这种混和溶剂张单晶的方法,首先要分清良溶剂和不良溶剂。
我的经验是选择良溶剂的挥发性比不良溶剂的强一些。
这样,良溶剂挥发的快,容易析出晶体。
反之,如果不良溶剂挥发的快,可能过一段时间剩下的只有良溶剂,
这样对单晶的生长很不利。
养单晶的小技巧
1、把仪器的器壁用钢勺刮几道痕,这样单晶容易生长。
2、养单晶时溶液最好是饱和的溶液,怎么饱和呢?可以把物质溶解在极性较大 的溶剂中,然后向里面加极性小的溶剂,当然他们必须有一种容易挥发,我曾经见过一个师兄把化合物溶解在DMF中,然后向里面加入乙醚,等溶液稍变浑浊那就代表饱和了!然后再慢慢挥发!
3、挥发过程一定要慢,不能急!
4、如果晶体长得太大,不要急着将他们溶解,高手打单晶时大块的单晶是可以切成小块的!
5、养单晶时如果溶剂干了不要急,在显微镜上仔细观察,如果晶体表面没有明显风化那就没有关系一样可以打单晶
6、如果怕单晶长时间不能打溶剂干了以后风化,可以把单晶包在白色纯净的凡士林中,凡士林是不会影响打单晶的!
单晶培养的经验总结
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。
4.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,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。 5.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;
6.一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25mg。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。
7.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。
8.液相扩散法中良溶剂与不良溶剂的比例最好为1:2-1:4。
9.烷基链超过4个碳的很难培养单晶。
10.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。
11.含氯的取代基一般容易长单晶,如4-氯苯基取代化合物比苯基取代化合物容易长单晶。 有些东西,TLC显示只有一个点,但做出来的谱图却不漂亮。有些大分子量的化合物,如卟啉,富勒烯用柱色谱很难分得特别干净。下面说说我的经验。 我的经验是用培养单晶的方法纯化,即非经典的重结晶(尤其适用于卟啉、杯芳烃,富勒烯等大分子量的化合物)。这种方法可以除掉柱分离都不能分离的杂质。即将你的产物在试管中溶于1份中等溶解性的溶剂,溶解性太好的溶剂是不行的,一般为二氯甲烷,三氯甲烷,乙酸乙酯,甲苯,最好不用THF和二氧六环,除非前面的溶剂都溶解不了。然后用滴管(最好用注射器)小心沿试管壁加入四份不溶你产品的溶剂(一般为正己烷和甲醇,两种溶剂必须互溶,常用的溶剂体系为二氯甲烷/甲醇,三氯甲烷/甲醇,二氯甲烷/正己烷,三氯甲烷/正己烷,甲苯/正己烷,乙酸乙酯/正己烷),这是你可以看见溶液中有一两相界面,塞上塞子,将试管放到一个没有人会碰到的地方,一般2-7天两相就会完全混合,有固体会析出。 下面就是最重要的操作。将母液用很细的滴管尽可能的吸出,注意不要把固体吸出!然后用正己烷(注意不要用石油醚,因为不易完全出去)或甲醇洗涤固体,然后用很细的滴管尽可能的吸出加入的溶剂,反复两次后。如果瓶底有颗粒状可以吸动的固体,瓶壁上有膜状的固体,这时应该再加入少量正己烷,将颗粒状可以吸动的固体吸出,滴在双层的家用的卫生纸上,然后风干即可。(不要用滤纸,因为吸附太厉害,5mg东西估计全部粘在滤纸上,刮不下来)。瓶壁上膜状的固体就留着下次用,一般是不纯的东西。如果析出的是晶体,最好。
1)溶剂的选择与加入方法 在单晶的培养过程中,我走了与正常结晶相反的路子。通常是用适量极性大的溶剂提取你的反应物质,然后再滴加少量的极性小的溶剂,放置结晶。这样做的结果是结晶很慢,而且是结晶的收率不高。而我用的方法是背道而行。先用极性小的溶剂提取。根据你的反应物质量,加入适量的极性小的溶剂,不能全溶解,就加入适量的极性大的溶剂(注意:切不可多加),如果此时还有少量没有溶解,A)你可以再加重复极性小的溶剂,再加极性大的溶剂。直到全溶解;B)也可以微热溶解(如果你的样品是热稳定好的话)这样的做法是非常好结晶的,不信你试试看,如果你晚上做的这样的操作,第二天早上你会发现你的晶体已经长出来了。C)微热还有些没溶解,就直接过滤。这样也可以很快结晶。但是会损失些产物。
(2)温度的选择上面谈了溶剂的选择,和加入顺序。现在我再来说说温度的选择。溶剂加入后就要选择放那里结晶了 。你不能总认为温度越低越好,要想得到好的晶体,温度的选择很重要的首先放在室温(必须无外界震动)一两天看看,有无结晶,如有结晶说明室温就能结出好晶体,无需放之低温。如果室温不结晶,再放如0度。过两天看看,再不行,-5度,-10度,-15度,-20度,-30度,我想,这些条件大家实验应该不难。如过你一开始放于低温可能结晶很快但的不到好的晶体。可能是多晶,而不是单晶。长晶体过程千万不能震动。有条件的单独一间房间来结晶最好。低温结出的晶体再送测试前要处理,不能那出来就去测。
(3)利用溶剂的挥发无水无氧要求的金属配合物这种情况的培养单晶要求有手套箱,在手套箱里(有这样的条件),你可以用schlenk 瓶、小烧杯、以及核磁管来用作结晶的工具。容器的口部用封模封好。然后上面用细针扎几个小眼用来挥发溶剂。不几天你会发现你的容器内辟会生长出晶体来。容器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;要强调的是用Schlenk及核磁管这两种容器用来结晶是最好的。为什么呢??做无水无氧的人知道schlenk是无水无氧操作的专用瓶。它有侧活塞用来开关瓶与外界的相通。所以操作方面很好。在你获得很好单晶后你要从手套箱里拿出来啊,如果你用别的容器,可能那些对空气特别敏感的物质就不能够稳定到你测量完晶体结构。同样很小的核磁管也很好封的。而且它要的量很少。不浪费样品。如果没有手套箱的话,可能这个方面就不太适用(对于对水,氧敏感的物质)。
(4)利用极性小(溶解度小)的溶剂你的反应结束后,用极性大的溶剂提取后。再进行浓缩恰好到有溶质析出时为此(此时因减压浓缩体系内的温度应该低于外界)等到温度升到室温,拿到手套箱内,用针筒向上面的溶液面上轻轻的滴加几滴极性小的(溶解度小的)溶剂。这样处理完你会很易得到很好的晶体的。此时如果你细心的话你会发现,你的晶体结晶时是从液面开始的。为什么仔细想。以上是我在培养要求比较苛刻有机金属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…… 总之,单晶的培养溶剂的选择很重要,有些时候你会发现你选择的溶剂不同,即使你很溶剂得到晶体,但是晶体的形状会各不相同的。甚至有些时候你得到的晶体不是规则的,或是细长的针状的,所以溶剂的选择很重要。我总结出来,一般我做反应时候用极性相对大些的甲苯、乙醚、THF等。再结晶时候用极性小些正己烷、以及正己烷与甲苯的混合溶剂,或其它的混合溶剂。了)。
单晶培养
外部物理化学条件对晶体生长的影响
1.结晶温度越高,晶体越完善。
2.结晶溶液越稀越好
3.有晶种结晶速度会加快。
4.较慢的冷却速度。要想得到完善的晶体当然条件还有很多,得到完善的单晶是很不容易的
就我所知,晶体长得越快就越小,缺陷越多。那么为了让晶体生长的慢而完整,就应该从溶剂的纯度,温度,周围环境的干扰(防尘)等方面多考虑.
从低温(室温到70℃左右)溶液中生长晶体是一种最古老的方法。由于近代科学技术发展的需要,要求从低温溶液中培育出各种高完整性的大晶体.而决定晶体生长外形的因素,除了内部结构因素外,还存在外部物理化学条件的影响。它不仅影响到晶体生长外形,而且有时还能影响到晶体内部结构的变化。
过饱和度:从溶液中生长晶体的最关键的因素是控制溶液的过饱和度,晶体只有在过饱和溶液中生长才能确保其质量。过饱和度大,一次形成的晶核多,晶体颗粒小。晶体在低饱和度下生长时,速度较慢,适当增加过饱和度,晶体生长速度增快有利于晶体的自提取作用和晶形简化。要使晶粒长大,可用籽晶进行再结晶或长时间放置,或利用蒸汽扩散法,使过饱和度缓慢地变化。
溶剂:选择恰当的溶剂是培养晶体的重要因素。2-氨基嘧啶易溶于水,己二酸稍溶于冷水,易溶于乙醇。由实验结果证明,单纯使用乙醇或蒸馏水均无法培养出合适的单晶,较好的溶剂是乙醇-水溶剂,且水的量应大于乙醇。
温度: 生长温度对晶体的习性和质量的影响可以认为是改变晶体生长各个过程的激活能。2-氨基嘧啶易升华,己二酸能升华,因此实验温度不能过高,采用恒温蒸发法培养晶体较好。由于温度恒定,晶体的应力较小,但很难控制蒸发量,故用此法较难长成大块的单晶体。温度的变化导致晶体各个晶面相对生长速率的变化,从而改变晶体的生长外形。
杂质:杂质的影响包括晶体学、动力学和热力学等方面的效应,它可以影响溶解度和溶液的性质,会显著地改变晶体的结晶习性,对晶体的质量也有影响。如果把溶剂看成杂质,也可以归结于杂质变化的影响。随着杂质的种类及其含量的不同,影响也有差异。合成中的加入极少量水以改变溶解度和溶液的黏度,有利于晶体生长;而实验中絮状晶体就有可能是由杂质所引起的。所以,实验过程中所使用的药品和仪器均要保持洁净,溶液也不要暴露在空气中。
PH值: 溶液中氢离子浓度对晶体生长的影响是较为显著的。如果溶液PH值调节不适合,即使是其它生长条件合适,也长不出所需尺寸的好晶体。PH值的影响相当复杂,包括通过影响溶解度,改变杂质活性等间接或直接影响晶体生长。本实验培养晶体较适合的PH值是6.5-7.0。
此外,还有液流等影响因素。
单晶培养
原则上说,任何化合物都可以在合适的条件下长成单晶体,因为它是热力学稳定的体系。由溶液培养单晶体的一些共同条件是:
1.结晶物质要纯净
结晶过程本来就是提纯物质的一种重要方法,但这一方法的实现,要求结晶物质达到一定的数量和纯度。
2.过饱和度要低
要使化合物从溶液中结晶出来,基本条件是溶液要达到过饱和。过饱和度大,一次形成的晶核多,晶体颗粒小。要使晶粒长大,一种方法是用小晶粒做晶种,放在刚达饱和的溶液中,通过蒸发等方法慢慢地除去溶剂,增加过饱和度使小晶体长大。另一种方法是长时间放置,使相对较小地晶体因界面能大而溶解,溶质逐渐地结晶沉淀到较大的晶粒上。第三种方法是利用蒸气扩散法,缓慢地改变溶液的组成,增大过饱和度,向结晶过程发展。
3.溶液的组成和温度合适
培养单晶体时,所选的溶剂是否合适,要考虑两个因素:一个是溶解度,溶解度太大或太小都不利于晶体生长;另一个是不同的溶剂或溶液成分会影响晶体外形生长的习性。
下面介绍一些常用的培养单晶体的方法:
1.溶剂蒸发法
选择合适的溶剂,将待测结构的化合物配成溶液,置于培养皿中或烧杯中。在杯口或瓶口盖上一层滤纸或有小孔的塑料膜,防止灰尘落入,控制蒸发速度,静置,让溶液缓慢蒸发。当溶液达到饱和时,就会自动地结晶出单晶体,随时观察晶体的生长,待晶体长大到合用的尺寸,即可取出备用。这一方法适用于各种有机溶剂、水或混合溶剂,也适用于直接反应所得溶液和产品的重结晶。
对于有些溶解度很大的水溶液,不能通过在空气中静置而结晶时,可将溶液放在培养皿中,然后置于干燥器内,利用干燥剂吸收溶液的水蒸气。
2.改变温度法
晶体的溶解度大多数是随着温度的升高而加大。在这种情况下,高温时的饱和溶液或不饱和溶液,随着温度的降低逐渐变成过饱和溶液而结晶。
3.蒸气扩散法
选择两种溶解度不同的溶剂A(溶解度大)和B(溶解度小),将待研究的化合物溶于A形成饱和溶液,盛在玻璃杯中。将杯放在较大的装有B的容器中,盖上盖子。溶剂B的蒸气会缓慢扩散入A溶液中,成为A和B的混合溶液,降低溶解度,使溶液过饱和而析出晶体。 |