晶体结构解析基本步骤Steps to Crystallographic Solution(基于SHELXL97结构解析程序的SHELXTL软件,尚需WINGX和DIAMOND程序配合)注意:每一个晶体数据必须在数据所在的目录(E:\STRUCT)下建立一子目录(如E:\STRUCT\AAA),并将最初的数据备份一份于AAA目录下的子目录ORIG,形成如右图所示的树形结构。
一. 准备1. 对IP收录的数据, 检查是否有inf、dat和f2(设为, 并更名为文件; 对CCD收录的数据, 检查是否有同名的p4p和hkl(设为文件2. 对IP收录的数据, 用EDIT或记事本打开dat或inf文件, 并于记录本上记录下相关数据(下面所说的记录均指记录于记录本上):⊕从% crystal data项中,记下晶胞参数及标准偏差(cell);晶体大小(crystal size);颜色(crystal color);形状(crystal habit);测量温度(experiment temperature);⊕从 total reflections项中,记下总点数;从R merge项中,记下Rint=. % (IP收录者常将衍射数据转化为独立衍射点后传给我们);⊕从unique reflections项中,记下独立点数对CCD收录的数据, 用EDIT或记事本打开P4P文件, 并于记录下相关数据:⊕从CELL和CELLSD项中,记下晶胞参数及标准偏差;⊕从CCOLOR项中,记下晶体颜色; 总点数;从CSIZE项中,记下晶体大小;⊕从BRAVAIS和SYMM项中,记下BRAVAIS点阵型式和LAUE群3. 双击桌面的SHELXTL图标(打开程序), 呈4. New, 先在“查找范围”选择数据所在的文件夹(如E:\STRUCT\AAA), 并选择衍射点数据文件(如,单击Project Open,最后在“project name”中给一个易于记忆和区分的任务名称(如050925-znbpy). 下次要处理同一结构时, 则只需Project 在任务项中选择050925-znbpy便可5. 单击XPREP , 屏幕将显示DOS式的选择菜单:⊕对IP收录的数据, 输入晶胞参数后回车(下记为<cr>) (建议在一行内将6个参数输入, 核对后<cr>)⊕在一系列运行中, 注意屏幕内容(晶胞取向、格子型式、消光规律等), 一般的操作动作是按<cr>。
之后,输入分子式(如, Cu2SO4N2C4H12。
此分子式仅为估计之用。
注意:反应中所有元素都应尽可能出现,以避免后续处理的麻烦⊕退出XPREP运行之前,如果机器没有给出默认的文件名[sss],此时, 晶胞已经转换, 一定要输入文件名,且不与初始的文件名同名。
另外,不要输入扩展名。
如可输入aaa <cr> 6. 在数据所在文件夹中,检查是否产生有PRP、PCF和INS文件(PRP文件内有机器对空间群确定的简要说明)7. 在第5步中若重新输入文件名, 则要重做第4步, 并在以后将原任务名称(如050925-znbpy)删除8. 用EDIT 打开文件,在第二~三行中,用实际的数据更改晶胞参数及其偏差(注意:当取向改变了,晶胞参数也应随之对应),波长用实际波长,更正测量温度TEMP C)。
(单位已设为二.解结构9. 单击XS (INS文件中, TREF为直接法,PATT为Pattersion法)10. 单击XP (进入XP画图程序)11.READ or REAP sss <cr> 为缺省值,若其它文件应是文件名.扩展名,如12.FMOL, <cr> (不要H原子时,为FMOL LESS $H,或FMOL后,KILL $H, <cr>) (读取各参数,屏幕上显示各原子的键合情况)13.MPLN/N, <cr> (机器认为最好取向)14.PROJ, <cr> (随意转动,直至你认为最理想取向)15.PICK,<cr> (认为合理的位置投相应原子,如C原子键入C8,注意序号不能重复;不合理的用<cr>剔除,暂时不确定用空格键放弃,完成或不再投原子时键入"/")16.SORT …….. <cr> (排序) 如,SORT $Cu $N $C $H 或 SORT N1 N2 N3 或SORT/N $N 17.FILE sss, <cr> (保存文件)18.EXIT,<cr> 或QUIT,<cr> (退出XP程序,也可不退出,用时用单击激活)XP常用的命令除上述的外,PERS、GROW、MATR、JOIN、ARAD、INFO、ENVI、POLY、SGEN、SYMM、PREV、TELP、CELL、ROTA、ATYP等命令应该非常熟悉。
HELP可获得相应帮助或参阅陈小明编著的《单晶结构分析》一书19.打开,检查是否保存了前面所作的工作20.单击XL (此时的目的是用Fourier峰和差值Fourier峰找其它原子)21.单击EDIT打开文件(查看Fourier峰的大小,记住峰值大于5e/3以上的峰如Q1~Q8;如果前一次处理中有误,可能提示一些信息于文件中,请注意处理,去误存真)22.进行10~17步,投Qn(Fourier峰较大者)23.重复20~21步骤,直到解出完整结构模型(过程中可打开LST文件查看进行情况)三.结构精修24.用EDIT打开,并完成:⊕加入 SIZE (晶体的三维尺寸,单位已设为mm)一行;⊕在MERG 2前加REM;在OMIT 4前加REM25.单击XL26.EDIT打开res文件,并将END后的WGHT行移到FVAR行前一行,保存。
EDIT,另存为同名的INS文件作为输入的指令文件(即res->ins)此步骤,如果确认原子已投好了,可改为:EDIT, res->ins (RES另存为INS文件),再EDIT 打开INS文件,并将END后的WGHT行移到FVAR行前一行,保存27.重复25、26步骤,完成同性修正。
每一次修正后,均可打开LST文件查看运行情况。
认为合理时,另存为同名的INS文件作为输入的指令文件。
必要时,记下同性(此时)的R1和wR2因子(不要求完全收敛)28.在数据所在文件夹中,复制或之一,以备用29.EDIT打开RES,并将END后的WGHT行移到FVAR行前一行,并在原子序号之前加入单独的ANIS n一行(ANIS为异性修正,n为原子个数,可根据情况设定),保存。
EDIT,另存为同名的INS文件作为输入的指令文件(即res->ins) (履盖了原INS文件)30.单击XL31.打开LST或RES文件,不合理时,修正INS文件ANIS n的n, 重复进行25、26步,直到合理后进行第32步。
强烈建议将这时的RES或INS文件另存一备份(可履盖同性备份文件)这里的合理指的是,所有的非氢原子均应尽可能异性修正,R因子一般少于,正负残峰近相等且足够少。
如果需要,可在INS文件可在UNIT后加入OMIT 一行,或加入若干行OMIT hkl (hkl指从LST看出的不甚理想的衍射点)有时,20~26步要不断重复进行才能解出合理结构32.初步检查结构(坐标)合理性:激活桌面WINGX程序,选择文件:File->CHANGE PROJECT->Select new project后选择正在处理的数据;检查:Analyse->PLATON->Cif,运行程序将弹出一窗口“PLATON-CIF”,如果有“N:Number of moved primary input atoms”及数值个数,表明坐标不对称单元的原子坐标不合理。
此时合理的坐标存于文件中。
如果移动的原子个数不多,可打开INS和ACC文件,对照ACC文件更改INS的个别原子坐标。
由于文件中的坐标带有标准偏差,如(2),而INS文件中的坐标是不含偏差的,拷贝后应去括号。
如果移动的原子个数不少,此时这一方法太费时了,处理的方法如下:激活桌面DIAMON程序,打开*.acc文件将出现),击或按“Ctrl+Shift+A”或STRUCTURE->ADD ALL ATOMS,画面将出现独立单元原子,之后,File->SAVE AS,选择“保存类型”为SHELX,将默记为,退出DIAMOND程序;在数据所在文件夹中,用记事本打开文件,按INS文件格式仔细改造这一文件,即:原子编号后的原子代码应同原INS文件,占有率(每一行=前的数据)前加1(如改为, 改为;拷贝这一坐标数据块取代原来INS的坐标数据块。
这一步骤也可在第28步后进行33.单击XL,查看更改后是否与第31步得同样结果。
若不同,打开上一步的ACC文件与INS 文件对比,并予更正,直到与第31步得相同结果,特别是占有率。
此时,再作WINGX程序的Analyse-> PLATON->Cif,将无“N:Number of moved primary input atoms”项34.原子编号合理化:进入XP程序,进行第11~14步,之后进行PICK改原子序号。
注意相邻的同种原子应尽可能用连续数字号,并统一以顺时针或逆时针为序。
按种类(先重后轻)、序号(由小及大)进行第15步SORT,再用INFO检查一下,之后FILE之。
退出XP35.单击XL,如果原子编号出现重复,程序将中止运行,改之!再运行XL36.加H。
进行XP,运行READ sss、FMOL、MPLN/N、PERS后,对C、N可理论加H,指令为HADD (HELP HADD看一下HADD命令应如何操作);对其它原子(如O),则需采用Fourier加H,即第11步为REAP sss <cr>,第15步时投H原子。
这里,多数情况需多次XL、XP来回操作逐步加H。
记得每次退出XP之前,FILE sss保存文件35.EDIT打开,并完成:⊕更改 BOND 为BOND $H⊕将各个H原子移到相应原子之后,在H原子前加AFIX n3一行,H原子之后加AFIX 0一行(有关n的规定,请查看SHELXL说明书);⊕如果非N、C原子仍不能找出H原子,可提高PLAN后的数值(残峰多一点)36.重复25~26和35~36步,继续修正,以致H尽可能全部找出(如果实在找不出,应在记录本上说明具体情况。
除LST提示外,WINGX程序可协助O上H的寻找:MAPS->CALC-OH) 37.重复25~26步,直到R1收敛,Shift/error最小),残余峰小(<1e/3)。