利用CCDC和粉末衍射实验数据进行晶体鉴定

介绍

剑桥结构数据库（CSD）是一个小分子晶体结构的存储库。它是剑桥晶体数据中心（CCDC；http://www.ccdc.cam.ac.uk）的主要产品。CSD记录有机分子和金属有机化合物的参考文献、化学和晶体学信息。

本教程说明使用CSD中的信息为Materials Studio计算的结果添加可用信息的方法。将粉末X射线图谱实验数据与根据CSD中收录的包含实验结构化学名称的化合物自动生成的图谱进行比较。

注意：本教程需要CSD许可。

注意：本教程中描述的结果是使用CCDC v.5.31, 2010版本获得的。如果CCDC版本不同，可能会观察到不同的数值结果。本教程包括如下部分：

开始

搜索ConQuest数据库

将粉末X射线衍射图实验值与CSD中的可用结构进行比较

注意：为了和本教程中的参数保持一致，可以使用Settings Organizer对话框将项目中所有参数都设置为BIOVIA的默认值。

1、开始

首先启动Materials Studio并创建一个新项目。

打开New Project对话框，输入crystal_ID作为项目名，单击OK按钮。

新项目将以crystal_ID为项目名显示于Project Explorer中。

2、搜索ConQuest数据库

在本节中，将使用基于Reflex模块的自动粉末比较算法，将粉末X射线衍射（PXRD）谱图的实验值与CSD中收录的结构进行比较。从而核实在实验室制备的晶体化合物是否对应于已知的晶格。

首先载入实验谱图。

在Project Explorer中单击crystal_ID项目根目录。从菜单栏中选择File | Import...，打开Import Document对话框。

导航至Examples/Reflex/Experimental Data文件夹，从文件类型下拉列表中选择图表文件Chart Files。选择indigo_1.3cam文件，单击Open按钮。

即加载了靛蓝色素晶体的实验光谱。自动粉末比较工具无法拟合背底函数。因此，必须减去拟合的背底。另外还必须估计峰值的半高宽（FWHM），将作为必须的输入参数。

从菜单栏选择Modules | Reflex | Pattern Processing，打开Reflex Pattern Processing对话框。在Pattern Preparation选项卡上，将Number of iterations更改为300。

单击Calculate按钮，然后单击Subtract按钮。

创建了一个名为indigo_1(Background Removed).xsd的新图表文件。放大到10.5处的第一个峰值，并确定FWHM约为0.4。

现在将查询CSD。

从菜单栏中选择Modules | CCDC | ConQuest Search，打开ConQuest Search对话框。在Setup选项卡上，将Task更改为Chemical name search，并输入indigo作为化学名称Chemical name。

单击Search按钮并关闭对话框。

搜索完成后，返回一个包含搜索结果的名为indigo.std的数据表。

3、将粉末X射线衍射图实验值与CSD中的可用结构进行比较

现在，将使用自动粉末比较模型来查找实验PXRD和CSD中结构之间最相近的匹配。

确保indigo.std是当前文档，选择标签为Structures的列。单击QSAR Models工具栏上的Models按钮

双击Figure of merit(Powder Comparison)行以编辑此模型的输入文件。

在Model Editor - Powder Comparison对话框中，选择Inputs选项卡，并将Experimental data的Value列更改为indigo_1(Background Removed).xcd。

将Max 2-Theta更改为80，并将Profile FWHM U和Profile FWHM V更改为0。将Profile FWHM W设置为0.16。

注意：轮廓参数W的平方根表示与2θ无关的半高宽，而U和V表示其在2θ范围内的变化。

将Profile NA和Profile NB更改为0。单击Save按钮，关闭此对话框。单击Run按钮，并关闭Model Editor对话框。

计算完成后，数据表中将增加三列，其中一列包含Rwp因子。将根据Rwp对数据表中的条目进行排序，以确定实验PXRD和CSD中条目之间最可能的匹配。

确保indigo.std是当前文档，选择标签为Rwp(Powder Comparison)的列，然后单击Study Table Viewer工具栏上的Sort Ascending按钮

Rwp最低（大约32）的结构的CSD Refcode为“INDIGO02”。为了确认该结构与实验得到的粉末X射线衍射图谱相符，将进行全面的Pawley精修。

双击indigo.std数据表Structure列中的INDIGO02图标，打开Detail View。从菜单栏中选择Modules | Reflex | Powder Refinement，打开Reflex Powder Refinement对话框。在Setup选项卡上，将Range部分中的2-Theta Max更改为80。

在Exp. Data选项卡上，选择Document列为indigo_1.xcd且Pattern列为1的行。

在Pattern选项卡上，选中Refine列中的所有复选框。在Lattice选项卡上，选中Refine区域中的所有复选框。在Display选项卡上，选中Displaysimulation/experiment difference复选框，单击Refine按钮。当精修过程完成后，关闭对话框。

得到的Rwp应在9和12之间。可以通过包括非对称校正和/或晶体尺寸效应来进一步降低Rwp。当前的Rwp值确定了实验结构确实是数据库中收录的晶体结构。

从菜单栏中选择File | Save Project，以及Window | Close All。本教程到此结束。