X 線回折用結晶を成長

ソース: 博士ジミー フランコ - メリマック大学講座

X 線結晶構造解析、分子または複雑な三次元形状の決定は、結晶性固体中の原子の立体配置を決定するために一般的に使用される方法です。化合物の構造と機能は密接に関連するので特に重要です、化合物の立体構造を決定します。化合物の構造についての情報は、その動作や反応を説明するためによく使用されます。これは、化合物の立体構造を解決するための最も有用な技術の 1 つまたは複雑で、場合によっては構造の決定の唯一の現実的な方法があります。X 線質の結晶成長は、x 線結晶構造解析の重要なコンポーネントです。サイズと結晶の品質は、x 線結晶構造解析で検討されている化合物の組成に依存されます。通常より重い原子を含む化合物は大きい回折パターンを作り出す、従ってより小さい結晶が必要があります。一般的には、明確に定義された面を持つ単結晶が最適と通常有機化合物の結晶は重原子が含まれているものよりも大きくなければなりません。実行可能な結晶は、なし、x 線結晶構造解析は不可能です。いくつかの分子が他の人よりも本質的により結晶、従って x 線品質の結晶を得ることの難しさは、化合物によって異なります。X 線結晶の成長は、高品質の結晶を製造に重点を置いたが、化合物を浄化するために使用される再結晶過程に似ています。多くの場合、高品質結晶は結晶化のプロセス遅く、日または数か月にわたって発生することがありますを許可することで取得できます。

加熱と冷却、蒸発、それぞれ蒸気拡散などの x 線結晶成長法の数がある、' 自身の利点と制限事項。¹ここに記載は、成長している x 線質結晶、液相拡散の最も有用な方法の 1 つです。²成功した x 線結晶溶剤の適切な選択に依存します。化合物は、1 つの溶媒でも別の不溶性可溶性である必要があります。液相拡散 NMR 管などの細い管に高密度溶媒の上に低密度溶剤を慎重に重ねる必要があります。拡散率大幅サイズに影響を与えるし、結晶急速な拡散の品質より小さい結晶を支持は、遅い拡散を支持するより大きくより高い品質の結晶成長中。NMR 管などの細いチューブの使用率は、こうして高品質結晶の成長を容易にする環境を作成する、溶剤の拡散を遅くなります。化合物を溶解すると、下層の一般的に使用される溶剤は、塩化メチレンやクロロホルムをな。化合物は密度の低い溶媒で分解するが、トップの溶媒は結晶形成前に蒸発を開始できます、これが問題になることができます。最適な条件より密な溶媒に溶解した化合物をしています。最上位のレイヤーは、反溶媒または鉛塩法です。頻繁に使用される反溶媒はヘキサン、ペンタン、ジエチル エーテル、メタノールです。2 溶剤を慎重に階層化されて、一度ゆっくりと互いに拡散できます。X 線結晶の形成を促進する、バイナリ ソリューションの少ない水溶性化合物になります。

1. クリスタル チューブとフィルターの準備

1. 三角フラスコに NMR チューブを配置します。
2. ピペット フィルターを準備します。
   1. ピペットで糸くずワイプ (1 インチ 1 インチ) の部分を配置することによってフィルターを作成し、ピペット (図 1) のボトルネック部分にワイプをしっかりとくさびにロッドを使用します。
   2. 必要なすべてのクリスタル チューブ 2 ピペット フィルターを確認します。

2. クリスタル チューブにサンプルを追加します。

1. (テトラフェニルポルフィリン、10 mg) 化合物を溶媒 (ジクロロ メタン) 0.75 mL に溶かしてください。
2. ピペットと優しくフィルターを通すことで、チューブの先頭に混合物を追加します。
   1. 粒子につながる小さな希望の大きい単結晶ではなく複数の結晶核生成サイトの作成を避けるために除外されます。
3. サンプルは、非常にゆっくりと優しくクリスタル チューブに配置されている、一度は、新しいフィルター ピペットからチューブに反溶剤 (メタノールの 1.5 mL) を追加します。以前に追加されたソリューション (図 2) にゆっくりとレイヤーに反溶媒を許可します。ピペットを介した溶媒をプッシュ、溶剤が自体がフィルターを通過できるように電球を使用しないでください。
   1. 密度が高い溶剤がまずクリスタル チューブに追加されることを確認します。
   2. 2 つの溶剤がお互い混和性であることを確認します。これは、溶媒を添加する前に実行されます。
4. NMR キャップとチューブをシールします。

3. 結晶成長

1. 混合する 2 つの溶媒を起こさずどこ彼らは邪魔されないキャビネットにクリスタル ・尿管を配置します。
2. 結晶化時間と変わる各化合物 - 通常チューブに委ねられること邪魔されず週クリスタル。
3. 週後で、結晶成長用チューブを検査します。
   1. 結晶成長は通常 2 つの溶媒の界面で発生します。
   2. 結晶成長の証拠のための管を目視で確認します。化合物結晶形成の付加的な時間を必要とする場合、溶剤の混合を容易にしない注意します。
   3. 結晶成長が起こった場合、さらに検査を顕微鏡を使用してチューブ。

4. 結晶選択

1. X 線回折による結晶はよく顔を定義した必要があります。
2. 可能であれば避けるべきである一緒にクラスター化した結晶。
3. 回折計の結晶を配置する前にすぐに、結晶を収穫する準備ができるまで、クリスタル管に結晶を残します。
   1. チューブの結晶を維持する溶媒和を結晶に残るようになります。解消の溶媒和を割るため、結晶が発生し、結晶の回折を妨げます。

図 1。ピペット フィルターのイメージ。-リントフリーの小片がしっかりとピペットのボトルネックでくさびで留められています。ソリューションは、クリスタル管に導入される前にこれらのピペット フィルターも渡されます。

図 2。クリスタル チューブで対象となる化合物を含むソリューションを配置すると、新しいピペット フィルターを通すことでは、反溶媒の上は層ゆっくり。

液相拡散の技術は、テトラフェニルポルフィリンの x 線質結晶を作成する使用されました。反溶媒としてメタノール溶媒としてジクロロ メタンを使用して、液体が妨げられず 1 週間のコース上をゆっくりと拡散を許されました。大規模な明確に定義された、濃い赤紫色の結晶は、(図 3) の 2 つの溶媒の界面に形成されます。結晶の成長を視覚的に観察できます。結晶は、非常によく定義された面は、顕微鏡で見ることができると成長しました。

図 3。TPP の x 線回折による品質結晶します。固まっているまたは互いから成長する結晶は避けるべきであります。明確に定義された面を持つ大型の単結晶は通常より良い結果をもたらします。

液相拡散による x 線質結晶を育てることができます。バイナリの溶媒系の拡散が遅い x 線回折に適した結晶の作成を可能にします。このメソッドにより、ゆっくりと形成する結晶格子に大きくつながるともっとよく結晶を定義します。NMR 管の使用容易に最適な結晶成長を可能にする、溶剤の拡散が遅い。この処理どこでも数日から数ヶ月かかることができます。結晶化プロセス中に多くの場合、溶媒分子が結晶格子に組み込まれます。したがって結晶を「乾燥」をすることを回避することが重要です。したがって、液相拡散の利点の 1 つは、結晶は通常この現象を回避する 2 つの溶媒の界面の成長です。

液相の拡散は、x 線結晶構造解析の最も重要なコンポーネントである x 線質の結晶を生成するための最も有用な技術のひとつです。X 線質結晶を得ることは通常実験 x 線結晶学の制限要因であります。X 線結晶構造解析は、本質的に分子の構造になり、化合物の完全な構成を決定するため少なくとも曖昧な法の三次元画像を作成します。以来、分子の構造と機能は密接に関連して、化合物の立体構造を解読する能力はさまざまな化学・薬学分野のアプリケーションに非常に役立ちます。研究者と製薬会社使用 x 線結晶構造解析蛋白質の構造を決定するどのように小さな分子を調べるは、創薬及び設計の目的のための酵素と対話します。^3-5 x 線結晶構造解析はまた評価の金属錯体の最も有用な方法の 1 つ。この手法は、互いとその配位子と金属の対話方法の貴重な洞察を漏らした。X 線結晶構造解析を使用して 2 つのクロム原子の間の最初の今までに識別された 5 倍ボンドが確認されました。⁶金属錯体の発光特性を説明するため、この手法を使用もできます。⁷結晶構造解析はまた広く使用されてホスト ・ ゲスト化学でこのメソッドは分子間の非共有結合性相互作用について貴重な情報を明らかに尽力されています。⁸

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