(57)【要約】【課題】予め作成された標準データを用いることなく、磁気共鳴実測スペクトルから化学構造未知の試験材料の化学構造を容易に同定する。【解決手段】磁気共鳴シミュレーションスペクトルのケミカルシフトのピーク位置を算出し、磁気共鳴実測スペクトルのケミカルシフトのピーク位置を測定し、（１）磁気共鳴シミュレーションスペクトルのケミカルシフトのピーク位置を目的変数とし磁気共鳴実測スペクトルのケミカルシフトのピーク位置を説明変数として、又は（２）磁気共鳴シミュレーションスペクトルのケミカルシフトのピーク位置を説明変数とし磁気共鳴実測スペクトルのケミカルシフトのピーク位置を目的変数として、回帰分析し、該回帰分析より得られる寄与率Ｒ２を指標として磁気共鳴シミュレーションスペクトルと磁気共鳴実測スペクトルの一致性を評価することにより、試験材料の化学構造を同定する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴シミュレーションスペクトルのケミカルシフトのピーク位置を算出し、磁気共鳴実測スペクトルのケミカルシフトのピーク位置を測定し、（１）磁気共鳴シミュレーションスペクトルのケミカルシフトのピーク位置を目的変数とし磁気共鳴実測スペクトルのケミカルシフトのピーク位置を説明変数として、又は（２）磁気共鳴シミュレーションスペクトルのケミカルシフトのピーク位置を説明変数とし磁気共鳴実測スペクトルのケミカルシフトのピーク位置を目的変数として、回帰分析し、該回帰分析より得られる寄与率Ｒ２を指標として磁気共鳴シミュレーションスペクトルと磁気共鳴実測スペクトルの一致性を評価することを特徴とする試験材料の化学構造同定方法。
【請求項２】
前記磁気共鳴スペクトルは、核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトルであることを特徴とする請求項１に記載の化学構造同定方法。
【請求項３】
前記磁気共鳴スペクトルは、電子常磁性共鳴（ＥＳＲ）スペクトルであることを特徴とする請求項１に記載の化学構造同定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴スペクトルを用いた試験材料の化学構造同定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（従来の技術）
従来より、磁気共鳴を利用した物質構造の分析に有効な核磁気共鳴（ＮＭＲ）や、電子常磁性共鳴（ＥＳＲ）等の研究・開発が各分野で進められている。これらは、磁気モーメントを持つ粒子のエネルギー準位が静磁界中において分離しているとき、その分離間隔に対応する振動数（周波数）を有した振動磁界や電磁波との間で共鳴を生ずる原理によるものである。特に、核磁気共鳴（ＮＭＲ）や電子常磁性共鳴（ＥＳＲ）は、検知レベルの性質上、磁気センサとしてより一般的に使用されている。
【０００３】
例えば、１３Ｃ−ＮＭＲを用いた化学構造の同定では、化学物質（炭素核を含む１３Ｃ−ＮＭＲの測定可能な物質）の共鳴スペクトル分析結果に化学シフト値を導入した１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルの測定が容易な現在においては、一部の試料物質混合物に対して、予め試料物質の標準データを作成しておくことにより、コンピュータを用いてその標準データに基づく検索から組成分析する方法が実現されている。尚、この１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルの測定から定量分析する場合には、測定溶媒として内部標準物質を混入させる方法によっている。標準データは基本的に多種の試料物質に関する１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルの測定結果を格納しており、各試料物質のピーク強度値と化学シフト値を有している。
【０００４】
下記特許文献１には、多種類の試料物質から成る試料物質混合物や構造の異なる複雑な化学物質から成る様々な試料物質を含む試料物質混合物に関しても、１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルの測定結果に対する標準データからの帰属を容易にするため、最終的な組成計算に入る前に、ピークの帰属の確実な部分についてのみ予め前処理を行ない、以降の最終組成計算を迅速に、しかも試料物質の組成比算出を極めて確実性高く行ない得るような混合物の組成分析における標準データからの成分選定方法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、予め作成された標準データに基づいて１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルの測定から混合物成分を検索同定する場合、（１）各種試料物質に対する標準データが用意されていなければならず、（２）該標準データからの選定が繁雑になる、という問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平０２−２２３８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、予め作成された標準データを用いることなく、磁気共鳴実測スペクトルから化学構造未知の試験材料の化学構造を同定する手法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、磁気共鳴シミュレーションスペクトルのケミカルシフトのピーク位置と、磁気共鳴実測スペクトルのケミカルシフトのピーク位置の一致性を数値的に算出することで上記課題が解決されることを見出し、本発明に到達した。
【０００９】
即ち、本発明は、試験材料の化学構造同定方法の発明であり、磁気共鳴シミュレーションスペクトルのケミカルシフトのピーク位置を算出し、磁気共鳴実測スペクトルのケミカルシフトのピーク位置を測定し、（１）磁気共鳴シミュレーションスペクトルのケミカルシフトのピーク位置を目的変数とし磁気共鳴実測スペクトルのケミカルシフトのピーク位置を説明変数として、又は（２）磁気共鳴シミュレーションスペクトルのケミカルシフトのピーク位置を説明変数とし磁気共鳴実測スペクトルのケミカルシフトのピーク位置を目的変数として、回帰分析し、該回帰分析より得られる寄与率Ｒ２を指標として磁気共鳴シミュレーションスペクトルと磁気共鳴実測スペクトルの一致性を定量的に評価することによって、試験材料の化学構造を同定する。
【００１０】
本発明において、同定手段に用いられる磁気共鳴スペクトルとしては、核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトルや電子常磁性共鳴（ＥＳＲ）スペクトルが好ましく例示される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、予め作成された標準データを用いることなく、磁気共鳴実測スペクトルから化学構造未知の試験材料の化学構造を容易に同定することが可能となる。同時に、その確実性を知っておくことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の第１の側面は、ＮＭＲなどの磁気共鳴シミュレーションスペクトルと実測スペクトルの一致性を、各々のケミカルシフトのピーク位置を目的変数、説明変数として回帰分析を実施し、その寄与率Ｒ２で評価する方法である。
【００１３】
ＮＭＲなどの磁気共鳴シミュレーションは、新規物質等を合成した際に、比較しながら両者の一致性で目的とする構造の分子が合成されているかの検証、またピークの帰属補助等に活用されている。ここで、ＮＭＲなどの磁気共鳴シミュレーションスペクトルは計算で求めることができ、一般的に実測スペクトルは解析が容易ではない。
【００１４】
磁気共鳴シミュレーションスペクトルと実測スペクトルの一致性を評価するにおいて、従来は両者のスペクトルを重ね合わせる等の定性的な手段しか存在しなかった。そこで全体のスペクトルがどの程度一致しているかを定量的に評価できる方法が切望されており、本発明はこれを与えるものである。
【００１５】
本発明の第２の側面は、未知物質の構造を同定する際に、上述のＮＭＲなどの磁気共鳴シミュレーションスペクトルと実測スペクトルの一致性の指標である寄与率Ｒ２を用いる手法である。未知物質の構造同定のために、ＮＭＲやＩＲ、ＭＳ等は頻繁に使用され、その中でもＮＭＲは３次元構造の詳細な解析に特に有効である。しかし、それらを全て使用、活用し、クロスチェックによる構造解析を実施しても、最終的に一つの構造まで特定できないことがしばしばあることもまた事実である。本発明は、そのような状況化において、ＮＭＲシミニレーションを活用し、特定の構造に同定しようとするものである。
【００１６】
具体的には、実験により推定された可能性のある全ての構造に関して、本発明の方法にて寄与率Ｒ２を求め、その値が最も大きいものを特定の構造として同定する。
【実施例】
【００１７】
以下、具体的化合物を例に本発明の実施例を説明する。
【００１８】
本発明の正確性を検証するため、既に構造がわかっている以下２種類の分子
（１）１−（２−シアノエチル）−２−エチル−４−メチルイミダゾール
（２）２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール
に対して、ＮＭＲ、ＩＲ、ＭＳによる構造解析を実施し、これにより推定された幾つかの構造の中から、量子力学的手法を用いてＮＭＲシミュレーションを実施し、本発明を用いて構造特定した例を示す。
【００１９】
なお、量子力学的手法には、分子軌道法、密度汎関数法等があるが、本発明においてはどちらを使用してもよい。市販されているコードとしては、分子軌道法にはＧａｕｓｓｉａｎ、ＧＡＭＥＳＳ等、密度汎関数法にはＤ−ＭＯＬ３、ＣＡＳＴＥＰ、ＤＶ−Ｘα等があり、本発明ではいずれの使用も可能である。本実施例では、Ｇａｕｓｓｉａｎ０３を利用した。計算は、Ｂ３ＬＹＰ／６−３１１＋Ｇ（２ｄ，ｐ）モデル化学で、ＧＩＡＯ法により実施した。
【００２０】
［実施例１：１−（２−シアノエチル）−２−エチル−４−メチルイミダゾール］
図１に、実験により推定された構造Ｉ〜構造ＩＶを示す。構造ＩＩＩか構造ＩＶのいずれかの可能性が高いと推定されたが、そのどちらかまでは特定できなかった。
図２に、実験により推定された構造Ｉ〜構造ＩＶを基に、量子力学的手法により最適化された構造Ｉ〜構造ＩＶの３次元構造を示す。
【００２１】
それぞれの構造Ｉ〜構造ＩＶについて、１Ｈ−ＮＭＲシミュレーションを実施し、１Ｈ−ＮＭＲ実測値との比較を行った。ここで、１Ｈ−ＮＭＲシミュレーションスペクトルのケミカルシフトのピーク位置を目的変数とし、１Ｈ−ＮＭＲ実測スペクトルのケミカルシフトのピーク位置を説明変数として、回帰分析し、該回帰分析より得られる寄与率Ｒ２を求めた。下記表１に結果を示す。
【００２２】
【表１】
2008170375.tif 000002
【００２３】
表１の結果より、シミュレーション値と実測値が最もよく一致するのは、寄与率Ｒ２が最も１に近い、構造ＩＩＩであることが分かる。
同様に、それぞれの構造Ｉ〜構造ＩＶについて、１３Ｃ−ＮＭＲシミュレーションを実施し、１３Ｃ−ＮＭＲ実測値との比較を行った。ここで、１３Ｃ−ＮＭＲシミュレーションスペクトルのケミカルシフトのピーク位置を目的変数とし、１３Ｃ−ＮＭＲ実測スペクトルのケミカルシフトのピーク位置を説明変数として、回帰分析し、該回帰分析より得られる寄与率Ｒ２を求めた。下記表２に結果を示す。
【００２４】
【表２】
2008170375.tif 000003
【００２５】
表２の結果より、シミュレーション値と実測値が最もよく一致するのは、寄与率Ｒ２が最も１に近い、構造ＩＩＩであることが分かる。
結局、１Ｈ−ＮＭＲ、１３Ｃ−ＮＭＲのどちらの結果においても、全ての構造の実験値との一致性を定量的に評価でき、また最も両者が一致した構造ＩＩＩを真の構造と特定できた。これは既に判明していた構造と一致した。
【００２６】
［実施例２：２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール］
図３に、実験により推定された構造Ｉ及び構造ＩＩを示す。
図４に、実験により推定された構造Ｉ及び構造ＩＩを基に、量子力学的手法により最適化された構造Ｉ及び構造ＩＩの３次元構造を示す。
【００２７】
それぞれの構造Ｉ及び構造ＩＩについて、１Ｈ−ＮＭＲシミュレーションを実施し、１Ｈ−ＮＭＲ実測値との比較を行った。ここで、１Ｈ−ＮＭＲシミュレーションスペクトルのケミカルシフトのピーク位置を目的変数とし、１Ｈ−ＮＭＲ実測スペクトルのケミカルシフトのピーク位置を説明変数として、回帰分析し、該回帰分析より得られる寄与率Ｒ２を求めた。下記表３に結果を示す。
【００２８】
【表３】
2008170375.tif 000004
【００２９】
表３の結果より、シミュレーション値と実測値が最もよく一致するのは、寄与率Ｒ２が最も１に近い、構造Ｉであることが分かる。
同様に、それぞれの構造Ｉ及び構造ＩＩについて、１３Ｃ−ＮＭＲシミュレーションを実施し、１３Ｃ−ＮＭＲ実測値との比較を行った。ここで、１３Ｃ−ＮＭＲシミュレーションスペクトルのケミカルシフトのピーク位置を目的変数とし、１３Ｃ−ＮＭＲ実測スペクトルのケミカルシフトのピーク位置を説明変数として、回帰分析し、該回帰分析より得られる寄与率Ｒ２を求めた。下記表４に結果を示す。
【００３０】
【表４】
2008170375.tif 000005
【００３１】
表４の結果より、シミュレーション値と実測値が最もよく一致するのは、寄与率Ｒ２が最も１に近い、構造Ｉであることが分かる。
結局、１Ｈ−ＮＭＲ、１３Ｃ−ＮＭＲのどちらの結果においても、全ての構造の実験値との一致性を定量的に評価でき、また最も両者が一致した構造Ｉを真の構造と特定できた。これは既に判明していた構造と一致した。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明により、磁気共鳴実測スペクトルから化学構造未知の試験材料の化学構造を容易に同定することが可能となる。これにより、分析化学などの発展に貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実験により推定された構造を示す。
【図２】量子力学的手法により最適化された３次元構造を示す。
【図３】実験により推定された構造を示す。
【図４】量子力学的手法により最適化された３次元構造を示す。
【図１】
2008170375.tif 000006
【図２】
2008170375.tif 000007
【図３】
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【図４】
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