(厦门大学化学系 361005)

M.vonLaue 于 1912 年证实 X 光通过晶体产生衍射是现代科学中的一个关键性实验,它揭示了 X 光的波动性,并为晶体结构的研究开辟了门径,导致化学、物理学、生物学、矿物学、材料科学和晶体学本身真正进入分子水平,而且加速了它们之间的相互渗透,产生出新的学科生长点。

著名的结构化学家 J.D.Dunitz 说过:倘若没有 X 光晶体学的发现, 真难想象当今化学会是一个什么局面。当前,大量的无机、有机分子和生物大分子的精确而又全面的结构信息主要来源于 X 光晶体衍射这个强有力的实验手段。由于 X 光、电子、中子和同步辐射先后用作衍射源, 晶体结构测定理论和复杂计算机编程的发展以及自动四圆衍射仪和图像显示的进步,“晶体结构分析”这门古老学科正对化学和其它科学技术不断作出新的贡献。

根据统计,利用衍射方法测定晶体结构的论文正以每年超过 4000 篇的速度发表。这些分子和晶体结构信息是今日化学进展的重要标志,是人类认识自然、研究物质的组成、结构和性能以及相互转化的规律的宝贵财富。我们应高度重视这些科学储备的意义并善于利用这些资源。有幸的是,晶体学数据的整理和国际合作是如此卓有成效,在自然科学诸分科中堪称先进,化学家在检索或通过计算机查询时可以信手拈来,几乎不费什么功夫。

根据晶体学数据并籍助计算机绘制的分子结构立体视图受到非晶体学家们的极大重视。这种成对出现的图形在当今化学杂志上到处可见, 它们描绘的不是一个分子的平面结构式而是立体构型。例如以小圆球表示氢原子,以热示性椭球表示非氢原子,配合物[M(H2O)2(C6H7N)4]

(ClO4)2(M=Cu,Co,Ni)中络阳离子的结构如下图所示。当用手掌或纸片将您的左右眼隔开并凝视左右视图为一个图形时,不难看到一幅美丽的三维空间结构图形,尤如一精制的分子模型呈现在你眼前。

晶体结构分析究竟如何影响化学的发展已有文献摘选进行过历史回顾,也有从横的方面讨论空间结构测定和构象分析,以及从静态结构探索化学反应的历程等。本文拟介绍晶体结构分析与当今化学前沿有关的某些方面,以求管中窥豹。