2022.11.24改訂(2010.7.28)
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概要
健康や環境に害を与えない溶剤を組み合わせて目的物を溶解する混合溶媒はどのように設計できるかを解説する。
自分がよく使う溶媒群があるのであれば、簡単なプログラムを書くことによって、目的とするHSPの混合溶媒を簡単に設計することができる。
HSPiPに搭載の環境影響評価の機能と合わせて利用すれば溶媒設計が加速できる。
内容
ハンセンの溶解度パラメータ（HSP)を使った最初の著名な成功例は、デンマークにおける画家が使う（油絵の絵筆を洗う）揮発油の代替溶媒の設計だ。
健康や環境に害を与えない溶媒の組み合わせで、絵の具を溶解する溶媒をどう設計するかという例題がHSPiPに記載されている。
まず、大事なのは、絵の具の溶解度パラメータ（HSP)を知ることで、そのHSPがわかれば、”似たHSPの溶媒は似たHSPの絵の具を溶解する”というHSPの大前提が利用出来る。
その上で、HSP距離が短いものはよく溶解すると考えられる。
HSP距離
HSP distance(Ra)={4*(dD1-dD2)^2 + (dP1-dP2)^2 +(dH1-dH2)^2 }^0.5
(dDの前には４と言う係数が入ることに注意しましょう。)
ここで、溶媒単品が、人体に害がある、環境に悪い影響がある、高価である場合、他の（混合）溶媒などで同等の物性を持つものを探索しなくてはならない。
ハンセンの溶解度パラメータでは混合溶媒のHSPは下式で簡単に計算できる。
この混合ベクトルが絵の具からのHSP距離が短ければ、絵の具を溶解する可能性は高いと判断する。
このような混合溶媒の設計方法を解説する。
まず、目的とするHSP[dDt, dPt, dHt]が決まっている場合、混合ベクトル[dDm, dPm, dHm]がなるべく目的に近くなるように、比率a:bを調整することができる。
 | Rhodiasolv Rhodiasolv RPDE [17.21, 6.26, 9.16] Rhodiasolv DIB [15.9,2.4,7] |
 | Dow Haltermann Estasol [16.9, 4.7, 9.8] |
ここでは、RhodiasolvとEstasolというエステル系の溶媒を，汎用の溶媒と共に組み込んだ簡単なJAVAアプレットを作成してみた。
このようなプログラムを書けば、内蔵されている溶媒のすべての組み合わせで、距離が最低になる混合比率を算出することができる。
どの組み合わせが最も目標に近くなるかは、目標値に依存する。
（実際に計算するPirikaのデモはこちらのHTML５バージョンをお試しください。)
例えば，アビエチン酸， [17.6, 4.1, 5.9]を溶かすのに最適な溶媒を探索するなら,そのHSPを入れてサーチボタンを押す。
すると内蔵している溶媒の組み合わせで，最適な（体積）混合比率を計算する。
結果を表計算ソフトにペーストすれば様々な解析を加える事ができる。
| Solv1 | Solv2 | Volume1 | distance |
| Cumene | Rhodiasolv PRDE | 42 | 0.096 |
| Anisole | Heptane | 89 | 0.338 |
| Anisole | Pentane | 90 | 0.428 |
| Anisole | Cumene | 85 | 0.542 |
| Cumene | Tetrahydrofuran (THF) | 35 | 0.745 |
| Anisole | Ethyl Ether | 89 | 0.826 |
| Anisole | Methyl Iso-Butyl Ketone (MIBK) | 88 | 0.857 |
| Anisole | t-Butyl Methyl Ether | 89 | 0.881 |
| Cumene | Ethanol | 73 | 0.907 |
| Cumene | Estasol | 42 | 0.997 |
アビエチン酸を一番良く溶解する混合溶媒は，Cumene:Rhodiasolv=42:58の混合溶媒であるという結果になった。
Cumene:Estasol=42:58も良いだろう。
もし，ユーザとしての利用だけなら，使い慣れた溶媒群をこのようにプログラムに登録し，比率だけを求めると言うのは非常に有効だ。
RodiaやDowは試薬メーカーとして、自社のグリーンソルベントの利用方法をユーザーに提供するのにこうしたシステムを使っている。
これを行うためには、溶質のHSPの値が必要になる。
データベースにない溶質の混合溶媒を探索したい場合には、構造が明らかなものは、Smilesの構造式から、Y-MB機能を使って推算することも可能である。
絵の具のポリマーのように構造がはっきりしない場合には、HSPの解っている溶媒を使って分散安定性の実験を行って、Sphereプログラムを使ってHSPを決定する必要がある。
そのやり方に関しては表面修飾したTiO2の分散性の記事やHSPiPに搭載されているHowToを参考にしていただきたい。
| Cumene | Rhodiasolv PRDE | 42 | 0.096 |
| Anisole | Rhodiasolv PRDE | 100 | 1.118 |
| Heptane | Rhodiasolv PRDE | 29 | 2.012 |
| Pentane | Rhodiasolv PRDE | 26 | 2.418 |
| Tetrahydrofuran (THF) | Rhodiasolv PRDE | 100 | 3.087 |
| Ethyl Ether | Rhodiasolv PRDE | 29 | 3.270 |
| Methyl Iso-Butyl Ketone (MIBK) | Rhodiasolv PRDE | 34 | 3.335 |
| t-Butyl Methyl Ether | Rhodiasolv PRDE | 32 | 3.386 |
| Methyl Ethyl Ketone (MEK) | Rhodiasolv PRDE | 18 | 3.862 |
| Acetic Acid | Rhodiasolv PRDE | 0 | 3.988 |
| Acetone | Rhodiasolv PRDE | 0 | 3.988 |
| 1-Butanol | Rhodiasolv PRDE | 0 | 3.988 |
| Dimethyl Sulfoxide (DMSO) | Rhodiasolv PRDE | 0 | 3.988 |
| Ethanol | Rhodiasolv PRDE | 0 | 3.988 |
| Formic Acid | Rhodiasolv PRDE | 0 | 3.988 |
| 3-Methyl-1-Butanol | Rhodiasolv PRDE | 0 | 3.988 |
| 2-Methyl-1-propanol | Rhodiasolv PRDE | 0 | 3.988 |
| 2-Propanol | Rhodiasolv PRDE | 0 | 3.988 |
自社の溶媒を中心に，顧客に混合溶媒を提案したいなら，溶媒順にソートして，HSP距離と溶媒比率を見ながら提案するなども上のテーブルに示すように簡単だ。
HSP距離がどのくらいまで許されるかは，溶質によっても異なる。もとの関係式を見て判断して欲しい。
溶解度だけを合わせたのでは、グリーンかどうかの判定にはつながらない。
HSPiPには環境影響評価の機能もある。
VOC化合物について推算値の検証を行ったので参照して欲しい。
2012.7.26
印刷用のインキを溶解する、ジクロロメタンとジクロロプロパンが胆管ガンを引き起こすと問題になっている。
これらの溶媒の4D HSP[dD, dP, dHdo, dHac]が
ジクロロメタン [17, 7.3, 6.9, 1.7]
ジクロロプロパン[17.3, 7.1, 1.4, 2.5]
として、どのようなグリーンソルベントが同等の溶解性になるか、実際に計算してみよう。
目標値を入れてSearchボタンを押すと結果が表示される。
それを全てコピーして表計算に貼付ける。
（一部のブラウザーと表計算で、タブや改行コードが正しく機能しない事があるようだ。特にWindowsは\r\nを改行につかっているので問題となる。インターネット標準は\nだ。不具合が出た場合は一旦高機能なテキストエディターにペーストして、そこからコピー、ペーストする。）
意外とというか、あたりまえというか、ジクロロメタンにぴったりする混合溶媒は無い。
しかも、HSP距離の短い混合溶媒は、酢酸や蟻酸など臭気の強い溶媒ばかりになる。ジクロロプロパンはまだましだ。
MIBKなどのケトン系の溶媒とRhodiasolv DIBなどの混合溶媒などが提案される。
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