x- 衍射和应用(改).ppt

现代X-衍射技术在药物研究中的应用;一、X射线与X射线光谱;2、X射线光谱;（2）X-射线特征光谱---与靶元素有关;3、X射线的衍射;Bragg衍射方程及其作用;产生X射线管(光源);X-射线衍射分析的发展史;1921年，英国的布拉格首次开创应用X-衍射测定天然产物分子晶体结构。 1957年，霍奇金完成维生素B12的晶体结构测定，并于1964年，获得诺贝尔化学奖。 1961年，英国肯德鲁运用X-衍生测定生物大分子的肌红蛋白的三唯结构，佩鲁茨对血红蛋白结构进行了X-分析，并获得1964年诺贝尔化学奖。;;X-射线分析技术的贡献;单晶X-衍射结构分析;一、晶体生长;影响单晶生长的因素;2、晶体生长方法 缓慢溶剂蒸法 缓慢冷却法 混合溶剂法 溶剂扩散法 溶剂包结法;3、溶剂系统的选择 （1）溶剂 根据化合物的结构信息选择溶剂系统，获得有限饱和度的溶液体系。 （2）溶解度 选择溶解度适中的溶剂系统 4、温度和湿度的控制 （1）温度 控制溶剂挥发的快慢 维持恒定的生长温度;（2）湿度 干燥的环境有利于单晶的生长，避免潮湿闷热的环境。（北方的春秋季节好） 5、外部体系稳定 避免机械震动、晃动容器 6、体系洁净度 晶核优先生长在杂质微粒上。有杂质，不利于生成大单晶，杂质包裹影响质量。 7、生长时间---样品性质和溶剂系统影响 一般小分子药物需要两周甚至更长的时间。;二、X-单晶衍射试验;四圆衍射仪---（始于20世纪60年代） 测量准确、精度高，但是速度慢 面探测衍射仪 上世纪90年代发展，测量速度快，避免生物大分子因照射时间长失去活性。也适合小分子单晶。 CCD衍射仪 20世纪90年代后期产品，有两个靶（Mo）测小分子，（Cu）测大分子。测量速度快，精度高。 ;（2）试验条件 根据样品稳定性、尺寸、分子量大小、样品衍射能力等选择不同的测量参数 （3）晶系与劳厄衍射型判断 常见晶系：三斜、单斜和正交（占95%） 根据衍射数据强度，确定晶系与劳厄型 （4）衍射数据收集 药物分子一般需要收集1000-6000个数据。 （5）系统消光规律和空间群的判断 根据衍射强度总结消光规律，判断所属的空间群;三、结构解析;;实验结果表明它的分子式为C28H48O3，含有一个结晶水分子，相对分子量为432。结晶属于三斜晶系，结晶的空间群为：P1，晶胞参数：a=6.029(1)，b=12.546(1)，c=18.616(1) ?；α=84.790(3),β=95.16(4),γ=80.813(4)°。结晶体积V=1375.3(3) ?3，晶胞内的分子数Z=2，密度计算值Dx=1.068g/cm3。 分子的骨架由六元环A(半椅式)，B(半椅式)及五元环D(信封式)组成。;六、衍射与波谱分析关系;X-粉末衍射分析;基本原理 每种单一化学成分具有自己的特征衍射谱图，不同的射线代表不同的成分或同一成分的不同晶形。 特点 指纹性、高分辨率、重现性和专署性。 2000年版，《中国药典》二部将X-粉末衍射技术作为标准药物成分分析的方法。;分析步骤;单晶X-衍射在药物化学中应用;1、测定微量天然产物的分子结构 样品量：（0.15-0.25mg） 2、天然产物中未知化合物分子结构测定 全新骨架分子结构测定 全未知结构的测定 取代基未知的结构分析 未知元素种类化合物分子结构测定;3、天然产物中疑难化合物分子结构的测定 凝难结构 有机分子结构、构型、构象以及三维空间排列方式的新颖性、复杂性和不确定性；或由于样品的纯度等造成波谱分析技术困难的结构问题。 （1）二聚体疑难结构分析 （2）共晶形式存在的混合凝难结构 不同分子骨架与不同分子式的共晶混合物 相同分子骨架不同取代基的共晶混合物 相同分子式不同分子骨架的共晶混合物;不同分子式不同骨架;槐定醇碱原料药提取纯化后残留杂质，含量为0.5%。X-单晶衍射测定杂质的结构。 分析结果 杂质是槐定醇碱的差向异构体，其分子量、分子式相同，以1：1比例存在。;4、分子绝对构型的测定 分子中含重原子，应用重原子的反常散射效应，准确测定分子绝对构型。 不含重原子，采用累积计数方式，延长衍射试验时间获得高精度数据，再经过吸收校正确定分子绝对构型。 （1）应用反常散射法测定分子绝对构型 （2）利用R值确定分子绝对构型 同时获得两种对映体的结构，用最小二乘法修正，计算各自的R值，小者为正确的分子结构。;（3）利用分子中局部构型信息确定分子绝对构型 对于非新骨架，根据文献确定局部取代基的构型，以此为参照，确定待测分子绝对构型 （4）引入手性溶剂确定分子的绝对构型 引入手性溶剂（如：D、L酒石酸）形成共晶，然后以之为参照。 ;仗频缨樱统枝糙街炔瘴酒钒蛀佃辅世羽骚系扛颇蛀浇溺汹艇峪乓黄壶原修x- 衍射及应用(改)x- 衍射及应用(改);5、构象差异 分子