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用于确定小分子结构的金标准是X射线晶体学



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小分子 – 从天然存在的代谢物和激素到合成药物和杀虫剂 –
对生物有很大的影响。但是,对于科学家来说,了解分子是如何工作以及如何设计有益的分子,他们需要知道原子和化学键的精确排列。现在,研究人员已经找到了一种更快,更简单,更可靠的方法来解决小分子的结构问题。他们在ACS
Central Science报告了他们的结果。

目前,用于确定小分子结构的金标准是X射线晶体学。在这项技术中,研究人员将一个小分子结晶,然后用X射线轰击晶体,X射线以复杂的图案衍射,揭示分子的三维结构。然而,对于许多化合物来说,生产大量高质量的晶体是耗时的或不可能的。Brian
Stoltz,Jose Rodriguez,Hosea Nelson和Tamir
Gonen想知道他们是否可以使用一种形式的低温电子显微镜来表征小分子。这项技术被称为微晶电子衍射(MicroED),是5年前开发的用于研究蛋白质结构的技术。在这种技术中,电子束而不是X射线从晶体衍射,这可以比X射线晶体学所需的电子束小得多。

研究人员首先在含有数千个纳米晶体的粉状黄体酮样品上测试了MicroED。他们旋转单晶并从不同角度收集电子衍射数据,在不到30分钟内以高分辨率(1埃)确定激素的结构,而X射线晶体学则为数周或数月。他们继续成功地描述了其他11种天然,合成和医药产品,包括对乙酰氨基酚,布洛芬和几种抗生素。研究人员甚至通过研究单个纳米晶体,在混合物中发现了四种不同的分子。研究人员使用MicroED分析了X射线晶体学通常所需尺寸的十亿分之一的晶体。

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