גידול גבישים לניתוח עקיפה של קרני רנטגן

ישנן מספר שיטות לגידול גבישי רנטגן, כגון חימום וקירור, אידוי, ו דיפוזיה אדים, כל אחד עם היתרונות והמגבלות שלו. ^{1 המתוארת} כאן היא אחת השיטות השימושיות ביותר לגידול גבישים באיכות קרני רנטגן, דיפוזיה נוזלית נוזלית. ² צמיחת גביש רנטגן מוצלחת תלויה בבחירה הנכונה של ממיסים. המתחם חייב להיות מסיס בממס אחד אבל מסיס באחר. דיפוזיה נוזלית-נוזלית כרוכה בשכבות בזהירות ממס בצפיפות נמוכה על גבי ממס בצפיפות גבוהה יותר בצינור דק, כגון צינור NMR. קצב הדיפוזיה יכול להשפיע מאוד על גודלם ואיכותם של הגבישים - דיפוזיה מהירה מעדיפה גבישים קטנים יותר, בעוד דיפוזיה איטית מעדיפה את הצמיחה של גבישים גדולים ואיכותיים יותר. ניצול של צינורות דקים, כגון צינורות NMR, מאט את התפשטות הממסים, ובכך יוצר סביבה המאפשרת צמיחה של גבישים באיכות גבוהה יותר. ממיסים נפוצים עבור השכבה התחתונה, אשר המתחם מומס, הם מתילן כלוריד או כלורופורם. המתחם מומס בממס פחות צפוף, אבל זה יכול להוכיח בעייתי כמו הממס העליון יכול להתחיל להתאדות לפני היווצרות הגביש. המצב האופטימלי הוא שהתרכובות יתמוססו בממס הצפוף יותר. השכבה העליונה היא אנטי ממס או משקעים. בשימוש תכוף נגד ממסים הם hexane, pentane, אתר diethyl, או מתנול. לאחר שני הממיסים כבר בשכבות בקפידה, הם רשאים לפזר לאט אחד לתוך השני. המתחם הופך פחות מסיס בתמיסה הבינארית, להקל על היווצרות גבישי רנטגן.

הטכניקה של דיפוזיה נוזלית-נוזלית שימשה ליצירת גבישים באיכות קרני רנטגן של טטרפנילפורפירין. באמצעות dichloromethane כמו ממס מתנול כמו אנטי ממס, הנוזלים הורשו מפוזרים לאט במשך שבוע מבלי להיות מופרע. גבישים סגולים-אדמדמים גדולים, מוגדרים היטב, נוצרו בממשק של שני הממיסים (איור 3). הצמיחה של הגבישים ניתן לראות חזותית. הגבישים גדלו עם פרצופים מוגדרים היטב, אשר ניתן לראות עם מיקרוסקופ.

איור 3. גבישי איכות עקיפה של קרני רנטגן של TPP. יש להימנע מגבישים הגושמים זה מזה או צומחים זה מזה. גבישים בודדים גדולים עם פרצופים מוגדרים היטב בדרך כלל מניבים תוצאות טובות יותר.

גבישים באיכות קרני רנטגן יכולים לגדול על ידי דיפוזיה נוזלית נוזלית. דיפוזיה איטית של מערכת הממס הבינארית מאפשרת יצירת גבישים המתאימים לעקיפת קרני רנטגן. שיטה זו מאפשרת לסריג הגביש להיווצר לאט, ולעתים קרובות מובילה גבישים גדולים ומוגדרים יותר. השימוש בצינורות NMR מקל על דיפוזיה איטית של הממסים, ומאפשר צמיחת גביש אופטימלית. תהליך זה יכול להימשך בין כמה ימים למספר חודשים. לעתים קרובות במהלך תהליך התגבשות מולקולות ממס משולבים לתוך סריג הגביש. לכן חשוב להימנע מלאפשר גבישים "להתייבש". לכן, אחד היתרונות של דיפוזיה נוזלית-נוזלית הוא כי הגבישים בדרך כלל לגדול בממשק של שני ממיסים, אשר עוקף את התופעה.

דיפוזיה נוזלית-נוזלית היא אחת הטכניקות השימושיות ביותר לייצור גבישים באיכות קרני רנטגן, שהיא המרכיב החיוני ביותר בקריסטלוגרפיה של קרני רנטגן. השגת גבישים באיכות קרני רנטגן היא בדרך כלל הגורם המגביל לעריכת ניסויי קריסטלוגרפיה של קרני רנטגן. קריסטלוגרפיה של קרני רנטגן יוצרת למעשה תמונה תלת ממדית של מבנה המולקולה, מה שהופך אותה לשיטה הפחות מעורפלת לקביעת התצורה המלאה של תרכובת. מכיוון שמבנה ותפקוד של מולקולות קשורים קשר הדוק, היכולת לפענח את המבנה התלת מימדי של המתחם שימושית מאוד למגוון יישומים כימיים ותרופות. חוקרים וחברות תרופות משתמשים בקריסטלוגרפיה של קרני רנטגן כדי לקבוע את מבנה החלבונים כדי לבחון כיצד מולקולות קטנות מתקשרות עם אנזימים לצורך גילוי ועיצוב תרופות. ^{קריסטלוגרפיה של 3-5} קרני רנטגן היא גם אחת השיטות השימושיות ביותר להערכת מתחמי מתכת. טכניקה זו מחשה תובנות חשובות על האופן שבו מתכות מתקשרות זו עם זו ועם הליבנדים שלה. הקשר הראשון שזוהה אי פעם בין שני אטומי כרום זוהה באמצעות קריסטלוגרפיה של קרני רנטגן. ⁶ טכניקה זו יכולה לשמש גם כדי להסביר את המאפיינים הזוהרים של מתחמי מתכת. ⁷ קריסטלוגרפיה הייתה גם בשימוש נרחב בכימיה מארח-אורח, כמו שיטה זו כבר אינסטרומנטלי בחשיפת מידע רב ערך על אינטראקציות שאינן covalent בין מולקולות. ⁸