SHELXTL程序进行晶体结构分析的方法-1.ppt

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1、SHELXTL有以下程序有以下程序: windows 界面界面XPREP：为结构解析准备为结构解析准备 .INS文件程序。文件程序。XS：直接法和直接法和Patterson法解析结构程序。法解析结构程序。XP /XSHELL：建立结构模型和绘图程序，图形界面，实时建立结构模型和绘图程序，图形界面，实时显示。显示。XL：结构精修程序结构精修程序XCIF ：给出键长键角等结构数据表格的程序。给出键长键角等结构数据表格的程序。一、一、SHELXTL文件文件 1. 文件名文件名 一般，同一结构一般，同一结构，所有文件都用相同的名所有文件都用相同的名（不能超过个字符），只是扩展名不同（不能超过个字符），

2、只是扩展名不同 2. 两个必要文件两个必要文件( (由由XPREPXPREP程序产生程序产生) ) *.hkl文件文件: :所有的衍射点，每一点一行所有的衍射点，每一点一行*.p4p: :矩阵文件，包含单胞参数矩阵文件，包含单胞参数 .raw: :CCDCCD最原始文件，为校正而保留最原始文件，为校正而保留._ls: :记录数据处理文件，包含数据完成度及最后记录数据处理文件，包含数据完成度及最后精修单胞参数所用的衍射点精修单胞参数所用的衍射点.abs: :吸收校正结果文件，主要包含吸收校正结果文件，主要包含Tmin，Tmax 3. .其它文件其它文件 reslstpltciffcfpcftex

3、 xs、xl、refine产生的文件产生的文件 记录记录xs、xl、refine过程和结果的文件过程和结果的文件 XP中做的图形文件中做的图形文件 晶体学信息文件晶体学信息文件 结构因子文件结构因子文件 晶体结构报表文件晶体结构报表文件 记录仪器型号、晶体外观等的文件记录仪器型号、晶体外观等的文件 4. .INS文件的建立和更新文件的建立和更新 结构解析和精修的过程，是结构解析和精修的过程，是ins文件建立和不文件建立和不断更新的过程，这主要是下列过程实现的：断更新的过程，这主要是下列过程实现的： xprep、xshellrefine、xl、xp、edit、copy SHELXTL结构分析的步

4、骤结构分析的步骤 1、准备反射点文件、准备反射点文件 .HKL，格式一般为，格式一般为h, k, l, Io, (I) 。2、使用、使用 XPREP 程序输入晶胞参数，进行数据统计和检查消光规律以确程序输入晶胞参数，进行数据统计和检查消光规律以确定空间群，输入分子式等等，程序结束时输出定空间群，输入分子式等等，程序结束时输出 .INS。该。该 .INS文件通常设文件通常设定了直接法的现行设置。定了直接法的现行设置。3、使用、使用 XS 解析结构，读入解析结构，读入 .HKL和和 .INS文件，结果输出到文件，结果输出到 .LST和和 .RES文件。文件。4、使用、使用 XP/XSHELL 读入

5、读入 .RES文件，建立初始结构模型，结果输出文件，建立初始结构模型，结果输出到到 .INS文件，该文件，该 .INS文件通常设定了最小二乘法修正和文件通常设定了最小二乘法修正和Fourier 合成的合成的设置。设置。5、使用、使用 XL 读入读入 .HKL和和 .INS文件，进行结构模型的最小二乘法修正和文件，进行结构模型的最小二乘法修正和Fourier合成（通常为差值合成（通常为差值Fourier合成），结果输出到合成），结果输出到 .LST和和 .RES文件。文件。6、重复、重复4，5过程不断扩展完善结构模型和精修，直到结构修正收敛和偏过程不断扩展完善结构模型和精修，直到结构修正收敛和偏

6、离因子最低。离因子最低。7、生成数据、生成数据CIF表格表格。SHELXTL的主要子程序和文件的主要子程序和文件*.ins*.hklXPREPXSXLXPXCIF*.resXSHELL*.cif*.fcf*.ps*.sav*.plt*.lst*.tex*.pcfRunning XPREP mean (I/sigma) 1 :基本不可解基本不可解：13 弱：弱： 大空腔结构化合物大空腔结构化合物310：有机晶体：有机晶体10：配合物，无机晶体：配合物，无机晶体基本数据：看衍射点强度基本数据：看衍射点强度根据消光，判断晶格类型根据消光，判断晶格类型 ：一般都是系统默认的，好的数据，竖向的参数都为零

7、。一般都是系统默认的，好的数据，竖向的参数都为零。若有多项为零，先选默认的，解不出来，再改另一项。若有多项为零，先选默认的，解不出来，再改另一项。寻找最高对称性寻找最高对称性： Bravias 点阵点阵按照衍射点的一致性因子R(sym)来选取最高的对称性R(sym ) 0.15 beliveable 若出现多个晶系：尽可能选择R(int)值低的 尽可能选高对称性的确定空间群确定空间群 默认的 可手动输入有心群与非心群判断有心群与非心群判断接近0.968 有心；接近0.736 非心判断晶格类型空间群选择：空间群选择：一般选一般选CFOM最小：程序缺省设置，但常需要进行多次选择判断最小：程序缺省设

8、置，但常需要进行多次选择判断注意：非心群比有心群的注意：非心群比有心群的CFOM要小要小除非是手性的，大部分都是有心群，选择时可改为有心群除非是手性的，大部分都是有心群，选择时可改为有心群看完整度看完整度空间群越对称，越高，需要点越少低原因：空间群选低了，找高空间群 晶体数据不好输入元素种类，尤其是重原子，但数目不重要（输入元素种类，尤其是重原子，但数目不重要（原子要大写原子要大写）CHONBFeCoCl输入分子式：输入分子式：Input Name 一般都是输入一般都是输入 1Input Y 之后点回车即可之后点回车即可T:参数设置参数设置 change TOLERANCES 改N值，改大 5

9、 20改A值，i/sigma 改小改G值，降低 改成0.5保存 之后从新定晶系，空间群，还是不行的 就得重新收数据了 若选不出空间群，可选 change TOLERANCES2) 用用XS进行初始套运算进行初始套运算点生成的点生成的1.hkl文件，再点文件，再点XS进行运算，会生成一个进行运算，会生成一个ins文件，系统默认直接法文件，系统默认直接法直接法：直接法：TITL 1 in C2/c CELL 0.710730 30.1927 8.5175 13.9108 90.0000 95.1300 90.0000 ZERR 8.00 0.0146 0.0042 0.0071 0.0000 0.

10、0100 0.0000LATT 7 SYMM -X, Y, 0.5-Z SFAC C H N O Cr UNIT 144 112 24 56 8TEMP 25TREFHKLF 4ENDPatterson法：法：TITL 1 in C2/c CELL 0.710730 30.1927 8.5175 13.9108 90.0000 95.1300 90.0000 ZERR 8.00 0.0146 0.0042 0.0071 0.0000 0.0100 0.0000LATT 7 SYMM -X, Y, 0.5-Z SFAC C H N O Cr UNIT 144 112 24 56 8TEMP 25

11、PATTHKLF 4END含有四周期以上重原子，足够强度衍射数据，先找出重原子数据含有四周期以上重原子，足够强度衍射数据，先找出重原子数据XS计算结果的评估计算结果的评估 # 直接法，直接法，RE越小越好，越小越好，RE0.4 可解可解CFOM值值0.2不好不好如果CFOM值不好，可以改ins文件中的TREF,改成TREF 5000 多算几轮 如果RE值太大，可以改格子类型LATT 1，有+1变成-1将有心群变成非心群。（+：有心群；-：非心群） * 如果得到的原子或峰的位置能够构成合理的化学结构，如果得到的原子或峰的位置能够构成合理的化学结构，就要通过删除不合理的原子或（就要通过删除不合理的

12、原子或（Q）峰，并把峰，并把Q 峰选择后定峰选择后定为相应的原子。操作方法是：为相应的原子。操作方法是：选择原子或（选择原子或（Q）峰的方法：峰的方法： a 光标指在欲选择位置，点光标指在欲选择位置，点S 键。可依次选择所有的要选键。可依次选择所有的要选择的原子或择的原子或Q 峰峰 c 用用Select菜单（或背景右手键点菜单（或背景右手键点“Select”）可选择部分和所可选择部分和所有的原子或有的原子或Q 峰，顺序与原顺序相同峰，顺序与原顺序相同 b 光标指在欲选择位置，右手键点光标指在欲选择位置，右手键点“Select”，可依次选择原可依次选择原子子 d 按住按住“Shift”键，左手键

13、拖出一个选择框并同时轻开，可选键，左手键拖出一个选择框并同时轻开，可选择一个或多个原子择一个或多个原子点XSHELL进入，进行结构指认，结构精修删除原子或（删除原子或（Q）峰的方法：峰的方法： a 光标指在欲删除位置（原子或键）光标指在欲删除位置（原子或键） ，点，点K 键键 b 光标指在欲删除位置，右手键点光标指在欲删除位置，右手键点Bonds and Angles，再在对话框中点再在对话框中点“Delete” e 点点refine菜单，系统会提示有菜单，系统会提示有Q 峰没命名，并峰没命名，并选择所有选择所有Q 峰，顺序与原来顺序相同峰，顺序与原来顺序相同e 在在ins文件删除文件删除 c

14、 光标指在欲删除位置，右手键点光标指在欲删除位置，右手键点“Delete” d 先选择，再点先选择，再点Select菜单中的菜单中的Kill selected 恢复删错的原子或（恢复删错的原子或（Q）峰的方法：峰的方法： a 先选择，再用先选择，再用Lablels菜单中的菜单中的Group label 命名（标记）原子或（命名（标记）原子或（Q）峰的方法：峰的方法： 点点“EditRestore Killed Atom”，先选择要恢先选择要恢复的原子（或复的原子（或Q峰），再点峰），再点“Restore” b 光标指在要命名的位置，用右手键的光标指在要命名的位置，用右手键的Edit c 光标指

15、在欲命名位置，右手键点光标指在欲命名位置，右手键点Bonds and Angles，再在对话框中点再在对话框中点“Rename”常用常用 的小技巧：的小技巧： a 解析和精修结构解析和精修结构 的初期，可把的初期，可把C、O、N都定为都定为C b 如果独立单元中分子较多，可光标指在如果独立单元中分子较多，可光标指在 一个分子一个分子 中的某一原子上，再用右手键菜单中的中的某一原子上，再用右手键菜单中的UNIQ指令指令把把 其分离出来处理其分离出来处理 注意：命名完此片段，一定要点注意：命名完此片段，一定要点Fmol c 如果独立单元只是分子的一部分，原子不好取舍，如果独立单元只是分子的一部分，

16、原子不好取舍， 可用右手键菜单中的可用右手键菜单中的GROW指令把分子长全处理指令把分子长全处理* 结构精修的典型步骤结构精修的典型步骤 A 在在XSHELLXSHELL中用中用RefineRefine精修各向同性的非氢原子精修各向同性的非氢原子 定出基本正确的结构模型后，在前几轮精修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（各向同性）中，可以通过检查R1和和U值，来检值，来检查原子确定的是否正确，并逐步指认出非氢原子查原子确定的是否正确，并逐步指认出非氢原子 R1应小于应小于0.4（wR2为为0.50.7），越小越好），越小越好温度因子温度因子 U应在应在0.1以下

17、以下 C1 1 0.155832 0.182795 0.318988 11.00000 0.00001原子原子 序号序号 x y z 占有率占有率 温度因子温度因子温度因子：温度因子： 原子是否正确原子是否正确 过大：过大： 偏重偏重 过小：过小： 偏轻偏轻B 进一步精修：进一步精修：主体结构的确定主体结构的确定各向异性：各向异性： ANIS针对温度因子针对温度因子ANIS 温度因子用六个参数表示，原子的热振动为温度因子用六个参数表示，原子的热振动为取向的三轴椭球取向的三轴椭球进行这步操作，可以大幅降低R1值和goof值 对于具有确定立体结构的有机基团，可采用对于具有确定立体结构的有机基团，可

18、采用理论加氢；对于无法理论加氢的，如水分子，可理论加氢；对于无法理论加氢的，如水分子，可从差值从差值Fourier图中找出氢原子，参加精修的情况图中找出氢原子，参加精修的情况视视 数据的质量而定数据的质量而定 C 计算计算/ /指认并精修氢原子指认并精修氢原子理论加氢的方法理论加氢的方法退出退出XSHELL，在在Edit-.ins文件的命令区，添加指令：文件的命令区，添加指令：HFIX mn 需加氢原子名（产生需加氢原子名（产生AFIX固定）固定）m 是一或两位数，指定氢的类型：是一或两位数，指定氢的类型： =1 叔叔-H， =2 仲仲-H， =3（或或13） 伯伯-H， =4 芳芳-H， =

19、8（或或14） X-O-H， =9 X=CH2或或X-NH2， =15 笼状笼状B-Hn 是一位数，指定固定的类型：是一位数，指定固定的类型： =1 坐标、占有率、位移因子固定坐标、占有率、位移因子固定， =2 占有率、位移因子固定占有率、位移因子固定， =3（或或7） 坐标固定坐标固定， =4 同同3，但允许修正，但允许修正X-H的键长（方向固定）的键长（方向固定）然后进行然后进行XL精修，完成后进入精修，完成后进入XSHELL继续精修继续精修 也可在也可在XSHELL中先点中先点Atoms-Hybridize All 再再点点Atoms-Calculate Hydrogens 然后检查然后

20、检查H加的是否合理，如不合理，可打开加的是否合理，如不合理，可打开Edit-Edit Current File修改不合理的部分，再用修改不合理的部分，再用Refine继续精修继续精修 还可在还可在XSHELL中先选择同类原子，再用中先选择同类原子，再用Select Atoms Set HFIX分别进行加氢分别进行加氢D D 水分子加氢水分子加氢 H2O上的上的H一般从差值电子密度上获得，用限制一般从差值电子密度上获得，用限制O-H 距距离和离和 H-O-H 来修正：来修正：直接在直接在Xshell中中uniq O1Wuniq O1W直接看它周围的残峰直接看它周围的残峰,将合适角度的残峰命名为将

21、合适角度的残峰命名为h1wa h1wb若没有若没有 可以将残峰数加大可以将残峰数加大 直到有为止直到有为止editeditKill all Q-peaksKill all Q-peaks先不要计算先不要计算打开打开ins找到刚才命令的找到刚才命令的h1wa h1wb例如例如H2WA 2 0.545700 0.680000 0.026600 11.000000 0.050000H2WB 2 0.233200 0.150000 0.035500 11.000000 0.050000改为改为AFIX 3AFIX 3H2WA 2 H2WA 2 0.545700 0.545700 0.680000 0.

22、680000 0.026600 11.000000 -1.2000000.026600 11.000000 -1.200000H2WB 2 0.233200 0.150000 0.035500 11.000000 -1.200000H2WB 2 0.233200 0.150000 0.035500 11.000000 -1.200000AFIX 0AFIX 0保存保存ins之后再之后再XL计算计算在进入在进入XP中中fmolfmolinfoinfokill $qkill $qhimphimp (O-H (O-H键自动固定为键自动固定为0.85)FileFile？XL XL 检查检查cif若是报

23、错的话若是报错的话 可以通过可以通过 命名水分子周围其它方向的命名水分子周围其它方向的氢键来解决，但是不是绝对能解决氢键来解决，但是不是绝对能解决（指精修结果收敛）指精修结果收敛）E 收敛收敛 即精修到原子坐标、位移参数、占有率等参即精修到原子坐标、位移参数、占有率等参数至目标值范围内数至目标值范围内 被精修的参数的最大绝对漂移被精修的参数的最大绝对漂移(maximum absolute value of the shift)的值不再变化，并且在的值不再变化，并且在0.01（甚至（甚至0.001）以下）以下 平均漂移值平均漂移值(Mean shift)几乎为零几乎为零 Max.dU0.02 一

24、套好的数据精修出正确结构之后，一套好的数据精修出正确结构之后，wR20.15，R10.05。R1最大不能超过最大不能超过0.12 这样会有这样会有A级错误。级错误。 GOOF值接近于值接近于1（可通过调整（可通过调整WGHT值来实现）值来实现） 如果精修很难收敛，或某些参数不好，可用删除如果精修很难收敛，或某些参数不好，可用删除一些坏点的方法来解决一些坏点的方法来解决。删除坏点的方法：删除坏点的方法： 每次精修完后，程序都每次精修完后，程序都 会自动产生会自动产生50个坏点，个坏点，写在写在lst文件中，查到后可把它们的文件中，查到后可把它们的h、k、l 值加上值加上OMIT指令写在指令写在i

25、ns文件中，继续精修即可，如：文件中，继续精修即可，如：Most Disagreeable Reflections (* if suppressed or used for Rfree) h k l Fo2 Fc2 Delta(F2)/esd Fc/Fc(max) Resolution(A) 0 3 4 69.18 13.30 5.03 0.013 2.36 1 0 1 22003.93 25827.84 4.65 0.580 11.57 -4 3 3 195.94 122.96 4.31 0.040 2.16 -6 4 6 -1.27 60.32 4.31 0.028 1.48 -16 5

26、2 -31.82 514.28 3.99 0.082 0.85 -2 4 14 0.16 81.20 3.68 0.033 1.12 2 0 0 2576.75 2229.44 3.67 0.171 7.93 -8 3 11 755.49 954.47 3.64 0.112 1.22.lstTITL 040518b in P2(1)/n .SFAC C H N S Sn Cl UNIT 80 92 8 8 4 12 omit 0 3 4 omit 1 0 1omit -4 3 3omit -6 4 6omit -16 5 2L.S. 8EXTI 0.00224ACTABOND FMAP 2PLAN 20WGHT 0.028000 1.235100 FVAR 0.412890.ins