DIY:自分でやってみよう+YMB 物性推算機能

2022.9.3改訂(2011.11.29)

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DIY、自分でやってみよう:

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HSPiPの中のYMB計算方法、改訂中
HSPiPにQSAR機能なんてあったの? 2周遅れ?
HSPiPソフトウエアー用新しいY-MB
ハードルが高ければ、くぐろう Y-MB
新しいY-MBとY-PB。HSPiP用の物性推算ルーチンの改訂
HSPiP ver.6用 Y-MBを作るために。
Visual Studioを使ったC#版、Y-MBがM1 Macで動いた。
HSPiPの温度依存性物性値の推算
ハンセン溶解度パラメータ(HSP)推算用Y-MB全面的改定
HSP関係のページの改訂は永遠に終わらないかも。
HSPiP用のデータ・コンバート・ツール作成

大きな分子を領域ごとに分けて考える

色素増感太陽電池、有機EL材料を設計している海外のHSPiPユーザーから同じような質問を何度も受けるので、HPにそのやり方をまとめておきます。(2013.1.13)

HSPと化学工学

HSPのデータベース構築と推算式の開発の紹介記事をアップしました。化学工学の中でのデータ処理、統計解析の必要性について、参考になればと思います。

EACN (アルカン炭素数との等価性) とHSP

equivalent alkane carbon numberは次元のない数値で、オイルの”疎水性”を示しています。このパラメータは、界面活性剤/オイル/水(SOW)システムから形成されるエマルジョンのタイプと安定性を決定する重要なパラメータです。香水、化粧品、医薬品、ポリマーの乳化重合などへの応用に大きなインパクトを与えるでしょう。

経皮吸収型ドラッグデリバリーシステム:

TDDS:(Transdermal Drug Delivery System) 気管支ぜんそく薬など胸にパッチをあてて薬を経皮で送り込むシステムに、HSPがどのように役に立つか検証してみた。HSPだけでなく表面張力も大事という意外な結果になった。

アセトアミノフェンの定量的溶解性

Paracetamolは解熱鎮痛薬の一つで、軽い発熱や頭痛などに用いられる医薬品です。 これがどのような溶媒に、どのくらい溶けるかをHSPを使って定量的に解析を行いました。アセトアミノフェンと特異的に相互作用する溶媒があることがわかりました。

ヒスタミン受容体拮抗剤

N-カルバモイルアミジン誘導体のH2-遮断活性と分子の置換部位のHSPを検討しました。レセプターのHSPを決定したところ、置換部位のHSPと近いものほど活性が高いことが確認されました。さらに活性に与える影響の大きい物性として、分子体積、logBCF(生物濃縮性)、表面張力などが見つかりました。 そうしたQSARを行う場合には自分でやってみないとわかりません。

吸入麻酔薬の麻酔強度とハンセン溶解度パラメータ

吸入麻酔薬の麻酔の強さ、最小肺胞濃度(MAC: minimum alveolar concentration)と分子構造の相関を検討しました。意外にも溶解度パラメータが大きな役割を果たしている事が分かりました。この取り扱いは通常のハンセンの3次元空間での位置だけではなく、YMBをうまく利用する必要があります。そこで自分でやってみよう(DIY)で解説します。

YMB、物性推算機能

YMBの物性推算:

YMBの物性推算

のY-MB画面で分子の構造をSmilesの構造式で入力すると、プログラムが原子団に分割され、様々な物性値が計算される。

dD dP dH dHD/A :ハンセンの溶解度パラメータ
MVol :分子体積
SMILES :Smilesの構造式
Formula :分子式
MWt :分子量
Density :密度
MPt :融点
BP :沸点
RI :屈折率
VP@25°C :25℃の蒸気圧
RER :相対揮発度
ExpA ExpB :膨張係数
LogOHR :OHラジカルとの反応性
MIR :カーターMIR
LogKow :オクタノール/水分配比率(logP)
LogS :水への溶解度
LogKsoil :土への分配係数
AA AB AC:アントワン定数
Tc Pc Vc :臨界定数
Visc@25°C:粘度

結果はクリップボードへコピーされているので表計算ソフトなどへペーストして使うことができる。

YMBの物性推算はpirikaの物性推算プログラムがベースになっている。これのJAVAのプログラムを制限なしにC#に書きなおしてYMBとしてHSPiPに搭載されている。この技術の基礎に関してはPirikaで化学を参照して頂きたい。

大学での講義をもとに、YMBの機能を使って材料設計を行う方法を解説しました。特に学生は良く読んでください。

V.2からV.3へのアップデートによるHSP推算

結果を、てんかん薬を例に説明する。V3では窒素原子の取り扱いがより精密になり、誤認識することも減った。また、推算値の妥当性をHPLCのデータと比較することによって検証を行った。

Y-MB 2022の推算精度

dD, dP, dHの推算精度を検証した。
これがあるなら次の3.2.Xはいらないだろう。

Y-MB 3.0.x の推算精度:

dD, dP, dHの推算精度を検証した。

揮発性有機化合物(VOC)の環境関連の物性推算機能

揮発性有機化合物( VOC:Volatile Organic Compounds)の一覧を手に入れたので、その中で重要とされていた100化合物について、推算値の妥当性を評価した。沸点、蒸気圧、融点、相対的揮発度(RER)、引火点、logS, logP, logBCF, MIR, OHラジカルの反応性、大気寿命、ヘンリー定数、土壌との分配係数などが、V3.1.xでどのくらいの精度で推算出来るのかを示した。

オクタノール-水分配比率(logP,logKow)と溶解度パラメータ

ハンセン溶解度パラメータ(HSP)とオクタノール/水分配係数(logP, logKow):医薬品や界面活性剤、リポソーム、いろいろなところでlogPの値が使われている。生体脂質と水で化学品がどう分配するかを知る上で重要な指標だ。しかし、この値は、あくまでも比率で、100/100でも0.01/0.01でも同じ値になってしまう。分子設計が必要ならlogPに加え、ハンセンの溶解度パラメータ(HSP)を併用することの重要さを説明する。

溶剤の相対揮発度(RER)

ハンセン溶解度パラメータ(HSP)と相対揮発度:相対揮発度(RER; Relative Evaporation Rate)はコーティングや印刷、塗料業界ではとても重要な指標だ。HSPiPにはそれを推算する機能が搭載されている。これは分子の構造のみからアントワン定数を推算して、25℃での蒸気圧を求め、これを計算する。HSPから蒸発潜熱を求め計算する方法と比較した。

引火点の推算

ハンセン溶解度パラメータ(HSP)と引火点:蒸気がなければ引火しない。分子が安定なら引火しない。それを合わせてQSPR式を構築した。フッ素系の化合物にも適用可能な汎用的な推算式になった。またVOCに対して推算値と実験値を比較検討した。

電子書籍の要約版(マックによる機械要約)

Chapter 28 DIY HSP (Methods to Calculate/Estimate Your Own HSP)

e-Book: 第28章 DIY

Do It Yourself. 自分でやってみよう。必要なものはすべて含まれている。


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