走進(jìn)結晶8 | 單晶怎么培養？細說(shuō)單晶培養的數種方法

對于很多做晶體材料研究的同學(xué)，以及做藥物制劑或者仿制藥研究的來(lái)說(shuō)，培養單晶可以說(shuō)是沒(méi)有辦法跨過(guò)的一個(gè)環(huán)節。做晶體材料研究需要晶體結構進(jìn)行晶體性質(zhì)的分析，做藥物制劑或者仿制藥則需要控制晶型或者篩選出多晶型/溶劑化物等等。這期走進(jìn)結晶，就給大家介紹一下小編經(jīng)常使用的或者聽(tīng)說(shuō)過(guò)的單晶培養方式。

緩慢揮發(fā)法，屬于是最為常見(jiàn)的晶體培養方式了，也就是將溶質(zhì)溶解于溶劑當中然后用針頭過(guò)濾器過(guò)濾得到飽和清液，至于靜處緩慢揮發(fā)溶劑析晶。這種方法就要求溶劑有比較好的揮發(fā)性，常用的溶劑包括醇類(lèi)(甲醇、乙醇)、酯類(lèi)(乙酸乙酯)、乙腈、氯代烷烴(二氯甲烷、三氯甲烷、二氯乙烷)、丙酮等。緩慢揮發(fā)法的關(guān)鍵在于對揮發(fā)速度的控制，實(shí)驗室的方法通常是使用小玻璃瓶培養，然后用封口膜封住，用針頭戳孔，通過(guò)戳孔的數量來(lái)控制揮發(fā)速度，如果沒(méi)有封口膜，用保鮮膜封住戳孔也可以。其次需要注意的是，溶劑對于溶質(zhì)的溶解度不能過(guò)大也不能過(guò)小，單一溶劑溶解度不合適的話(huà)，還可以嘗試用混合溶劑。

緩慢揮發(fā)法操作簡(jiǎn)單方便，可以批量培養，但其也有缺點(diǎn)，那就是培養條件是不可控的，雖說(shuō)是批量，但是揮發(fā)速度其實(shí)是有差異的。所以我們也可以發(fā)現并非是每一瓶都可以養出好的晶體，當然也可以利用揮發(fā)速度的差異嘗試得到多晶型。

溶劑擴散法，利用的是物質(zhì)在不同溶劑之間的溶解度差異實(shí)現析晶。溶劑擴散法需要兩個(gè)溶劑，一個(gè)叫良溶劑(溶質(zhì)溶解度很大)，一個(gè)叫反溶劑(溶質(zhì)溶解度很小)。良溶劑的密度一般需要比反溶劑高，且良溶劑與反溶劑需要可以互溶。溶劑擴散法的培養方式一般如下：將溶質(zhì)溶解于良溶劑獲得飽和或者接近飽和的溶液，置于試管或者其他管式容器的底部，然后在其上方沿器壁緩慢加入反溶劑(緩慢即要求良溶劑和反溶劑有較為明顯的分界線(xiàn)，減少前期的混合)。置于靜處讓反溶劑緩慢擴散與良溶劑混合，在擴散過(guò)程降低了溶解度導致析晶。

溶劑擴散法的常見(jiàn)組合為氯代烷烴(良溶劑)-正庚烷/正己烷(反溶劑)。溶劑擴散法操作起來(lái)更困難一些，但是培養結果較為穩定，因為其依靠的擴散過(guò)程不太受環(huán)境的影響。

降溫結晶法，其實(shí)就是依靠溶解度隨溫度的變化實(shí)現的結晶方式，使適用的場(chǎng)合就是溶解度能夠隨溫度的升高而升高。這不僅依賴(lài)于溶質(zhì)本身的性質(zhì)，也依賴(lài)于選擇的溶劑/混合溶劑。但是降溫結晶法是一種非常穩定的晶體培養方式，非常容易進(jìn)行重復實(shí)驗。如果實(shí)驗室具有冰機或者其他升降溫冷卻設備，推薦嘗試降溫結晶法培養單晶。

如果溶解度隨著(zhù)溫度的升高而降低，那么可以嘗試升溫結晶法。

升華法所使用的地方比較少，如果上述培養方式都無(wú)法培養出單晶，并且溶質(zhì)在加熱條件下易升華，那么就可以嘗試升華結晶。通過(guò)加熱使得溶質(zhì)升華，然后在上方遇到冷卻表面凝華出晶。

上述方法基本上屬于有機晶體的常規培養方法，此外還存在一些比較少見(jiàn)的或者用于特定領(lǐng)域的單晶培養方式，比如：接觸界面結晶、水熱結晶法、氣相沉積法。接觸界面結晶和水熱結晶法常用于有機-無(wú)機配合物結晶，簡(jiǎn)要說(shuō)明一下接觸結晶法，配合物極易由二種或二種以上的物種合成，選擇性高且所形成的配合物很難找到溶劑溶解，則可使原料緩慢接觸，在接觸處形成晶核，再長(cháng)大形成單晶。接觸結晶法可以使用U形管或者其他玻璃器皿來(lái)進(jìn)行。而氣相沉積法則常用于半導體或者金屬材料領(lǐng)域。

以上就是單晶培養方式的介紹，主要說(shuō)的是有機物小分子的結晶方式。其實(shí)不同的單晶培養方法就是用不同的方式來(lái)緩慢增大推動(dòng)力，跨越成核能壘實(shí)現結晶。建議大家不同的單晶培養方法同時(shí)進(jìn)行嘗試，尤其是如果你需要進(jìn)行多晶型的培養，因為不同的單晶培養方式有可能獲得不同的晶型。