水不溶性物质评价方法和水不溶性物质评价

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水不溶性物质评价方法和水不溶性物质评价
申请号	CN201580053794.0	申请日	2015-12-08	公开(公告)号	CN106796208A	公开(公告)日	2017-05-31
申请人	株式会社LG化学;			发明人	李升烨; 郑旨原; 金敬勋;
摘要	本发明提供一种水不溶性物质评价方法，该评价方法能够：基于待确定水不溶性的物质的化学结构信息计算溶度参数；通过建立的定量标准来最终确定目标物质的水不溶性；并且即使在实际合成目标物质之前也能够确定目标物质的水不溶性。
权利要求	1.一种水不溶性物质的评价方法，包括以下步骤：(1)选择N个目标物质并生成所述目标物质的化学结构信息； (2)使用生成的化学结构信息计算所述目标物质的非极性分散溶度参数D、极性溶度参数P和氢键溶度参数H； (3)使用下面的等式1和等式2计算所述目标物质的水不溶性特征值；以及(4)基于定量标准评价所计算的目标物质的水不溶性特征值：[等式1] [等式2] 在等式1中，εx是大于零的实数，在等式2中，并且在等式1和等式2中，D是非极性分散溶度参数，P是极性溶度参数，H是氢键溶度参数，Xi是第i个目标物质，i是1至N的自然数，N是自然数。 2.根据权利要求1所述的评价方法，其中，在所述步骤(3)中，等式1的εx是0.1至332.5的实数。 3.根据权利要求1所述的评价方法，其中，在所述步骤(4)中，当满足0.9 4.根据权利要求3所述的评价方法，其中，当第i个目标物质Xi满足所述定量标准1时，评价当i 5.根据权利要求3所述的评价方法，其中，在不满足所述定量标准1的情况下，当满足 1.03 6.根据权利要求5所述的评价方法，其中，当发现第i个目标物质Xi满足或不满足所述定量标准2时，评价当i 7.根据权利要求1所述的评价方法，其中，所述步骤(2)使用HSPiP(实用Hansen溶度参数)程序来进行。 8.一种水不溶性物质的评价系统，包括使用权利要求1所述的评价方法的模块。 9.一种记录介质，该记录介质可由计算机读取并且记录有用于执行权利要求1所述的评价方法的程序。
说明书全文	水不溶性物质评价方法和水不溶性物质评价技术领域 [0001] 本申请要求于2014年12月23日提交的韩国专利申请No.10-2014-0186680的权益，该申请的内容通过引用全部并入本文中。 [0002] 本发明涉及一种用于评价水不溶性物质的方法和系统。背景技术 [0003] 在工业和学术研究中，知晓有机化合物的各种性质的精确值被认为非常重要，因为它对生产和消费的整个过程中做出的所有决策，包括检验使用相应物质的有效性、设计合成和纯化工艺以及设置储存、运输、使用和处理的方法和条件至关重要。得到目标有机化合物的性质的最精确值的方法也是实验，但是这种包括纯化样品的制备、建立用于准确测量的环境等的实验需要大量的成本和时间，并且在一些情况下无法进行。因此，作为其替代方案，许多研究人员长期以来一直试图预测有机化合物的各种性质的精确值。对性质的预测具有悠久的历史，新的预测方法不断出现，目前，已经设计有多种预测模型，其精确度和覆盖范围根据性质而有所不同。 [0004] 同时，在使用溶液工艺的新物质的开发和分离中，准确地判断作为目标物质的溶质是溶于水或是不溶于水非常重要。 [0005] 这样，由于水是最常用于制备溶液的溶剂，因此知道溶质是否为水不溶性非常重要。而且，在易溶解于水中的水溶性物质排放至外部的情况下，其不能有效地与水分离，不期望地引起环境问题。因此，有必要准确地判断目标物质是否为水不溶性。 [0006] 目前，确定目标物质是否为水不溶性的有效方法是直接将目标物质溶解在水中进行溶解度实验。然而，由于时间和成本的限制，无法通过溶解度实验来确定用于新物质开发的众多待测物质是否为水不溶性。 [0007] 特别是，在目标物质比较昂贵的情况下，难以进行必须使用大量的物质来确定水不溶性的溶解度实验。此外，目前有效的实验方法必须在首先实际合成了目标物质之后进行。也就是说，在目标物质合成之前，不能应用所述实验方法，使得无法确定目标物质是否为水不溶性。发明内容 [0008] 技术问题 [0009] 因此，考虑到现有技术中遇到的问题而做出本发明，本发明旨在提供一种评价水不溶性物质的新方法，该评价方法即使在没有实际实验的情况下，也能够定量地和清楚地确定目标物质是否为水不溶性。 [0010] 此外，本发明旨在提供一种水不溶性物质的评价方法，其中，使用待确定水不溶性的物质的化学结构信息来计算溶度参数，并且根据建立的定量标准来最终判断水不溶性。 [0011] 技术方案 [0012] 本发明的一个方面提供一种水不溶性物质的评价方法，包括以下步骤：(1)选择N个目标物质并生成目标物质的化学结构信息；(2)使用生成的化学结构信息计算非极性分散溶度参数D、极性溶度参数P和氢键溶度参数H；(3)使用下面的等式1和等式2计算目标物质的水不溶性特征值；以及(4)基于定量标准评价计算出的目标物质的水不溶性特征值。 [0013] [等式1] [0014] [0015] [等式2] [0016] [0017] 在等式1中，εx是大于零的实数，在等式2中，在等式1和等式2中，D是非极性分散溶度参数，P是极性溶度参数，H是氢键溶度参数，Xi是第i个目标物质，i是1至N的自然数，N是自然数。 [0018] 本发明的另一方面提供一种水不溶性物质的评价系统，包括使用上述方法的模块。 [0019] 本发明的又一方面提供一种记录介质，该记录介质可由计算机读取并且记录有用于执行上述方法的程序。 [0020] 有益效果 [0021] 在根据本发明的水不溶性物质的评价方法中，即使没有实际实验，也可以定量地和清楚地确定目标物质的水不溶性。 [0022] 特别地，根据本发明的水不溶性物质的评价方法能够在目标物质的实际合成之前就确定目标物质是否为水不溶性。 [0023] 此外，即使没有实际实验，本发明也能够清楚地评价水不溶性物质，本发明被认为在使用溶液工艺开发物质、解决相关的加工问题以及开发有效的分离工艺方面非常有效。附图说明 [0024] 图1是示出根据本发明的一个实施方案的处理步骤的流程图，包括：选择待测水不溶性的目标物质以及生成目标物质的化学结构信息。具体实施方式 [0025] 下文中，将给出本发明的详细描述。提出下面的描述仅是为了说明本发明的实施方案，即使它包含限制性表述，但是不应理解为限制权利要求书所限定的范围。 [0026] 如本文中所使用的，术语“水不溶性物质”指不溶于水溶剂的溶质物质。 [0027] 为了常规地确定物质是否为水不溶性，以将目标物质直接溶解在水中的方式进行溶解度实验。然而，由于时间和成本的限制，无法通过这种溶解度实验来测定用于物质开发的众多待测物质是否为水不溶性。 [0028] 本发明人发现一种无需直接合成目标材料然后进行溶解度实验而确定目标物质是否为水不溶性的方法，从而完成本发明。 [0029] 本发明与GIWiS(Gaugeable Indicator of Water-insoluble Signal)(水不溶性信号可测量指标)有关。特别地，GIWiS方法能够通过使用由待确定水不溶性的目标物质的化学结构信息得到的溶度参数建立的定量标准，来最终确定目标物质的水不溶性。 [0030] 具体地，本发明的评价方法包括以下步骤：(1)选择N个目标物质并生成目标物质的化学结构信息；(2)使用生成的化学结构信息计算非极性分散溶度参数D、极性溶度参数P和氢键溶度参数H；(3)使用下面的等式1和等式2计算目标物质的水不溶性特征值；以及(4)基于定量标准评价计算出的目标物质的水不溶性特征值。 [0031] [等式1] [0032] [0033] [等式2] [0034] [0035] 在等式1中，εx是大于零的实数，在等式2中，在等式1和等式2中，D是非极性分散溶度参数，P是极性溶度参数，H是氢键溶度参数，Xi是第i个目标物质，i是1至N的自然数，N是自然数。 [0036] 下面是根据本发明的水不溶性物质的评价方法的描述。 [0037] 首先，步骤(1)描述如下。 [0038] 在该步骤中，选择待确定水不溶性的目标物质，并且生成目标物质的化学结构信息。具体而言，选择N个待确定水不溶性的目标物质，并且生成关于所选择的N个目标物质的化学结构信息。化学结构信息表示关于各个目标物质的原子和分子之间的化学键合的信息。 [0039] 在本发明的一个优选实施方案中，可以设置步骤(1)中的目标物质的数量而没有限制，只要它是自然数即可。不管目标物质的数量是多少，都可以进行本发明的评价方法。例如，N是100至1000。 [0040] 化学结构信息可以使用通常可用的程序，优选地由Accelrys开发的Material Studio Visualizer程序来生成。 [0041] 图1是根据本发明的一个优选实施方案的步骤(1)的流程图。具体地，当(a)待确定水不溶性的目标物质是(b)1,2,4-三氯苯时，(c)使用Material Studio Visualizer生成目标物质的化学结构信息。在由该程序生成的化学结构中，(d)C表示芳环中苯的碳原子，Cl和H分别表示氯原子和氢原子。 [0042] 接下来，描述步骤(2)。 [0043] 在该步骤中，使用生成的化学结构信息计算溶度参数。具体而言，基于生成的关于N个目标物质的化学结构信息，计算各个目标物质的溶度参数。 [0044] 通过本发明中的计算得到的溶度参数可以根据其特性，例如，第一，基于非极性的非极性分散溶度参数D，第二，基于极性的极性溶度参数P，第三，基于氢键的氢键溶度参数H而分为三种类型。 [0045] 可以使用任意程序来计算溶度参数，只要该程序是通常可用的即可。优选地，使用由C.M.Hansen开发的HSPiP(实用Hansen溶度参数)程序计算溶度参数。 [0046] 接下来，描述步骤(3)。 [0047] 在该步骤中，计算目标物质的水不溶性特征值。具体而言，使用在步骤(2)中计算的三种溶度参数来计算N个目标物质中的第i个物质Xi的水不溶性特征值，即，下面的等式1和等式2中定义的GIWiS1[Xi]和GIWiS2[Xi]。此处，i是1至N的整数。 [0048] [等式1] [0049] [0050] [等式2] [0051] [0052] 在等式1中，εx是大于零的实数，在等式2中，在等式1和等式2中，D是非极性分散溶度参数，P是极性溶度参数，H是氢键溶度参数，Xi是第i个目标物质，i是1至N的自然数，N是自然数。 [0053] 在本发明的一个优选实施方案中，εx是比例因子，对其没有特别地限制，只要它是不包括零的实数即可，优选地为0.01至332.5的实数，更优选地为242.2。在本发明的等式1和等式2中，可以通过比例因子εx来调整数值的大小。 [0054] 接下来，描述步骤(4)。 [0055] 在该步骤中，使用在步骤(3)中计算的水不溶性特征值，通过定量标准来评价目标物质的水不溶性。具体而言，使用两个建立的定量标准1和定量标准2来最终确定N个目标物质的水不溶性。 [0056] 可以通过下面的两个步骤进行水不溶性的评价。在第一步骤中，评价针对N个目标物质中的第i个目标物质Xi所计算的GIWiS1[Xi]和GIWiS2[Xi]是否满足下面的定量标准1。此处，i是1至N的整数。 [0057] 定量标准1表示0.90 [0058] 在本发明的一个优选实施方案中，当第i个目标物质Xi满足定量标准1时，评价当i [0059] 同时，在第i个目标物质Xi不满足定量标准1的情况下，应用下面的第二步骤。在本发明的一个优选实施方案中，当不满足定量标准1时，评价针对N个目标物质中的第i个目标物质Xi所计算的GIWiS1[Xi]和GIWiS2[Xi]是否满足下面的定量标准2。此处，i是1至N的整数。 [0060] 定量标准2表示1.03 [0061] 另一方面，在第i个目标物质Xi不满足定量标准2的情况下，确定第i个目标物质Xi不是水不溶性物质。当i [0062] 因此，在本发明的第i个目标物质Xi既不满足定量标准1也不满足定量标准2的情况下，确定不是水不溶性物质。定量标准2能够识别可能被定量标准1遗漏的任何水不溶性物质。因此，定量标准1和定量标准2具有互补关系。 [0063] 当将根据本发明的水不溶性物质的评价方法应用于通常已知的水不溶性物质时，可以证实能够准确地评价水不溶性，从而确保本发明的适用性。 [0064] 另外，本发明提供一种水不溶性物质的评价系统，包括使用根据本发明的水不溶性物质的评价方法的模块。 [0065] 在所述水不溶性物质的评价系统中，与水不溶性物质的评价方法重叠的描述保持不变。 [0066] 如本文中所使用的，术语“模块”指负责特定功能或操作的单元，并且可以单独地或组合地由硬件和软件来体现。 [0067] 另外，本发明提供一种记录介质，该记录介质可由计算机读取并且记录有用于执行根据本发明的水不溶性物质的评价方法的程序。 [0068] 通过下面的实施例可以得到对本发明的更好的理解，提出这些实施例用于说明，但是不应理解为限制本发明的范围。本发明的范围由权利要求书给出，并且还包含在与权利要求书等同的含义和范围内的所有修改。除非另外说明，否则“％”和“份”表示在下面的实施例和比较例中以重量为基础而给出的量。 [0069] 实施例 [0070] (1)选择待确定水不溶性的目标物质并生成化学结构信息 [0071] 选择三个待确定水不溶性的目标物质Xi(i＝1至N)(N＝3)。使用由Accelrys开发的Material Studio Visualizer程序生成三个物质的化学结构信息。三个目标物质Xi以及它们的化学结构信息示于下面的表1中。 [0072] [表1] [0073] [0074] [0075] (2)使用生成的化学结构信息计算溶度参数 [0076] 基于三个目标物质的化学结构信息，计算溶度参数。此处，使用HSPiP(实用Hansen溶度参数)计算溶解度。由此，计算各个目标物质的三种不同的溶度参数，即它们的非极性分散溶度参数、极性溶度参数以及氢键溶度参数。计算出的目标物质的溶解度值示于下面的表2中。 [0077] [表2] [0078] [0079] (3)计算目标物质的水不溶性特征值 [0080] 使用在步骤(2)中分别计算的三个目标物质Xi的三种溶度参数来计算下面的等式1和等式2中定义的水不溶性特征值GIWiS1和GIWiS2。 [0081] [等式1] [0082] [0083] [等式2] [0084] [0085] 在等式1中，εx设定为242.2，在等式2中，在等式1和等式2中，D是非极性分散溶度参数，P是极性溶度参数，H是氢键溶度参数，Xi是第i个目标物质，i是1至N的自然数，N是3。结果示于下面的表3中。 [0086] [表3] [0087]目标物质(Xi) GIWiS1(Xi) GIWiS2(Xi) 1,2,4-三氯苯 1.33 26.0 双环[4.4.0]癸-1,3,5,7,9-戊烯 1.25 28.3 芘 1.53 22.1 [0088] (4)基于定量标准评价目标物质的水不溶性 [0089] 使用两个建立的定量标准1和定量标准2来最终确定三个目标物质的水不溶性。 [0090] -定量标准1：GIWiS1[Xi]>0.90且GIWiS2[Xi]<47.3 [0091] -定量标准2：GIWiS1[Xi]>1.03且GIWiS2[Xi]<53.1 [0092] 通过基于定量标准1和定量标准2的评价而最终确定的水不溶性结果示于下面的表4中。 [0093] [表4] [0094]目标物质(Xi) 水不溶性的确定结果确定的基础 1,2,4-三氯苯水不溶性满足定量标准1 双环[4.4.0]癸-1,3,5,7,9-戊烯水不溶性满足定量标准1 芘水不溶性满足定量标准1 [0095] 从表4可以看出，对于1,2,4-三氯苯X1，GIWiS1[X1]＝1.33且GIWiS2[X1]＝26.0，因此满足定量标准1，由此最终确定为水不溶性物质。 [0096] 此外，对于双环[4.4.0]癸-1,3,5,7,9-戊烯X2，GIWiS1[X2]＝1.25且GIWiS2[X2]＝28.3，因此满足定量标准1，由此最终确定为水不溶性物质。此外，对于芘X3，GIWiS1[X3]＝ 1.53且GIWiS2[X3]＝22.1，因此满足定量标准1，由此最终确定为水不溶性物质。 [0097] 比较例 [0098] 使用2-丁醇作为目标物质X4，(1)生成它的化学结构信息，并且(2)以与上面的实施例中相同的方式计算其溶度参数。计算出的目标物质X4，即，2-丁醇的非极性分散溶度参数、极性溶度参数和氢键溶度参数分别为15.8、5.7和14.5。 [0099] (3)以与上面的实施例中相同的方式计算作为目标物质X4的2-丁醇的水不溶性特性值。 [0100] 最后，(4)以与上面的实施例中相同的方式评价作为目标物质X4的2-丁醇的水不溶性。 [0101] 作为其结果，对于作为目标物质X4的2-丁醇，GIWiS1[X4]＝1.01且GIWiS2[X4]＝64.9，由此，发现其既不满足定量标准1也不满足定量标准2。 [0102] 因此，作为目标物质X4的2-丁醇最终确定为不是水不溶性物质。 [0103] 试验实施例 [0104] 为了评价实施例和比较例中根据本发明的水不溶性的确定方法的有效性，进行下面的试验。 [0105] 在25℃和1个大气压下，将上述四个目标物质X1、X2、X3和X4溶解在100g的水中24小时，并测量它们的溶解度。 [0106] 作为结果，实施例的全部三个目标物质X1、X2和X3以0.005g以下的量溶解，因此，它们的水溶性接近于零。相反，比较例的目标物质X4以30g的量溶解，因此，确定其水溶性非常高。 [0107] 因此，确定实施例的全部三个目标物质是水不溶性物质，确定比较例的目标物质不是水不溶性物质。 [0108] 总之，能够发现，即使没有进行溶解度测量的实际实验，根据本发明的使用GIWiS的水不溶性的评价方法也可以准确地确定物质的水不溶性。