所示。我不講的太詳細，個中細節(jié)需要自己摸索。1.將樣品溶解到二氯甲烷中。請問在這里“樣品”指的是已經(jīng)是用常溫攪拌或擴散培養(yǎng)出來

3、的配合物嗎？把配合物溶解后在放到試管中再培養(yǎng)嗎？答：我說的是如何培養(yǎng)出單晶。當然是將配體和金屬鹽反應后的配合物稱之為樣品。Ligand+M-sample-Crystal另外，為什么溶解在二氯甲烷中，要是配合物不溶于二氯甲烷呢？怎么辦，用什么溶劑是再摸索嗎？答：一般的配合物都溶解到二氯甲烷中的。還可以試試甲苯，適合培養(yǎng)卟啉晶體。最后，加入緩沖層，緩沖層用什么溶劑??？答：緩沖層是為了防止不良溶劑正己烷加到溶解有配合物的二氯甲烷上產(chǎn)生渾濁沉淀，我們用二氯和正己烷任意配比，加到二氯甲烷層上起到過渡緩沖的作用。我稱之為緩沖層二擴散法有兩種策略：液層擴散法和不良溶劑（頂出）擴散法。 液層擴散法：就是配體和

4、金屬鹽放到一起很容易就出沉淀了，這時候就用兩種不同密度的配體和金屬鹽溶液作為上層和下層，中間加上緩沖層。液層擴散法的濃度是關鍵。如果濃度太大就可能會出現(xiàn)絮狀沉淀。圖一就是也曾擴散法的示意圖。上層是Cu（II）的甲醇溶液，中間一層是甲醇和二氯甲烷2：1的混合溶液，下層是配體的甲醇：二氯甲烷=1：1的溶液。注：也可以根據(jù)需要把配體放到上層，金屬鹽放到下層。同時配合物在二氯甲烷中的溶解度不是很大，晶體可以析出。 不良溶劑（頂出）擴散法：對于不容易出晶體而且在二氯甲烷溶液中溶解度特別大的體系可以選擇這種方法。下面是二氯甲烷溶液，上面加上正己烷。擴散完全后可以進行二次擴散法，直到達到過飽和析出晶體為止。

5、圖二是不良溶劑（頂出）擴散法示意圖。 這兩種策略就可以把所有的體系都能用擴散法培養(yǎng)晶體了。三緩沖層的作用就是不要讓上下兩層混合太快，只要和上下兩層互溶，又有點密度差就行，其實直接用上層溶液也行。不良溶劑就是對配合物溶解能力不強的，密度又小的，多用乙醚，丙酮啥的。緩沖液一般就是用良溶劑和不良溶劑按一定比例混合后配成的，或者選擇一個溶解性介于良溶劑和不良溶劑中間的溶劑也可以的。四液相擴散法的原理：利用二種完全互溶的沸點相差較大的有機溶劑。固體易溶于高沸點的溶劑，難溶或不溶于低沸點溶劑。在密封容器中，使低沸點溶劑揮發(fā)進入高沸點溶劑中，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

6、DMF,DMSO,甘油甚至離子液體等。條件：固體在難揮發(fā)的溶劑中溶解度較大或者很大，在易揮發(fā)溶劑中不溶或難溶。經(jīng)驗： 固體在難揮發(fā)溶劑中溶解度越大越好。培養(yǎng)時，固體在高沸點溶劑中必須達到飽和或接近過飽和。方法： 將固體加熱溶解于高沸點溶劑，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)?？梢試L試的溶劑系統(tǒng)： CH2Cl2乙醚或戊烷 THF/乙醚或戊烷甲苯/乙醚或戊烷 水/甲醇CHCl3/正庚烷有以上可知，在良溶劑中濃度偏大可能有利于晶體的生長五擴散法實際上是很經(jīng)典的方法，可以生成動力學和熱力學穩(wěn)定的晶體。其原理簡單的來說就是控制配體在溶劑內(nèi)的擴散速度從而控制晶體生長。濃

7、度一般在0.05mol ，不超過5ml選用試管的時候有一定的要求 管徑不能太大 0.5-1cm，因為要控制液-液界面 ，太大反應太劇烈，晶體會很小，太小的話，時間太長也有別的影響。由于金屬配體種類太多，每個晶體生長要求不同，導致擴散法不好做。而且，同種金屬配體，在不同層、有無中間層、溶劑的不同等會生成不同結構的晶體，所以要想得到目標晶體需要大量的實驗才能獲得。至于環(huán)境，一般沒什么特殊要求，常溫即可，光線影響不太清楚，還沒有查到相關資料，但是一定要避免震動，晶體一般是長在管壁上的，震動會影響生長。我也說一點，關于液液擴散法，我正在做，濃度不要太大，長的太快，質(zhì)量不好，也不能太稀，不然，不但長的慢

8、，還長的很小，建議多嘗試各種濃度，多換不同的溶劑首先選定溶劑溶解中心離子和配體，比如水溶解金屬離子，而有機溶劑溶解有機配體。然后根據(jù)密度，將密度大的放在下層，中間適當加純?nèi)軇┑木彌_層，也可不放，上層放密度較小的一層。要注意加料的技術，是先慢后快，我一般是用滴管滴加。六很好的培養(yǎng)單晶的經(jīng)驗，可以借鑒一下。單晶培養(yǎng)技巧1.單晶培養(yǎng)的方法多種多樣，我們沒必要把握那些難以操作的，如升華法、共結晶法等。最簡單的最實用。常用的有1.溶劑緩慢揮發(fā)法；2.液相擴散法；3.氣相擴散法。99的單晶是用以上三種方法培養(yǎng)出來的。2.單晶培養(yǎng)所需樣品用量一般以1025mg為佳，假如你只有2mg左右樣品，也沒關系，但這時

9、就要選擇液相擴散法和氣相擴散法，不能使用溶劑緩慢揮發(fā)法。3.單晶培養(yǎng)的樣品的預處理樣品溶解后一定要過濾，不能用濾紙，而是用一小團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。樣品當然是越純越好，不過假如實在沒辦法弄純也沒關系，培養(yǎng)一次就相當于提純了一次，我經(jīng)常用一些TLC顯示有雜點的東西長單晶，但得多養(yǎng)幾次。4.一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。假如你有50mg樣品，建議你以5mg為一單位，這樣你可以同時實驗10種溶劑體系，而不是選兩種溶劑體系，每個體系25mg。這是做好記錄就非凡重要，以免下次又采用已

10、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。5.培養(yǎng)單晶時，最好放到?jīng)]人碰的地方，這點大家都知道。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)。6.液相擴散法中良溶劑與不良溶劑的比例最好為1：21：4。7.烷基鏈超過4個碳的很難培養(yǎng)單晶。8.分子中最好不要有叔丁基，因為輕易無序，影響單晶解析的質(zhì)量。9.含氯的取代基一般輕易長單晶，如4氯苯基取代化合物比苯基取代化合物輕易長單晶。10.單晶培養(yǎng)無水無氧條件下的單晶培養(yǎng)，

11、麻煩的方法我就不說了，最簡單的方法就是將你的固體樣品加入一帶橡皮塞的容器（最常用的就是核磁管，塞子不是我們常用的硬塞子，而是軟的橡皮塞（隨便什么塞子都行，只要能密封且能扎針頭），先抽真空，然后通氮氣，再用注射器加入良性溶劑，充分溶解（超聲），然后再用注射器沿器壁加入不良溶劑即可培養(yǎng)單晶指南綜述：你將會發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)單晶不僅需要耐心，而且還需要一雙靈巧的雙手。結晶過程對溫度和其它輕微的擾動都非常敏感。因此，你應該在相似的條件下多嘗試幾個不同的實驗溫度，并為單晶的生長尋找一個沒有干擾的安靜環(huán)境。這里有一些經(jīng)驗性的貼士供你參考，以利于你的實驗開展。方案1 有時好的單晶僅需冷卻溶液即可生長。你也可以嘗試加

12、熱溶液至所有物質(zhì)完全溶解，達到過飽和，再慢慢地使其冷卻。方案21）選取一種可以溶解你的目標化合物的溶劑，制成飽和溶液。2）如果有必要，可以通過過濾除去其中的不溶性雜質(zhì)。對于少量溶液，可使用一種有效的過濾器，其制備方法是：將玻璃毛（甚至可以用面巾紙）塞入一根一次性Pasture滴管中，然后填入一英寸左右助濾物（如硅藻土Celite）。用新鮮溶劑濕潤硅藻土，然后用球形壓力器將溶液壓過該管進行過濾。3）尋找另一種溶劑，使目標化合物在其中不溶解（或僅微量溶解），而且這種溶劑能夠和前一種溶劑混溶，并具有較低的密度。4）將第二種溶劑小心地鋪在小瓶中飽和溶液的上面。在兩相界面上可看到一些混濁物。單晶將會沿著

13、這個界面生長。方案3 將盛有飽和溶液的小瓶放置在另外一個較大的瓶中。在外面的大瓶中加入第二種溶劑并且蓋緊蓋子。第二種溶劑將會慢慢地擴散到飽和溶液中，晶體就會出現(xiàn)了！為了進一步減慢這個過程，可將這個擴散裝置放在冰箱中?？梢試L試的溶劑系統(tǒng)：CH2Cl2乙醚或戊烷 ，THF/乙醚或戊烷甲苯/乙醚或戊烷 水/甲醇CHCl3/正庚烷金屬配合物單晶的培養(yǎng)單晶培養(yǎng)的具體操作方法：四條注重事項：1、結晶容器的選擇（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?？赡茉驗椋瑹?，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。） 2、溶劑的選擇（合適的溶劑將物質(zhì)溶解，溶解性不能太

14、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、結晶速度（盡量慢的讓溶劑揮發(fā)，一旦析出結晶，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）。方法一：揮發(fā) 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，否則晶體外形不好缺陷多就會給后面的收單晶衍射數(shù)據(jù)帶來麻煩，甚至會造成無法解晶體結構，那將是非常可惜的；燒杯用濾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)性稍差的溶劑用濾紙，如，水等。靜置至發(fā)現(xiàn)滿足的晶體出現(xiàn)。方法二：擴散用金屬配合物的

15、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)滿足的晶體出現(xiàn)。方法三：分層將金屬的水溶液放于試管下層，配體的有機溶劑溶液放于試管上層，中間是水和有機溶劑的混合溶劑，封口。操作要小心，最好是用滴管伸進試管靠近液面緩慢滴加。靜置至發(fā)現(xiàn)滿足的晶體出現(xiàn)。JPt化學化工資源導航以上是我在培養(yǎng)配合物單晶常用的方法，一般是幾種方法同時做，不是每種方法都能或總能培養(yǎng)出單晶，更多的是取決于配合物的結晶性好壞。總之就是多試：不同的溫度、溶劑、混合溶劑的比例1.制備結晶，要注重選擇合宜的溶劑和應用適量的溶劑。合宜的溶劑，

16、最好是在冷時對所需要的成分溶解度較小，而熱時溶解度較大。溶劑的沸點亦不宜太高。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劑中不易形成結晶，而在某些溶劑中則易于形成結晶。2.制備結晶的溶液，需要成為過飽和的溶液。一般是應用適量的溶劑在加溫的情況下，將化合物溶解再放置冷處。假如在室溫中可以析出結晶，就不一定放置于冰箱中，以免伴隨結晶析出更多的雜質(zhì)?！靶律鷳B(tài)”的物質(zhì)即新游離的物質(zhì)或無定形的粉未狀物質(zhì)，遠較晶體物質(zhì)的溶解度大，易于形成過飽和溶液。一般經(jīng)過精制的化合物，在蒸去溶劑抽松為無定形粉未時就是如此，有時只要加入少量溶劑，往往立即可以溶解，稍稍放置即能析出結晶。3.制備結晶溶

17、液，除選用單一溶劑外，也常采用混合溶劑。一般是先將化合物溶于易溶的溶劑中，再在室溫下滴加適量的難溶的溶劑，直至溶液微呈渾濁，并將此溶液微微加溫，使溶液完全澄清后放置。4.結晶過程中，一般是溶液濃度高，降溫訣，析出結晶的速度也快些。但是其結晶的顆粒較小，雜質(zhì)也可能多些。有時自溶液中析出的速度太快，超過化合物晶核的形成勸分子定向排列的速度，往往只能得到無定形粉未。有時溶液太濃，粘度大反而不易結晶化。假如溶液濃度適當，溫度慢慢降低，有可能析出結晶較大而純度較高的結晶。有的化合物其結晶的形成需要較長的時間。5.制備結晶除應注重以上各點外，在放置過程中，最好先塞緊瓶塞，避免液面先出現(xiàn)結晶，而致結晶純度較

18、低。假如放置一段時間后沒有結晶析出，可以加入極微量的種晶，即同種化合物結晶的微小顆粒。加種晶是誘導晶核形成常用而有效的手段。一般地說，結晶化過程是有高度選擇性的，當加入同種分子或離子，結晶多會立即長大。而且溶液中假如是光學異構體的混合物，還可依種晶性質(zhì)優(yōu)先析出其同種光學異構體。沒有種晶時，可用玻璃棒蘸過飽和溶液一滴，在空氣中任溶劑揮散，再用以磨擦容器內(nèi)壁溶液邊緣處，以誘導結晶的形成。如仍無結晶析出，可打開瓶塞任溶液逐步揮散，慢慢析晶?；蛄磉x適當溶劑處理，或再精制一次，盡可能除盡雜質(zhì)后進行結晶操作。6.在制備結晶時，最好在形成一批結晶后，立即傾出上層溶液，然后再放置以得到第二批結晶。晶態(tài)物質(zhì)可以

19、用溶劑溶解再次結晶精制。這種方法稱為重結晶法。結晶經(jīng)重結晶后所得各部分母液，再經(jīng)處理又可分別得到第二批、第三批結晶。這種方法則稱為分步結晶法或分級結晶法。晶態(tài)物質(zhì)在一再結晶過程中，結晶的析出總是越來越快，純度也越來越高。分步結晶法各部分所得結晶，其純度往往有較大的差異，但?？色@得一種以上的結晶成分，在未加檢查前不要貿(mào)然混在一起。7.化合物的結晶都有一定的結晶外形、色澤、熔點和熔距，一可以作為鑒定的初步依據(jù)。這是非結晶物質(zhì)所沒有的物理性質(zhì)?；衔锝Y晶的外形和熔點往往因所用溶劑不同而有差異。原托品堿在氯仿中形成棱往狀結晶，熔點207；在丙酮中則形成半球狀結晶，熔點203；在氯仿和丙酮混合溶劑中則形

20、成以上兩種晶形的結晶。所以文獻中常在化合物的晶形、熔點之后注明所用溶劑。一般單體純化合物結晶的熔距較窄，有時要求在05左右，假如熔距較長則表示化合物不純。無水無氧條件下的單晶培養(yǎng)1溶劑的選擇與加入方法 在單晶的培養(yǎng)過程中，我走了與正常結晶相反的路子。通常是用適量極性大的溶劑提取你的反應物質(zhì)，然后再滴加少量的極性小的溶劑，放置結晶。這樣做的結果是結晶很慢，而且是結晶的收率不高。而我用的方法是背道而行。先用極性小的溶劑提取。根據(jù)你的反應物質(zhì)量，加入適量的極性小的溶劑，不能全溶解，就加入適量的極性大的溶劑(注意：切不可多加)，如果此時還有少量沒有溶解，A)你可以再加重復極性小的溶劑，再加極性大的溶劑

21、。直到全溶解；B)也可以微熱溶解(如果你的樣品是熱穩(wěn)定好的話)這樣的做法是非常好結晶的，不信你試試看，如果你晚上做的這樣的操作，第二天早上你會發(fā)現(xiàn)你的晶體已經(jīng)長出來了。C)微熱還有些沒溶解，就直接過濾。這樣也可以很快結晶。但是會損失些產(chǎn)物。（2）溫度的選擇上面談了溶劑的選擇，和加入順序?，F(xiàn)在我再來說說溫度的選擇。溶劑加入后就要選擇放那里結晶了 。你不能總認為溫度越低越好，要想得到好的晶體，溫度的選擇很重要的！首先放在室溫（必須無外界震動）一兩天看看，有無結晶，如有結晶說明室溫就能結出好晶體，無需放之低溫。如果室溫不結晶，再放如0度。過兩天看看，再不行，5度，10度，15度，20度，30度，我想

22、，這些條件大家實驗應該不難。如過你一開始放于低溫可能結晶很快但的不到好的晶體。可能是多晶，而不是單晶。長晶體過程千萬不能震動。有條件的單獨一間房間來結晶最好。低溫結出的晶體再送測試前要處理，不能那出來就去測。 為什么？大家想啊。拿出來到室溫，不是溫度升高了嗎？那晶體就可能融化了 （我作過這樣的蠢事），首先你的去掉部分溶劑才行。只留少許即可。對水，氧氣敏感的的用惰性氣體如N2,Ar0保護。）起來再轉(zhuǎn)移溶劑。轉(zhuǎn)移完再沖N2下關畢你裝晶體的容器活塞。去測試，這樣就不會化了。(3)利用溶劑的揮發(fā)無水無氧要求的金屬配合物這種情況的培養(yǎng)單晶要求有手套箱，在手套箱里（有這樣的條件），你可以用schlenk

23、瓶、小燒杯、以及核磁管來用作結晶的工具。容器的口部用封模封好。然后上面用細針扎幾個小眼用來揮發(fā)溶劑。不幾天你會發(fā)現(xiàn)你的容器內(nèi)辟會生長出晶體來。容器的內(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，甚至會造成無法解晶體結構，那將是非?？上У?；要強調(diào)的是用Schlenk及核磁管這兩種容器用來結晶是最好的。為什么呢？做無水無氧的人知道schlenk是無水無氧操作的專用瓶。它有側(cè)活塞用來開關瓶與外界的相通。所以操作方面很好。在你獲得很好單晶后你要從手套箱里拿出來啊，如果你用別的容器，可能那些對空氣特別敏感的物質(zhì)就不能夠穩(wěn)定到你測量完晶體結構。同樣很小的核磁管也很好封的

24、。而且它要的量很少。不浪費樣品。如果沒有手套箱的話，可能這個方面就不太適用（對于對水，氧敏感的物質(zhì)。（4）利用極性?。ㄈ芙舛刃。┑娜軇┠愕姆磻Y束后，用極性大的溶劑提取后。再進行濃縮恰好到有溶質(zhì)析出時為此（此時因減壓濃縮體系內(nèi)的溫度應該低于外界）等到溫度升到室溫，拿到手套箱內(nèi)，用針筒向上面的溶液面上輕輕的滴加幾滴極性小的（溶解度小的）溶劑。這樣處理完你會很易得到很好的晶體的。此時如果你細心的話你會發(fā)現(xiàn)，你的晶體結晶時是從液面開始的。為什么？仔細想。以上是我在培養(yǎng)要求比較苛刻有機金屬配合物單晶常用的方法，一般是幾種方法同時做，不是每種方法都能或總能培養(yǎng)出單晶，更多的是取決于配合物的結晶性好壞?？傊褪嵌嘣嚕翰煌?/p>