JP6796842B2 - How to estimate Hansen solubility index - Google Patents
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Description
本発明は、物質のハンセン溶解度指数の推算方法、装置、プログラム、及び溶媒選定方法に係り、より詳細には、対象とする物質の分子構造を構成する基団の、ハンセン溶解度指数を構成する未知のパラメータを、コンピュータを用いて推算することにより、対象とする物質のハンセン溶解度指数を推算する技術に関する。 The present invention relates to a method for estimating the Hansen solubility index of a substance, an apparatus, a program, and a solvent selection method, and more specifically, the unknown constituting the Hansen solubility index of the group constituting the molecular structure of the target substance. The present invention relates to a technique for estimating the Hansen solubility index of a target substance by estimating the above parameters using a computer.
一般に、ある物質をある溶媒に溶かすという処理は、「物質の溶解性」という物理的概念に依拠するものである。しかし、実際には、多くの産業において広範に要請されているにも拘らず、対象とする物質を効果的に溶解する溶媒を探し当てることは容易ではない。 In general, the process of dissolving a substance in a solvent relies on the physical concept of "solubility of the substance". However, in reality, despite the widespread demands of many industries, it is not easy to find a solvent that effectively dissolves the substance of interest.
例えば、石油精製の過程においては、重質油の分解処理をはじめとする様々な場面で、コークの前駆体であるアスファルテンの凝集を緩和、抑制する必要がある。そのため、アスファルテンの凝集を緩和、抑制する溶媒（溶剤）を原料油に予め混合しておくことが通常行われている。この場合において、原料油である重質油の性状は一定ではなく、原料油のもととなる原油の油種、性状により常に変化するものである。このため、重質油の分解処理装置の運転においては、重質油に混合される溶媒の種類及び量は、永年蓄積されてきた知見に基づいて経験的に選定されていた。 For example, in the process of petroleum refining, it is necessary to alleviate and suppress the agglutination of asphaltene, which is a precursor of cork, in various situations such as the decomposition treatment of heavy oil. Therefore, it is usual practice to premix a solvent (solvent) that relaxes or suppresses the aggregation of asphaltene with the raw material oil. In this case, the properties of the heavy oil, which is the raw material oil, are not constant and always change depending on the oil type and properties of the crude oil that is the source of the raw material oil. Therefore, in the operation of the heavy oil decomposition treatment apparatus, the type and amount of the solvent mixed with the heavy oil have been empirically selected based on the knowledge accumulated over many years.
一方、近年、原油の輸入先の多様化、輸入原油の多種化等の事情のため、重質油などの原料油の性状が多様化している。このため、原料油の様々な性状に迅速に対応することが一層重要となってきている。そこで、本出願に係る発明者らは、重質油に含まれるアスファルテンの凝集を抑制、緩和する技術について鋭意研究した結果、アスファルテンと溶媒とのハンセン溶解度指数の差（Δδ）と、アスファルテンの凝集度との間に一定の関係があることを見出し、その差（Δδ）を指標として溶媒を選定する方法を開発した。かかる選定方法が、下記の特許文献１に記載されている。 On the other hand, in recent years, the properties of raw material oils such as heavy oils have diversified due to the diversification of crude oil import destinations and the diversification of imported crude oils. For this reason, it is becoming more important to quickly respond to various properties of raw material oil. Therefore, as a result of diligent research on a technique for suppressing and alleviating the aggregation of asphaltene contained in heavy oil, the inventors of the present application have found that the difference in Hansen solubility index (Δδ) between asphaltene and a solvent and the aggregation of asphaltene. We found that there is a certain relationship with the degree, and developed a method for selecting a solvent using the difference (Δδ) as an index. Such a selection method is described in Patent Document 1 below.
アスファルテンの溶解・凝集に深く関与する溶媒のハンセン溶解度指数の値は、文献等により報告されている既知のものを用いることができる。しかし、ハンセン溶解度指数値が報告されていない未知の溶媒の場合は適用することができない。そのため、あらゆる溶媒について、その正確なハンセン溶解度指数値を計算により求める方法が望まれていた。 As the value of the Hansen solubility index of the solvent deeply involved in the dissolution / aggregation of asphaltene, known values reported in the literature and the like can be used. However, it cannot be applied to unknown solvents for which the Hansen solubility index value has not been reported. Therefore, a method for calculating the accurate Hansen solubility index value for all solvents has been desired.
固体及び液体の物質のハンセン溶解度指数値を算出する方法として、上記の非特許文献１に記載のKrevelen & Hoftyzerの方法及びその算出式が知られている。この方法は、物質の分子構造式を「-CH3」のような基団に分解し、それぞれの基団に固有の、ハンセン溶解度指数を構成するパラメータ値を一定の計算式に代入して計算すれば、当該物質のハンセン溶解度指数値が求められるというものである。 As a method for calculating the Hansen solubility index value of a solid or liquid substance, the method of Krevelen & Hoftyzer described in Non-Patent Document 1 described above and the calculation formula thereof are known. In this method, the molecular structural formula of a substance is decomposed into groups such as "-CH3", and the parameter values that make up the Hansen solubility index, which are unique to each group, are substituted into a certain formula for calculation. For example, the Hansen solubility index value of the substance is obtained.
ところが、非特許文献１には、限定された種類の基団についてしかパラメータ値が記載されていない。このため、アスファルテンのような複雑な分子構造式及び特殊な基団を多く含む物質については、既知の基団のパラメータ値のみを用いてハンセン溶解度指数値を計算することが困難であった。 However, Non-Patent Document 1 describes parameter values only for a limited type of group. For this reason, it has been difficult to calculate the Hansen solubility index value using only the parameter values of known groups for substances having a complicated molecular structural formula and a large amount of special groups such as asphaltene.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、ハンセン溶解度指数値が未知の物質について、その分子構造式に基づいて、極めて正確なハンセン溶解度指数値を計算により求める方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a method for obtaining an extremely accurate Hansen solubility index value by calculation based on the molecular structural formula of a substance whose Hansen solubility index value is unknown. I am aiming.
本出願に係る発明者らは、ハンセン溶解度指数値が未知の物質について、極めて正確なハンセン溶解度指数値を計算により求める方法について鋭意研究した結果、当該物質の分子構造式がわかれば、上記の非特許文献１に記載の方法を用いるにあたり、上記の非特許文献１において基団に固有のパラメータであるFd, Fp, Ehの値が示されていない基団について、それらパラメータの値を求めるための計算方法を案出した。ひいては、これらの値が求まることにより、その物質のハンセン溶解度指数値を求めることができることを見出した。そして、かかる知見に基づき、本発明を完成させた。 As a result of diligent research on a method for calculating an extremely accurate Hansen solubility index value for a substance having an unknown Hansen solubility index value, the inventors of the present application can find out the molecular structural formula of the substance. In using the method described in Patent Document 1, the values of the parameters of Fd, Fp, and Eh, which are the parameters peculiar to the group in the above-mentioned Non-Patent Document 1, are not shown for the group. I devised a calculation method. As a result, it was found that the Hansen solubility index value of the substance can be obtained by obtaining these values. Then, based on such findings, the present invention was completed.
本発明の物質のハンセン溶解度指数推算方法は、コンピュータにより物質のハンセン溶解度指数を算出する方法であって、
（１）対象物質の分子構造情報を取得するステップと、
（２）対象物質の分子構造を基団に分解するステップと、
（３）対象物質の分子構造に含まれる基団ごとの数を計数するステップと、
（４）各基団の、ハンセン溶解度指数を構成するパラメータを取得するステップと、
（５）各基団のパラメータに基づいて、前記対象物質のハンセン溶解度指数を算出するステップと
を有し、
前記ステップ（４）は、パラメータが未知の目的基団のパラメータを推算するステップを含むことを特徴としている。
The method for estimating the Hansen solubility index of a substance of the present invention is a method for calculating the Hansen solubility index of a substance by a computer.
(1) Steps to acquire molecular structure information of the target substance,
(2) Steps to decompose the molecular structure of the target substance into groups,
(3) A step of counting the number of each group contained in the molecular structure of the target substance, and
(4) Steps to acquire the parameters constituting the Hansen solubility index of each group, and
(5) It has a step of calculating the Hansen solubility index of the target substance based on the parameter of each group.
The step (4) is characterized in that the parameter includes a step of estimating the parameter of an unknown target group.
本発明によれば、対象物質の分子構造中の基団（「原子団」、「基」ともいう）の、ハンセン溶解度指数を構成する未知のパラメータ値を推算して、対象物質のハンセン溶解度指数を推算することができる。 According to the present invention, the Hansen solubility index of the target substance is estimated by estimating the unknown parameter value constituting the Hansen solubility index of the group (also referred to as “atomic group” or “group”) in the molecular structure of the target substance. Can be estimated.
また、本発明のハンセン溶解度指数推算方法において、好ましくは、目的基団のパラメータを推算するステップは、
（ａ）未知基団を含み、かつ、ハンセン溶解度指数が既知である別物質の分子構造情報を取得するステップと、
（ｂ）別物質の分子構造を基団に分解するステップと、
（ｃ）基団ごとの数を計数するステップと、
（ｄ）目的基団のパラメータに暫定値を代入するステップと、
（ｅ）目的基団の前記暫定値及び他の基団のパラメータに基づいて、別物質のハンセン溶解度指数を算出するステップと、
（ｆ）別物質の算出したハンセン溶解度指数と、別物質の既知のハンセン溶解度指数との差を算出するステップと、
（ｇ）目的基団を含み、かつハンセン溶解度指数が既知である複数の物質について、ステップ（ａ）〜（ｆ）を繰り返すステップと、
（ｈ）複数の物質についてハンセン溶解度指数差が最小となるように、最小二乗法を用いて、目的基団の最適パラメータを算出するステップと
を有する。
Further, in the Hansen solubility index estimation method of the present invention, preferably, the step of estimating the parameter of the target group is
(A) A step of acquiring molecular structure information of another substance containing an unknown group and having a known Hansen solubility index.
(B) A step of decomposing the molecular structure of another substance into a group,
(C) Steps to count the number for each group and
(D) A step of substituting a provisional value for the parameter of the target base, and
(E) A step of calculating the Hansen solubility index of another substance based on the provisional value of the target group and the parameters of the other group.
(F) A step of calculating the difference between the Hansen solubility index calculated by another substance and the known Hansen solubility index of another substance.
(G) A step of repeating steps (a) to (f) for a plurality of substances containing the target group and having a known Hansen solubility index.
(H) It has a step of calculating the optimum parameter of the target group by using the least squares method so that the Hansen solubility index difference is minimized for a plurality of substances.
これにより、対象物質の分子構造中の基団の、ハンセン溶解度指数を構成する未知のパラメータ値を、最小二乗法により推算して、対象物質のハンセン溶解度指数を推算することができる。 Thereby, the unknown parameter value constituting the Hansen solubility index of the base group in the molecular structure of the target substance can be estimated by the least squares method to estimate the Hansen solubility index of the target substance.
また、本発明のハンセン溶解度指数推算方法において、好ましくは、同一分子組成の基団（即ち、構成原子が同一の原子団）を、分子構造中の環との関係で区別して、前記基団を分類する。
これにより、基団のパラメータをより正確に推算することができ、その結果、その基団を含む物質のハンセン溶解度指数をより正確に推算することができる。
Further, in the Hansen solubility index estimation method of the present invention, preferably, groups having the same molecular composition (that is, atomic groups having the same constituent atoms) are distinguished from each other in relation to the ring in the molecular structure, and the group is used. Classify.
This makes it possible to estimate the parameters of the base more accurately, and as a result, the Hansen solubility index of the substance containing the base can be estimated more accurately.
また、本発明のハンセン溶解度指数推算方法において、好ましくは、同一分子組成の基団（即ち、構成原子が同一の原子団）を、分子構造中で鎖を構成している基団と、環に直接結合している基団と、環を形成している基団とを区別して分解される。
このように、環との関係において基団を区別することにより、基団のパラメータをより正確に推算することができ、その結果、その基団を含む物質のハンセン溶解度指数をより正確に推算することができる。
Further, in the Hansen solubility index estimation method of the present invention, preferably, a group having the same molecular composition (that is, an atomic group having the same constituent atoms) is formed into a ring with a group constituting a chain in the molecular structure. The directly bonded base group and the ring-forming base group are distinguished and decomposed.
By distinguishing the group in relation to the ring in this way, the parameter of the group can be estimated more accurately, and as a result, the Hansen solubility index of the substance containing the group can be estimated more accurately. be able to.
本発明のハンセン溶解度指数推算装置は、物質のハンセン溶解度指数を推算する装置であって、対象物質の分子構造情報を取得する構造情報取得部と、対象物質の分子構造を基団に分解し、記基団ごとの数を計数する分解、係数部と、各基団の、ハンセン溶解度指数を構成するパラメータを取得する基団パラメータ取得、算出部と、各基団のパラメータに基づいて、対象物質のハンセン溶解度指数を算出するハンセン溶解度指数算出部とを有し、基団パラメータ取得、算出部は、パラメータが未知の目的基団のパラメータを推算することを特徴としている。 The Hansen solubility index estimation device of the present invention is a device for estimating the Hansen solubility index of a substance, and decomposes the structural information acquisition unit for acquiring the molecular structure information of the target substance and the molecular structure of the target substance into a group. Decomposition that counts the number of each base, the coefficient part, and the base parameter acquisition, calculation part that obtains the parameters that make up the Hansen solubility index of each base, and the target substance based on the parameters of each base. It has a Hansen solubility index calculation unit for calculating the Hansen solubility index of the above, and is characterized in that the base parameter acquisition and calculation unit estimates the parameters of the target base whose parameters are unknown.
本発明によれば、対象物質の分子構造中の基団の、ハンセン溶解度指数を構成する未知のパラメータ値を推算して、対象物質のハンセン溶解度指数を推算することができる。 According to the present invention, the Hansen solubility index of the target substance can be estimated by estimating the unknown parameter value constituting the Hansen solubility index of the base group in the molecular structure of the target substance.
本発明のプログラムは、コンピュータに、請求項１〜３のいずれか一項に記載の物質のハンセン溶解度指数推算方法を実行させることを特徴としている。 The program of the present invention is characterized in that a computer is made to execute the Hansen solubility index estimation method for a substance according to any one of claims 1 to 3.
本発明のプログラムによれば、コンピュータを請求項４記載のハンセン溶解度指数推算装置として機能させることができる。これにより、物質のハンセン溶解度指数を推算することができる。 According to the program of the present invention, the computer can function as the Hansen solubility index estimation device according to claim 4. This makes it possible to estimate the Hansen solubility index of the substance.
本発明の溶媒選定方法によれば、請求項１〜３のいずれか一項に記載の物質のハンセン溶解度指数推算方法により算出された対象物質のハンセン溶解度指数に基づいて、前記対象物質と混合する溶媒を選定することを特徴としている。 According to the solvent selection method of the present invention, the substance is mixed with the target substance based on the Hansen solubility index of the target substance calculated by the Hansen solubility index estimation method of the substance according to any one of claims 1 to 3. It is characterized by selecting a solvent.
これにより、物質のハンセン溶解度指数の推算結果に基づいて、適切な溶媒種を選定することができる。 As a result, an appropriate solvent type can be selected based on the estimation result of the Hansen solubility index of the substance.
本発明によれば、対象物質の分子構造中の基団の、ハンセン溶解度指数を構成する未知のパラメータ値を推算して、対象物質のハンセン溶解度指数を推算することができる。 According to the present invention, the Hansen solubility index of the target substance can be estimated by estimating the unknown parameter value constituting the Hansen solubility index of the base group in the molecular structure of the target substance.
（１．Krevelen & Hoftyzerの方法）
本発明の実施形態の説明に先立ち、非特許文献１に記載のKrevelen & Hoftyzerの固体及び液体の物質のハンセン溶解度指数値を算出する方法について説明する。
(1. Krevelen &Hoftyzer's method)
Prior to the description of the embodiment of the present invention, the method for calculating the Hansen solubility index value of the solid and liquid substances of Krevelen & Hoftyzer described in Non-Patent Document 1 will be described.
Krevelen & Hoftyzerの方法では、以下のようにして、ある「化合物X」のハンセン溶解度指数値をコンピュータにより算出する。
（１）まず、ある物質のハンセン溶解度指数値(δt)は、次の式で求められる。
In the method of Krevelen & Hoftyzer, the Hansen solubility index value of a certain "Compound X" is calculated by a computer as follows.
(1) First, the Hansen solubility index value (δt) of a certain substance is calculated by the following formula.
ハンセン溶解度指数値（ＨＳＰ）とは、ある物質がある溶媒にどのくらい溶けるのかを示す溶解性の指標であり、溶解性を［分散項（δｄ）、分極項（δｐ）、水素結合項（δｈ）］のベクトルで表すものである。ハンセン溶解度指数値の模式図を示す。 The Hansen solubility index value (HSP) is an index of solubility indicating how much a substance is soluble in a certain solvent, and the solubility is defined as [dispersion term (δ d ), polarization term (δ p ), hydrogen bond term (hydrogen bond term). It is represented by a vector of δ h )]. The schematic diagram of the Hansen solubility index value is shown.
（２）また、δd, δp, δhは、次の式で求められる。 (2) Further, δd, δp, and δh can be obtained by the following equations.
ここで、Fd値((MJ/m3)1/2・mol-1)とは、各「基」の分散力に起因するモル引力定数であり、Fp値((MJ/m3)1/2・mol-1)とは、各「基」の双極子間力に起因するモル引力定数であり、Eh値(J・mol-1)とは、各「基」の水素結合エネルギーである。 Here, the Fd value ((MJ / m 3 ) 1/2 · mol -1 ) is the molar attractive force constant due to the dispersion force of each "group", and the Fp value ((MJ / m 3 ) 1 / 2 · mol -1 ) is the molar attractiveness constant due to the dipole interpolar force of each “group”, and the Eh value (J · mol -1 ) is the hydrogen binding energy of each “group”.
また、Vはモル体積であり、式(3)により求めることができる。 Further, V is a molar volume and can be obtained by Eq. (3).
ここでＶｃは各「基」のモル体積である。 Where Vc is the molar volume of each "group".
（３）ここで、Krevelen & Hoftyzerの文献では、28種の「基」について、Fd値, Fp値, Eh値が示されている。(D.W.van Krevelen , K.te Nijenhuis著 「Properties of Polymers(4ed.2009)」 215ページ)。また、Vc値については、同195−197ページに各種の「基」について記載されている。 (3) Here, in the literature of Krevelen & Hoftyzer, Fd value, Fp value, and Eh value are shown for 28 kinds of "groups". (D.W.van Krevelen, K.te Nijenhuis, Properties of Polymers (4ed.2009), p. 215). The Vc value is described for various "groups" on pages 195-197.
例えば、「ある化合物Z」が、１個の基Ａと２個の基Ｂと１個の基Ｃから成り立っている場合において、同文献215ページの表及び195−197ページの表には、基ＡのFd値として「ad」、Fp値として「ap」、Eh値として「ah」、Vc値として「av」という数値が記載され、基ＢのFd値として「bd」、Fp値として「bp」、Eh値として「bh」、Vc値として「bv」という数値が記載され、また、基ＣのFd値として「cd」、Fp値として「cp」、Eh値として「ch」、Vc値として「cv」という数値が記載されているとする。 For example, in the case where "a compound Z" is composed of one group A, two groups B and one group C, the table on pages 215 and 195-197 of the same document shows the groups. The Fd value of A is "a d ", the Fp value is " ap ", the Eh value is "a h ", the Vc value is "a v ", and the Fd value of the base B is "b d ". The Fp value is "b p ", the Eh value is "b h ", the Vc value is "b v ", and the Fd value of the base C is "c d ", and the Fp value is "c p ". It is assumed that the E h value is "c h " and the V c value is "c v ".
この場合、その化合物ZにおけるFd値, Fp2値, Eh値,Vc値は次のようになる。 In this case, the Fd value, Fp 2 value, Eh value, and Vc value in the compound Z are as follows.
なお、基Ｂだけ「2×」となっているのは、基Ｂは２個あるからである。 The reason why only the group B is "2x" is that there are two groups B.
（４）以上のFd値, Fp2値, Eh値,Vc値を、上記式(3)及び式(2)に代入すれば、化合物Zのδd, δp, δhが求まり、それを式(1)に代入すれば、化合物Zのハンセン溶解度指数値(δt)に到達することができる。 (4) By substituting the above Fd value, Fp 2 value, Eh value, and Vc value into the above equations (3) and (2), the δd, δp, and δh of the compound Z can be obtained, which can be obtained by the equation (1). ) Can be substituted to reach the Hansen solubility index value (δt) of compound Z.
このように、ある化合物のハンセン溶解度指数値を求めたいとき、その化合物を「基」に分解し、まず、化合物を構成しているすべての「基」のFd値, Fp値, Eh値及びVc値を知る。すべての「基」のFd値, Fp値, Eh値びVc値がわかれば、それらの値をKrevelen & Hoftyzerの式(即ち、上記式(2)及び(1))に代入することにより、その化合物のハンセン溶解度指数値を得ることができる。 In this way, when we want to obtain the Hansen solubility index value of a compound, we decompose the compound into "groups" and first, the Fd value, Fp value, Eh value and Vc of all the "groups" that make up the compound. Know the value. If the Fd value, Fp value, Eh value and Vc value of all "groups" are known, they can be substituted into the Krevelen & Hoftyzer equation (that is, the above equations (2) and (1)). The Hansen solubility index value of the compound can be obtained.
（２．装置）
次に、図１を参照して、本発明のハンセン溶解度指数推算装置の実施形態を説明する。図１は、実施形態のハンセン溶解度指数推算装置の機能ブロック図である。コンピュータに本発明のプログラムを実行させることにより、コンピュータがハンセン溶解度指数推算装置として機能する。
なお、図１では、情報の入力及び出力を行うインタフェースの図示を省略している。
(2. Equipment)
Next, an embodiment of the Hansen solubility index estimation device of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a functional block diagram of the Hansen solubility index estimation device of the embodiment. By causing the computer to execute the program of the present invention, the computer functions as a Hansen solubility index estimation device.
Note that FIG. 1 omits the illustration of an interface for inputting and outputting information.
本装置は、演算装置１と記憶部２とを備えている。演算装置１は、１つのＣＰＵで構成してもよいし、通信回線を介して互いに接続された複数の演算装置で構成されてもよい。また、記憶部２は、演算装置１に内蔵されていてもよいし、外部装置であってもよいし、通信回線を介して接続された記憶装置であってもよい。 This device includes an arithmetic unit 1 and a storage unit 2. The arithmetic unit 1 may be composed of one CPU, or may be composed of a plurality of arithmetic units connected to each other via a communication line. Further, the storage unit 2 may be built in the arithmetic unit 1, may be an external device, or may be a storage device connected via a communication line.
本演算装置１は、構造情報取得部１０と、分解、計算部２０と、基団パラメータ取得と、算出部３０と、ハンセン溶解度指数（ＨＳＰ）算出部４０とを有している。 The arithmetic unit 1 has a structural information acquisition unit 10, a decomposition / calculation unit 20, a base parameter acquisition unit, a calculation unit 30, and a Hansen solubility index (HSP) calculation unit 40.
（２−１．構造情報取得部）
構造情報取得部１０は、対象物質の分子構造情報を取得する。
（２−２．分解、計算部）
分解、計算部２０
対象物質の分子構造を基団に分解し、前記基団ごとの数を計数する
（２−３．基団パラメータ取得、算出部）
基団パラメータ取得、算出部３０は、各基団の、ハンセン溶解度指数を構成するパラメータを取得する。基団パラメータ取得、算出部３０はまた、図２のフローチャートを参照して後述するように、パラメータが未知の目的基団のパラメータを推算する。
（２−４．ハンセン溶解度指数（ＨＳＰ）算出部）
ハンセン溶解度指数（ＨＳＰ）算出部４０は、各基団のパラメータに基づいて、上述したKrevelen & Hoftyzerの方法により、対象物質のハンセン溶解度指数を算出する。
(2-1. Structural information acquisition unit)
The structure information acquisition unit 10 acquires the molecular structure information of the target substance.
(2-2. Disassembly, calculation part)
Disassembly, calculation unit 20
The molecular structure of the target substance is decomposed into groups, and the number of each group is counted (2-3. Group parameter acquisition and calculation unit).
The base parameter acquisition and calculation unit 30 acquires the parameters constituting the Hansen solubility index of each base. The base parameter acquisition / calculation unit 30 also estimates the parameters of the target base whose parameters are unknown, as will be described later with reference to the flowchart of FIG.
(2-4. Hansen Solubility Index (HSP) Calculation Unit)
The Hansen solubility index (HSP) calculation unit 40 calculates the Hansen solubility index of the target substance by the above-mentioned Krevelen & Hoftyzer method based on the parameters of each group.
（３．方法）
次に、図２を参照して、本発明のハンセン溶解度指数推算方法の実施形態を説明する。図２は、実施形態のハンセン溶解度指数推算方法のフローチャートである。本方法は、本発明のプログラムによりをコンピュータによって実行される。
(3. Method)
Next, an embodiment of the Hansen solubility index estimation method of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart of the Hansen solubility index estimation method of the embodiment. The method is performed by a computer according to the program of the present invention.
ここでは、対象物質である化合物ＡＸの未知のハンセン溶解度指数を推算する例を説明する。
まず、化合物ＡＸの分子構造情報として構造式を取得する（Ｓ１）。
Here, an example of estimating the unknown Hansen solubility index of compound AX, which is the target substance, will be described.
First, the structural formula is acquired as the molecular structure information of the compound AX (S1).
次に、化合物ＡＸの分子構造を基団に分解する（Ｓ２）。
このとき、同一分子組成の基団を、分子構造中の環との関係で区別して、前記基団を分類する。例えば、基団「−ＣＨ２−」は、分子構造中で鎖を構成している基団と、環に直接結合している基団と、環を形成している基団とを区別することが好ましい。
Next, the molecular structure of compound AX is decomposed into a group (S2).
At this time, the groups having the same molecular composition are classified according to the relationship with the ring in the molecular structure. For example, Motodan "-CH 2 -" is to distinguish between Motodan constituting a chain molecular structure, and Motodan directly attached to the ring, and a Motodan forming the ring Is preferable.
次に、基団ごとの数を計数する（Ｓ３）。例えば、基団「−ＣＨ２−」は、分子構造中で鎖を構成している基団と、環に直接結合している基団と、環を形成している基団とを別々に計数する。 Next, the number for each group is counted (S3). For example, Motodan "-CH 2 -" is a Motodan constituting the chain molecular structure, counted separately and Motodan bonded directly, and Motodan forming a ring in the ring To do.
次に、各基団の、ハンセン溶解度指数を構成するパラメータを取得する（Ｓ４）。化合物ＡＸの構造式を基に含まれる基団のパラメータ（Fd値, Fp値, Eh値, Vc）の値が上記の非特許文献１等により既知であるものについては、その既知のパラメータ値を利用する。
一方、基団Ｘの未知のパラメータについては以下のようにして推算する。
Next, the parameters constituting the Hansen solubility index of each group are acquired (S4). If the values of the group parameters (Fd value, Fp value, Eh value, Vc) included based on the structural formula of compound AX are known from the above-mentioned Non-Patent Document 1 and the like, the known parameter values are used. Use.
On the other hand, the unknown parameters of the base group X are estimated as follows.
ここで、図３のフローチャートを参照して、基団Ｘの未知のパラメータを推算する方法を説明する。
（ａ）まず、未知基団Ｘを含み、かつ、ハンセン溶解度指数が既知である別物質ＢＸの分子構造情報を取得する（Ｓ４１）。
別物質ＢＸとしては、例えば、非特許文献２：Hansen Solubility Parameters A User’s Handbook Second Edition, (2007)においてハンセン溶解度指数値(δt)が報告されている環状化合物422種のうち、非特許文献１に、基団のパラメータ（Fd値, Fp値, Eh値, Vc値）が開示されていない物質を選び出すことが好ましい。
Here, a method of estimating an unknown parameter of the base group X will be described with reference to the flowchart of FIG.
(A) First, the molecular structure information of another substance BX containing an unknown group X and having a known Hansen solubility index is acquired (S41).
As another substance BX, for example, among 422 kinds of cyclic compounds whose Hansen solubility index value (δt) is reported in Non-Patent Document 2: Hansen Solubility Parameters A User's Handbook Second Edition, (2007), Non-Patent Document 1 , It is preferable to select substances for which the parameters of the group (Fd value, Fp value, Eh value, Vc value) are not disclosed.
（ｂ）次に、物質ＢＸの分子構造を基団に分解する（Ｓ４２）。 (B) Next, the molecular structure of the substance BX is decomposed into a group (S42).
（ｃ）次に、基団ごとの数を計数する（Ｓ４３）。 (C) Next, the number for each group is counted (S43).
（ｄ）次に、目的基団Ｘのパラメータに暫定値を代入する（Ｓ４４）。 (D) Next, a provisional value is substituted for the parameter of the target base group X (S44).
（ｅ）次に、目的基団Ｘの暫定値及び他の基団のパラメータに基づいて、別物質ＢＸのハンセン溶解度指数を算出する（Ｓ４５）。
基団Ｘのパラメータの暫定値を、上記の式(3)及び式(2)に代入して、Ｖ,δd, δp, δhの数値を算出し、次いで、上記の式(1)にこれらの数値を代入して、物質ＢＸのハンセン溶解度指数の値δtを算出する。
(E) Next, the Hansen solubility index of another substance BX is calculated based on the provisional value of the target group X and the parameters of the other group (S45).
Substituting the provisional values of the parameters of the base X into the above equations (3) and (2), the numerical values of V, δd, δp, δh are calculated, and then these are expressed in the above equation (1). Substituting the numerical value, the value δt of the Hansen solubility index of the substance BX is calculated.
（ｆ）別物質ＢＸの算出した推算ＨＳＰと、別物質の既知のＨＳＰとの差Δδを算出する（Ｓ４６）。例えば、ステップ（ｅ）で算出した化合物ＢＸのδt値と、非特許文献２に記載されている化合物ＢＸのδt値との差Δδを算出する。 (F) The difference Δδ between the estimated HSP calculated by another substance BX and the known HSP of another substance is calculated (S46). For example, the difference Δδ between the δt value of the compound BX calculated in step (e) and the δt value of the compound BX described in Non-Patent Document 2 is calculated.
（ｇ）次に、上記のステップ（ａ）〜（ｆ）のようにして、目的基団Ｘを含む複数の物質（ＣＸ、ＤＸ、・・・）について、Δδを算出する（Ｓ４７）。 (G) Next, Δδ is calculated for a plurality of substances (CX, DX, ...) Containing the target base group X as in steps (a) to (f) above (S47).
（ｈ）次に、複数の物質ＢＸ、ＣＸ、ＤＸ、・・・についてハンセン溶解度指数差Δδが最小となるように、最小二乗法を用いて、目的とする基団Ｘの最適パラメータを算出する（Ｓ４８）。 (H) Next, the optimum parameter of the target base group X is calculated by using the least squares method so that the Hansen solubility index difference Δδ is minimized for a plurality of substances BX, CX, DX, ... (S48).
なお、基団Ｘの他にパラメータが未知である基団Ｙがある場合は、同様にして、基団Ｙのパラメータ（Fd値, Fp値, Eh値, Vc値）の最適値も求めることができる。 If there is a base Y whose parameters are unknown in addition to the base X, the optimum values of the parameters of the base Y (Fd value, Fp value, Eh value, Vc value) can be obtained in the same manner. it can.
次に、推算した基団Ｘのパラメータを含む、各基団のパラメータに基づいて、対象物質ＡＸのＨＳＰを算出する（Ｓ５）。
基団Ｘのパラメータを含む各基団のパラメータ値を、上記の式(3)及び式(2)に代入して、ＨＳＰを構成する各パラメータＶ,δd, δp, δhの数値を算出し、次いで、上記の式(1)にこれらの数値を代入して、物質ＡＸのＨＳＰの値δtを算出する。
Next, the HSP of the target substance AX is calculated based on the parameters of each base including the estimated parameters of the base X (S5).
By substituting the parameter values of each base including the parameters of base X into the above equations (3) and (2), the numerical values of each parameter V, δd, δp, δh constituting the HSP are calculated. Next, these numerical values are substituted into the above equation (1) to calculate the HSP value δt of the substance AX.
このようにして、対象物質ＡＸの分子構造中に、ハンセン溶解度指数を構成するパラメータが未知である基団Ｘが含まれる場合であっても、その未知のパラメータ値を推算して、対象物質ＡＸのハンセン溶解度指数を推算することができる。 In this way, even when the molecular structure of the target substance AX contains the base group X whose parameter constituting the Hansen solubility index is unknown, the unknown parameter value is estimated and the target substance AX is estimated. The Hansen solubility index of can be estimated.
（実施例）
本実施例では、化合物ＡＸの未知のハンセン溶解度指数を推算するために、以下に示す１１種類の化合物（分子種Ｏ−０１〜Ｏ−１１）について、これらの化合物を構成する各基団のパラメータを推算した。
(Example)
In this example, in order to estimate the unknown Hansen solubility index of compound AX, the following 11 types of compounds (molecular species O-01 to O-11) are used, and the parameters of the groups constituting these compounds are used. Was estimated.
なお、上記の１１種類の化合物（分子Ｏ−０１〜Ｏ−１１）のハンセン溶解度指数値(δt)は、原子団寄与法により、コンピュータを用いて算出したものを既知の値と用いている。 The Hansen solubility index value (δt) of the above 11 kinds of compounds (molecules O-01 to O-11) is calculated by the atomic group contribution method using a computer and is used as a known value.
まず、非特許文献１において、化合物を形成している基団について、パラメータFd値, Fp値, Eh値及びVc値が示されている場合は、その数値を用いて算出した。 First, in Non-Patent Document 1, when the parameters Fd value, Fp value, Eh value and Vc value are shown for the group forming the compound, the values were used for calculation.
例えば、「O-01」分子の場合、基は、「ＣＨ３−」が２個と「−ＣＨ２−」が28個とからなっている。前出のKrevelen & Hoftyzerの文献によると、「ＣＨ３−」のFd値は420、Vc値は33.5と記載されており、「−ＣＨ２−」のFd値は270、Vc値は16.1と記載されているのでこれらの値を用い、前出の式(3)及び式(2)より、「Ｏ−０１」のδdは、{(420×2)＋(270×28)}／{(33.5×2)＋(16.1×28)}＝16.22となる。δp 及びδhについても同様に計算して、ハンセン溶解度指数値δt＝16.22 と算出することができた。 For example, in the case of the "O-01" molecule, the group consists of two "CH 3- " and 28 "-CH 2- ". According to the above-mentioned Krevelen & Hoftyzer literature, the Fd value of "CH 3- " is 420 and the Vc value is 33.5, and the Fd value of "-CH 2- " is 270 and the Vc value is 16.1. Therefore, using these values, from the above equations (3) and (2), the δd of "O-01" is {(420 × 2) ＋ (270 × 28)} / {(33.5). × 2) ＋ (16.1 × 28)} ＝ 16.22. The same calculation was performed for δp and δh, and the Hansen solubility index value δt = 16.22 could be calculated.
一方、Krevelen & Hoftyzerの文献においてFd値, Fp値, Eh値及びVc値が示されていない基が分子内に存在する場合は、その基のFd値, Fp値, Eh値及びVc値は、未知の基を有する分子におけるハンセン溶解度指数値の求め方(前出)をコンピュータに実行させることにより算出し、表に記載の値を得た。 On the other hand, if there is a group in the molecule whose Fd value, Fp value, Eh value and Vc value are not shown in the Krevelen & Hoftyzer literature, the Fd value, Fp value, Eh value and Vc value of that group are determined. The Hansen solubility index value for a molecule having an unknown group was calculated by having a computer execute the method (above), and the value shown in the table was obtained.
例えば、「Ｏ−０２」分子の場合、構造上の同種性に基づいて、以下のように５種の基に分解した。 For example, in the case of the "O-02" molecule, it was decomposed into five groups as follows based on the structural homogeneity.
その結果、以下のように分割され、かつ原子団ごとに係数される。
「ＣＨ３基」(末端にあるメチル基) 赤色 ２個
「ＣＨ２基(鎖)」(単純に鎖を形成しているメチレン基) 緑色 ８個
「ＣＨ２基(on cyclo)」(シクロ環に直接結合しているメチレン基) オレンジ色 ２個
「ＣＨ２基(in cyclo)」(シクロ環を形成しているメチレン基) 青色 10個
「ＣＨ基(in cyclo)」(シクロ環を形成しているメチン基) 赤色 ８個
As a result, it is divided as follows and is coefficiented for each atomic group.
"CH 3 groups" (methyl group at the end) 2 red
"CH 2 groups (chain)" (methylene group simply forming a chain) 8 green "CH 2 groups (on cyclo)" (methylene group directly bonded to the cyclo ring) 2 orange "CH" 2 groups (in cyclo) "(methylene group forming a cyclo ring) 10 blue" CH group (in cyclo) "(methine group forming a cyclo ring) 8 red
なお、これら５種の基のうち、非特許文献１においては、基団のパラメータFd値, Fp値, Eh値及びVc値が明確に示されているのは、ＣＨ３基のみである。よって、ＣＨ３基については、非特許文献１に記載されている値を用いた。 Of these five groups, in Non-Patent Document 1, only three CH groups clearly show the parameters Fd value, Fp value, Eh value, and Vc value of the group. Therefore, for the three CH groups, the values described in Non-Patent Document 1 were used.
一方、ＣＨ２基については、「−ＣＨ２−」という形にて記載されているのみで、この「−ＣＨ２−」がどういうポジションにあるのか、即ち、鎖を形成するものを表しているのか、それともシクロ環に直接結合しているもの(「on cyclo」)なのか、又はシクロ環自体を形成しているもの(「in cyclo」)なのかは不明である。 On the other hand, the CH 2 group, "- CH 2 -" only been described in the form of, the "-CH 2 -" or that is in what position, i.e., represent those which form chains It is unclear whether it is directly attached to the cyclo ring (“on cyclo”) or forms the cyclo ring itself (“in cyclo”).
また、ＣＨ基についても、「＞ＣＨ−」及び「＝ＣＨ−」という形にて記載されているのみで、シクロ環を形成している「in cyclo」については記載されていない。 Further, the CH group is described only in the form of "> CH-" and "= CH-", and the "in cyclo" forming a cyclo ring is not described.
そこで、ＣＨ２基については、「鎖」、「on cyclo」又は「in cyclo」の違いにより３種を別物とした。また、ＣＨ基についても、シクロ環を形成している「in cyclo基」であると特定し、これらを未知の基として、「未知の基を有する分子におけるハンセン溶解度指数値の求め方(前出)」に従い、コンピュータにて計算を実行させることにより、以下の表２に示すようにパラメータFd値, Fp値, Eh値及びVc値を得た。 Therefore, regarding the two CH groups, three types were classified according to the difference in "chain", "on cyclo", or "in cyclo". In addition, the CH group is also identified as an "in cyclo group" forming a cyclo ring, and using these as unknown groups, "how to obtain the Hansen solubility index value in a molecule having an unknown group (above). ) ”, The parameters Fd value, Fp value, Eh value and Vc value were obtained as shown in Table 2 below by executing the calculation on a computer.
以上より、「Ｏ−０２」分子のδd値は16.65、δp値は0.07、δh値は0 となり、δt値は16.65となる。 From the above, the δd value of the “O-02” molecule is 16.65, the δp value is 0.07, the δh value is 0, and the δt value is 16.65.
また、「Ｏ−０３」〜「Ｏ−１１」についても同様の方法で求めることができた。
結果は、下記の表３に示すとおりである。
Further, "O-03" to "O-11" could be obtained by the same method.
The results are shown in Table 3 below.
このようにして推算された基団Ｘのパラメータに基づいて、化合物ＡＸのハンセン溶解度指数を推算する。 The Hansen solubility index of compound AX is estimated based on the parameter of the group X estimated in this way.
さらに、このようにして推算された化合物ＡＸのハンセン溶解度指数に基づいて、化合物ＡＸと混合するのに最適な溶媒が選定される。 Further, the optimum solvent for mixing with the compound AX is selected based on the Hansen solubility index of the compound AX estimated in this way.
このように、物質を構成する種々の各基団についてきめ細かくパラメータ
きめ細かく種々の基団についてパラメータFd値, Fp値, Eh値を得ることができるので、推算されるハンセン溶解度指数値の正確さが向上し、石油産業に限らず、広い分野に応用することができる。
In this way, the parameters Fd value, Fp value, and Eh value can be obtained for each of the various groups constituting the substance in detail, so that the accuracy of the estimated Hansen solubility index value is improved. However, it can be applied not only to the oil industry but also to a wide range of fields.
Claims (6)
（１）前記対象物質の分子構造情報を取得するステップと、
（２）前記対象物質の分子構造を基団に分解するステップと、
（３）前記対象物質の分子構造に含まれる前記基団ごとの数を計数するステップと、
（４）各前記基団の、ハンセン溶解度指数を構成するパラメータを取得するステップと、
（５）各前記基団のパラメータに基づいて、前記対象物質のハンセン溶解度指数を算出するステップと
を有し、
前記ステップ（４）は、パラメータが未知である目的基団のパラメータを推算するステップを含み、
前記目的基団のパラメータを推算するステップは、
（ａ）前記目的基団を含み、かつ、ハンセン溶解度指数が既知である別物質の分子構造情報を取得するステップと、
（ｂ）前記別物質の分子構造を基団に分解するステップと、
（ｃ）前記基団ごとの数を計数するステップと、
（ｄ）前記目的基団のパラメータに暫定値を代入するステップと、
（ｅ）前記目的基団の前記暫定値及び他の基団のパラメータに基づいて、前記別物質のハンセン溶解度指数を算出するステップと、
（ｆ）前記別物質の算出したハンセン溶解度指数と、前記別物質の既知のハンセン溶解度指数との差を算出するステップと、
（ｇ）前記目的基団を含み、かつハンセン溶解度指数が既知である複数の物質について、前記ステップ（ａ）〜（ｆ）を繰り返すステップと、
（ｈ）複数の物質についてハンセン溶解度指数差が最小となるように、最小二乗法を用いて、前記目的基団の最適パラメータを算出するステップと
を有する
ことを特徴とする物質のハンセン溶解度指数推算方法。 It is a method of calculating the Hansen solubility index of the target substance by a computer.
(1) A step of acquiring molecular structure information of the target substance and
(2) A step of decomposing the molecular structure of the target substance into a group and
(3) A step of counting the number of each group contained in the molecular structure of the target substance, and
(4) A step of acquiring the parameters constituting the Hansen solubility index of each of the above-mentioned groups, and
(5) It has a step of calculating the Hansen solubility index of the target substance based on the parameter of each of the groups.
Step (4) is seen containing a step of estimating a parameter of interest Motodan parameter is unknown,
The step of estimating the parameters of the target group is
(A) A step of acquiring molecular structure information of another substance containing the target group and having a known Hansen solubility index.
(B) A step of decomposing the molecular structure of the other substance into a group,
(C) A step of counting the number of each group and
(D) A step of substituting a provisional value for the parameter of the target group, and
(E) A step of calculating the Hansen solubility index of the other substance based on the provisional value of the target group and the parameters of the other group.
(F) A step of calculating the difference between the Hansen solubility index calculated by the other substance and the known Hansen solubility index of the other substance.
(G) A step of repeating the steps (a) to (f) for a plurality of substances containing the target group and having a known Hansen solubility index.
(H) A step of calculating the optimum parameter of the target group using the least squares method so that the Hansen solubility index difference is minimized for a plurality of substances.
A method for estimating the Hansen solubility index of a substance, which is characterized by having .
ことを特徴とする、請求項１記載のハンセン溶解度指数推算方法。 The Hansen solubility index estimation method according to claim 1, wherein a group having the same molecular composition is distinguished by a relationship with a ring in the molecular structure, and the molecular structure diagram is decomposed into the group.
ことを特徴とする、請求項２記載のハンセン溶解度指数推算方法。 Decomposition of a group having the same molecular composition by distinguishing between a group forming a chain in the molecular structure, a group directly bonded to a ring, and a group forming a ring. The Hansen solubility index estimation method according to claim 2 , which is characterized.
対象物質の分子構造情報を取得する構造情報取得部と、
前記対象物質の分子構造を基団に分解し、前記基団ごとの数を計数する分解、計数部と、
各前記基団の、ハンセン溶解度指数を構成するパラメータを取得する基団パラメータ取得、算出部と、
各前記基団のパラメータに基づいて、前記対象物質のハンセン溶解度指数を算出するハンセン溶解度指数算出部と
を有し、
前記基団パラメータ取得、算出部は、パラメータが未知の目的基団のパラメータを推算する物質のハンセン溶解度指数推算装置であって、
前記目的基団のパラメータの推算は、
（ａ）前記目的基団を含み、かつ、ハンセン溶解度指数が既知である別物質の分子構造情報を取得するステップと、
（ｂ）前記別物質の分子構造を基団に分解するステップと、
（ｃ）前記基団ごとの数を計数するステップと、
（ｄ）前記目的基団のパラメータに暫定値を代入するステップと、
（ｅ）前記目的基団の前記暫定値及び他の基団のパラメータに基づいて、前記別物質のハンセン溶解度指数を算出するステップと、
（ｆ）前記別物質の算出したハンセン溶解度指数と、前記別物質の既知のハンセン溶解度指数との差を算出するステップと、
（ｇ）前記目的基団を含み、かつハンセン溶解度指数が既知である複数の物質について、前記ステップ（ａ）〜（ｆ）を繰り返すステップと、
（ｈ）複数の物質についてハンセン溶解度指数差が最小となるように、最小二乗法を用いて、前記目的基団の最適パラメータを算出するステップと
を有するステップにより行うことを特徴とする前記物質のハンセン溶解度指数推算装置。 A device that estimates the Hansen solubility index of a substance.
The structural information acquisition unit that acquires the molecular structure information of the target substance,
Decomposing said the molecular structure of the substance decompose Motodan counts the number of each of the groups group, a counting parts,
The group parameter acquisition and calculation unit for acquiring the parameters constituting the Hansen solubility index of each of the above groups,
It has a Hansen solubility index calculation unit that calculates the Hansen solubility index of the target substance based on the parameters of each of the groups.
The base parameter acquisition / calculation unit is a Hansen solubility index estimation device for a substance that estimates the parameters of a target base whose parameters are unknown .
The estimation of the parameters of the target group is
(A) A step of acquiring molecular structure information of another substance containing the target group and having a known Hansen solubility index.
(B) A step of decomposing the molecular structure of the other substance into a group,
(C) A step of counting the number of each group and
(D) A step of substituting a provisional value for the parameter of the target group, and
(E) A step of calculating the Hansen solubility index of the other substance based on the provisional value of the target group and the parameters of the other group.
(F) A step of calculating the difference between the Hansen solubility index calculated by the other substance and the known Hansen solubility index of the other substance.
(G) A step of repeating the steps (a) to (f) for a plurality of substances containing the target group and having a known Hansen solubility index.
(H) A step of calculating the optimum parameter of the target group using the least squares method so that the Hansen solubility index difference is minimized for a plurality of substances.
A Hansen solubility index estimation device for the substance, which is carried out by a step comprising .
ことを特徴とする溶媒選定方法。 A solvent selection method, which comprises selecting a solvent to be mixed with the target substance based on the Hansen solubility index of the target substance calculated by the Hansen solubility index estimation method of the substance according to claim 1 or 2 .
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