|
不对称单元中包含的分子数目案例 经常有小伙伴提到类似如下的问题: -你好,请问解析的结构用Olex2[1]打开只有一半是怎么回事?能重新解析一下吗? -你好,请问解析完CIF[2]打开后有两个一样的结构,是指一个晶格里有两个分子还是二聚体状态,这个可以删除成一个吗? 晶体结构中,可能大家最希望的是得到Z' = 1的结果,但这和结构的对称性以及晶体所结晶的空间群有关,到Z' = 1的晶体结构也只占晶体结构总量的一部分。本文列举一些Z' ≠ 1的案例供大家参考。 案例1:CCDC[3] 2340587, DOI[4]:10.5517/ccdc.csd.cc2jkkth. 该结构如图1-1所示,该结构结晶于四方晶系,空间群为P42212(第84号空间群),ASU中有1/4个“分子”,即Z' = 1/4。 ▲图1-1 案例1结构 该化合物ASU结构如图1-2A所示(Olex2绘制)为1/4个“分子”,经对称操作(在Olex2中进行grow操作)可得其完整结构,如图1-2B所示。 ▲图1-2 A:ASU结构;B:完整结构 案例2:CCDC 2213701.Inorg. Chem. 2023, 62, 3836‒3846. DOI:10.1021/acs.inorgchem.2c04099. 该结构如图2-1所示,该结构存在一个C3对称轴,该结构结晶于三方晶系,空间群为Rfile:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.png(第148号空间群),ASU中有1/3个“分子”,即Z' = 1/3。 ▲图2-1 案例2结构 该化合物ASU结构如图2-2A所示为1/3个“分子”,经对称操作可得其完整结构,如图2-2B所示。 ▲图2-2 A:ASU结构;B:完整结构 案例3(Olex2的一个内置数据):该结构来自文献[5],其结构如图3-1所示,该结构结晶于三方晶系,空间群为P21/c(第14号空间群),中心金属处于反演中心上,ASU中有1/2个“分子”,即Z' = 1/2。 ▲图3-1 案例3结构 该化合物ASU结构如图3-2A所示为1/2个“分子”,经对称操作可得其完整结构,如图3-2B所示。 ▲图3-2 A:ASU结构;B:完整结构 案例4(Olex2的一个内置数据):CCDC: 753844. J. Org. Chem. 2009, 74, 5533–5540. DOI: 10.1021/jo9006943. 该结构如图4-1所示,该结构结晶于正交晶系,空间群为Pna21(第33号空间群),ASU中有2个晶体学独立的“分子”,即Z' = 2。 ▲图4-1 案例4结构 其ASU结构如图4-2所示。 ▲图4-2 案例4的ASU结构 将其芳环骨架进行重叠,结果如图4-3所示,可以看出其烷基末端的-CH2CH2CH3链的构象不同,也就是说ASU中两个晶体学独立的分子不完全相同,因此没有更高对称性(PLATON[6]中ADDSYM检查结果如图3-4所示),故而其最小重复单元为两个“分子”。 ▲图4-3 案例4两个晶体学独立分子的重叠图 ▲图4-4 案例4结构对称性检查结果 案例5:CCDC2311916. Org. Lett. 2024, 26, 1573‒1578. DOI: 10.1021/acs.orglett.3c04324. 该结构如图5-1所示,该结构结晶于三斜晶系,空间群为Pī(第2号空间群),ASU中有4个晶体学独立的“分子”,即Z' = 4。 ▲图5-1 案例5结构 其ASU结构如图5-2所示(这不是堆积结构)。 ▲图5-2 案例5的ASU结构 案例6:CCDC2373891, DOI: 10.5517/ccdc.csd.cc2kp74n. 该结构如图6-1所示,该结构结晶于三斜晶系,空间群为Pī(第2号空间群),ASU中有6个晶体学独立的“分子”,即Z' = 6。 ▲图6-1 案例6结构 其ASU结构如图6-2所示(这不是堆积结构)。 ▲图6-2 案例6的ASU结构 案例7:CCDC 1574052.Dalton Trans. 2019, 48, 5230–5242. DOI:10.1039/c9dt00507b. 该结构如图7-1所示,该结构结晶于三斜晶系,空间群为Pī(第2号空间群),ASU中有2个晶体学独立的“半个分子”,可以当作Z' = 1。 ▲图7-1 案例7结构 其ASU结构中包含2个“半个分子”,如图7-2所示。 ▲图7-3 案例7的ASU结构 经对称操作得到其完整结构,两个分子,如图7-4所示。 ▲图7-4 案例7的完整结构 案例8:CCDC 2332419. DOI: 10.5517/ccdc.csd.cc2j92b8. 该结构如图8-1所示,该结构结晶于单斜晶系,空间群为C2(第5号空间群),ASU中有1个完整分子和1个“半个分子”,可以当作Z' = 1.5。 ▲图8-1 案例8结构 其ASU结构中包含1个完整分子和1个“半个分子”,如图8-2所示。 ▲图8-3 案例8的ASU结构 经对称操作得到其完整结构,两个分子,如图8-4所示。 ▲图8-4 案例8的完整结构 通过上述案例可知,晶体结构不对称单元ASU中分子数目可为整数,也可以为小数,可以大于1,也可以小于1,这都是很正常的现象。对于包含多分晶体学独立分子的结构来说,其键长键角数据需要每个分子都进行报道,可参阅视频“非对称单元包含多个分子时结构参数如何报道:https://www.bilibili.com/video/BV1P1tYe8EJA”。 对于包含多分晶体学独立分子的结构来说,作图的时候可以只展示一个结构,论文中的插图是为讨论服务的,而作图就像拍照发朋友圈,你可以放全身照、半身照、头像照等等,论文插图也是一样的,可以放最小重复单元结构图、完整分子结构图、堆积图等等,可参阅视频“晶体结构绘图等于拍照加美颜:https://www.bilibili.com/video/BV1aD4y1M7wC”。 视频讲解请参阅: 不对称单元中包含的分子数目案例:https://www.bilibili.com/video/BV1HCmFYhEhS 参考文献 [1] 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. [2] (a) Hall, S. R.; Allen, F. H. Brown, I. D.The Crystallographic Information File (CIF): a New Standard Archive File forCrystallography. Acta Cryst. 1991, A47, 655–685. DOI:10.1107/S010876739101067X. (b) Hall, S. R. The STAR File: A New Formatfor Electronic Data Transfer and Archiving. J.Chem. Inf. Comput. Sci. 1991, 31, 326–333. DOI:10.1021/ci00002a020. (c) Hall, S. R.; Spadaccini, N. The STAR File:Detailed Specifications. J. Chem. Inf.Comput. Sci. 1994, 34, 505–508. DOI:10.1021/ci00019a005. [3] (a) Allen, F. H.The Cambridge Structural Database: a quarter of a million crystal structuresand rising. Acta Cryst. 2002, B58, 380–388. DOI:10.1107/S0108768102003890. (b) Allen, F. H. The Cambridge StructuralDatabase: a quarter of a million crystal structures and rising. Acta Cryst. 2016, B72, 171–179. DOI: 10.1107/S2052520616003954. [4] (a) InternationalOrganization for Standardization (2012). ISO 26324:2012. Information and Documentation – Digital Object Identifier System. http://www.iso.org/iso/catalogue_detail.htm?csnumber=43506. (b) McDonald J. D.;Levine-Clark, M. Encyclopedia of Libraryand Information Sciences. Fourth Edition, CRC Press, 2017. DOI: 10.1081/e-elis4. (c) Liu, J. Digital ObjectIdentifier (DOI) and DOI Services: An Overview. Libri 2021, 71, 349‒360. DOI:10.1515/libri-2020-0018. (d) International Organization for Standardization(2022). ISO 26324:2022. Information andDocumentation – Digital Object Identifier System. https://www.iso.org/standard/81599.html[5] (a) Kamenar, B.; Jovanovski, G.Manganese(II) Saccharinate Hexahydrate, Mn(C7H4NO3S)2·6H2O,and Isomorphism with the Analogous Iron, Cobalt, Nickel, Zinc, and CadmiumComplexes. Cryst. Struct. Commun. 1982, 11, 257–261. (b) Cao, Y.-L.; Li, Q.-B.; Zhang, S.-S. Synthesis andCrystal Structure of Tetraaquabis(saccharinato-N) Manganese(II) DihdrateCompund [Mn(C7H4NO3S)2(H2O)4]·2H2O.Huaxue Shijie 2013, 54, 471–473. DOI:10.19500/j.cnki.0367-6358.2013.08.007. [6] (a) Spek, A. L. Single-Crystal Structure Validation with theProgram 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 aCrystal 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. 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。
|