晶体测试案例150(反复养测)

DJ_Tokyo

★声明：本文仅代表个人观点，笔者学识有限，资料整理过程中可能存在疏漏错误，请不吝指正。

晶体测试案例150(反复养测)

案例结构为1-(6-甲基-2-吡啶基)-3-(N-2,6-二异丙基苯基亚胺基)-1H-吲哚（1-(6-methylpyridin-2-yl)-3-(N-2,6-diisopropylphenylimino)-1H-indole/(E)-N-(2,6-diisopropylphenyl)-1-(1-(6-methylpyridin-2-yl)-1H-indol-3-yl)methanimine,CCDC [1] 2475897, 2475898,2479462, 2479493），如图1所示（由ChemBioDraw [2]绘制）。

▲图1 1-(6-甲基-2-吡啶基)-3-(N-2,6-二异丙基苯基亚胺基)-1H-吲哚平面结构

实验一：

取大约一百毫克样品，用大约一毫升甲苯（Toluene, CAS: 108-88-3）溶解于两毫升微型离心管中，敞口挥发结晶，当天挥发干，得到片状堆叠晶体，如图2所示。

▲图2 甲苯作溶剂敞口挥发所得晶体

将晶体置于载玻片上用二甲基硅油（PDMS,polydimethylsiloxane/Dimethicone, CAS: 9006-65-9）包裹覆盖，切割清洗后，选用如图3红色箭头所指那颗晶体进行单晶X射线衍射（SC-XRD, single crystal X-ray diffraction）实验。

▲图3 挑选的待测晶体

其晶体尺寸经测量（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0.1564 × 0.4380 × 0.4772 mm3，如图4‒6所示（由APEX3[3]呈现），晶体最小尺寸不足其他尺寸二分之一，可描述为片状（block）晶体，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4 晶体尺寸测量

▲图5 晶体尺寸测量

▲图6 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7所示。

▲图7 拍摄的晶体照片

测定晶胞可知其最大晶轴约95Å，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105.00 mm增大为120.0 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)”），由于钼靶测试衍射弱（见图10左），改为铜靶进行测试，分辨率设为0.84 Å，计算的数据收集策略如图8所示，共17轮数据，其中前2轮为fastscan（第2轮fastscan添加了衰减），fastscan的曝光时间为1秒，其他15轮数据曝光时间为10秒，步长为0.30°，预计总时长为26小时3分钟。

▲图8 初始数据收集策略

处于节省时间考虑，对数据搜集策略做如下调整：删去两轮fastscan，将步长改为2.00°，曝光时间改为4.0秒，总时长缩短为94分钟，如图9所示。

▲图9 调整后的数据收集策略

其衍射图如图10所示（由APEX4[4]呈现）。

▲图10 实验一衍射图

测完后，据处理结果如图11所示（由Olex2[5]呈现），能解出结构，但模型扭曲变形严重，各项指标也很差，有很多AB级警报（由PLATON[6]呈现）。

▲图11 实验一数据处理结果（CCDC 2475897）

实验二：

实验一所得数据很差，想着可能是溶剂会发太快，结晶速度过快导致晶体质量差，于是按同样方法配置溶液，这次让微型离心管盖子处于关闭状态，大约会发了5天才挥发干，得到的仍然是片状堆叠晶体，如图12所示。

▲图12 实验二培养所得晶体

对其进行切割清洗处理，选择了如图13红色箭头所指那颗晶体进行SC-XRD实验。

▲图13 实验二所得待测晶体

其晶体尺寸经测量为0.0890 × 0.4168 × 0.4811 mm3，如图14‒16所示，晶体最小尺寸不足其他尺寸二分之一，可描述为片状（block）晶体。

▲图14 晶体尺寸测量

▲图15 晶体尺寸测量

▲图16 晶体尺寸测量

利用单晶仪拍摄的晶体实物照片如图17所示。

▲图17 拍摄的晶体照片

这次测得最大晶轴大约24 Å，选用钼靶测试，分辨率设为0.84 Å，探测器与晶体之间距离设为45.0 mm，计算的数据收集策略如图18所示，共6轮数据，其中前2轮为fastscan（第2轮fastscan添加了衰减），fastscan的曝光时间为1秒，其他4轮数据曝光时间为10秒，步长为2.00°，预计总时长为86分钟。

▲图18 实验二初始数据时收集策略

对数据收集策略做如下调整：删去两轮fastscan，将曝光时间改为18.0秒，总时长变为2小时22分钟，如图19所示。

▲图19 实验二调整后的数据收集策略

其衍射图如图20所示。

▲图20 实验二衍射图

测完后，据处理结果如图21所示，结果明显比实验一好多了，只有两个B级警报。

▲图21 实验二数据结果（CCDC 2475898）

实验三：

取大约一百毫克样品置于两毫升微型离心管中，如图22左所示，加入约1毫升乙醇（EtOH, ethanol, CAS: 64-17-5），震荡后发现不溶，于是加入少量二氯甲烷（DCM, dichloromethane, CAS: 75-09-2）溶解，如图4右所示（为拍摄方便，支在多肉旁边），随后找一僻静处打开盖子敞口挥发结晶，最终发现析出极细针状晶体，无法用于测试。

▲图22 实验三-培养晶体

实验四：

取适量样品放在五十毫升梨形瓶中，用适量甲苯热溶后敞口挥发，数日后溶剂挥发干涸，析出片状晶簇，如图23所示。

▲图23 实验四-培养晶体

对其进行切割清晰，还是有一些可用晶体的，如图24所示。

▲图24 晶体切割清洗

其晶体尺寸经测量为0.2150 × 0.3310 × 0.6780 mm3，如图25‒27所示，晶体最大尺寸是其他尺寸两倍仪上，可描述为针状（needle）晶体。

▲图25 晶体尺寸测量

▲图26 晶体尺寸测量

▲图27 晶体尺寸测量

利用单晶仪拍摄的晶体实物照片如图28所示。

▲图28 拍摄的晶体照片

这次测得最大晶轴大约30 Å，选用铜靶测试，分辨率设为0.83 Å，探测器与晶体之间距离设为80.0 mm，计算的数据收集策略如图29所示，共22轮数据，其中前2轮为fastscan（第2轮fastscan添加了衰减），fastscan的曝光时间为1秒，其他20轮数据曝光时间为10秒，步长为1.10°，预计总时长为8小时35分钟。

▲图29 实验四-铜靶初始数据收集策略

将fastscan的曝光时间改为10秒，步长改为1.50°，总时长缩短为7小时15分钟，如图30所示。

▲图30 实验四-铜靶调整后数据收集策略

测试实际耗费7小时45分钟（比预测值多了半个小时），如图31所示，共收集2610帧衍射照片，其中207帧存在过曝，占比约8%，文件总大小为1.93 GB。

▲图31 实验四-铜靶测试实际耗时

铜靶测试完后，用该晶体再测了一个钼靶数据，钼靶数据得到的晶胞最大晶轴约24 Å，分辨率设为0.83 Å，探测器与晶体之间距离设为80.0 mm，计算的数据收集策略如图32所示，共8轮数据，其中前2轮为fastscan（第2轮fastscan添加了衰减），fastscan的曝光时间为1秒，其他6轮数据曝光时间为10秒，步长为2.00°，预计总时长为1小时53分钟

▲图32 实验四-钼靶数据收集策略

钼靶测试实际耗时1小时57分钟，如图33所示，共收集1004帧衍射照片，其中34帧存在过曝，占比约3%，文件总大小为762 MB。

▲图33 实验四-钼靶测试实际耗时

其衍射图如图34所示。

▲图34 实验四-衍射图

铜靶数据结果如图35所示，有三个B级警报。

▲图35 实验四-铜靶数据结果（CCDC 2479462）

钼靶数据结果如图36所示，有一个A级警报和三个B级警报。

▲图36 实验四-钼靶数据结果（CCDC 2479463）

实验五：

用适量N,N-二甲基甲酰胺（DMF, N,N-Dimethylformamide,CAS: 68-12-2）将实验四剩余样品重新溶解结晶，结果发现析出的是极细的针状晶簇，如图37所示，无法用于测试。

▲图37 实验五-晶体培养结果

实验六：

最近，南京晶立得公众号推文“单晶培养案例分享（簇状晶体优化案例）”分享了一例采用扩散法代替挥发法使晶簇转变为块状晶体的案例，故而此处亦尝试此法。

取适量样品于试管中，如图38所示。

▲图38 试管中的适量样品

加入适量甲苯（良溶剂），振荡使其溶解，如图39所示。

▲图39 完全溶解于甲苯中的样品

在溶液上方铺一定高度的缓冲层（放置铺加**溶剂时界面浑浊），缓冲层可采用纯良溶剂或良溶剂与**溶剂的混合溶剂（比例随意），此处采用纯良溶剂，即甲苯，沿试管壁缓慢加入适量甲苯作为缓冲层，结果如图40所示。

▲图40 缓冲层

随后，沿试管壁在缓冲层上方铺加石油醚（PE, petroleum ether, CAS: 8032-32-4），如图41左所示，最后用保鲜膜（或其他方式）封口，静置等待**溶剂扩散至良溶剂中使样品溶解度降低从而析出晶体，如图41右所示。（可以不封口静置扩散，不过这样就需要中途不断不加挥发损失掉的**溶剂。）

▲图41 实验六-晶体培养

不过最终未能得到质量良好的晶体。

相关视频：

单晶结构解析练习756(数据还原-无序处理)：https://www.bilibili.com/video/BV17nXsBhExu

数据下载：

链接:https://pan.baidu.com/s/1RRMa72qU_DLejapqDRlBcw?pwd=7wrx

提取码: 7wrx

参考文献

[1]    (a)Allen, F. H. The Cambridge Structural Database: A Quarter of a Million CrystalStructures and Rising. Acta Cryst. 2002, B58, 380–388. DOI:10.1107/S0108768102003890. (b) Groom, C. R.; Bruno, I. J.; Lightfoot, M.P.; Ward, S. C. The Cambridge Structural Database. Acta Cryst. 2016, B72, 171–179. DOI:10.1107/S2052520616003954. (c) Mitchell, J.; Robertson, J. H.; Raithby,P. R. Cambridge Crystallographic Data Centre (CCDC). Comprehensive Coordination Chemistry III 2021, 413–437. DOI: 10.1016/B978-0-12-409547-2.14829-2.

[2]    (a)Klein, F. M. CS ChemDraw Pro,1 Version 3.1 for Windows. J. Chem. Inf. Comput.Sci. 1995, 35, 166–167. DOI: 10.1021/ci00023a026. (b)Cousins, K. R. ChemDraw 6.0 Ultra CambridgeSoft Corporation, 100 Cambridge ParkDrive, Cambridge, MA 02140. http://www.camsoft.com. Commercial Price:  $1395.Academic Price:  $699. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 10257–10258. DOI: 10.1021/ja0047572.(c) Buntrock, R. E. ChemOffice Ultra 7.0. J.Chem. Inf. Comput. Sci. 2002, 42, 1505–1506. DOI: 10.1021/ci025575p. (d) Li, Z.; Wan, H.; Shi, Y.;Ouyang, P. Personal Experience with Four Kinds of Chemical Structure DrawingSoftware: Review on ChemDraw, ChemWindow, ISIS/Draw, and ChemSketch. J. Chem.Inf. Comput. Sci. 2004, 44, 1886–1890. DOI: 10.1021/ci049794h.(e) Mendelsohn, L. D. ChemDraw8 Ultra, Windows and Macintosh Versions. J.Chem. Inf. Comput. Sci. 2004, 44, 2225–2226. DOI: 10.1021/ci040123t. (f) Cousins, K. R. ChemDrawUltra 9.0. CambridgeSoft, 100 CambridgePark Drive, Cambridge, MA 02140. www.cambridgesoft.com. See Web site for pricing options. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4115–4116. DOI:10.1021/ja0410237. (g) Zielesny, A. Chemistry Software PackageChemOffice Ultra 2005. J. Chem. Inf.Model. 2005, 45, 1474–1477. DOI:10.1021/ci050273j. (h) Mills, N. ChemDraw Ultra 10.0 CambridgeSoft, 100CambridgePark Drive, Cambridge, MA 02140. www.cambridgesoft.com. CommercialPrice:  $1910 for download, $2150 for CD-ROM; Academic Price:  $710 fordownload, $800 for CD-ROM. J. Am. Chem.Soc. 2006, 128, 13649–13650. DOI: 10.1021/ja0697875. (i) Kerwin, S. M.ChemBioOffice Ultra 2010 Suite. J. Am. Chem.Soc. 2010, 132, 2466–2467. DOI: 10.1021/ja1005306. (j) Milne, G. W. A. SoftwareReview of ChemBioDraw 12.0. J. Chem. Inf.Model. 2010, 50, 2053. DOI:10.1021/ci100385n. (k) Narayanaswamy, V. K.; Rissdörfer, M.; Odhav, B.Review on CambridgeSoft ChemBioDraw Ultra 13.0v. Int. J. Theor. Appl. Sci. 2013,5, 43–49.

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

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

[5]    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.

[6]    (a) Spek, A. L. Single-CrystalStructure Validation with the Program PLATON.J. Appl. Cryst. 2003, 36, 7–13. DOI: 10.1107/S0021889802022112.(b) Spek, A. L. StructureValidation in Chemical Crystallography. ActaCryst. 2009, D65, 148–155. DOI:10.1107/S090744490804362X. (c) Spek, A. L. What Makes a Crystal Structure Report Valid? Inorg. Chim. Acta 2018, 470, 232–237. DOI:10.1016/j.ica.2017.04.036. (d) Spek, A. L. checkCIFValidation ALERTS: What They Mean and How to Respond. Acta Cryst. 2020, E76, 1–11. DOI: 10.1107/S2056989019016244.