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ハンセン溶解度パラメータ・ソフトウエアー(HSPiP)の購入方法とインストール

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Last Update
27-May-2017

アプリケーション・ノート#39
ポリマー:ポリマー用の防カビ剤の溶解度パラメータ:ポリ乳酸を用いたポリマーは生分解性が高く土の中に埋めれば半年から1年で分解される。しかし、一般のポリマーも結構カビが生えやすいものだ。例えば浴室の洗面器も使い始めて3年ぐらいでカビが生えてきた経験はないだろうか? これは正確にはわからないけど、高分子材料には防黴剤が配合されている。それが、溶出してしまったのではないだろうか。そのカビにカビ・キラーをかけると、一瞬綺麗になるが、また、今度はすぐにカビが生えてくる。これは防カビ剤が表面にいないからだろう。それでは防カビ剤を長持ちさせたかったら何が出来るだろう? 高分子と防カビ剤の溶解度パラメータがよく合っていれば溶出しにくいだろう。

2010.7.14

HSPiP Team Senior Developer, 非常勤講師 山本博志

 

ポリマー(塗料)用の防カビ剤のリストを入手した。
あるポリマーにどの防カビ剤がいいか? それはポリマーから簡単に溶け出して欲しくないので、なるべくHSPが似た防カビ剤を使うといいだろう。

ハンセン溶解度パラメータ(HSP)

ハンセンの溶解度パラメータ(HSP)は、ある物質がある物質にどのくらい溶けるのかを示す溶解性の指標です。ヒルデブランドのSP値と異なり、溶解性を多次元のベクトルで表し、そのベクトルが似ているもの同士は溶解性が高いと判断します。”似たものは似たものを溶かす”、”似たものは似た所にいたがる”というのがHSPの基本です。このベクトルは[分散項、極性項、水素結合項]で表されます。分散項はファンデルワールスの力、極性項はダイポール・モーメントの力、水素結合項は水、アルコールなどが持つ力です。(さらに水素結合項をドナー、アクセプターに分割すると4次元になります。)


”似たものは似たものを溶かす”と言う単純な考え方で、ポリマー、医薬品などがどんな溶剤に溶けるか? 高分子の添加剤がどれだけポリマー中に居やすいか? 匂い物質が鼻の嗅覚細胞にどのくらい溶けるか? 医薬品がレセプターにどのくらい溶けるか? ガスクロやHPLCの充填剤にどのくらい溶解しやすいか? 化粧品の皮膚への溶解性は?などを理解するのに役立っています。

PirikaのHSPを計算するJAVAアプレットのデモ、HSPLightはこちらから。
最新の研究はパワーツールで紹介しています。どのような方向に進化しているのか知りたければ覗いてみてください。

そこで、各化合物のSmilesの構造式を用意した。

Smilesの構造式

分子の水素は書かずに重原子の元素記号だけ線形に表記する。
有機化学用のC, N, O, P, S, F, Br, Cl, Iは角括弧は省略。他の原子には[]をつける。
枝分かれは()を使う。
2重結合は=,3重結合は#で表す。
環状構造は環の結合を一つ切りその両端に1以上の同じ数字をつける。
PirikaのSmiles構造式を得るJAVAアプレットはこちらから
分子の描画によってSmilesの構造式を得るDraw2SmilesがHSPiP Ver.4 パワーツールに搭載されました。

 

そのSmilesの構造をHSPiPのY-MB物性推算機能を使ってHSPの値を得る。

 

HSPiP(Hansen Solubility Parameters in Practice)

HSPを効率的に扱えるように、ハンセン先生とアボット先生がHSPiPというWindows用のソフトウエアー、データベース、電子書籍の統合パッケージを開発されました。これを使うと溶解性に関する様々な疑問に答えてくれます。もちろん材料設計は溶解性だけで決まるほど単純ではありません。そこで、Y-MBという分子を自動的に分割し、様々な物性を推算する機能が付け加えられました。Y-MBはver.4 からはY-Predictというパワーツールとしても提供されています。

概要についてはこちらをお読みください。(2013.1.22)
機能についてはWhat Newをお読みください。
自分が使いたい化合物が計算できるかは使用できる官能基のリストで確認ください。
HSPiPの購入とインストール方法をまとめてあります。
他の会社はどんな使い方をしているのか? 特許をまとめてみました

 

 

No CAS# dD dP dH Mvol
1
12673-72-2
17.3
5.8
5.6
210.1
2
26172-55-4
19.2
11.1
8.9
104.8
3
2634-33-5
22.2
15.6
6.6
108.8
4
19.2
7.5
5.1
179.9
5
28558-32-9
20
11.5
12.9
155.7
6
102040-01​-7
19.6
16.2
11.2
151
7
51200-87-4
16.8
5.7
7
111.5
8
104732-42​-5
17.1
9.2
8.2
181.8
9
1085-98-9
19
10.9
6
227.2
10
731-27-1
19
10.6
5.6
243.1
11
21564-17-0
21
13
8.7
164.8
12
1897-45-6
20.9
11.6
2.8
158.3
13
35691-65-7
18
11.8
6.5
147.9
14
13108-52-6
19
14.6
7.4
178.3
15
1322-20-9
19.8
5.6
9.3
156.3
16
1321-10-4
19.3
6.7
11.1
121.7
17
719-96-0
20.3
9.6
3.8
179.6
18
20018-09-1
20.9
11.9
7.2
187.4
19
29772-02-9
18.9
6.2
7.6
191.9
20
330-54-1
19.8
11.5
8.6
173.6

構造は異なっていてもHSP的には似通ったものがあるので、選択する時の参考にして欲しい。上の表で、同じ色に分類されたものを使うのではなく、なるべく違うもので防カビ効果を検証して、一番性能の良い群(色)を選ぶ。そして、次には一番効果のあった群(同じ色の物)の中で比べて性能の良いものを選ぶとよいだろう。すべてをテストするより一番合理的だ。

No Name
1
2-octyl-1,2-thiazol-3(2H)-one
2
5-chloro-2-methyl-1,2-thiazol-3(2H)-one
3
1,2-benzothiazol-3(2H)-one
4
2-butyl-1,2-benzisothiazol-3(2H)-one
5
2-(1,3-thiazol-4-yl)-1H-benzimidazole
6
methyl 1H-benzimidazol-2-ylcarbamate
7
4,4-dimethyl-1,3-oxazolidine
8
3-iodoprop-2-yn-1-yl butylcarbamate
9
N-{[dichloro(fluoro)methyl]sulfanyl}-N',N'-dimethyl-N-phenylsulfu​ ric diamide
10 N-{[dichloro(fluoro)methyl]sulfanyl}-N',N'-dimethyl-N-(4-methylph ​enyl)sulfuric diamide
11
(1,3-benzothiazol-2-ylsulfanyl)methyl thiocyanate
12
2,4,5,6-tetrachlorobenzene-1,3-dicarbonitrile
13
2-bromo-2-(bromomethyl)pentanedinitrile
14
2,3,5,6-tetrachloro-4-(methylsulfonyl)pyridine
15
biphenyl-2-ol
16
4-chloro-3-methyl-phenol
17
2-{[dichloro(fluoro)methyl]sulfanyl}-1H-isoindole-1,3(2H)-dione
18
1-[(diiodomethyl)sulfonyl]-4-methylbenzene
19
1-chloro-4-{[(3-iodoprop-2-yn-1-yl)oxy]methoxy}benzene
20
3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea

今回は、すべて推算値を用いた。もしこれらの化合物のHPLC 分析の結果とかあれば推算の結果の妥当性が検証できる。せめてlogPの値でもと思ったが、これらの化合物はそれもほとんど無かった。

ポリマーの酸化防止剤のところでも述べたが、こうした防カビ剤は働く場所も問題になる。ポリウレタンは非常にカビやすいポリマーだが、カビの生えるのは、ウレタン結合の部分だ。長いポリオールの部分よりはウレタン結合の部分により良く溶ける防カビ剤が有効であろう。

2011.4.25

Drag=回転, Drag+Shift キー=拡大、縮小, Drag+コマンドキーかAltキー=移動。

HSPiPの中にあるポリマーを選んで、これらの防カビ剤とどのような位置関係にあるか3次元表示してみる。もし、iPadやHTML5対応のブラウザー(Chrome, Safari, FireFox4など)でこのページをご覧であるなら、上にキャンバスが現れるだろう。 球をクリックすればポリマーの名前か防カビ剤の名前が現れる。ポリマーは青い球、防カビ剤は赤い球で現してある。あるポリマーに近い防カビ剤はどれか、実際に試してみていただきたい。

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