גידול גבישים לניתוח עקיפה של קרני רנטגן

Overview

מקור: המעבדה של ד"ר ג'ימי פרנקו - מכללת מרימק

קריסטלוגרפיה של קרני רנטגן היא שיטה המשמשת בדרך כלל לקביעת הסידור המרחבי של אטומים במוצק גבישי, המאפשר קביעת הצורה התלת ממדית של מולקולה או קומפלקס. קביעת המבנה התלת מימדי של תרכובת היא בעלת חשיבות מיוחדת, שכן המבנה והתפקוד של המתחם קשורים קשר הדוק. מידע על המבנה של המתחם משמש לעתים קרובות כדי להסביר את ההתנהגות שלה או תגובתיות. זוהי אחת הטכניקות השימושיות ביותר לפתרון המבנה התלת מימדי של מתחם או מורכב, ובמקרים מסוימים זו עשויה להיות השיטה היחידה בת קיימא לקביעת המבנה. גידול גבישים באיכות קרני רנטגן הוא המרכיב העיקרי בקריסטלוגרפיה של קרני רנטגן. גודלו ואיכותו של הגביש תלויים לעתים קרובות מאוד בהרכב המתחם הנבדק על ידי קריסטלוגרפיה של קרני רנטגן. בדרך כלל תרכובות המכילות אטומים כבדים יותר לייצר דפוס עקיפה גדול יותר, ובכך דורשים גבישים קטנים יותר. בדרך כלל, גבישים בודדים עם פרצופים מוגדרים היטב הם אופטימליים, ובדרך כלל עבור תרכובות אורגניות, הגבישים צריכים להיות גדולים יותר מאלה המכילים אטומים כבדים. ללא גבישים מעשיים, קריסטלוגרפיה של קרני רנטגן אינה ריאלית. חלק מהמולקולות הן גבישיות יותר מטבען מאחרות, ולכן הקושי להשיג גבישים באיכות קרני רנטגן יכול להשתנות בין תרכובות. הצמיחה של גבישי רנטגן דומה לתהליך של recrystallization המשמש בדרך כלל לטיהור תרכובות, אבל עם דגש על ייצור גבישים באיכות גבוהה יותר. לעתים קרובות, גבישים באיכות גבוהה יותר ניתן להשיג על ידי מתן אפשרות לתהליך התגבשות להמשיך לאט, אשר עלול להתרחש במהלך יום או חודשים.

Procedure

1. הכנת צינור הבדולח והמסנן

  1. מניחים צינור NMR בבקבוק ארלנמייר.
  2. הכן מסנן פיפטה.
    1. בנו את המסנן על ידי הנחת חתיכת מגבון ללא מוך (1 אינץ' על 1 אינץ') בפיפטה, ולאחר מכן השתמשו במוט כדי לתקוע בחוזקה את המגבון בחלק צוואר הבקבוק של הפיפטה(איור 1).
    2. הפוך שני מסנני פיפטה לכל צינור גביש צורך.

2. הוספת הדגימה לצינור הקריסטל

  1. ממיסים את התרכובת (טטרפנילפורפירין, 10 מ"ג) ב-0.75 מ"ל של ממס (דיכלורומתאן).
  2. עם פיפטה, מוסיפ

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Results

הטכניקה של דיפוזיה נוזלית-נוזלית שימשה ליצירת גבישים באיכות קרני רנטגן של טטרפנילפורפירין. באמצעות dichloromethane כמו ממס מתנול כמו אנטי ממס, הנוזלים הורשו מפוזרים לאט במשך שבוע מבלי להיות מופרע. גבישים סגולים-אדמדמים גדולים, מוגדרים היטב, נוצרו בממשק של שני הממיסים (איור ...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Application and Summary

גבישים באיכות קרני רנטגן יכולים לגדול על ידי דיפוזיה נוזלית נוזלית. דיפוזיה איטית של מערכת הממס הבינארית מאפשרת יצירת גבישים המתאימים לעקיפת קרני רנטגן. שיטה זו מאפשרת לסריג הגביש להיווצר לאט, ולעתים קרובות מובילה גבישים גדולים ומוגדרים יותר. השימוש בצינורות NMR מקל על דיפוזיה איטית של המ?...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

References

  1. Gilman, J. J., The art and science of growing crystals. Wiley: (1963).
  2. Orvig, C., A simple method to perform a liquid diffusion crystallization. Journal of Chemical Education 62 (1), 84 (1985).
  3. Brown, C. S.; Lee, M. S.; Leung, D. W.; Wang, T.; Xu, W.; Luthra, P. et. al. In silico derived small molecules bind the filovirus VP35 protein and inhibit its polymerase co-factor activity. Journal of molecular biology426 (10), 2045-2058 (2014)
  4. Batt, S. M.; Jabeen, T.; Bhowruth, V.; Quill, L.; Lund, P. A.; Eggeling et. al. Structural basis of inhibition of Mycobacterium tuberculosis DprE1 by benzothiazinone inhibitors. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,109 (28), 11354-9 (2012)
  5. Mortensen, D. S.; Perrin-Ninkovic, S. M.; Shevlin, G.; Elsner, J.; Zhao, J.; Whitefield et al. Optimization of a Series of Triazole Containing Mammalian Target of Rapamycin (mTOR) Kinase Inhibitors and the Discovery of CC-115. Journal of Medicinal Chemistry 58 (14), 5599-5608 (2015)
  6. Nguyen, T.; Sutton, A. D.; Brynda, M.; Fettinger, J. C.; Long, G. J.; Power, P. P., Synthesis of a Stable Compound with Fivefold Bonding Between Two Chromium(I) Centers. Science310 (5749), 844-847 (2005).
  7. Chen, K.; Nenzel, M. M.; Brown, T. M.; Catalano, V. J., Luminescent Mechanochromism in a Gold(I)-Copper(I) N-Heterocyclic Carbene Complex. Inorganic Chemistry 54 (14), 6900-6909.(2015).
  8. Franco, J. U.; Hammons, J. C.; Rios, D.; Olmstead, M. M., New Tetraazaannulene Hosts for Fullerenes. Inorganic Chemistry49 (11), 5120-5125 (2010).