X射线衍射在药学中的应用ppt课件
X射线衍射及其应用课件PPT

2021/3/10
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X-射线结晶学方面获得的诺贝尔奖
➢ 1901:诺贝尔物理学奖授予Wilhelm Conrad RÖntgen.发现X-射 线.
➢ 1914:诺贝尔物理学奖授予Max TheodorFelix von Laue.发现X射线衍射.
➢ 1915:诺贝尔物理学奖授予William Henry Bragg和 William Lawrence Bragg.布拉格定律及晶体结构.
识谱。每一种化学元素产生一种次级X射线辐射,它可被看作是 该元素的特征标志,巴克拉称其为标识X射线。标识谱线被区分 为两个不同的范围:K系列和L系列。
对K系列和L系列的进一步研究得到了有 关原子内部结构的极为重要的结果:是 原子的核电荷,而不是原子量,决定该 原子在元素周期表中的位置。也就是说, 原子的核电荷决定原子的化学属性。
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X射线谱:
X射线管发出的X射线,其波长组成是很复杂的。按其特 征可以分成两部分: 连续光谱 特征光谱
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韧致X射线:当X光管中阴极发出的电子经加速后与阳极靶材相 撞并急剧减速时,其相互作用的产物之一便是被称作白色辐射或 韧致辐射(bremsstrahlung)的连续谱。
的衍射现象,证明了X射线的波动性和晶体内部结构的周期性 。
劳厄(1879~1960)获1914年诺贝尔物理学奖
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➢ 1912年,小布拉格(William Lawrence Bragg)成功地解释了劳厄的
实验事实。解释了X射线晶体衍射的形成,并提出了著名的布拉格 公式: 2dsinθ=nλ,表明用X射线可以获取晶体结构的信息。
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x射线的医学应用PPT课件

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普 通X -射 线 治 疗 机 和 “X -刀 ”
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⒊X射线防护
在利用X射线的同时,人们发现了导致 病人脱发、皮肤烧伤、工作人员视力 障碍,白血病等射线伤害的问题,为防止 X射线对人体的伤害,必须采取相应的防 护措施.
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• (3)荧光作用。X射线波长很短不可见, 但它照射到某些化合物如磷、铂氰化钡、硫化 锌镉、钨酸钙等时,可使物质发生荧光(可见 光或紫外线),荧光的强弱与X射线量成正比。 这种作用是X射线应用于透视的基础,利用这 种荧光作用可制成荧光屏,用作透视时观察X 射线通过人体组织的影像,也可制成增感屏, 用作摄影时增强胶片的感光量。
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• 由于X射线穿过人体时,受到不同程度的
吸收,如骨骼吸收的X射线量比肌肉吸收的量 要多,那么通过人体后的X射线量就不一样, 这样便携带了人体各部密度分布的信息,在荧 光屏上或摄影胶片上引起的荧光作用或感光作 用的强弱就有较大差别,因而在荧光屏上或摄 影胶片上(经过显影、定影)将显示出不同密度 的阴影。根据阴影浓淡的对比,结合临床表现、 化验结果和病理诊断,即可判断人体某一部分 是否正常。于是,X射线诊断技术便成了世界 上最早应用的非刨伤性的内脏检查技术。
• (2)着色作用。X射线长期照射某些物质如铂
氰化钡、铅玻璃/24
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3.X射线的生物效应
• X射线照射到生物机体时,可使生物细胞受 到抑制、破坏甚至坏死,致使机体发生不同程 度的生理、病理和生化等方面的改变。不同的 生物细胞,对X射线有不同的敏感度,可用于 治疗人体的某些疾病,特别是肿瘤的治疗。
最新X射线衍射技术在药物分析中的应用讲学课件

天然紫杉醇二萜类化合物的晶体结构
ELISA检测乙肝抗体
第三小组
肝表面抗体ELISA检测
➢ 实验目的
1.掌握ELISA的原理和操作方法。 2.熟悉酶标仪的使用方法。
免疫标记技术 免疫标记技术是用荧光素、酶、或者放射性核素等标记抗体或 抗原,利用标记技术的高度敏感性进行的抗原抗体的反应。
标记物
Y
细胞1
细胞2
分类
荧光素
放色性核素
2.4 固体药物晶型分析
同质异晶可造成药物的溶解度、溶出速 率、作用部位、稳定性、有害溶剂残留种类 与含量不同,从而造成同质异晶药物的药效 与毒副作用间存在较大差异。近年来,国内 外均已将固体化学药物的晶型研究与晶型药 物的质量控制作为新药研究的热点问题之一。
沙利度胺药物结构图
吸 光 率
2.5 生物大分子结构测定
3.1 单一化合物的鉴别
单一化合物的粉末X射线衍射谱的形成 取决于两个因素:组成分子的化学元素与分 子在晶胞的排列方式。为标示粉末X射线衍 射图谱,通常使用两个主要参数:表示衍射 线在空间分布的衍射角或晶面间距与衍射线 的强度。对于给定的单一晶型化合物,其粉 末X射线图谱具有专属性和指纹性。
阿司匹林的鉴别
吸 光 率
2.2 天然产物中全未知化合物的结构测定
随着提取分离技术的不断提高,在自然界中存 在的许多新颖结构骨架化合物被不断发现。这些全 新未知化合物的结构测定依赖于单晶X射线衍射分 析,以阐明其准确的立体结构特征。目前,国际化 学界对发现的具有新颖骨架类型的化合物结构,需 要应用以下两种方法之一来证明其结构的存在:
中国药典2010 x射线衍射

我国药典2010 x射线衍射一、x射线衍射的概念x射线衍射是一种通过物质对x射线的衍射模式来研究晶体结构和晶体材料性质的方法。
通过研究x射线在晶体中发生衍射现象,可以了解晶格常数、晶体的对称性以及晶体中原子的排列方式等重要信息。
二、x射线衍射在我国药典2010中的应用1. x射线衍射在药物研发中的应用在药物研发过程中,需要对药物的结构进行分析,以确保药物的质量和安全性。
x射线衍射可以帮助研究人员确定药物的晶体结构和晶胞参数,为新药的研发提供重要的理论基础。
2. x射线衍射在药物质量控制中的应用根据我国药典2010的规定,药物的晶体形态对其质量和效果具有重要影响。
通过x射线衍射技术,可以对药物的晶体形态进行分析,从而保证药物的质量和稳定性。
三、我国药典2010中对x射线衍射的要求1. 仪器要求我国药典2010对x射线衍射仪器的性能要求较为严格,包括x射线管的性能指标、检测器的灵敏度和分辨率等方面的要求,以保证测试结果的准确性和可靠性。
2. 操作要求在进行药物的x射线衍射分析时,操作人员需要严格遵循我国药典2010中关于仪器操作的规定,包括样品制备、测试条件设置、数据采集和处理等方面的要求,以确保测试结果的准确性和可重复性。
3. 数据解释要求我国药典2010对x射线衍射数据的解释和分析提出了严格的要求,要求测试人员具有扎实的x射线衍射理论知识和丰富的实验经验,能够准确地解读测试数据并给出科学合理的结论。
四、结语通过我国药典2010对x射线衍射的要求,可以看出该分析方法在药物领域的重要性和广泛应用。
遵循我国药典2010的规定,对药物进行x 射线衍射分析,可以为药物研发和质量控制提供科学的依据,保障药物的质量和安全性。
希望在未来的药物研发和生产过程中,能够进一步加强对x射线衍射技术的研究和应用,为人类健康事业做出更大的贡献。
通过药典对x射线衍射技术的严格要求,可以确保药物的结构分析和质量控制的准确性和可靠性。
《X射线衍射分析》PPT课件 (2)

2dsin=
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§5、多晶体的衍射方法
1、根据布喇格方程,物质的X-ray 衍射分析方法有以下 几种:
因为、是包含入射X-ray的值,是实验中可调整的参数,所以通过调整 、中的一个,以满足布喇格方程
• 当衍射线条多而相对强度数据又不十分可靠时, 可以用芬克索引。应注意允许d值有一定误差。
• 当待测试样是多相混合物,必须考虑到衍射图上 的三条或八条最强线很可能不是由同一物相产生 的,必须考虑用不同的三强线或八强线组合来试 探。
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• 2. 定性分析注意事项:
• ⑴ d值的数据比相对强度数据重要。在实验数据 与卡片数据核对时, d值必须相当符合,一般要 到小数点后第二位才允许有偏差。
⑵ 电离作用
⑶ 感光作用
⑷ 荧光作用
在晶体中,电子能够以相同的步伐(位相相同)
散射X射线,并作为一个波源散射出波长与入射
波相同的球面波。 精选PPT
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§2 X射线衍射几何条件
晶胞:代表晶体内部周期性结构的基本重复单位。
基本要素:晶胞的大小和形状;晶胞内原子的种类、 数目和分布。
X射线照射到晶体上,主要与晶体中电子发生 了相互作用,产生衍射,衍射方向除与入射线的波 长、方向有关外,主要决定于晶胞参数(大小、形 状),因此提出了三个方程联系衍射方向与晶胞参 数,同时作了三点假设:
热阴极、钨丝发出热电子被加速 阳极靶(Cu、Co等)产生X-ray
轰击
连续X-ray 特征X-ray
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三、X射线谱
X射线衍射分析原理及其应用

X射线衍射分析原理及其应用X射线及XRD1.1 X射线是由高能电子的减速运动或原子内层轨道电子的跃迁产生的短波电磁辐射。
X射线的波长在10-6~10nm,在X射线光谱法中常用波长在0.01~2.5nm范围内。
1.2 X射线的产生途径有四种1)高能电子束轰击金属靶即在一个X射线管中,固体阴极被加热产生大量电子,这些电子在高达100KV的电压下被加速,向金属阳极轰击,在碰撞过程中,电子束的一部分能量转化为X射线;2)将物质用初级X射线照射以产生二级射线—X射线荧光;3)利用放射性同位素衰败过程产生的发射,人工放射性同位素为为某些分析应用提供了非常方便的单能量辐射源;4)从同步加速器辐射源获得。
1.3 X射线的吸收当一束X射线穿过有一定厚度的物质时,其光强和能量会因吸收和散射而显著减小。
物质的原子序数越大,它对X射线的阻挡能力越大,X射线波长越长,即能量越低,越容易被吸收[1] 。
1.4 XRDX射线衍射分析(XRD)是利用晶体形成的X射线衍射,对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法。
将具有一定波长的X射线照射到结晶性物质上时,X射线因在结晶内遇到规则排列的原子或离子而发生散射,散射的X射线在某些方向上相位得到加强,从而显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象。
X射线衍射法是目前测定晶体结构的重要手段,应用极其广泛。
在实际的应用中将该分析方法分3为多晶粉末法和单晶衍射法。
多晶粉末法常用来测定立方晶系的晶体结构点阵形式、晶胞参数及简单结构的原子坐标,还可以对固体式样进行物相分析等。
衍射X射线满足布拉格(W.L.Bragg)方程:2dsinθ=nλ式中:λ是X射线的长;θ是衍射角;d是结晶面间隔;n是整数。
X射线束入射到样品表面后产生衍射,检测器收集衍射X射线信息。
当入射波长λ、样品与X射线束夹角θ及样品晶面间距d满足布拉格公式时,检测器可以检测到最强的信息。
因此采集入射和衍射X射线的角度信息及强度分布,可以获得晶面点阵类型、点阵常数、晶体取向、缺陷和应力等一系列有关材料结构信息[2],确定点阵参数的主要方法是多晶X射线衍射法[3]。
X射线衍射原理及应用PPT课件

内容提要
一、背景介绍 二、 X射线晶体衍射几何理论 三、 X射线晶体衍射的试验技术 四、衍射谱线的数学表达 五、衍射谱线宽化效应 六、X射线衍射技术的应用
一、背景介绍 ——晶体周期性结构与X射线的电磁波属性
晶体结构周期性——立体光栅
物质结构状态:
自然界中物质常见的结构状态包括: 原子完全无序(稀薄气体) 原子近程有序但远程无序(非晶) 原子近程有序和远程有序(晶体)
衍射仪采用平面样品,是 S 一种准聚焦方式。
测角仪圆
A B C 2
-2
聚焦圆
R
探测器与记录系统
X射线衍射仪可用的辐射探测器有正比计数 器、盖革管、闪烁计数器、Si(Li)半导体 探测器、位敏探测器等。
衍射仪法的特点:
试样是平板状 • 存在两个圆(测角仪圆,聚焦圆) • 衍射是那些平行于试样表面的晶面提供的 • 接收射线是辐射探测器(正比计数器…)
晶体结构周期性——立体光栅
固体包括:晶体(单晶体、多晶体)、非晶体
晶体结构:原子规则排列,排列具有周期性,或称
长程有序。有此排列结构的材料为晶体 周期性的结构可以用晶格表示 晶格的格点构成晶格点阵
确定固体中原子 排列形式是研究 固体材料宏观性 质和各种微观过 程的基础
晶体结构周期性——立体光栅
晶体中有很多的晶面族。不同的晶面族有不 同的间距,即,晶格常数,d。
X射线晶体衍射原理
衍射条件:布拉格定律
首先计算每一个晶面上不同点间的相干叠加,即点 间干涉,或称为晶面的衍射。
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原子间距 a
0
a
散射后相遇的总光程差 a cos a cos0 k
当 k 0 0 0 干涉为最强处,即入射角和散射角相等 的方向上干涉最强,即表示各原子层散射射线中满足反射定律
《X射线衍射》PPT课件

峰于M、N点,直线MN的中点对应
的 2θ角位置为峰位。(适用于峰形
光滑,高度较大情况,此法精度高)
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3°查索引,对照卡片
取三条强线,查数值索引 如果试样为单一物相,则实验数据与标准数据均能基本对 应(主要对应d值) 如果试样为多种物相,则先选取最强峰(100)对应的d值 组与标准数据对应,确定物相;剩余d值再做归一化处理,依 次确定物相。
➢ 1938年,哈那瓦特(Hanawalt)等人--开始收集和摄取各种已 知晶体物相的衍射花样,将其衍射数据进行整理和分类。 ➢ 1942年,美国材料试验协会--最初出版约1300张衍射数据卡 片--ASTM卡片。 ➢ 1969年起, “粉末衍射标准联合委员会”(JCPDS)国际机构, --统一分类和编号,编制标准粉末衍射卡片出版--PDF卡片。
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衍射积分强度公式可简化为: Ia K 1 Ca
Ia为某相的衍射强度,K1为未知常数,Ca为某相的体积分 数,μ为混合物相的线吸收系数。
若混合物中只有两相α和β,其密度分别为ρα、ρβ,线 吸收系数分别为μα、μβ,质量百分比为xα、xβ。
则某物相α的衍射强度为
Ia
K1x
[x(
2区 I/I1 :上述 各衍射线的相 对强度,其中 最强线的强度 为100;
1a 1b 1c 1d
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6
3区 实验条件:
辐射光源及波长
滤波片(Filler) 相机直径(Dia.) 所用仪器可测最大 面间距(Cut off) 相对强度的测量方 法(I/I1) 参考资料(Ref.)
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度递减顺序排列); 后面依次排列着化学式,卡片编号,(参比强度)。
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Flack parameter x= -3(2) Flack parameter x= 4(2)
产物3的绝对构型分析
Flack parameter x= 0.04(1)
产物4的绝对构型分析
绝对构型与产物 3一致
Flack parameter x= -0.03(0.066)
Absolute configuration of stenine
需要折分
P-1 外消旋体
Jiao, et al. J. Nat. Prod. 2010, 73(2), 167-171.
解决方法:可用前面的引入局部已知构型、引入重原子 或与手性试剂共结晶等方法,也可降低衍射数据收集时 的温度。
4 构象分析
• 从单晶X射线衍射分析所得 分子的立体结构中,可以准 确地计算出被测化合物的 构象信息: 即组成药物分 子骨架各环的船或椅式构 象、环与环间的顺反联接 方式、环自身的平面性质、 环与环间的扭转角、侧链 的相对取向位置、大环构 象等。
Tian et al. Chem. A Eur. J. 2010, 161,9-1n0o9r8b9u-f1e0n9o9l3i.de A
2) 与已知构型分子如酒石酸、枸橼 酸共结晶
橘櫞酸托瑞米芬
Jiang, et al. Zhongguo Yaowu Huaxue Zazhi. 1999, 9,
BrC6H4OCO
HO
H
CH3
H3CH2C
H H
H
4-bromobenzoyl -chloride
H
H
N H
CH3I
HO
HO
H
2
H3CH2C
H
CH3 H HH
H N+Cl-
H
3 CH3
H
HH
H
H
+
N
CH3I-
4
Jiang, et al. J. Mol. Struct. 2010, 966(1-3), 18-22.
测定绝对构型因子即可获得分子的绝对构型
单晶X-射线衍射测定天然产物绝对构型的应用方法
当分子中含有重原子时(原子序数大于硅原子)
采用Cuk或Mok辐射,
均可获得具有显著意
义的绝对构型因子,
从而可判断分子的决
对构型,例如:
(3S, 4R, 5R, 8S, 9S, 10R,
13R, 14S, 17R,
Flac2k0Rp)arameter
cycloartan-3,29- di0o.l0-523-(o3n)e 3,29-disodium
Jiang, R. W.; et al. J. Nat. Prod. 2008, 71,
1616-1619.
1) 大多数天然产物分子由 碳、氢、氮、氧组成,不含 重原子,采用反常散射能力 较强的Cuk辐射(可将氮、 氧看成较重原子),对于大 部分结构,仍然可以计算出 正确的绝对构型,例如:
• 在新药与制药研究中,原料药中是否含有结晶水分子或溶剂分子?
• 特别是当重结晶过程中使用过对人体有害的溶剂时,它们是否进入晶 格? 其含量是多少? 单晶X 射线衍射分析可以准确地回答这些问题。
X-射线晶体学在医药学中 的应用
Different configuratio n
Chemical & Pharmaceutical Bulletin (2008), 56(4), 439-442.
Different Structure
Principle of X-ray anomalous dispersion method 反常散射法测定天然产物绝对构 型的原理
Tetrahedron Letters 2002, 43, 2415-2418
• 氢键、盐键、配位键等是研究药物分子生物活性中的重要信息。利 用单晶X 射线衍射分析结果,可以准确地计算出药物分子的氢键、盐 键、配位键的成键方式和数值。特别是分子内与分子间氢键的关系, 将影响晶态下分子在空间形成确定排列方式,由此可获得分子在空间 的层状、螺旋、隧道或空穴等各种排列关系,这些重要信息将有助于 了解和解释药物分子的作用机理。
Fujita, et al. J. Antibiot. 2005, 58(6): 425
• 向天然产物中引入重原子,常用的方法有形成生物碱的盐酸盐,氢 溴酸盐或氢碘酸盐,或进行对溴苯甲酰化反应等,例如:
Mok辐射
Flack parameter x= 1(2)
Flack parameter x= 0(2)
C1 S C9 R C9a R C10 R C11 R C12 R C13 S
Jiang, et al. J. Mol. Struct. 2010, 966(1-3), 18-22.
可编辑
• 1、能否得到合用的单晶(制约环节)
2)如晶体属于含对称中心和对称面的空间群,不能测定绝对构型,例如: 三斜:P-1; 单斜:P21/c;C2/c 正交:Pbca
在重原子存在的条件下
• Ihkl ≠ I-h-k-l , hkl ≠ -h-k-l, Fhkl2≠ F-h-k-l 2 • Fhkl2= (1-x) Fhkl2 + xF-h-k-l 2 • 式中x即为绝对构型因子(Flack parameter); • 当x趋近于0时,式中右边第二项趋近于0,此时所 得的分子模型即为化合物的绝对构型; • 当x趋近于1时,式中右边第一项趋近于0,此时所 得的分子模型即为化合物绝对构型的反型。 • Cu靶辐射的反常散射能力强,而Mo靶辐射的反常散 射能力弱
3)利用分子中已确认的局部构型信 息确定分子绝对构型
Jiang, R. W.; Ma, S. C.; But, P. P. H.; Mak, T. C. W. J. Nat. Prod. 2001, 64, 1266-1272.
(S)-2-methoxy-2-(1-naphthyl)propionic ester of PF1140
Neostenine is an alkaloid isolated from the
root tubers of Stemona tuberosa Lour.
引入重原子
15
O
14
13
CH3 H
HO
O
H
12
H
2
LiAlH4
HO
H 11
H3C17H21C6 H
10
H
9
1
H
H
3 H3CH2C
N4
H
8
5