单晶结构是用来了解晶型的晶体结构和确定药物分子的立体化学结构最具说服力的数 据，但培养单晶通常很有挑战性，需要耐心和细心。科研人员需要具有很高的晶体生长技巧和丰富的单晶培养经验，能根据药物分子的物化性能选择最适合的结晶方法。单晶培养方法包括溶剂挥发法，冷却结晶法，蒸气扩散，液-液扩散法，悬滴法，升华法，共晶生成法等。
单晶培养的方法多种多样，常用的有溶剂缓慢挥发法，液相扩散法和气相扩散法。99％的单晶是 用以上三种方法培养出来的。
单晶培养所需样品用量
一般以10－25mg为佳，假如你只有2mg左右样品，也没关系，但这时就要选择液相扩散法 和气相扩散法，不能使用溶剂缓慢挥发法。 单晶培养的样品的预处理 样品溶解后一定要过滤，不能用滤纸，而是用一小团棉花轻轻的塞在滴管的中下部或下部， 不要塞太紧，否则流的太慢。样品当然是越纯越好，不过假如实在没办法弄纯也没关系，培 养一次就相当于提纯了一次，我经常用一些TLC显示有杂点的东西长单晶，但得多养几次。
一定要做好记录
一次就得到单晶的可能性比较小。因此最好的方法就是在第一次培养单晶的时候，采取少量、多溶剂体系的办法。假如你有50mg样品，建议你以5mg为一单位， 这样你可以同时实验 10种溶剂体系，而不是选两种溶剂体系，每个体系25mg。这是做好记录就非凡重要，以免下次又采用已经失败的溶剂体系，而且单晶解析 时必须知道所用的溶剂。培养单晶时，最好放到没人碰的地方，这点大家都知道。我想说的是你不能一天去看几次 也不能放在那里5，6天不管。也许有的溶剂体系一天就析出了晶体，结果5天后，溶剂全 干了。一般一天看一次合适，看的时候不要动它。明显不行的体系 （如析出絮状固体）就要重新用别的溶剂体系再重新培养。液相扩散法中良溶剂与不良溶剂的比例最好为1：2－1：4。 烷基链超过4个碳的很难培养单晶。 分子中最好不要有叔丁基，因为轻易无序，影响单晶解析的质量。 含氯的取代基一般轻易长单晶，如4－氯苯基取代化合物比苯基取代化合物轻易长单晶。 单晶培养－无水无氧条件下的单晶培养，麻烦的方法我就不说了，最简单的方法就是将 你的固体样品加入一带橡皮塞的容器（最常用的就是核磁管，塞子不是 我们常用的硬塞子， 而是软的橡皮塞（随便什么塞子都行，只要能密封且能扎针头），先抽真空，然后通氮气， 再用注射器加入良性溶剂，充分溶解（超声），然后 再用注射器沿器壁加入不良溶剂即可。你将会发现，培养单晶不仅需要耐心，而且还需要一双灵巧的双手。结晶过程对温度和其它 轻微的扰动都非常敏感。因此，应该在相似的条件下多尝试几个不同的实验温度，并为单 晶的生长寻找一个没有干扰的安静环境。
方案＃1 ● 有时好的单晶仅需冷却溶液即可生长。你也可以尝试加热溶液至所有物质完全溶解，达到过饱和，再慢慢地使其冷却。
方案＃2● 1）选取一种可以溶解你的目标化合物的溶剂，制成饱和溶液。 2）如果有必要，可以通过过滤除去其中的不溶性杂质。对于少量溶液，可使用一种有效的 过滤器，其制备方法是：将玻璃毛（甚至可以用面巾纸）塞入一根一次性Pasture滴管中， 然后填入一英寸左右助滤物（如硅藻土Celite）。用新鲜溶剂湿润硅藻土，然后用球形压力 器将溶液压过该管进行过滤。 3）寻找另一种溶剂，使目标化合物在其中不溶解（或仅微量溶解），而且这种溶剂能够和 前一种溶剂混溶，并具有较低的密度。 4）将第二种溶剂小心地铺在小瓶中饱和溶液的上面。在两相界面上可看到一些混浊物。单 晶将会沿着这个界面生长。
方案＃3 ● 将盛有饱和溶液的小瓶放置在另外一个较大的瓶中。 在外面的大瓶中加入第二种溶剂并且 盖紧盖子。第二种溶剂将会慢慢地扩散到饱和溶液中，晶体就会出现了！为了进一步减慢这 个过程，可将这个扩散装置放在冰箱中。 可以尝试的溶剂系统： 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
金属配合物单晶的培养
单晶培养的具体操作方法：四条注重事项：1、结晶容器的选择（敞口烧杯，既不能用从未 使用过的新烧杯，也不能用很旧的烧杯。可能原因为，烧杯太新，不利于 晶核的形成，而 太旧则形成晶核的部位太多，不利于单晶的生长。） 2、溶剂的选择（合适的溶剂将物质溶 解，溶解性不能太好也不能太差且具有一定的挥发性，不能挥发太快也不能太慢）3、结晶 速度（尽量慢的让溶剂挥发，一旦 析出结晶，过滤，可能得到单晶也可能是混晶，千万别 用母液洗晶体）4、环境的选择（放在一个平稳的地方，千万不能有一丝一毫的震动，否则 即使得到单晶也全 完了）。
方法一：挥发 用金属配合物的良溶剂将其溶解在小烧杯中，小烧杯的内表面越光滑单晶性越好，否则晶体 外形不好缺陷多就会给后面的收单晶衍射数据带来麻烦，甚至会造成无法 解晶体结构，那 将是非常可惜的；烧杯用滤纸或塑料薄膜封口防止灰尘落入，同时减慢挥发速度，长出较好 晶形的单晶，一般挥发性稍差的溶剂用滤纸，如，水等。 静置至发现满足的晶体出现。
方法二：扩散 用金属配合物的良溶剂将其溶解在小烧杯或广口瓶中，塑料薄膜封口（用针戳35个小孔）， 放于盛有该金属配合物的挥发性不良溶剂（一般用乙醚）的大瓶子中。静置至发现满足的晶 体出现。
方法三：分层 将金属的水溶液放于试管下层，配体的有机溶剂溶液放于试管上层，中间是水和有机溶剂的 混合溶剂，封口。操作要小心，最好是用滴管伸进试管靠近液面缓慢滴加。静置至发现满足 的晶体出现。JPt 化学化工资源导航 以上是我在培养配合物单晶常用的方法，一般是几种方法同时做，不是每种方法都能或总能 培养出单晶，更多的是取决于配合物的结晶性好坏。总之就是多试：不同的温度、溶剂、混 合溶剂的比例。
1.制备结晶，要注重选择合宜的溶剂和应用适量的溶剂。合宜的溶剂，最好是在冷时对所需 要的成分溶解度较小，而热时溶解度较大。溶剂的沸点亦不宜太高。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剂中不易形成结晶，而在某些溶剂中则易 于形成结晶。 2.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，将化 合物溶解再放置冷处。假如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。“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。假如溶液 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.制备结晶除应注重以上各点外，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。假如放置一段时间后没有结晶析出，可以加入极微 量的种晶，即同种 化合物结晶的微小颗粒。加种晶是诱导晶核形成常用而有效的手段。一般地说，结晶化过程 是有高度选择性的，当加入同种分子或离子，结晶多会 立即长大。而且溶液中假如是光学 异构体的混合物，还可依种晶性质优先析出其同种光学异构体。没有种晶时，可用玻璃棒蘸 过饱和溶液一滴，在空气中任溶剂挥 散，再用以磨擦容器内壁溶液边缘处，以诱导结晶的 形成。如仍无结晶析出，可打开瓶塞任溶液逐步挥散，慢慢析晶。或另选适当溶剂处理，或 再精制一次，尽可能 除尽杂质后进行结晶操作。 6.在制备结晶时，最好在形成一批结晶后，立即倾出上层溶液，然后再放置以得到第二批结 晶。晶态物质可以用溶剂溶解再次结晶精制。这种方法称为重结晶法。 结晶经重结晶后所 得各部分母液，再经处理又可分别得到第二批、第三批结晶。这种方法则称为分步结晶法或 分级结晶法。晶态物质在一再结晶过程中，结晶的析出 总是越来越快，纯度也越来越高。 分步结晶法各部分所得结晶，其纯度往往有较大的差异，但常可获得一种以上的结晶成分， 在未加检查前不要贸然混在一起。 7.化合物的结晶都有一定的结晶外形、色泽、熔点和熔距，一可以作为鉴定的初步依据。这 是非结晶物质所没有的物理性质。 化合物结晶的外形和熔点往往因所用 溶剂不同而有差异。 原托品碱在氯仿中形成棱往状结晶，熔点207℃；在丙酮中则形成半球状结晶，熔点203℃； 在氯仿和丙酮混合溶剂中则形成以上两种晶形 的结晶。所以文献中常在化合物的晶形、熔 点之后注明所用溶剂。一般单体纯化合物结晶的熔距较窄，有时要求在 0．5℃左右，假如 熔距较长则表示化合物不纯。
无水无氧条件下的单晶培养
(1) 溶剂的选择与加入方法 在单晶的培养过程中，我走了与正常结晶相反的路子。通常是用适量极性大的溶剂提取你 的反应物质，然后再滴加少量的极性小的溶剂，放置结晶。这样做的结 果是结晶很慢，而 且是结晶的收率不高。而我用的方法是背道而行。先用极性小的溶剂提取。根据你的反应物 质量，加入适量的极性小的溶剂，不能全溶解，就加入 适量的极性大的溶剂(注意：切不可 多加)，如果此时还有少量没有溶解，A)你可以再加重复极性小的溶剂，再加极性大的溶剂。 直到全溶解；B)也可以微热溶 解(如果你的样品是热稳定好的话)这样的做法是非常好结晶 的，不信你试试看，如果你晚上做的这样的操作，第二天早上你会发现你的晶体已经长出来 了。C)微 热还有些没溶解，就直接过滤。这样也可以很快结晶。但是会损失些产物。
（2）温度的选择 上面谈了溶剂的选择，和加入顺序。现在我再来说说温度的选择。 溶剂加入后就要选择放那里结晶了 。你不能总认为温度越低越好，要想得到好的晶体，温 度的选择很重要的！！！首先放在室温（必须无外界震动）一两天看看，有无结晶，如有结晶 说明室温就能结 出好晶体，无需放之低温。如果室温不结晶，再放如 0 度。过两天看看， 再不行，－5 度，－10 度，－15 度，－20 度，－30 度，我想，这些条件大家实验应 该不 难。如过你一开始放于低温可能结晶很快但的不到好的晶体。可能是多晶，而不是单晶。长 晶体过程千万不能震动。有条件的单独一间房间来结晶最好。 低温结出的晶体再送测试前要处理，不能那出来就去测。 为什么？？？ 大家想啊。。。 拿出来到室温，不是温度升高了吗？那晶体就可能融化了 （我作过这样的蠢事），首先你的 去掉部分溶剂才行。只留少许即可。对水，氧气敏感的的用惰性气体如N2,Ar0保护。）起来 再转移溶剂。转移完再冲N2下关毕你装晶体的容器活塞。去测试，这样就不会化了。
(3)利用溶剂的挥发 无水无氧要求的金属配合物这种情况的培养单晶要求有手套箱，在手套箱里（有这样的条 件），你可以用 schlenk 瓶、小烧杯、以及核磁管来用作结晶的工具。容器的口部用封模封 好。然后上面用细针扎几个小眼用来挥发溶剂。不几天你会发现你的容器内辟会生长出晶体 来。容 器的内表面越光滑单晶性越好，否则晶体形状不好缺陷多就会给后面的收单晶衍射 数据带来麻烦，甚至会造成无法解晶体结构，那将是非常可惜的；要强调的是用 Schlenk及 核磁管这两种容器用来结晶是最好的。为什么呢？？做无水无氧的人知道 schlenk 是无水无 氧操作的专用瓶。它有侧活塞用来开关瓶与外界 的相通。所以操作方面很好。在你获得很 好单晶后你要从手套箱里拿出来啊，如果你用别的容器，可能那些对空气特别敏感的物质就 不能够稳定到你测量完晶体结 构。同样很小的核磁管也很好封的。而且它要的量很少。不 浪费样品。如果没有手套箱的话，可能这个方面就不太适用（对于对水，氧敏感的物质。
（4）利用极性小（溶解度小）的溶剂 你的反应结束后，用极性大的溶剂提取后。再进行浓缩恰好到有溶质析出时为此（此时因减 压浓缩体系内的温度应该低于外界）等到温度升到室温，拿到手套箱内， 用针筒向上面的 溶液面上轻轻的滴加几滴极性小的（溶解度小的）溶剂。这样处理完你会很易得到很好的晶 体的。此时如果你细心的话你会发现，你的晶体结晶时是 从液面开始的。为什么？？？仔 细想。 以上是我在培养要求比较苛刻有机金属配合物单晶常用的方法，一般是几种方法同时做，不 是每种方法都能或总能培养出单晶，更多的是取决于配合物的结晶性好坏。总之就是多试： 不同的温度、溶剂、混合溶剂的比例…… 总之，单晶的培养溶剂的选择很重要，有些时候你会发现你选择的溶剂不同，即使你很溶剂 得到晶体，但是晶体的形状会各不相同的。甚至有些时候你得到的晶体不 是规则的，或是 细长的针状的，所以溶剂的选择很重要。我总结出来，一般我做反应时候用极性相对大些的 甲苯、乙醚、THF 等。再结晶时候用极性小些正己烷、 以及正己烷与甲苯的混合溶剂，或 其它的混合溶剂。 晶体的生长是一个动力学过程，由化合物的内因（分子间色散力偶极力及氢键）与外因（溶 剂极性、挥发或扩散速度及温度）决定。晶体的培养实质是一个饱和溶液 的重结晶过程， 使溶液慢慢饱和的方法（如溶液挥发、不良溶剂的扩散及温度的降低）都可。有些化合物易 结晶，经常有人将无机盐晶体去检测的例子（无机盐易结 晶）。 有以下两种方法较常用： 1) 挥发溶剂法： 将纯的化合物溶于适当溶剂或混和溶剂。(理想的溶剂是一个易挥发的良溶剂 和一个不易挥发的不良溶剂的混和物。)此溶液最好稀一些。用氮/氩鼓泡 除氧。容器可用橡胶塞(可缓慢透过溶剂)。为了让晶体长得致密，要挥发得 慢一些，溶剂挥发性大的可置入冰箱。大约要长个几天到几星期吧。 2) 扩散法： 在一个大容器内置入易挥发的不良溶剂(如戊烷、已烷)，其中加一个内管，置入 化合物的良溶剂溶液。将大容器密闭，也可放入冰箱。经易挥发溶剂向内管扩散 可得较好的晶体。时间可能比挥发法要长。 另外如果这一化合物是室温反应得到，且产物比较单一，溶解度较小，可将反应物 溶液分两层放置，不加搅拌，令其缓慢反应沉淀出晶体。 容易结晶的东西放在那里自己就出单晶，不容易结晶的怎么弄也是不出。好 象不是想做就能做出来的。 首先看一下产物的溶解度，将产物抽干后用良性溶剂溶解成饱和溶液 （如用二氯甲烷），然 后加入相同体积的不良性溶剂，若产物不稳定应在惰性气体的保护下进行操作，完成后置于 冰箱中冷冻至单晶析出，或直接用惰性气体鼓泡直至单晶析出。
