2027.8.11
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Pirika ツール群 > HSPiPプラス > 水素結合項
HSPiPプラス

このソフトには、2025年HSPiP ver.6.2を作った際に、私(pirika.com 社CEO, 山本博志)が準備したが、Abbott教授の拒否権で搭載されなかった機能を搭載している。
2026.8.6最初のバージョンがリリースされた。言葉で説明してもわかりにくい。動作のイメージを体験できる。
[1. 水素結合項分割の取り扱い]
HSPiPに搭載の水素結合分割式はブレンステッドの酸塩基に基づく。プロトンを供与するものだけがdHDになる。ほとんどの化合物でdHDはゼロになる。そこで3Dから4D-HSPに変えてもほとんどの場合結果はかえって悪くなる。山本が新たに開発したyHAcid, yHBaseはその問題を解決するために設計したが、HSPiPには採用されなかった。HSPiPプラスではこれを試すことができる。YMBが吐き出したyHAcid, yHBaseの値とと入れ替えるだけだ。さらにルイスの酸塩基まで拡張したものはPirikaProに搭載されている。
HSPiPではδHDとδHAの値を/で区切る。エクセルではセルが数値として扱えず計算に使えない。δHD/Aを2つの列に分けたものを拡張HSPiPフォーマットと呼ぶ。この拡張HSPiPフォーマットはHSPiPで読み込むことのできるhsdxフォーマットに変換する機能をプラスに搭載した。
[2. HSPiPに搭載のδHD/Aの何が問題か?]
山本はHSPiPに搭載のδHD/A分割を使った4D-HSPは3D-HSPと比べて悪くなるだけと主張している。その理由をポリビニリデンフルオライド(PVdF)を例に示そう。
HSPiPプラスを用いると溶媒と溶解性データから溶解球を探索する。Scoreが0-1の時にはSingle 3D-HSD, Single 4D-HSPなど6種類の溶解球を探索し、Model 1に示すViewerを作成する。初期値はSingle 3D-HSDが表示される。大きな緑のメッシュ球をハンセンの溶解球と呼ぶ。自由に回転させ必要なところでスクリーンショットを撮る事ができる。3軸は、[δD, δP, δH]を示している。溶媒は3次元的に広く分散している。良溶媒(青い球)は中心部分に集まっている。その良溶媒を取り囲んでいる溶解球の中心がPVdFポリマーの溶解度パラメータと定義される。溶媒は3次元空間中に広く分散している。方向によっては溶媒が疎になっている。そうした部分では球の境界はぼやけてあまり確かなことは言えない。5溶媒(青い球)溶解球の外側に配置しているものがある。Double Sphereで取り組む課題であるがここでは触れない。
Axisのスイッチで4D-1を選んでみよう。4D-1ではAxisは[δD, δHD, δHA]が表示される。(δPを抜かして表示している)すると良溶媒はδD-δHA平面に張り付いていることがわかる。(見やすいようにドラッグして回転させてみよう)
つまり、プロトン・ドナーになるものはアルコールとカルボン酸ぐらいでほとんどの溶媒はδHDはゼロになる。軸スイッチ4D-2を選んでみる。これは[δD, δP, √(δHD*δHA)]を表している。やはり青い球はδD-δP平面に張り付いている。
つまり3D-HSPから4D-HSPに拡張することによって、良溶媒については2Dになってしまった事を示している。対象がアルコールやカルボン酸に可溶な親水性の物質でない限り4D-HSPを適用すると結果は悪くなる。3D-HSPの方がハンセン空間多様性は高い。
[3. HSPiPプラスではどうするか?]
HSPiPプラスを用いて入力データを作った場合、YMBはyHAcid,yHBaseなどの推算結果をメインテーブルに出力する。
Jspreadsheet CE Table 1 水素結合分割の拡張列
Table 1に示すようにRemarksの後ろに8列分追加される。
yHAcid, yHBase, yHAcidL, yHBaseL, dHDold, dHAold, dHDoldL, dHBoldLの8つである。これらの値は最新のYMBで推算された値である。拡張HSPiPテーブルの中にδHDとδHAの値がある。これと推算値の dHDold, dHAoldの違いには説明が必要だ。
CAS番号から入力データを作成する場合にはDBを検索を行う。CASがDBにあればSMILESの構造式も手に入る。またDBに検索する値のオフィシャル値があればオフィシャル値を使う。オフィシャル値がブランクの場合、SMILESから推算値を計算してその値を使う。δHDとδHAの値は元々YMBで計算される値なのでDBの値と一致するはずであるが、我々がマニュアルでオフィシャル値を定めたものがある場合にはそちらが優先される。そこでDB値とYMB推算値は異なる場合がありえる。SMILESから入力値を作る場合は拡張HSPiPフォーマットの内容と拡張部分に差は出ない。
yHAcid/yHBaseと yHAcidL/ yHBaseLは山本によって開発された新しい分割値である。Lがつく2セットは分子を構成する原子団のAcid/Baseを調べ最大のものを所定のmixingルールで決定したものである(後述)。
これらのデータはエクセルにエクスポートしてあるという前提で話を進める。
[4. 異なる水素結合分割値の使い方]
エクセルのyHacid, yHBaseの中身をTable 2のδHD、δHAにコピペする。通常のエクセルの使い方と同じである。
Jspreadsheet CE Table 2 δHDとδHAの列をyHAcid,yHBaseに入れ替える
そこを入れ替えてもプログラムはその列が何であるかは理解できない。探索結果のシートを書き直す。
Jspreadsheet CE Table 3 溶解球シートA5にyHAcid、B5にyHBaseのように用いたdH分割項の名称を入れる。Sphere Viewerでは軸名にこの名称を用いる。
Sphere探索が終了しSphere Viewerで結果を見ると同時に結果のHTMLファイルが作成される。それをWordPressのWebページでカスタムhtmlとしてペーストすると瞬時に上モデルが得られる。軸を変更してみるとyHAcidはハンセン空間でより良い広がりを持つ事がわかる。Doouble Sphereを選ぶとおへそのようにはみ出ていたWrong Outの溶媒が2番目の溶解球に取り込まれている事がわかる。PirikaProではさらにルイスの酸塩基(yEA/yED)が使える。その列に入れ替えた時も同じように軸名を書き直すのを忘れないようにする。
[5. δHD, δHAとyHAcid, yHBaseの違い]
yHAcid, yHBaseは山本がHSP理論の中で正しく酸塩基を扱えるようにチューニングした値だ。論文には記載していない。ソフトウエアーとしてはHSPiPプラスと、PirikaProにしか搭載されていない。
山本がHSP理論に適合するように開発した水素結合項の酸性成分yHAcidとHSPiPに搭載のプロトンドナー項δHDの比較のグラフ。
yHAcidで5以下になるような化合物はδHDはほぼ全て0.1(最小値)になる。アルコール、カルボン酸、塩素化合物以外はゼロであると思って良い。yHAcidは値のあるところではおよそ(3/2)*δHDとなっている(一部大きく外れる化合物がある)。
山本がHSP理論に適合するように開発した水素結合項の塩基成分yHBaseとHSPiPに搭載のプロトンアクセプター項δHAの比較
値が小さい領域ではyHBaseとδHAは比較的似たような値になる。δHD, δHAが大きい領域でyHAcid, yHBaseで値を下げる圧力が高くなる。
HSPの理論では、tot HSP2 = dD2 + dP2 +dH2が成立しなければならない。元々HSP値というのは蒸発のエネルギーを3成分に分割したものだから。新たな酸塩基分割法を開発した場合には、dH2 = yHAcid2 + yHBase2を満足している必要がある。
山本が開発したスケール調整済みルイスの酸(yEA)とyAcidの比較。
GutmannのAN,DNは酸塩基の中和発熱量やリンのNMRのケミカルシフトであるので、それを直接HSP理論には持ち込めない。山本のルイスの酸(yEA)とyHAcidは大まかには良い相関がある。
山本が開発したスケール調整済みルイス塩基(yED)とyBaseの比較。
一部の分子でルイス塩基が大きくなる傾向がある。これは複数官能基を持つ可能物のmixingルールが未整備であるからである。複数のブレンステッドの酸塩基の官能基があった場合蒸発潜熱は高くなる。しかし、酸塩基の中和発熱量やリンのNMRのケミカルシフト分子中で一番強烈な官能基だけに依存する場合がある。それを検討できるようにyHacidL/yHBaseL, δHDoldL/δHAoldLのL付きの列も含まれる。必要性を感じた場合は水素結合項を入れ替えて検討する事ができる。
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