单晶X射线衍射仪可以让我们看见原子和分子.pdf

维普资讯 ／51 ／ ／ C 《现代仪器使用与维修》一九九八年 ·第二期 单晶X射线衍射仪可以让我们 “看见”原子和分子 ／／： ? 一 ’ 摘要 概念一H：地简略介绍单晶X射线衍射仪测定晶 但已成为一种成熟、方便和快捷的常规工作了。 体和分 子结构的原理、仪器技术发展概况 屐在化学、分 f 至于大分子的结构测定+由于培养合格单晶体的 生物学 f【l的应用。 困难以及结构的复杂性·+仍然需要常年累月的研 关键词 X射线衍射但 单晶 分子结构 ^_’·- ·_。·。_____。_ ‘‘～ 究才能获得满意的结果。 存 ，炉争 单 晶体并不神秘。各种使结晶过程缓慢 的方 从简单的无 盐、各种无机物 、矿物 、配合物 、 法，如缓慢蒸发 、缓慢降温 、缓慢沉淀、缓慢扩散． 各种有机物、药物等(通常称之为小分子)，到极为 都可以根据具体使用而获得待测化 台物 的单晶 复杂的蛋白质、酶、激素、抗体、病毒等 (通常称之 体。单晶体具有规则几何外形。并且透 明或有光 为大分子)，要想知道它们的分子中所有原子之间 泽。对X射 线衍射而言，单晶体 只要有 0．2～ 的键长、毽角、分子的构型和构象等立体化学数 0．7ram大小就可以了。 据，也就是说，要想能 “看见”分子的立体模样儿。 我们还需要波长在 0．5～2A之间的一束单 可 以用单晶x射线衍射技术进行晶体和分子结 色x光。单晶四圆x射线衍射仪(图1)是使用高 掏测定，获得晶胞中每个原子 的三维空问位置。从 r Rnt…li 而知道它们如何键合成分子及如何在三维空间堆 积而形成晶体的精确数据和整体图象。1912年 测定了食盐 (NaCI)的结构，1953年测定了DNA (脱氧核糖核酸)的双螺旋分子结构 ，其它如青霉 素、胰岛素、肌红蛋 白、钇钡铜氧化物高温超导材 料 、富勒烯 ( )等，不胜枚举 人们现 已积累了 1O万多种小分子和 1于多种大分子 的晶体结构 数据。表 明x射线晶体学 已经成为化学和生物学 的一个重要组成部分。如果 x射线衍射从来没 21tRotal}o 有被发现。那么化学和分子生物学就无法想象能 图 1单晶四圆 X射线衍射仪示意图… 达到今天的高度。 压电子束轰击金属(常用Mo或 Cu)靶获得 X光 在 50年代，一个化台物的结构捌定往往需要 并经单色化后，让这束单色 x光照射到选好 的单 几年的艰苦努力，60年代单晶四圆x射线衍射仪 晶体样品上 。因为其波长与原子大小以及原子之 投八使用后．速度开始加快 了 到 了70～80年 间的距离相当 ，所以就象光栅对可见光产生衍射 代。随着单晶四圆 x射线衍射仪的技术进步 、结 一 样，单晶体中规则排列的原子对入射 X光也产 构解析方法的进展和计算机能力的提高。只需要 生