晶体测试案例115(弱衍射晶体)

DJ_Tokyo

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晶体测试案例115(弱衍射晶体)

最近，同单位某课题组同学委托笔者帮忙测试一个含CHNO元素的手性有机物晶体，该晶体在样品瓶中用翻口塞封口后扎孔挥发培养结晶，溶剂为乙酸乙酯（EA, ethyl acetate, CAS: 141-78-6）和石油醚（PE, petroleum ether, CAS: 8032-32-4），在瓶底部析出片状晶簇，如图1所示。

▲图1 待测晶体

用刮勺捞出部分晶体置于载玻片上用二甲基硅油（PDMS, polydimethylsiloxane/Dimethicone,CAS: 9006-65-9）包裹并在在显微镜下观察，如图2右所示，用粉刺针切割、清洗并扒拉出合适的晶体（红色箭头所指）进行测试。

▲图2 晶体挑选（放大45倍）

晶体尺寸经测量（参阅推文“布鲁克D8 VENTURE测量晶体尺寸操作步骤”或视频“APEX3 D8 Venture对心时晶体尺寸的测量：https://www.bilibili.com/video/BV1Cq4y1d7S5”“晶体尺寸的测量：https://www.bilibili.com/video/BV1hM4y1J71o”）为0.1321 × 0.2856 × 0.3742mm3，如图3‒5所示（由APEX3[1]呈现），最小尺寸不足其他尺寸二分之一，可描述为片状（plate）晶体，参阅视频“晶体尺寸和晶癖描述需保持一致：https://www.bilibili.com/video/BV1yb421B72r”。

▲图3 晶体尺寸测量

▲图4 晶体尺寸测量

▲图5 晶体尺寸测量

在晶体对心时，可顺便拍摄晶体照片（参阅推文“D8 Venture衍射仪拍摄晶体照片”）保存，可作为论文插图，如图6所示。

▲图6 仪器拍摄的晶体照片

因为测绝对结构通常需要比较多的数据，因此为了节省总的数据收集时间，可以在前面花点时间，于是按照5秒曝光时间测定了一轮fastscan共180帧衍射照片（约15分钟），作为对比，用模板和铜靶分别测了一轮fastscan，其衍射图如图7所示（由APEX4[2]呈现）。

▲图7 钼靶和铜靶衍射图对比

其中钼靶耗时15分10秒，有3帧衍射图过曝，占比约2%，180帧衍射图共136 MB，如图8所示，铜靶耗时15分23秒，有126帧衍射图过曝，占比约70%，180帧衍射图共136 MB，如图9所示。

▲图8 钼靶5秒曝光fastscan测试情况

▲图9 铜靶5秒曝光fastscan测试情况

钼靶fastscan结果如图10所示（由Olex2[3]呈现），是单斜晶系第14号空间群P21/n（中心对称空间群），而铜靶fastscan数据则无法解出结构，如图11所示。钼靶衍射较弱，仅凭5秒曝光的fastscan数据，也许并不能断定其就一定是中心对称空间群，因此还是决定按照手性策略用铜靶收集完整数据。

▲图10 钼靶5秒曝光fastscan测试结果

▲图11 铜靶5秒曝光fastscan测试结果

预实验已知最大晶轴约为25 Å，为避免出现B级警报PLAT910（参阅推文“CheckCIF-PLAT910”），将探测器与晶体之间的距离由默认的39.00 mm增大为80.0 mm（参阅推文“CheckCIF-B级警报PLAT910解决示例”“晶体测试案例20(B级警报PLAT910)”），分辨率由程序默认的0.87 Å改为0.83 Å（收集足够分辨率），手性化合物，Monoclinic P格子，对称性选择Chiral (2)，计算得到的策略为24轮数据，其中第1轮为fastscan（无衰减），曝光时间为1秒，其他23轮曝光时间为10.0秒，步长为1.00°，预计总时长为13小时5分钟，如图12所示。

▲图12 初始数据收集策略

如下调整：将fastscan曝光时间改为15秒，其他23轮数据曝光时间改为30秒，步长改为2.00°，总时长变为20小时18分钟，如图13所示。

▲图13 调整后数据收集策略

实际测试耗费近2小时5（比预计的多了3分钟），如图14所示，共收集2527帧衍射图，其中383帧过曝，占比约15%，总大小为1.87 GB。

▲图14 实际测试情况

其衍射图如图15所示。

▲图15 衍射图

测完后，数据最终结果如图16所示，中心对称空间群，是消旋体，无AB级警报。

▲图16 最终结果

参考文献

[1]    Bruker (2018). APEX3 (Version 2018.7-2). Program for Data Collection on AreaDetectors. Bruker AXS Inc., Madison, Wisconsin, USA.

[2]    Bruker (2021). APEX4 (Version 2021.4-1). Program for Data Collection on AreaDetectors. Bruker AXS Inc., Madison, Wisconsin, USA.

[3]    Dolomanov, O. V.;Bourhis, L. J.; Gildea, R. J.; Howard, J. A. K.; Puschmann, H. OLEX2: A Complete Structure Solution,Refinement and Analysis Program. J. Appl. Cryst. 2009, 42, 339–341. DOI: 10.1107/S0021889808042726.