單晶結構是用來了解晶型的晶體結構和確定藥物分子的立體化學結構最具說服力的數 據，但培養單晶通常很有挑戰性，需要耐心和細心。科研人員需要具有很高的晶體生長技巧和豐富的單晶培養經驗，能根據藥物分子的物化性能選擇最適合的結晶方法。單晶培養方法包括溶劑揮發法，冷卻結晶法，蒸氣擴散，液-液擴散法，懸滴法，升華法，共晶生成法等。
單晶培養的方法多種多樣，常用的有溶劑緩慢揮發法，液相擴散法和氣相擴散法。99％的單晶是 用以上三種方法培養出來的。
單晶培養所需樣品用量
一般以10－25mg為佳，假如你只有2mg左右樣品，也沒關系，但這時就要選擇液相擴散法 和氣相擴散法，不能使用溶劑緩慢揮發法。 單晶培養的樣品的預處理 樣品溶解后一定要過濾，不能用濾紙，而是用一小團棉花輕輕的塞在滴管的中下部或下部， 不要塞太緊，否則流的太慢。樣品當然是越純越好，不過假如實在沒辦法弄純也沒關系，培 養一次就相當于提純了一次，我經常用一些TLC顯示有雜點的東西長單晶，但得多養幾次。
一定要做好記錄
一次就得到單晶的可能性比較小。因此最好的方法就是在第一次培養單晶的時候，采取少量、多溶劑體系的辦法。假如你有50mg樣品，建議你以5mg為一單位， 這樣你可以同時實驗 10種溶劑體系，而不是選兩種溶劑體系，每個體系25mg。這是做好記錄就非凡重要，以免下次又采用已經失敗的溶劑體系，而且單晶解析 時必須知道所用的溶劑。培養單晶時，最好放到沒人碰的地方，這點大家都知道。我想說的是你不能一天去看幾次 也不能放在那里5，6天不管。也許有的溶劑體系一天就析出了晶體，結果5天后，溶劑全 干了。一般一天看一次合適，看的時候不要動它。明顯不行的體系 （如析出絮狀固體）就要重新用別的溶劑體系再重新培養。液相擴散法中良溶劑與不良溶劑的比例最好為1：2－1：4。 烷基鏈超過4個碳的很難培養單晶。 分子中最好不要有叔丁基，因為輕易無序，影響單晶解析的質量。 含氯的取代基一般輕易長單晶，如4－氯苯基取代化合物比苯基取代化合物輕易長單晶。 單晶培養－無水無氧條件下的單晶培養，麻煩的方法我就不說了，最簡單的方法就是將 你的固體樣品加入一帶橡皮塞的容器（最常用的就是核磁管，塞子不是 我們常用的硬塞子， 而是軟的橡皮塞（隨便什么塞子都行，只要能密封且能扎針頭），先抽真空，然后通氮氣， 再用注射器加入良性溶劑，充分溶解（超聲），然后 再用注射器沿器壁加入不良溶劑即可。你將會發現，培養單晶不僅需要耐心，而且還需要一雙靈巧的雙手。結晶過程對溫度和其它 輕微的擾動都非常敏感。因此，應該在相似的條件下多嘗試幾個不同的實驗溫度，并為單 晶的生長尋找一個沒有干擾的安靜環境。
方案＃1 ● 有時好的單晶僅需冷卻溶液即可生長。你也可以嘗試加熱溶液至所有物質完全溶解，達到過飽和，再慢慢地使其冷卻。
方案＃2● 1）選取一種可以溶解你的目標化合物的溶劑，制成飽和溶液。 2）如果有必要，可以通過過濾除去其中的不溶性雜質。對于少量溶液，可使用一種有效的 過濾器，其制備方法是：將玻璃毛（甚至可以用面巾紙）塞入一根一次性Pasture滴管中， 然后填入一英寸左右助濾物（如硅藻土Celite）。用新鮮溶劑濕潤硅藻土，然后用球形壓力 器將溶液壓過該管進行過濾。 3）尋找另一種溶劑，使目標化合物在其中不溶解（或僅微量溶解），而且這種溶劑能夠和 前一種溶劑混溶，并具有較低的密度。 4）將第二種溶劑小心地鋪在小瓶中飽和溶液的上面。在兩相界面上可看到一些混濁物。單 晶將會沿著這個界面生長。
方案＃3 ● 將盛有飽和溶液的小瓶放置在另外一個較大的瓶中。 在外面的大瓶中加入第二種溶劑并且 蓋緊蓋子。第二種溶劑將會慢慢地擴散到飽和溶液中，晶體就會出現了！為了進一步減慢這 個過程，可將這個擴散裝置放在冰箱中。 可以嘗試的溶劑系統： CH2Cl2／乙醚或戊烷 ，THF/乙醚或戊烷 甲苯/乙醚或戊烷 水/甲醇 CHCl3/正庚烷
金屬配合物單晶的培養
單晶培養的具體操作方法：四條注重事項：1、結晶容器的選擇（敞口燒杯，既不能用從未 使用過的新燒杯，也不能用很舊的燒杯。可能原因為，燒杯太新，不利于 晶核的形成，而 太舊則形成晶核的部位太多，不利于單晶的生長。） 2、溶劑的選擇（合適的溶劑將物質溶 解，溶解性不能太好也不能太差且具有一定的揮發性，不能揮發太快也不能太慢）3、結晶 速度（盡量慢的讓溶劑揮發，一旦 析出結晶，過濾，可能得到單晶也可能是混晶，千萬別 用母液洗晶體）4、環境的選擇（放在一個平穩的地方，千萬不能有一絲一毫的震動，否則 即使得到單晶也全 完了）。
方法一：揮發 用金屬配合物的良溶劑將其溶解在小燒杯中，小燒杯的內表面越光滑單晶性越好，否則晶體 外形不好缺陷多就會給后面的收單晶衍射數據帶來麻煩，甚至會造成無法 解晶體結構，那 將是非常可惜的；燒杯用濾紙或塑料薄膜封口防止灰塵落入，同時減慢揮發速度，長出較好 晶形的單晶，一般揮發性稍差的溶劑用濾紙，如，水等。 靜置至發現滿足的晶體出現。
方法二：擴散 用金屬配合物的良溶劑將其溶解在小燒杯或廣口瓶中，塑料薄膜封口（用針戳3-5個小孔）， 放于盛有該金屬配合物的揮發性不良溶劑（一般用乙醚）的大瓶子中。靜置至發現滿足的晶 體出現。
方法三：分層 將金屬的水溶液放于試管下層，配體的有機溶劑溶液放于試管上層，中間是水和有機溶劑的 混合溶劑，封口。操作要小心，最好是用滴管伸進試管靠近液面緩慢滴加。靜置至發現滿足 的晶體出現。JPt 化學化工資源導航 以上是我在培養配合物單晶常用的方法，一般是幾種方法同時做，不是每種方法都能或總能 培養出單晶，更多的是取決于配合物的結晶性好壞。總之就是多試：不同的溫度、溶劑、混 合溶劑的比例。
1.制備結晶，要注重選擇合宜的溶劑和應用適量的溶劑。合宜的溶劑，最好是在冷時對所需 要的成分溶解度較小，而熱時溶解度較大。溶劑的沸點亦不宜太高。一般常用甲醇、丙酮、 氯仿、乙醇、乙酸乙醋等。但有些化合物在一般溶劑中不易形成結晶，而在某些溶劑中則易 于形成結晶。 2.制備結晶的溶液，需要成為過飽和的溶液。一般是應用適量的溶劑在加溫的情況下，將化 合物溶解再放置冷處。假如在室溫中可以析出結晶，就不一定放置于冰 箱中，以免伴隨結 晶析出更多的雜質。“新生態”的物質即新游離的物質或無定形的粉未狀物質，遠較晶體物質 的溶解度大，易于形成過飽和溶液。一般經過精制的 化合物，在蒸去溶劑抽松為無定形粉 未時就是如此，有時只要加入少量溶劑，往往立即可以溶解，稍稍放置即能析出結晶。3.制 備結晶溶液，除選用單一溶劑外， 也常采用混合溶劑。一般是先將化合物溶于易溶的溶劑 中，再在室溫下滴加適量的難溶的溶劑，直至溶液微呈渾濁，并將此溶液微微加溫，使溶液 完全澄清后放置。 4.結晶過程中，一般是溶液濃度高，降溫訣，析出結晶的速度也快些。但是其結晶的顆粒較 小，雜質也可能多些。有時自溶液中析出的速度太快，超過化合物晶核 的形成勸分子定向 排列的速度，往往只能得到無定形粉未。有時溶液太濃，粘度大反而不易結晶化。假如溶液 濃度適當，溫度慢慢降低，有可能析出結晶較大而純度 較高的結晶。有的化合物其結晶的 形成需要較長的時間。 5.制備結晶除應注重以上各點外，在放置過程中，最好先塞緊瓶塞，避免液面先出現結晶， 而致結晶純度較低。假如放置一段時間后沒有結晶析出，可以加入極微 量的種晶，即同種 化合物結晶的微小顆粒。加種晶是誘導晶核形成常用而有效的手段。一般地說，結晶化過程 是有高度選擇性的，當加入同種分子或離子，結晶多會 立即長大。而且溶液中假如是光學 異構體的混合物，還可依種晶性質優先析出其同種光學異構體。沒有種晶時，可用玻璃棒蘸 過飽和溶液一滴，在空氣中任溶劑揮 散，再用以磨擦容器內壁溶液邊緣處，以誘導結晶的 形成。如仍無結晶析出，可打開瓶塞任溶液逐步揮散，慢慢析晶。或另選適當溶劑處理，或 再精制一次，盡可能 除盡雜質后進行結晶操作。 6.在制備結晶時，最好在形成一批結晶后，立即傾出上層溶液，然后再放置以得到第二批結 晶。晶態物質可以用溶劑溶解再次結晶精制。這種方法稱為重結晶法。 結晶經重結晶后所 得各部分母液，再經處理又可分別得到第二批、第三批結晶。這種方法則稱為分步結晶法或 分級結晶法。晶態物質在一再結晶過程中，結晶的析出 總是越來越快，純度也越來越高。 分步結晶法各部分所得結晶，其純度往往有較大的差異，但常可獲得一種以上的結晶成分， 在未加檢查前不要貿然混在一起。 7.化合物的結晶都有一定的結晶外形、色澤、熔點和熔距，一可以作為鑒定的初步依據。這 是非結晶物質所沒有的物理性質。 化合物結晶的外形和熔點往往因所用 溶劑不同而有差異。 原托品堿在氯仿中形成棱往狀結晶，熔點207℃；在丙酮中則形成半球狀結晶，熔點203℃； 在氯仿和丙酮混合溶劑中則形成以上兩種晶形 的結晶。所以文獻中常在化合物的晶形、熔 點之后注明所用溶劑。一般單體純化合物結晶的熔距較窄，有時要求在 0．5℃左右，假如 熔距較長則表示化合物不純。
無水無氧條件下的單晶培養
(1) 溶劑的選擇與加入方法 在單晶的培養過程中，我走了與正常結晶相反的路子。通常是用適量極性大的溶劑提取你 的反應物質，然后再滴加少量的極性小的溶劑，放置結晶。這樣做的結 果是結晶很慢，而 且是結晶的收率不高。而我用的方法是背道而行。先用極性小的溶劑提取。根據你的反應物 質量，加入適量的極性小的溶劑，不能全溶解，就加入 適量的極性大的溶劑(注意：切不可 多加)，如果此時還有少量沒有溶解，A)你可以再加重復極性小的溶劑，再加極性大的溶劑。 直到全溶解；B)也可以微熱溶 解(如果你的樣品是熱穩定好的話)這樣的做法是非常好結晶 的，不信你試試看，如果你晚上做的這樣的操作，第二天早上你會發現你的晶體已經長出來 了。C)微 熱還有些沒溶解，就直接過濾。這樣也可以很快結晶。但是會損失些產物。
（2）溫度的選擇 上面談了溶劑的選擇，和加入順序。現在我再來說說溫度的選擇。 溶劑加入后就要選擇放那里結晶了 。你不能總認為溫度越低越好，要想得到好的晶體，溫 度的選擇很重要的！！！首先放在室溫（必須無外界震動）一兩天看看，有無結晶，如有結晶 說明室溫就能結 出好晶體，無需放之低溫。如果室溫不結晶，再放如 0 度。過兩天看看， 再不行，－5 度，－10 度，－15 度，－20 度，－30 度，我想，這些條件大家實驗應 該不 難。如過你一開始放于低溫可能結晶很快但的不到好的晶體。可能是多晶，而不是單晶。長 晶體過程千萬不能震動。有條件的單獨一間房間來結晶最好。 低溫結出的晶體再送測試前要處理，不能那出來就去測。 為什么？？？ 大家想啊。。。 拿出來到室溫，不是溫度升高了嗎？那晶體就可能融化了 （我作過這樣的蠢事），首先你的 去掉部分溶劑才行。只留少許即可。對水，氧氣敏感的的用惰性氣體如N2,Ar0保護。）起來 再轉移溶劑。轉移完再沖N2下關畢你裝晶體的容器活塞。去測試，這樣就不會化了。
(3)利用溶劑的揮發 無水無氧要求的金屬配合物這種情況的培養單晶要求有手套箱，在手套箱里（有這樣的條 件），你可以用 schlenk 瓶、小燒杯、以及核磁管來用作結晶的工具。容器的口部用封模封 好。然后上面用細針扎幾個小眼用來揮發溶劑。不幾天你會發現你的容器內辟會生長出晶體 來。容 器的內表面越光滑單晶性越好，否則晶體形狀不好缺陷多就會給后面的收單晶衍射 數據帶來麻煩，甚至會造成無法解晶體結構，那將是非常可惜的；要強調的是用 Schlenk及 核磁管這兩種容器用來結晶是最好的。為什么呢？？做無水無氧的人知道 schlenk 是無水無 氧操作的專用瓶。它有側活塞用來開關瓶與外界 的相通。所以操作方面很好。在你獲得很 好單晶后你要從手套箱里拿出來啊，如果你用別的容器，可能那些對空氣特別敏感的物質就 不能夠穩定到你測量完晶體結 構。同樣很小的核磁管也很好封的。而且它要的量很少。不 浪費樣品。如果沒有手套箱的話，可能這個方面就不太適用（對于對水，氧敏感的物質。
（4）利用極性小（溶解度小）的溶劑 你的反應結束后，用極性大的溶劑提取后。再進行濃縮恰好到有溶質析出時為此（此時因減 壓濃縮體系內的溫度應該低于外界）等到溫度升到室溫，拿到手套箱內， 用針筒向上面的 溶液面上輕輕的滴加幾滴極性小的（溶解度小的）溶劑。這樣處理完你會很易得到很好的晶 體的。此時如果你細心的話你會發現，你的晶體結晶時是 從液面開始的。為什么？？？仔 細想。 以上是我在培養要求比較苛刻有機金屬配合物單晶常用的方法，一般是幾種方法同時做，不 是每種方法都能或總能培養出單晶，更多的是取決于配合物的結晶性好壞。總之就是多試： 不同的溫度、溶劑、混合溶劑的比例…… 總之，單晶的培養溶劑的選擇很重要，有些時候你會發現你選擇的溶劑不同，即使你很溶劑 得到晶體，但是晶體的形狀會各不相同的。甚至有些時候你得到的晶體不 是規則的，或是 細長的針狀的，所以溶劑的選擇很重要。我總結出來，一般我做反應時候用極性相對大些的 甲苯、乙醚、THF 等。再結晶時候用極性小些正己烷、 以及正己烷與甲苯的混合溶劑，或 其它的混合溶劑。 晶體的生長是一個動力學過程，由化合物的內因（分子間色散力偶極力及氫鍵）與外因（溶 劑極性、揮發或擴散速度及溫度）決定。晶體的培養實質是一個飽和溶液 的重結晶過程， 使溶液慢慢飽和的方法（如溶液揮發、不良溶劑的擴散及溫度的降低）都可。有些化合物易 結晶，經常有人將無機鹽晶體去檢測的例子（無機鹽易結 晶）。 有以下兩種方法較常用： 1) 揮發溶劑法： 將純的化合物溶于適當溶劑或混和溶劑。(理想的溶劑是一個易揮發的良溶劑 和一個不易揮發的不良溶劑的混和物。)此溶液最好稀一些。用氮/氬鼓泡 除氧。容器可用橡膠塞(可緩慢透過溶劑)。為了讓晶體長得致密，要揮發得 慢一些，溶劑揮發性大的可置入冰箱。大約要長個幾天到幾星期吧。 2) 擴散法： 在一個大容器內置入易揮發的不良溶劑(如戊烷、已烷)，其中加一個內管，置入 化合物的良溶劑溶液。將大容器密閉，也可放入冰箱。經易揮發溶劑向內管擴散 可得較好的晶體。時間可能比揮發法要長。 另外如果這一化合物是室溫反應得到，且產物比較單一，溶解度較小，可將反應物 溶液分兩層放置，不加攪拌，令其緩慢反應沉淀出晶體。 容易結晶的東西放在那里自己就出單晶，不容易結晶的怎么弄也是不出。好 象不是想做就能做出來的。 首先看一下產物的溶解度，將產物抽干后用良性溶劑溶解成飽和溶液 （如用二氯甲烷），然 后加入相同體積的不良性溶劑，若產物不穩定應在惰性氣體的保護下進行操作，完成后置于 冰箱中冷凍至單晶析出，或直接用惰性氣體鼓泡直至單晶析出。
