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第 5 章 物质结构

第 5 章 物质结构. 反应停（ thalidomide ）. 确定分子结构的方法. 实验方法 X 射线衍射方法：测晶体结构 NMR 方法：分子在溶液中的结构 计算机模拟方法 依据分子中原子间相互作用的势函数，用计算机模拟的方法来确定分子结构。. 用晶体衍射实验测定分子结构的 基本原理 利用晶体衍射所得到的实验数据，计算晶体中各处的电子云密度。 在电子云密度分布图中出现峰值的位置，显然就是原子 ( 核 ) 的位置。 根据电子云密度图初步判断原子的种类。. 氨基联噻唑晶胞中的电子云密度. 怎样得到电子云密度图 ?.

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第 5 章 物质结构

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Presentation Transcript

  1. 第5章 物质结构

  2. 反应停（thalidomide）

  3. 确定分子结构的方法 • 实验方法 • X射线衍射方法：测晶体结构 • NMR方法：分子在溶液中的结构 • 计算机模拟方法 • 依据分子中原子间相互作用的势函数，用计算机模拟的方法来确定分子结构。

  4. 用晶体衍射实验测定分子结构的 基本原理 • 利用晶体衍射所得到的实验数据，计算晶体中各处的电子云密度。 • 在电子云密度分布图中出现峰值的位置，显然就是原子(核)的位置。 • 根据电子云密度图初步判断原子的种类。

  5. 氨基联噻唑晶胞中的电子云密度

  6. 怎样得到电子云密度图? • X射线衍射方法直接得到的信息是衍射图

  7. 衍射强度I与衍射光波的振幅F的平方成正比，即I=KF2，F称为结构因子衍射强度I与衍射光波的振幅F的平方成正比，即I=KF2，F称为结构因子 • 根据上式计算出晶胞中各处的电子云密度(xyz)

  8. X射线是穿透能力很强的电磁波。进入晶体的X射线与晶体中运动着的电子云相互作用，产生强度较弱、波长相同的二次X射线。晶体中每一处有电子云的地方，都能产生这种朝四面八方散射的二次X射线。在散射的某些方向上，这些二次X射线互相干涉而得到加强，这就是晶体的X射线衍射现象X射线是穿透能力很强的电磁波。进入晶体的X射线与晶体中运动着的电子云相互作用，产生强度较弱、波长相同的二次X射线。晶体中每一处有电子云的地方，都能产生这种朝四面八方散射的二次X射线。在散射的某些方向上，这些二次X射线互相干涉而得到加强，这就是晶体的X射线衍射现象

  9. 两束光的光程差为： 当 时,能相互干涉而得到加强。 式中，l—X射线的波长； n—整数。

  10. 晶体结构的周期性和对称性 晶体是由分子（原子）周期地、对称地聚集而成的固体。 晶体中最小周期的空间单位称晶胞，晶胞中包含若干个分子，这些分子之间（或分子内部）还具有对称关系。 左图是氨基联噻唑（有机化合物）的晶体结构

  11. 晶体结构测定就是测定晶体中各原子的坐标值。晶体结构测定就是测定晶体中各原子的坐标值。 • 如果知道晶体的周期，那么显然只需要测定处于一个周期内的各原子的坐标就可以了。 • 由于晶体中还存在对称性，同一周期内的原子，相互之间还可以具有对称关系。如果能够确定晶体的对称性，那么只需测定一个不对称单元内各原子的坐标，就等于测定了该晶体中所有原子的坐标，即测定了该晶体的结构。

  12. 测定晶体结构，就是 • 测定晶体的周期（晶胞参数） • 判断晶体中存在的对称性 • 计算出不对称单位中各原子的位置（分数坐标）。

  13. X衍射确定了晶体中原子的坐标和种类，化学键呢?X衍射确定了晶体中原子的坐标和种类，化学键呢?

  14. 蛋白质分子的晶体学研究 • 生物大分子与化学小分子晶体结测定的原理基本相同，但困难很多 : • 生物大分子的晶体培养需要高超的艺术； • 需要高强度的X射线源； • 衍射相角解的复杂性等。 截至2004-11-30，PDB已公布了28508种生物大分子结构数据。

  15. 截至2004-11-30 网址http://www.rcsb.org/pdb/

  16. 日本 SPring8

  17. 今日作业 • 122页9，10，11题 • 注意：将5，6，7，8题中的Eo改为φo。

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