Bruker晶体解析攻略by JHWang.docx

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Bruker晶体解析攻略byJHWang

晶体解析全攻略

ByJ.H.Wang

数据下载：

ftp:

210.34.15.31，用户名：

ccd，密码：

ccd

攻略一重新定单胞

（如果单胞认为比较好，可直接进入数据还原）

一般情况下，不用重新定单胞，但是有时候后几组数据不符合所用单胞，就要重新定了。

或者空间群有变化，比如你在解析的过程中一下子出来好几个一样的分子，这样你可能要考虑用更高对称的空间群了，这时候要考虑重定单胞。

使用BrukerAXSPrograms\Smartoff-line，用smart程序收集衍射数据得到大约一千张倒易空间的衍射图像，300M大小。

其中matrix图像60张，分成三组，每组20张，用以判定晶体能否解析。

Crystal\Config.toproject，找到存放晶体数据文件夹下的smart.ini，双击打开，出现一提示框，一直点“确定”，最后看晶胞误差是否在小数点后三位。

可查看数据好坏的步骤：

Crystal\Redtncell

Analyze\Display看照片，然后同时点击Ctrl+方向键（向右或者向左）

点击crystal，在下拉菜单中按顺序操作：

Crystal\clear，一般默认

Crystal\Threshold出现一对话框。

Firstinputframename:

修改路径为ylid1.001,ylid2.001,ylid3.001（分别对应第一，二，三列数据的第一张照片）；#framestoprocess:

可修改照片张数20-600不等，一般总共相加为1200。

点“OK”后，显示可用衍射点，一般可用衍射点数要大于总衍射点数的1/3,最好1/2-2/3之间。

Crystal\Index，一般默认，指标结果在10%前数据越大越好，之后最好没有。

Crystal\Bravais，一般默认。

关注Numberofsolutions，可供选择。

Crystal\LS，

OutP4Pfile:

Constraint:

MaxRLVerror:

LS修改为P4P文件类型，1triclinic0.01

-1triclinic0.005（提高定单胞的精度）

点击“是”，“OK”出现结果，在10%前数据越大越好，之后最好没有。

攻略二数据还原

（如果数据已经还原，可直接进入结构解析）

使用BrukerAXSPrograms\SaintPLUS，用saint程序还原衍射数据得到很多文件，但是只有三个文件是我们需要的：

-ls，p4p，raw。

-ls文件中包含有最大的和最小的θ角，有效地精修衍射点数目。

好像不同的机器或者还原程序得到的文件不同，有的是hkl，abs。

Project\new，Projectname随便取。

打开刚才收集到的文件，随意选取个name.P4P文档即可。

Saint\Initialize，连续选择“是”，直至结束。

Saint\Execute出现对话框。

点击右上方的Integrate按扭，出现一个对话框。

在这个对话框中只需选择最右面的Constrainrefinementbylaueclass.之后再点击最左下方的Integrate+Sort+Global按扭，开始数据还原（数据好坏判断标准：

cor值越接近于1越好，一般情况下大于0.5就能解出结构。

）。

数据还原完毕，点击“close”两次关闭对话框。

SADABS，一直默认（回车）

输入j04121，回车；回车；回车；/，回车。

继续默认回车

R（int）越接近于0，表明数据越好；Meanwt值越接近于1，表明数据越好。

继续默认。

输入j0412m.hkl；继续默认。

2.1XPREP程序确定空间群，建立指令文件

用XPREP程序确立空间群，建立指令文件。

这个过程基本上是一直按回车键的过程（除了在要输入分子式的时候改动一下，新建文件名字和在是否建立指令文件的时候输入Y即可），一般不会出错。

如果出错，那就要重新对空间群进行指认（出错可能是出现在下面的精修过程中）。

点击XPREP，XPREP+SelectedFile

Mean（I/sigma）一般要大于2才可以，越大越好，越大表示数据越好。

对于中心对称和非中心对称的空间群，值必须在0.968~0.736。

假如该值远离该合理范围，则晶体可能存在超对称性或孪晶。

一般的对于手性晶体，一般为非中心对称的空间群。

如果R（sym）>0.1，可能就意味着晶胞的选择是错误的，可能需要重新选择。

输入分子式，如C12H22O11。

输入文件名，可任意取名，一般写p

输入Y。

数据还原结束。

得到ins，hkl，pcf三个重要数据文件。

其中ins文件：

包含分子式，空间群等信息；hkl文件：

包含的是衍射点的强度数据；pcf文件：

记录了晶体物理特征，分子式，空间群，衍射数据收集的条件以及使用的相关软件等信息。

综合因子CFOM，CFOM越小，空间群的可能性越大，一般CFOM小于1表明建议的空间群很大可能是正确的，而CFOM大于10则表明可能是错误的，通常CFOM小于10的空间群是可以接受的。

攻略三结构解析

使用BrukerAXSPrograms\SheLXTL，结构解析过程可打开name.lst文件查看进行情况。

3.1新建一个Project

Project\new，新建一个project，名称随便取，选择name.P4P文件，如上步骤中生成的p.p4p文件。

3.2XS解析粗结构

得到res文件：

包含了ins文件的内容和所有的Q峰信息。

（此步骤建立在已经进行XPREP的前提下），显示结果。

注意：

R（int），R（sigma）越趋近于0越好。

R（int）一般<0.05，R（int）<0.15为佳。

CFOM越小越好，<0.1，一般结构可解析。

RE<0.2，最多不能超过0.3。

3.3用xp程序与xl程序完成原子的指认，付利叶加氢或理论加氢，画图等。

打开xp，输入fmol：

出现一系列的Q峰信息。

每次打开xp后都要先输入此命令。

输入pick，进入Q峰之间连接的结构体系中。

根据化学经验（键长，键角以及连接方式）和自己晶体的预测的结构，对Q峰进行取舍。

取舍完毕后，进行原子的命名。

当闪点在某个原子上时，从键盘上输入要命名的原子的符号，然后回车；闪点就会跳到下一个要命名的Q峰上。

当闪点在某个Q峰上时，如果直接回车，会删掉此原子，用backspace可以复原；如果直接敲空格键，闪点会跳到下一个Q峰上。

敲“/”键，保存命名结果，退出；敲“esc”键，不保存结果，退出。

输入pick$C：

表示至选择C原子。

输入pers：

可以看棍球图，如果有错误的原子命名，可以继续用pick命令进行修改。

输入proj：

可以看到结构图，并可以旋转观看。

输入nameQ?

C?

：

表示将Q?

命名为C?

。

输入killQ?

：

表示删除Q?

。

输入killQ?

toQ?

：

表示删除Q?

到Q?

。

kill$Q：

表示删除所有Q峰。

输入uniq$Q：

表示孤立所有与Q峰相连的原子。

输入fmolrest：

出现一系列除孤立体之外的所有原子信息。

输入grow：

可以长出对称的单元。

如果没有对称的单元，则此命令无效。

输入fuse：

删除grow出来的原子和其他操作长出的原子，这些原子不能带入精修的过程中。

输入sort/n：

对原子进行排序，按照原子名称的序号；如果输入sort$C$N则按照原子种类进行排序。

输入projandbang：

可检查键长、键角是否合理。

输入mpln/n：

可获得最适合观察的结构图。

输入envi$q:

可获知与Q原子相连其他原子的键长，键角，二面角等信息。

输入diag：

输入help:

可获知xp中可使用的所有命令。

输入filename.ins，一般filep.ins。

保存所作的命名信息。

会有提示询问是否从name.res中拷贝信息，直接回车。

注意：

name指用xs解析时命名的作业名，不能更改。

输入quit，退出程序，敲esc退出程序。

用xl进行精修，点击xl，出现精修过程，看是否符合标准：

a）化学上合理（键长、键角、价态）;b）R1<0.08（0.06），wR2<0.18（0.16），goof=S=1±0.2（1.00）;c）R（int）<0.1,R（singma）<0.1;d）Maximum=0.000,U<0.1。

e）残余Q峰强度必须小于1（一般地，对于轻原子结构，其峰/谷（peaksandholes）最大值在±0.1~±0.3eA-3范围。

对于含有重原子的结构，通常值会更大一些，而且这些残余峰通常在距重原子0.6~1.2A的范围。

如果该重原子的原子序数为Z，这些电子密度峰或谷的数值在±0.1ZeA-3的方位就可以接受）.

定出基本正确的结构模型后，在前几轮精修（各向同性）中，可以通过检查R1和U值，来检查原子确定的是否正确，并逐步指认出非氢原子。

R1应小于0.4（wR2为0.5~0.7），越小越好，U应在0.1以下。

如果在精修过程中，U值急剧增大，说明该原子并非存在。

如果U偏大，该位置可能是一个更轻的原子；如果U偏小，则可能是一个更重的原子；还要注意残余峰的大小，如果其大于1就应考虑是不是还有未发现的非氢原子。

精修时，建议将p.res文件另外保存一份，以防止解析错误，从头开始。

如果其他的条件不符合，则要修改ins文件：

加入

anis：

对所有指令后的非氢原子进行各向异性精修，anisn对指令后的前n个原子进行各向异性精修，anisC对指令后的指定原子进行各向异性精修

omit：

忽略指定的衍射点，一般都要用到omit-352

afix：

将指定的原子坐标强制性的固定在指定的位置上，或者在指定的位置上产生原子

afix3表示固定H原子的坐标

afix13表示固定垂直于某个平面的H原子的坐标

afix23表示固定亚甲基上的H原子的坐标

afix137表示固定甲基上的H原子的坐标（好像是afix33）

afix43表示固定类似于苯环上的H原子的坐标

dfix（限定两个指定原子间的距离）

hfix（限制氢原子在固定的位置上，如hfix43N6）

在原子的数字信息部分查找是否有H原子的产生（即付利叶计算出来的H原子），如果有则要把它固定起来（afix2表示固定温度因子，精修坐标；afix3表示固定坐标，精修温度因子），以防在精修时其随处飘动，引起漂移值不稳定等。

保存后退出。

继续用xl精修，看是否符合标准（也可以省略此步，因为H原子还没有加完）

用xp程序进行理论加氢

打开xp，输入fmol，输入kill$q，去掉所有的q峰

输入hadd，理论加氢（constr）

输入pers或者proj，查看H原子加的是否正确，如果不正确则要用“kill原子名”干掉。

输入filename.ins，回车，输入quit

继续用xl精修

xp与xl交替使用，经几轮精修之后，看标准是否达到，如果没有达到，还要继续查找原因，修改ins文件。

小技巧：

可通过将name.res文件中END后的WGHT行移到FVAR行之后，来修正S值。

攻略四生成cif文件

生成cif文件，产生数据信息的ins文件中的命令，可以将这些命令加在unit和wght之间：

ACTA：

产生cif文件

TEMP-78：

表示实验温度，一般默认摄氏度

Sizeabc：

晶体三个方向的大小，依此计算透过率

BOND：

CONF：

EQIV：

HTAB2：

计算氢键，并写入lst文件。

防止分子量错误的做法：

ZERR4.00（一个晶胞中所含分子数）

SFACCHNOS

UNIT60601284（此数据从name.lst文件中获取）

Unit-cellcontentsfromUNITinstructionandatomlistresp.

C18.0060.00

H18.0060.00

N18.0012.00

O18.008.00

S18.004.00

输入这些命令后，精修一轮就可产生相应的信息。

用EDIT打开name.cif文件，输入以下信息：

_symmetry_cell_setting晶系，如triclinic,monoclinic，orthorhombic

_symmetry_space_group_name_H-M空间群信息，如P-1

_exptl_crystal_description晶体形状，如block

_exptl_crystal_colour晶体颜色，如clorless

_exptl_crystal_size_max晶体大小，如0.30

_exptl_crystal_size_mid晶体大小，如0.20

_exptl_crystal_size_min晶体大小，如0.10

_exptl_absorpt_correction_typemulti-scan

_exptl_absorpt_process_detailssadabs

_refine_ls_hydrogen_treatmentconstr

_cell_measurement_reflns_used1697（取自*m._ls文件的最后）

_cell_measurement_theta_min2.264（取自*m._ls文件的最后）

_cell_measurement_theta_max20.187（取自*m._ls文件的最后）

Inputfilecontains（1697）reflectionsforthiscomponent（取自*m._ls文件的最后）

Rangeofreflectionsused:

WorstresBestresMin2ThetaMax2Theta

8.24721.1258（4.528）（40.373）（取自*m._ls文件的最后）

可通过网页：

http:

//checkcif.iucr.org/进行验证，直至检查无a，b类错误。

攻略五产生晶体学表

进入XCIF程序后，一般可根据程序的提示运行（[ent]），在[T]菜单中输入“name.tex”，并接着输入文件的保存格式“def”，再[ent]至退出程序。

做完cif文件后，在name.tex文件打开方式直接使用word打开即可。

攻略六画结构图

6.1使用xp程序画图

6.1.1单分子结构图

点击xp，输入fmol

输入kill$q：

删除所有Q峰。

输入kill$h（若想图看起来清晰，可以不画h原子时用这个命令）

输入proj：

调整好视角，以保证所有的原子都能看清晰且美观。

若不需要的原子就可用kill删去。

输入joinbond-typekeywords：

Bond-type=1表示实线（缺省值）；=2表示空心线；=3表示虚线；Keywords表示要连接的两个原子的标志号码。

输入lablab

a=0，表示没有任何标注

a=1，表示不标注H原子，原子序号不用括号

a=2，表示不标注H原子，原子序号用括号

a=3，表示标注H原子，原子序号不用括号

a=2，表示标注H原子，原子序号用括号

b，表示标注字体的大小，一般简单的椭球图用450左右

输入telpabcdcell

telpcell表示画出带晶胞框的棍球图

telp0-500.0520less$h

其中0表示：

立体角度

-50表示：

位移椭球图的概率百分比，负值表示是椭球图，一般选择-30或者-50

0.05表示：

键的半径，默认值是0.09，一般用0.05

20表示：

观察的距离

如果用less$q则表示：

不画所有的氢原子。

回车后，将出现椭球图，对原子进行标记（敲回车可以跳过原子，用backspace可以倒退，可移动方向键对标记位置进行改动。

如果原子标记的字体大小不合适，要从labl命令从新开始）。

标记完毕后，自动退出，此时会让输入要保存的name.plt的文件名。

输入drawname

选a后回车

输入要输出的图像文件的名称

选回车保存成黑白图，选c保存成彩色图

等一分钟左右

此时就会有*.ps文件生成，该文件可以用photoshop打开。

6.1.2堆积图

点击xp，输入fmolless$q

输入kill$h（若想图看起来清晰，可以不画h原子时用这个命令）

matra（1,2,3分别表示a,b,c方向）

pboxab定义堆积图的格子大小。

a,宽度；b,深度。

高度为宽度的0.75倍。

pack，选sgen/fmol选项保存显示的所有原子坐标

proj：

调整好视角，以保证所有的原子都能看清晰且美观。

若不需要的原子就可用kill删去。

mpln/n找出最佳视图

labl0，表示无须标注原子

telpcell画出带晶胞的图形。

回车后，将出现椭球图，对原子进行标记（敲回车可以跳过原子，用backspace可以倒退，如果原子标记的字体大小不合适，要从labl命令从新开始）。

标记完毕后，自动退出，此时会让输入要保存的name.plt的文件名。

输入drawname

选a后回车

输入要输出的图像文件的名称

选回车保存成黑白图，选c保存成彩色图

等一分钟左右

此时就会有*.ps文件生成，该文件可以用photoshop打开。

6.1.3空间填充图

pack，proj指令得到理想的堆积图后，spix显示空间填充图，sfil产生并保存空间填充图。

注意：

画图的指令很多，可通过HELP获得帮助。

每一图都应输入一文件名，文件名应一目了然。

如：

BALL为球棒图；ORTEP50（.PLT）为ORTEP图；PKA为沿a轴的投影图；PKB为沿b轴的投影图；PKC为沿c轴的投影图；HA为沿a轴的H氢键图；1D为一维链图等。

如果是随意的，应在记录本上记下对应文件名的意义。

说明：

一般稿件要求提供TIFF图或EP图。

6.2使用diamond程序画图

这个软件不用说，大家也知道画出来的图那是相当的漂亮，所以我们看到那些杂志发得漂亮的图多是用diamond完成的。

它的功能很齐全，可以画图，计算距离，扭转角等等，但这个软件在初学时给人的感觉是无从下手，不要紧慢慢琢磨后，发现这个软件是这三种画图软件中，个人认为最好的。

它的基本步骤：

选择一个cif文件利用diamond打开，接下来是diamond程序自带的画图帮助窗口，一直“下一步”到问你是画单独的配位图，还是晶胞堆积图等几种选择，根据自己的要求，点“完成”。

然后，出现的图美观程度达不到我们要求的，这时就是精细修改的过程，diamond中都有相关的命令，若是发文章要画的图，diamond还可以设置分辨率，底色，输出图的格式。

在画孔洞方面的图时，可以加入假原子，改变假原子大小，来表达孔洞的大小；对于具有螺旋结构的物质，还可以画出螺旋轴；特别是在讨论拓扑结构时，利用这个软件过滤掉不需要的原子或加上假原子画出的拓扑结构非常漂亮。

还有更值得一提的是，它可以制作小的动画短篇，如结构的旋转图等等，我们把这些动画与ppt相结合，会是你的答辩更精彩。

6.3使用mercury程序画图

三个软件中，个人认为命令最简化的就是这个软件，但是它最大的缺点就是画出来的图的清晰度达不到有些杂志要求的，发在word文档中的感觉总是有些虚，若是作毕业论文用这个软件画图很方便，也比较好看，但是发文章的图还是用diamond好。

我经常利用这个软件来看图，也就是说，当你要说明一个结构时，你得知道这个结构有什么特点，我经常利用这个软件来找出结构的特点，因为命令简单。

刚打开时我们就可以看到基本的一个配位环境图，然后点几个命令就可知你的结构有没有氢键，是几维的结构；值得指出的是这个软件在算结构中有没有π-π堆积是最快的，不像shelx要记住N多的命令，所以当看到芳香环较近时，就利用这个软件看有没有π-π堆积吧，同时还可以计算距离，角度只需鼠标右键。

坛子里有发这个软件的破解版，还可以搜索看到别人收录在CCDC的晶体数据，真的是很方便。

所以我经常用这个软件来了解结构的特点，用diamond画图。

另外，值得指出的是diamond和mercury都可以模拟XRD衍射，不过后者模拟出来的更好看些，前者模拟的图形样式可以根据设置改，后者却不能。

还有就是这两个软件都有自己的默认键长，在配位化学领域存在着一些不完全配位，在这两个软件中会以实线表达，这和配位键是一样的，若大家想用虚线表达不完全配位，在diamond里是可以办得到的；而shelx在不完全配位方式的表达是没有任何连线的，会让我们误解没有配位，所以在观察一个结构时最好用shelx和mercury相结合来找出配位特点。

总之，我们在画图时或观察结构特点时这三个软件相结合，因为各有各的特点，在加上我们自己要多努力琢磨，我们一样可以画出漂亮的图，自己的文笔不太好，大家见谅。

攻略七秘密武器

7.1xp程序的其他有用的命令

输入enviC13：

显示出距离C1原子为3埃的所有原子，用此法可以寻找是否有氢键的存在？

输入mplnkeywords：

如输入mplnC1C2C3C4，mplnC7C8C9C10，将计算出由C1C2C3C4和C7C8C9C10确定的两个最小二乘平面以及两个平面简单夹角。

7.2如何在CIF文件中表达氢键

1.先在.ins中加HTAB（加在UNIT后面和FVAR之前的任何地方）

2.从name.lst中查看可能的氢键，一般会看到如下：

HydrogenbondswithH..A110deg.

D-Hd（D-H）d（H..A）

O25-H130.9022.343149.033.151O21

O19-H30.8642.168154.002.969O4[-x,-y,-z]

O21-H60.8571.949144.742.695O27[-x,-y,-z+1]

3.在.ins中,加以下行

ACTA

BOND$H

HTAB

HTABO25O21

EQIV$1-x,-y,-z

EQIV$2-x,-y,1-z

HTABO19O4_$1

HTABO21O27_$2

（加在UNIT后面和FVAR之前的任何地方）

4.精修n轮到收敛

5.那么,在.lst中，你会看到

Specifiedhydrogenbonds（withesdsexceptfixedandridingH）

D-HH...AD...A<（DHA）

0.902.343.151（8）149.0O25-H13...O21

0.86

（2）2.17（4）2.969（8）154（8）O19-H3...O4_$1

0.86

（2）1.95（6）2.695（7）145（8）O21-H6...O27_$2

5.而在.cif中，你会看到以下信息。

注意一下symmtrycode的对应关系.

比如3556表示-x,-y,1