单晶培养的方法及技巧

单晶培养的方法

一、挥发法

原理：依靠溶液的不断挥发，使溶液由不饱和达到饱和过饱和状态。

条件：固体能溶解于较易挥发的有机溶剂理论上，所有溶剂都可以，但一般选择 60～120℃。

注意：不同溶剂可能培养出的单晶结构不同方法：将固体溶解于所选有机溶剂，有时可采用加热的办法使固体完全溶解，冷却至室温或者再加溶剂使之不饱和，过滤，封口，静置培养。

经验： 1.掌握好溶解度，一般 100mL 可溶解 0.2g~2g, 50mL 的烧杯，0.5g～0.8g.

2.纯度大的易长出晶体。

3. 可选用混合溶剂，但必须遵循高沸点的难溶低沸点易容的原则。混合溶剂必须选用完全互溶的二种或多种溶剂。υ

※怎么看是否形成单晶：如果析出的固体有发亮的颗粒或者在显微镜下可观察到凹凸的多面体形状。

※

怎么挑选单晶：

不要等溶剂挥发完再挑，一定要在有母液存在下挑单晶，用毛细管将晶体吸出，滴到滤纸上，用针将单晶挑到密封管中，3～5 颗即可。

二、扩散法

原理：利用二种完全互溶的沸点相差较大的有机溶剂。固体易溶于高沸点的溶剂，难溶或不溶于低沸点溶剂。在密封容器中，使低沸点溶剂挥发进入高沸点溶剂中，降低固体的溶解度，从而析出晶核，生长成单晶。液体等。一般选难挥发的溶剂，如 DMF,DMSO,甘油甚至离子

条件：固体在难挥发的溶剂中溶解度较大或者很大，在易挥发溶剂中不溶或难溶。经验：固体在难挥发溶剂中溶解度越大越好。培养时，固体在高沸点溶剂中必须达到饱和或接近过饱和。

方法：将固体加热溶解于高沸点溶剂，接近饱和，放置于密封容器中，密封容器中放入易挥发溶剂，密封好，静置培养。

三、温差法原理：利用固体在某一有机溶剂中的溶解度，随温度的变化，有很大的变化，使其在高温下达到饱和或接近饱和，然后缓慢冷却，析出晶核，生长成单晶。一般，水，DMF, DMSO,尤其是离子液体适用此方法。条件：溶解度随温度变化比较大。经验：高温中溶解度越大越好，完全溶解。推广：建议大家考虑使用离子液体做溶剂，尤其是对多核或者难溶性的配合物。

四、接触法

原理：如果配合物极易由二种或二种以上的物种合成，选择性高且所形成的配合物很难找到溶剂溶解，则可使原料缓慢接触，在接触处形成晶核，再长大形成单晶。一般无机合成，快反应使用此方法。 * ? ? ? ? ?

方法： 1.用 U 形管，可采用琼脂降低离子扩散速度。 2.用直管，可做成两头粗中间细。 3.用缓慢滴加法或稀释溶液法（对反应不很快的体系可采用）4.缓慢升温度（对温度有要求的体系适用）经验：原料的浓度尽可能的降低，可以人为的设定浓度或比例。

0.1g～0.5g 的溶质量即可。

五、高压釜法

原理：利用水热或溶剂热，在高温高压下，是体系经过一个析出晶核，生长成单晶的过程，因高温高压条件下，可发生许多不可预料的反应。方法：将原料按组合比例放入高压釜中，选择好溶剂，利用溶剂的沸点选择体系的温度，高压釜密封好后放入烘箱中，调好温度，反应 1～4 小时均可。然后，关闭烘箱，冷至室温，打开反应釜，观察情况按如下过程处理： 1. 没有反应——重新组合比例，调节条件，包括换溶剂，调 pH 值，加入新组分等。

2.

反应但全是粉末，且粉末什么都不溶解，首先从粉末中挑选单

晶或晶体，若不成， A：改变条件，换配体或加入新的盐，如季铵盐，羧酸盐等； B:破坏性实验，设法使其反应变成新物质。 3.部分固体，部分在溶液中:首先通过颜色或条件变化推断两部分的大致组分，是否相同组成，固体挑单晶，溶液挥发培养单晶，若组成不同固体按 1 或 2 的方法处理。 4.全部为溶液——旋蒸得到固体，将固体提纯,将主要组成纯化，再根据特点接上述四种单晶培养方法培养单晶

1 实验前

知己知彼，百战不殆。通过查阅文献或咨询师兄师姐知道他们在做类似结构化合物所使用的方法，做到心中有数。首先要了解溶解性：在什么溶剂中溶解性很好，在什么溶剂中溶解性一般，在什么溶剂中溶解性较差等等。其次要了解稳定性：对空气和水是否敏感将决定你选择一个合适的环境。最后，最重要的一点，要坚信，任何可以溶解的纯粹的固体，都可以长成单晶。单晶是鉴定化合物结构最直接也是最有说服力的表征方法。

2 实验中

（1长单晶使用的瓶子要刷干净，不一定要使用新瓶子，但是一定要干净。

（2）长单晶的过程中千万不要受到干扰：任何的触碰、晃动都可能让单晶生长过程失败。可以设定一个观察期限，我的期限是两天。在两天之内要让它绝对的静止，两天之后再检查。

（3）在你检查期限之外，要及时去检查并做好记录，这一次的现象是什么，析出固体，析出多晶还是什么。然后再改变条件，避免下次重复使用相同的失败方法。这样就可以进行下一轮的周期。当然如果你的量够多的话，可以平行开几个不同条件的方法以提高效率。

（4）如果是使用溶剂，一定要保证你的化合物完全溶解，如果有丝毫的不溶物或者其它杂质，要把它们过滤除去，使用滤纸、砂芯甚至餐巾纸都可以很好地做到这一点。

（5）如果能提纯的话，尽量提得非常纯，我都是把化合物通过了核磁、元素表征之后再来长单晶的，这样做的好处可以是，长出来的单晶肯定是你的目标产物，避免测了一个你不想要的，要知道，单晶测试费可是很高的。

（6）选择合适的溶剂是关键，有时需要选择混合溶剂，这都需要你对你的物质充分地熟悉。

（7）不要轻易放弃！试遍所有的方法你最终将得到你智慧的结晶——单晶。

3 实验方法

（1）冷冻法。这是最简单的也是很成功的方法，将你的物质溶解在合适的溶剂中，可以加热让其完全溶解，然后放入冰箱冷冻，或者直接让其在室温中静置，单晶也许就会像花开无声一样长出来。

（2）挥发溶剂法。让溶液敞口自然挥发溶剂以让单晶析出（对水氧敏感的话可以用氮气吹），但是这样长出的单晶可能晶型不太好，因为溶剂的不断挥发可能会导致晶型变差，这就需要你及时去检查，一旦晶体析出要停止挥发溶剂。

（3）挥发扩散。需要一大一小两个瓶子，小瓶子中放你的样品，用少量挥发性不太好的溶剂将其溶解，如THF, benzene, chloroform, toluene, acetonitrile, methanol, 然后在较大的瓶子中放入挥发性较好的、同时也是对你的样品溶解性差的溶剂，如 diethyl ether, hexane.好了，现在把小瓶子放入大瓶子中，注意不要让小瓶子被大瓶子中的溶剂漫过。然后把大瓶子盖上。现在挥发性好的溶剂就会慢慢挥发至挥发性不好的溶剂中，这样单晶就会充满希望地长出。

（4）液液扩散与挥发扩散类似，不过这是将第二种不良溶剂直接滴在第一种溶剂上，不过要小心操作，要让两种液面之间有明显的分层，然后静置。最好能选择细长一点的瓶子来操作。当然你可以选择在低温下来降低扩散速率。

（5）其实还有别的方法，这里就不列举了，但是上面几种方法是最常见的也是最有效的。

4 长出单晶后

恭喜你！但是没有测出来之前还剩下最后一步——送样！这个过程之所以单独列出来是因为我觉得这一步也很重要，也容易被忽视，也会出现失误。因为有部分晶体会风化，如果是对水氧敏感的化合物就更需要小心了，可以用毛细管封管。提前与测试部门取得联系，多挑几颗出来及时送样很关键。留着你的母液，一旦出现失误可以立即重新挑单晶。即使成功了你也可以回收你的样品。

5 个人体会。不是每一个化合物都可以很容易地长成单晶，或者在短时间内很容易地拿到单晶，但是你只有多做，做很多种类似结构的物质才有可能得到一个单晶结构，而且这种长出来的过程不是你刻意的，往往在你重结晶的过程中单晶就悄无声息地出现了！

1、制备结晶的溶液，需要成为过饱和的溶液。一般是应用适量的溶剂在加温的

情况下，将柱分离得到的化合物溶解再放置冷处。如果在室温中可以析出结晶，就不一定放置于冰箱中，以免伴随结晶析出更多的杂质。

2、“新生态”的物质即新游离的物质或无定形的粉未状物质，远较晶体物质

的溶解度大，易于形成过饱和溶液。一般经过精制的化合物，在蒸去溶剂抽松为无定形粉未时就是如此，有时只要加入少量溶剂，往往立即可以溶解，稍稍放置即能析出结晶。

3、制备结晶溶液，除选用单一溶剂外，也常采用混合溶剂。一般是先将化合

物溶于易溶的溶剂中，再在室温下滴加适量的难溶的溶剂，直至溶液微呈浑浊，并将此溶液微微加温，使溶液完全澄清后放置

4、结晶过程中，一般是溶液浓度高，降温诀，析出结晶的速度也快些。但是

其结晶的颗粒较小，杂质也可能多些。有时自溶液中析出的速度太快，超过化合物晶核的形成劝分子定向排列的速度，往往只能得到无定形粉未。有时溶液太浓，粘度大反而不易结晶化。如果溶液浓度适当，温度慢慢降低，有可能析出结晶较大而纯度较高的结晶。有的化合物其结晶的形成需要较长的时间。

5、制备结晶除应注意以上各点外，在放置过程中，最好先塞紧瓶塞，避免液

面先出现结晶，而致结晶纯度较低。如果放置一段时间后没有结晶析出，可