单晶解析入门第8讲：7个名词解释和6个关键步骤！

路漫学术

2018-11-05

单晶结构解析是指利用计算机软件，通过不断拟合逼近，得到化合物结构的过程。常用于无机有机材料的表征、天然产物结构的确定、绝对构型的确证。主要包括如下过程。软件使用过程稍后再表，此处只说主要流程和思路。持续更新中。

7个关键名词解释

1.  单晶：结晶体内部的微粒在三维空间呈有规律地、周期性地排列，或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序。

2.  单晶X射线衍射：利用单晶体对 X射线的衍射效应来测定晶体结构的实验方法。

3.  空间群：晶胞中全部对称要素的组合。

4.  粗结构：用于结构精修的起始结构。

5.  Shelx软件包：G. M. Sheldrick教授开发的用于晶体结构解析、精修、表达描述的软件包。包含ShelXS、ShelXL等。

6.  Xprep：ShelxTL软件包中集成的程序，用于判断空间群、截断数据、生成ins、转换数据的程序，由Bruker公司提供。

7.  结构精修（Refinement）：利用计算机软件，在粗结构的基础上对原子坐标、原子类型、温度因子等变量进行优化，使之能够同衍射数据一致的过程。

6个关键步骤

（1）单晶培养

单晶衍射实验需要足够大、质量较好的晶体来进行。常见的单晶生长方法包括：溶液缓慢挥发、扩散、溶剂热法、升华法等。当培养出单晶直径在0.5mm左右时即可尝试上机测试（一般来说，晶体合适尺寸范围是：纯有机物为0.3-1.0mm，金属配合物和金属有机化合物为0.1-0.6 mm，而纯无机化合物为0.1-0.3 mm）。

（2）上机测试

选择品质好的晶体，即透明、无裂痕、表面干净、有光泽的晶体。如果晶体由两个或多个微晶组成，就不能用收集衍射数据，需要用刀片将之切角测试。

如果有不需要亲自测样就只挑选较好的晶体送样即可，如果需要自己测试，一般遵循如下过程：晶体安置、测定晶胞参数、收集数据、衍射照片还原成数据、吸收校正得出供解析用的文件。在此不详述。

（3）确定空间群

利用Xprep软件可以判断晶体的空间群。

一般说来可以通过|E*E-1| （expected .968centrosym and .736 non-centrosym）判断是否为有心空间群。

进一步通过消光规律来判断格子和空间群。

最后生成ins和hkl文件即可进行下一步解析。

(4)解粗结构

利用Shelx软件包中ShelXS或者ShelXT软件可以解出粗结构。其中ShelXT是Shelx2014软件包中的新成员，可以自动指定原子类型，适合玩票的同学使用。除此之外还有Jana，Sir，Superflip等程序可以给出粗结构。

一般来说只使用某一个软件可能无法正确解出粗结构，这时候需要多试几次。如果都试不出来就只能考虑是不是栾晶和数据质量了。

（5）结构精修

利用Shelx软件包中的ShelXL可以对相应结构模型进行精修。结构精修包括确定原子类型、各向异性精修、加氢、修权重等过程。最终可以得到每个原子在空间中的位置，从而确定分子的准确结构。

（6）结构描述

结构精修完成后可以最后将原子命名进行调整和排序，再精修生成cif文件，在checkcif网站上检查不存在AB类警告后即可用于发表了。

如果需要椭球图或者堆积图可以使用Diamond3进行画图，如果需要键长键角等信息可以使用Shelx2014软件包中的ciftab.exe程序生成相应表格。