(57)【要約】  本発明は、分子の中性、アニオン、及びカチオンの電荷状態による分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）特性を評価し、分子軌道分布特性の定量的比較分析方法及びこれを利用した分子軌道分布の定量的‘比較分析システムに関するものである。本発明によれば、分子軌道分布差を定量的な値（ｓｃｏｒｅ）で表すことにより、量子力学に基づいた方法によって計算された分子軌道分布に対してＭＯ‐Ｔｒｉａｎｇｌｅ構築を介しての３つの成分で構成されたベクトル特性を介して電荷状態による分子軌道分布変化の連関関係を細分化して表し、体系的に定量的な比較が可能であるという長所があり、これを介して、電荷状態が変わることにより異なるようになる分子軌道分布変化の相互連関性を知り出すことができ、電荷状態による電子の挙動特性が比較可能で、今後、物性評価に応用することができる。
2016528595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子の中性、アニオン、及びカチオンの電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較方法であって、
ａ）中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの分子軌道分布特性の定量的差であるＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を
ｉ）分子軌道分布を比較する中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯ分子軌道に対して、量子力学計算法を利用してこれらの分子軌道分布を計算するステップ、
ｉｉ）各分子軌道に対するＲＤＭ計算方法によって構造特性を計算し、前記ｉ）ステップで計算された分子軌道分布とマッチングさせてＲＤＭを介しての構造特性による分子軌道分布を求めるステップ、及び
ｉｉｉ）前記ｉｉ）ステップでＲＤＭを介して求めた２個の構造特性による分子軌道分布を利用して下記（式２）のＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を求めるステップ
の方法によって得るステップと、
ｂ）前記中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯのＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を３次元座標に図示するステップと、
ｃ）３次元座標に図示された、中性及びアニオン、アニオン及びカチオン、カチオン及び中性のＨＯＭＯ及びＬＵＭＯのＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を比較するステップと、
を含み、
（式２）
ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ＝１．０  −  ＴＰＤ
であり、
前記（式２）においてＴＰＤは、下記（式３）
【数１】
2016528595.tif 000009
のとおりであり、
前記（式３）において、Ｐｒｏｆ（Ａｋ）とＰｒｏｆ（Ｂｋ）とは、各々ＲＤＭ（ｋ）に属する分子軌道値を表し、Ｎは、ＲＤＭの総個数であることを特徴とする電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析方法。
【請求項２】
前記ｉ）ステップの量子力学計算法は、物質の分子構造で計算される各点での軌道波動関数（ψ）の自乗の電子密度（ψ２）の分布を介して計算されることを特徴とする請求項１に記載の電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析方法。
【請求項３】
前記ｉ）ステップの量子力学計算法は、単一点エネルギー計算または構造最適化計算を利用することを特徴とする請求項１に記載の電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析方法。
【請求項４】
前記ｉ）ステップの構造特性計算は、（ｘ，ｙ，ｚ）の原子座標を利用して計算されることを特徴とする請求項１に記載の電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析方法。
【請求項５】
前記ｉｉ）ステップのＲＤＭ計算方法は、分子の中心から出発して動径方向に一定の間隔を有して増加するメッシュを生成して計算されることを特徴とする請求項１に記載の電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析方法。
【請求項６】
前記ＲＤＭ計算方法のＲＤＭの総個数（Ｎ）は、５０以上３００以下の整数であることを特徴とする請求項５に記載の電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析方法。
【請求項７】
前記ＲＤＭ計算方法のＲＤＭの総個数（Ｎ）は、１００以上３００以下の整数であることを特徴とする請求項５に記載の電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析方法。
【請求項８】
前記ｂ）ステップは、前記中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯのＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を（Ｍ（中性），Ｍ（アニオン），Ｍ（カチオン））のベクトルで表すことを特徴とする請求項１に記載の電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析方法。
【請求項９】
前記ｃ）ステップは、下記（式４）のＣＤ‐ＭＯＴ値を計算して比較し、
（式４）
ＣＤ‐ＭＯＴ＝（ｔｒ（ＣＳ２，ＣＳ１），ｔｒ（ＣＳ３，ＣＳ２），ｔｒ（ＣＳ１，ＣＳ３））
であり、
前記（式４）においてｔｒ（ＣＳｘ，ＣＳｙ）＝Ｍ（ＣＳｘ）／Ｍ（ＣＳｙ）であり、前記Ｍ（ＣＳｘ）は、ＣＳｘ状態でのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯに対するＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値であり、前記ＣＳ１は中性状態、前記ＣＳ２はアニオン状態、前記ＣＳ３はカチオン状態であることを特徴とする請求項１に記載の電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析方法。
【請求項１０】
分子の中性、アニオン、及びカチオンの電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析システムであって、
ａ）中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの分子軌道分布特性の定量的差であるＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を
ｉ）分子軌道分布を比較する中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯ分子軌道を選択し、量子力学計算法を利用してこれらの分子軌道分布を計算するステップ、
ｉｉ）各分子軌道に対するＲＤＭ計算方法によって構造特性を計算し、前記ｉ）ステップで計算された分子軌道分布とマッチングさせてＲＤＭを介しての構造特性による分子軌道分布を求めるステップ、及び
ｉｉｉ）前記ｉｉ）ステップでＲＤＭを介して求めた２個の構造特性による分子軌道分布を利用して下記（式２）のＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を求めるステップ
の方法によって得るＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値決定モジュールと、
ｂ）前記中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯのＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を３次元座標に図示する３次元図示モジュールと、
ｃ）３次元座標に図示された、中性及びアニオン、アニオン及びカチオン、カチオン及び中性のＨＯＭＯ及びＬＵＭＯのＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を比較する比較モジュールと、
を備え、
（式２）
ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ＝１．０  −  ＴＰＤ
であり、
前記（式２）においてＴＰＤは、下記（式３）
【数２】
2016528595.tif 000010
のとおりであり、
前記（式３）において、Ｐｒｏｆ（Ａｋ）とＰｒｏｆ（Ｂｋ）とは、各々ＲＤＭ（ｋ）に属する分子軌道値を表し、Ｎは、ＲＤＭの総個数であることを特徴とする電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析システム。
【請求項１１】
前記ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値決定モジュールの量子力学計算法は、物質の分子構造で計算される各点での軌道波動関数（ψ）の自乗の電子密度（ψ２）の分布を介して計算されることを特徴とする請求項１０に記載の電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析システム。
【請求項１２】
前記ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値決定モジュールの量子力学計算法は、単一点エネルギー計算または構造最適化計算を利用することを特徴とする請求項１０に記載の電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析システム。
【請求項１３】
前記ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値決定モジュールの構造特性計算は、（ｘ，ｙ，ｚ）の原子座標を利用して計算されることを特徴とする請求項１０に記載の電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析システム。
【請求項１４】
前記ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値決定モジュールのＲＤＭ計算方法は、分子の中心から出発して動径方向に一定の間隔を有して増加するメッシュを生成して計算されることを特徴とする請求項１０に記載の電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析システム。
【請求項１５】
前記ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値決定モジュールのＲＤＭ計算方法のＲＤＭの総個数（Ｎ）は、５０以上３００以下の整数であることを特徴とする請求項１０に記載の電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析システム。
【請求項１６】
前記ＲＤＭ計算方法のＲＤＭの総個数（Ｎ）は、１００以上３００以下の整数であることを特徴とする請求項１５に記載の電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析システム。
【請求項１７】
前記３次元図示モジュールは、前記中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯのＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を（Ｍ（中性），Ｍ（アニオン），Ｍ（カチオン））のベクトルで表すことを特徴とする請求項１０に記載の電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析システム。
【請求項１８】
前記比較モジュールは、下記（式４）のＣＤ‐ＭＯＴ値を計算して比較し、
（式４）
ＣＤ‐ＭＯＴ＝（ｔｒ（ＣＳ２，ＣＳ１），ｔｒ（ＣＳ３，ＣＳ２），ｔｒ（ＣＳ１，ＣＳ３））
であり、
前記（式４）において、ｔｒ（ＣＳｘ，ＣＳｙ）＝Ｍ（ＣＳｘ）／Ｍ（ＣＳｙ）であり、前記Ｍ（ＣＳｘ）は、ＣＳｘ状態でのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯに対するＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値であり、前記ＣＳ１は中性状態、前記ＣＳ２はアニオン状態、前記ＣＳ３はカチオン状態であることを特徴とする請求項１０に記載の電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析方法及びこれを利用したシステムに関し、より詳細には、定量的に電荷状態による分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布を比較できる新しい分析方法を利用した電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析方法及びこれを利用したシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
分子内で電子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ）の移動及び分布特性は、物質の電気化学的性質を決定する重要な役割をするので、これを正確に知ってから利用することは、物性評価及び改善された特性を有する新規物質開発に必ず必要である。電子の挙動をシミュレーションするために使用されるものは分子軌道（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ、ＭＯ）である。特定位置で確率的な概念として電子の分布を表す分子軌道は実験的に求めることができず、量子力学的方法を利用したシュレーディンガー方程式（Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ  ｅｑｕａｔｉｏｎ）を計算して求めることができる。
【０００３】
今まで、量子力学で計算された分子の分子軌道分布は、等高線プロット（ｃｏｎｔｏｕｒ  ｐｌｏｔ）を介しての３次元や２次元図形を生成して視覚的に比較する定性的な方法（ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）で評価している。例えば、図１は、ＯＬＥＤの薄膜として使用されるＮＰＢ（Ｎ，Ｎ’‐Ｄｉ［（１‐ｎａｐｈｔｈｙｌ）‐Ｎ，Ｎ’‐ｄｉｐｈｅｎｙｌ］‐１，１’‐（ｂｉｐｈｅｎｙｌ）‐４，４’‐ｄｉａｍｉｎｅ）分子のＮｅｕｔｒａｌ（中性）／ＨＯＭＯ状態のＭＯ分布を示したものである。図１では、視覚化のために、ＭＡＴＥＲＩＡＬ  ＳＴＵＤＩＯのプログラムのビジュアライザ（ｖｉｓｕａｌｉｚｅｒ）を使用した。分子軌道分布されている領域（黄色／緑色で表示された領域）にのみ電子が位置する確率があるもので、図１の場合には、分子軌道が全般的に分子全領域にわたって均一に分布されていることが分かる。
【０００４】
しかし、上記の場合で分かるように、視覚化を介しての定性的確認だけでは同一の分子軌道分布に対しても、解析する基準によって評価が変わることができ、正確に比較し難い。例えば、上記の場合でも、（１）分子軌道が全般的に分子全体によく分布しているので、「分子軌道がよく分布する」と評価できるが、（２）両端のナフタレン（Ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ）で分布がよくならないため、「分子軌道が適当に分布している。」のように互いに異なる評価結果が出ることができる。このような定性的な比較方法が有する問題点は、上記の例のように、１個の物質に対する分子軌道分布評価の場合より、２個の物質の分子軌道分布を互いに比較しなければならない場合にさらに大きく浮び上がる。すなわち、分子Ａ状態の分子軌道分布がＢ状態の分子軌道分布とある程度類似しているかを評価しなければならない場合、視覚を介しての定性的比較は、基準によって評価結果が大きく異なるようになることができるため、１個の分子軌道を評価することよりさらに不正確である。このような問題点は、定性的な方法による分子軌道分布比較にのみ発生するものではなく、全ての定性的な比較方法が有する最も根本的な限界点のうちの１つである。現在まで定性的な比較のみ可能な分子軌道分布を効果的に正確かつ信頼性あるように比較できる方法があれば、物質開発で電子親和度（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ａｆｆｉｎｉｔｙ）などのような電子の移動により決定される基本物性とともに、分子軌道分布をさらに効果的に利用することができる。
【０００５】
また、原子内の陽子個数に対する分子内の最も外側の価電子シェル（ｖａｌｅｎｃｅ  ｓｈｅｌｌ）に存在する電子個数によって物質の電荷状態（ｃｈａｒｇｅ  ｓｔａｔｅ）が変わるようになり、このように変化する電荷状態は、物質の電気化学的特性に大きな影響を与える。一般に、物質の電荷状態は、下記のような３種類に区分して表す。
（１）中性（Ｎｅｕｔｒａｌ）：陽子と同一の数の電子がある場合、全体の電荷は０
（２）アニオン（Ａｎｉｏｎ）：中性より電子が１個多い場合、全体の電荷は−１
（３）カチオン（Ｃａｔｉｏｎ）：中性より電子が１個少ない場合、全体の電荷は＋１
【０００６】
上記のように、分子の電荷状態が変わると、電子の挙動や分布特性が変わるようになるため、これをシミュレーションする分子軌道分布特性も変わるようになり、そういう変化程度は物質毎に異なるようになる。例えば、物質Ａ１は、電荷状態が変化しても全般的に分子軌道分布特性が変わらないことができ、物質Ａ２は、電荷状態が変わることにより分子軌道分布が大きく変わることができ、物質Ａ３は、特定電荷状態のみで分子軌道特性が大きく変わることもできる。したがって、電荷状態変化による分子軌道特性の変化程度は物質によって異なり、非常に複雑であろうと予想される。
【０００７】
このような分子軌道の特性評価のために使用されるものは、結合領域で最もエネルギーが高い分子軌道であるＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ  Ｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ，最高被占分子軌道）と非結合領域で最もエネルギーが低い分子軌道であるＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ  Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ，最低空分子軌道）である。このような理由は、ＨＯＭＯとＬＵＭＯとの間で発生する差が物質の電気化学的特性に大きな影響を与えるためである。図２は、ＮＰＢの中性状態のＬＵＭＯに対して量子力学方法のうちの１つであるＤＦＴ（Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｔｈｅｏｒｙ，密度汎関数理論）に基づいたＡＣＣＥＬＲＹＳ社のＭＡＴＥＲＩＡＬ  ＳＴＵＤＩＯのＤＭｏｌ３を利用して計算した結果を視覚化させて示したものである。分子構造内で黄色／緑色で表した部分が分子軌道が分布する領域であり、それ以外の領域は分子軌道が分布しない。すなわち、分子軌道が特定領域で分布されなければ、その領域では電子が存在するか、移動できる領域でないということを表す。
【０００８】
また、電荷状態が変わるようになると、ＨＯＭＯ／ＬＵＭＯの軌道分布も変わるようになる。図３は、ＮＰＢ分子の電荷状態が中性、カチオン、アニオンに変わることにより異なるようになるＨＯＭＯ／ＬＵＭＯの分子軌道分布を示す。
【０００９】
図３において、中性の場合、ＨＯＭＯとＬＵＭＯでの軌道分布が大きく違うが、電荷状態が変わってカチオンになると、ＨＯＭＯとＬＵＭＯでの軌道分布が極めて類似するようになる。それに比べ、アニオンである場合は、ＨＯＭＯとＬＵＭＯでの軌道分布類似度が中性よりは大きく、カチオンよりは小さいということが分かる。このように、電荷状態によって変化する分子軌道分布特性は、物質の固有な特性であり、これを体系的に比較して評価できるならば、以前には分からなかった電荷状態による分子軌道変化を介して電子挙動を評価することができ、物質の電気化学的特性評価に有用に使用され得るが、従来の評価方法では、定量的に比較することができなかった。
【００１０】
このような分子状態変化による変化を測定する従来の技術として、例えば、特許文献１の場合、フロンティア軌道以外の反応性分子軌道を考慮した量子学的計算に基づいて算出された分子の反応性指標を利用した新しい化学物質の活性度予測方法について開示しているが、２つの分子間の、特に、電荷状態による分子軌道分布差を定量的に比較するのには限界があるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１１−１７３８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためのものであって、電荷状態による分子軌道分布特性の差を定量的に比較できる方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記のような目的を達成するために、本発明は、
分子の中性、アニオン、及びカチオンの電荷状態による分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）特性を評価する方法であって、
ａ）中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ  Ｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）及びＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ  Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）の分子軌道分布特性の定量的差であるＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を下記ｉ）〜ｉｉｉ）の方法によって得るステップと、
ｉ）分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布を比較する中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯ分子軌道を選択した後、量子力学計算法を利用してこれらの分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布を計算するステップ、
ｉｉ）各分子軌道に対するＲＤＭ（ｒａｄｉａｌｌｙ  ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｍｅｓｈ，動径離散メッシュ）計算方法によって構造特性を計算した後、前記ｉ）ステップで計算された分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布とマッチングさせてＲＤＭを介しての構造特性による分子軌道分布を求めるステップ、及び
ｉｉｉ）前記ｉｉ）ステップで求めた２個のＲＤＭを介しての構造特性による分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布を利用して下記式２のＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ‐Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ  Ｓｃｏｒｅ，分子軌道分布差スコア）値を求めるステップ、
ｂ）前記中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯのＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を３Ｄ座標（３次元座標）に図示するステップと、ｃ）３Ｄ座標に図示された、中性及びアニオン、アニオン及びカチオン、カチオン及び中性のＨＯＭＯ及びＬＵＭＯのＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を比較するステップとを含む電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析方法を提供する。
（式２）
ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ＝１．０  −  ＴＰＤ
（前記式においてＴＰＤは、下記式３のとおりである。）
【００１４】
【数１】
2016528595.tif 000003
【００１５】
（前記式において、Ｐｒｏｆ（Ａｋ）とＰｒｏｆ（Ｂｋ）とは、各々ＲＤＭ（ｋ）に属する分子軌道値を表し、Ｎは、ＲＤＭの総個数である。）
【００１６】
また、本発明は、分子の中性、アニオン、及びカチオンの電荷状態による分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）特性を評価するためのシステムであって、
ａ）中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ  Ｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）及びＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ  Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）の分子軌道分布特性の定量的差であるＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を下記ｉ）〜ｉｉｉ）の方法によって得るＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値決定モジュールと、
ｉ）分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布を比較する中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯ分子軌道を選択した後、量子力学計算法を利用してこれらの分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布を計算するステップ、
ｉｉ）各分子軌道に対するＲＤＭ（ｒａｄｉａｌｌｙ  ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｍｅｓｈ，動径離散メッシュ）計算方法によって構造特性を計算した後、前記ｉ）ステップで計算された分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布とマッチングさせてＲＤＭを介しての構造特性による分子軌道分布を求めるステップ、及び
ｉｉｉ）前記ｉｉ）ステップで求めた２個のＲＤＭを介しての構造特性による分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布を利用して前記式２のＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ‐Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ  Ｓｃｏｒｅ）値を求めるステップ、
ｂ）前記中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯのＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を３Ｄ座標に図示する３Ｄ図示モジュールと、ｃ）３Ｄ座標に図示された、中性及びアニオン、アニオン及びカチオン、カチオン及び中性のＨＯＭＯ及びＬＵＭＯのＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を比較する比較モジュールとを備える電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析システムを提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る分子軌道分布特性の定量的比較分析方法によれば、ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ‐Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ  Ｓｃｏｒｅ）及びＣＤ‐ＭＯＴ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｄｅｐｅｎｄａｎｔ−Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ  Ｔｒｉａｎｇｌｅ，電荷依存分子軌道三角形）を利用したプロファイル方法によって、分子軌道分布差を定量的な値（ｓｃｏｒｅ）で表すことにより、量子力学に基づいた方法によって計算された分子軌道分布に対してＭＯ‐Ｔｒｉａｎｇｌｅ構築を介しての３つの成分で構成されたベクトル特性を介して電荷状態による分子軌道分布変化の連関関係を細分化して表し、体系的に定量的な比較が可能であるという長所があり、これを介して、電荷状態が変わることにより異なるようになる分子軌道分布変化の相互連関性を知り出すことができ、電荷状態による電子の挙動特性を比較可能で、今後、物性評価に応用できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例で使用したＮＰＢ分子の構造及び分子軌道分布を示した図である。
【図２】本発明の実施例で使用したＮＰＢ分子の構造及び中性状態でのＬＵＭＯの分子軌道分布を示した図である。
【図３】本発明の実施例で使用したＮＰＢ分子の中性、カチオン、アニオン状態によって変化するＨＯＭＯ‐ＬＵＭＯの分子軌道分布を示した図である。
【図４】本発明に係るＲＤＭ計算方法を示した図である。
【図５】本発明に係るＣＤ‐ＭＯＴの計算過程をフローチャート（ＦＬＯＷ‐ＣＨＡＲＴ）で示した図である。
【図６】本発明に係るＣＤ‐ＭＯＴの計算過程で使用される３Ｄ座標に対する概念を示した図である。
【図７】本発明に係るＣＤ‐ＭＯＴの計算過程で使用される３Ｄ座標に対する一実施例を示した図である。
【図８】本発明の実施例に係るＣＤ‐ＭＯＴの計算過程を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２０】
本発明に係る電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析方法は、
ａ）分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布を比較するＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ  Ｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）及びＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ  Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）の分子軌道を選択した後、量子力学計算法を利用してこれらの中性、アニオン、及びカチオンの３つの電荷状態での分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布を計算するステップと、
ｂ）各分子軌道に対するＲＤＭ（ｒａｄｉａｌｌｙ  ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｍｅｓｈ，動径離散メッシュ）計算方法によって構造特性を計算した後、前記ａ）ステップで計算されたＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの中性、アニオン、及びカチオンの３つの電荷状態での分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布とマッチングさせてＲＤＭを介しての構造特性による分子軌道分布を求めるステップと、ｃ）前記ｂ）ステップでＲＤＭにより求めた２個の構造特性による中性、アニオン、及びカチオンの３つの電荷状態でのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布を、プロファイル方法を利用して比較するステップとを含むことを特徴とする。
（式２）
ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ＝１．０  −  ＴＰＤ
（前記式においてＴＰＤは、下記式３のとおりである。）
【００２１】
【数２】
2016528595.tif 000004
【００２２】
（前記式において、Ｐｒｏｆ（Ａｋ）とＰｒｏｆ（Ｂｋ）とは、各々ＲＤＭ（ｋ）に属する分子軌道値を表し、Ｎは、ＲＤＭの総個数である。）
【００２３】
本発明者は、前記電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析方法を「ＣＤ‐ＭＯＴ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｄｅｐｅｎｄａｎｔ‐Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ  Ｔｒｉａｎｇｌｅ，電荷依存分子軌道三角形）」法と命名した。前記ＣＤ‐ＭＯＴ法は、量子力学に基づいた方法によって計算された分子軌道分布に対してＭＯ‐Ｔｒｉａｎｇｌｅ（分子軌道三角形）構築を介しての３つの成分で構成されたベクトル特性を介して電荷状態による分子軌道分布変化の連関関係を細分化して表し、体系的に定量的な比較が可能な方法である。以下、ＣＤ‐ＭＯＴ法を詳細に説明する。
【００２４】
本発明は、前記ａ）ステップで中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ  Ｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）及びＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ  Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）の分子軌道分布特性の定量的差であるＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を下記ｉ）〜ｉｉｉ）の方法によって得ることを特徴とする。
ｉ）分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布を比較する２個の分子軌道を選択した後、量子力学計算法を利用してこれらの分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布を計算するステップと、
ｉｉ）各分子軌道に対するＲＤＭ（ｒａｄｉａｌｌｙ  ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｍｅｓｈ）計算方法によって構造特性を計算した後、前記ｉ）ステップで計算された分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布とマッチングさせてＲＤＭを介しての構造特性による分子軌道分布を求めるステップと、
ｉｉｉ）前記ｉｉ）ステップでＲＤＭにより求めた２個の構造特性による分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布を利用して下記式２のＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ‐Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ  Ｓｃｏｒｅ，分子軌道分布差スコア）値を求めるステップ。
【００２５】
前記ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値計算方法において、分子軌道は、分子内での電子の波動的（ｗａｖｅ‐ｌｉｋｅ）挙動を表す数学的な関数であると定義することができる。本発明において、分子軌道分布を比較しようとするＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ  Ｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）及びＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ  Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）の分子軌道は、１個の分子に対する２つの電子状態に対するものとなることができる（例えば、同一の分子に対するＮｅｕｔｒａｌ／ＨＯＭＯとＮｅｕｔｒａｌ／ＬＵＭＯ）。上記のように、分子軌道分布特性の比較のためのＨＯＭＯとＬＵＭＯの分子軌道を決めてから、各々に対する量子力学計算によって中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯ状態での分子軌道分布を求める。前記分子軌道分布を求めるための量子力学的計算は、量子力学を利用した方法であれば、格別の制限はないが、好ましくは、物質の分子構造で計算される各点での軌道波動関数（ｏｒｂｉｔａｌ  ｗａｖｅ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ、ψ）の自乗の電子密度（ψ２）の分布を介して計算するものを使用することができ、単一点エネルギー（ｓｉｎｇｌｅ  ｐｏｉｎｔ  ｅｎｅｒｇｙ）計算または構造最適化（ｇｅｏｍｅｔｒｙ  ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）計算を利用することもできる。具体的に、本発明の発明者らは、ＤＦＴ（Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｔｈｅｏｒｙ，密度汎関数理論）に基づいたＡＣＣＥＬＲＹＳ社で開発したＭＡＴＥＲＩＡＬ  ＳＴＵＤＩＯのＤＭｏｌ３を利用して分子軌道の分布を計算した。
【００２６】
本発明は、前記ｉ）ステップで各分子軌道に対するＲＤＭ（ｒａｄｉａｌｌｙ  ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｍｅｓｈ，動径離散メッシュ）計算方法によって構造特性を計算した後、前記ｉ）ステップで計算された中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯ状態での分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布とマッチングさせてＲＤＭを介しての構造特性による分子軌道分布を求めることを特徴とする。前記構造特性計算は、（ｘ，ｙ，ｚ）の原子座標（ａｔｏｍｉｃ  ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ）を利用して計算することができ、このような情報を構造特性計算によって計算された分子軌道分布と連結させなければならない。前記のような構造特性化計算過程が必要な理由は、分子構造の座標（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ）情報をそのまま使用すれば、分子軌道分布はただ単に分子全体に散開されているデータであり、何らの情報を与えることができないためである。したがって、与えられた分子構造に対する特性化計算は、分子内の中心から出発するＲＤＭ（ｒａｄｉａｌｌｙ  ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｍｅｓｈ）を構成した後、各ＲＤＭに属している領域を求めることにより、分子構造全体に対するＲＤＭを計算する。前記ＲＤＭは、分子の中心から出発して動径方向（ｒａｄｉａｌ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に一定の間隔を有して増加するメッシュ（ｍｅｓｈ）を表す。前記ＲＤＭによる分子構造計算において、分子内の中心（ｘｃ，ｙｃ，ｚｃ）を求める方法は、次の式１−１〜１−３のとおりである。
【００２７】
【数３】
2016528595.tif 000005
【００２８】
前記式１−１〜１−３でＮＡＴは、分子を構成する原子座標の総個数を表す。
前記のように構成されたＲＤＭ方法を使用することにより、分子構造を細分化してこれを分子軌道分布とマッチングさせる。
【００２９】
ＲＤＭ計算は、図４を介してさらに具体的に分かることができるが、分子構造の原子等が全て含まれるまでＲＤＭ（１）、ＲＤＭ（２）、…、ＲＤＭ（ｎ）に増加し、ここで、ＲＤＭ（１）は、分子中心に最も近いＲＤＭであり、ＲＤＭ（ｎ）は、全ての分子が含まれた分子中心から最も外側にあるＲＤＭである。前記ＲＤＭ計算において、ＲＤＭの総個数であるｎ値は、比較対象であるＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの分子軌道に対して同様に設定し、前記ｎ値は、格別の制限はないが、好ましくは、５０〜３００の範囲を有し、より好ましくは、１００〜３００の範囲を有する。このように計算されたＲＤＭに対して各ＲＤＭに含まれる分子軌道分布を計算する。これを介して分子構造に対して計算された分子軌道情報を総ｎ個のＲＤＭに変換された構造特性に対する分子軌道情報にマッチング（ｍａｔｃｈｉｎｇ）させる。前記で求められたＲＤＭ情報を利用して後述するｉｉｉ）ステップでグラフベースのプロファイル（ｇｒａｐｈ‐ｂａｓｅｄ  ｐｒｏｆｉｌｅ）計算に利用する。
【００３０】
本発明は、前記ｉｉｉ）ステップにおいて、前記ｉｉ）ステップで求めた２個のＲＤＭを介しての構造特性による分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布を利用して下記式２のＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ‐Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ  Ｓｃｏｒｅ，分子軌道分布差スコア）値を求めて比較することを特徴とする。
【００３１】
本発明は、前記ｉｉ）ステップで計算された２個のＲＤＭ計算によってそれぞれのＲＤＭに対して分子軌道がどのように分布されているか計算することができ、これをＲＤＭ‐ｐｒｏｆｉｌｅという。本発明では、前記ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの分子軌道に対するＲＤＭ構造特性化を介してマッチングされた分子軌道分布に対してグラフベースのプロファイル（ｇｒａｐｈ‐ｂａｓｅｄ  ｐｒｏｆｉｌｅ）を構成し、グラフの分子軌道分布に対するプロファイル差（ｐｒｏｆｉｌｅ  ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）、すなわち、それぞれのＲＤＭでの分子軌道分布特性の差を構造全体に対して計算するが、１つのＲＤＭでのプロファイルの差は０〜１．０の間の値を有するようになる。前記プロファイルの差が０であれば、２つのプロファイルは同様なものであり、その値が大きくなるほど、差が大きいことを意味する。このように比較されたプロファイル比較を介して、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの分子軌道による構造に対して各々ＲＤＭ構成を介してマッチングされた分子軌道分布に対する定量的な差を分かることができ、これは、前記で求めた全てのＲＤＭの場合に対して合算した下記式３のＴＰＤ（ｔｏｔａｌ  ｐｒｏｆｉｌｅ  ｄｅｖｉａｔｉｏｎ，総プロファイル差）値を求めることにより、さらに具体化することができる。
【００３２】
【数４】
2016528595.tif 000006
【００３３】
（前記式において、Ｐｒｏｆ（Ａｋ）とＰｒｏｆ（Ｂｋ）とは、各々ＲＤＭ（ｋ）に属する分子軌道値を表し、Ｎは、ＲＤＭの総個数である。）
【００３４】
また、本発明によれば、前記で求めたＴＰＤ値を用いてＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの分子軌道分布特性の差をさらに定量的に比較できるＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅを下記式２のように計算することができる。
（式２）
ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ＝１．０  −  ＴＰＤ
【００３５】
前記のように計算されたＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅは、０．０〜１．０の間の値を有するようになり、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの分子軌道分布が正確に同一であるときには、ＴＰＤ値は０．０であり、最終ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅの値は１．０を有するようになる。したがって、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの分子軌道分布特性の差が大きければ大きいほど、ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅは１．０より小さな値を有するようになる。このように、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの分子軌道間の分布差をＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅを介して定量的に分析することができる。
【００３６】
また、本発明の電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析方法は、前記ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ計算方法を利用して、前記中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯのＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を３Ｄ座標に図示することができる。
【００３７】
このために、本発明の発明者は、各電荷状態の分子軌道分布特性の連関関係を計算するＣＤ‐ＭＯＴ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｄｅｐｅｎｄａｎｔ‐Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ  Ｔｒｉａｎｇｌｅ，電荷依存分子軌道三角形）を開発した。前記ＣＤ‐ＭＯＴは、中性、アニオン、カチオンの３つの電荷状態によって変わるようになるＨＯＭＯ‐ＬＵＭＯ間の分子軌道分布特性の連関関係を計算して分子軌道変化特性を評価する。図５は、ＣＤ‐ＭＯＴの計算過程を簡略に示したフローチャート（ｆｌｏｗ‐ｃｈａｒｔ）である。図５を参考して、ＣＤ‐ＭＯＴの計算過程を説明すれば、次のとおりである。
【００３８】
（１）３つの電荷状態に対して量子力学方法を利用した分子軌道計算：
電荷状態による分子軌道変化特性を計算しようとする物質の分子構造を利用して３つの電荷状態（中性／アニオン／カチオン）でＨＯＭＯとＬＵＭＯ状態の分子軌道分布を前述した量子力学を利用した方法を利用して各々計算する。具体的に、本発明の発明者らは、ＤＦＴ（Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｔｈｅｏｒｙ，密度汎関数理論）に基づいたＡＣＣＥＬＲＹＳ社で開発したＭＡＴＥＲＩＡＬ  ＳＴＵＤＩＯのＤＭｏｌ３を利用して３つの電荷状態に対するＨＯＭＯとＬＵＭＯの分子軌道分布を計算した。
【００３９】
（２）ＭＯ‐Ｔｒｉａｎｇｌｅ計算：
３つの電荷状態で計算されたＨＯＭＯとＬＵＭＯの分子軌道分布を有して分子軌道分布特性の定量的差をＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅを利用して計算する。ＨＯＭＯ‐ＬＵＭＯ間の分子軌道分布が正確に同一である場合には、ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅが１．０の値を有し、分子軌道分布差が大きくなるほど、ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅは、１．０より小さな値を表す。前記計算されたＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅは、０．０＜ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ≦１．０の範囲の値を表す。３つの状態に対して各々ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅを計算する。このように計算された前記中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯのＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を、図６のように３Ｄ座標に（Ｍ（中性）、Ｍ（アニオン）、Ｍ（カチオン））のベクトル（Ｖｅｃｔｏｒ）で表すことができる。
【００４０】
図６においてＭ（Ｎｅｕｔｒａｌ／Ａｎｉｏｎ／Ｃａｔｉｏｎ）は、中性／アニオン／カチオン状態のＨＯＭＯとＬＵＭＯとの間で計算されたＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を表す。これを利用して、例えば、ｘ軸は、Ｍ（Ｎｅｕｔｒａｌ）、ｙ軸は、Ｍ（Ａｎｉｏｎ）、ｚ軸は、Ｍ（Ｃａｔｉｏｎ）で構成された３次元分子軌道空間（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ＭＯ  ｓｐａｃｅ）を作ることができる。このような３つの成分を連結すれば三角形を作ることができ、これをＭＯ‐Ｔｒｉａｎｇｌｅ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ‐Ｔｒｉａｎｇｌｅ，分子軌道三角形）と命名する。前記ＭＯ‐Ｔｒｉａｎｇｌｅは、（Ｍ（中性（Ｎｅｕｔｒａｌ）），Ｍ（アニオン（Ａｎｉｏｎ）），Ｍ（カチオン（Ｃａｔｉｏｎ）））で構成されたベクトル特性を表す。
【００４１】
（３）ＣＤ‐ＭＯＴ計算：
前記で求めたＭＯ‐Ｔｒｉａｎｇｌｅを介して３つの電荷状態での分子軌道分布差を定量化して分かることができる。これに基づいて、電荷状態が変わることにより異なるようになる分布特性を知るために、ＣＤ‐ＭＯＴ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｄｅｐｅｎｄａｎｔ‐Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ  Ｔｒｉａｎｇｌｅ）を利用して分布特性の連関関係を図７のように計算する。
【００４２】
前記ＣＤ‐ＭＯＴは、下記式４とＣＤ‐ＭＯＴ値で表すことができる。
（式４）
ＣＤ‐ＭＯＴ＝（ｔｒ（ＣＳ２，ＣＳ１），ｔｒ（ＣＳ３，ＣＳ２），ｔｒ（ＣＳ１，ＣＳ３））
（前記式４において、ｔｒ（ＣＳｘ，ＣＳｙ）＝Ｍ（ＣＳｘ）／Ｍ（ＣＳｙ）であり、前記Ｍ（ＣＳｘ）は、ＣＳｘ状態でのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯに対するＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値であり、前記ＣＳ１は、中性状態、ＣＳ２は、アニオン状態、ＣＳ３は、カチオン状態である。）
【００４３】
前記ＣＤ‐ＭＯＴのｔｒ（ＣＳｘ，ＣＳｙ）の値が１．０である場合は、電荷状態がＣＳｘからＣＳｙに変わることにより分子軌道分布特性が変わらずに類似しているということを表し、１．０より値が大きいか、小さくなると、電荷状態が変わることにより分子軌道分布特性が互いに異なるようになるということを表す。したがって、ＣＤ‐ＭＯＴは、ＭＯ‐Ｔｒｉａｎｇｌｅを介して計算されたそれぞれの電荷状態での分子軌道分布間の連関関係を計算し、電荷状態と分子軌道特性との間の関係を評価することができる。
【００４４】
また、本発明は、前記において電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析方法を利用した電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析システムを提供する。
【００４５】
前記電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析システムは、
ａ）分子の中性、アニオン、及びカチオンの電荷状態による分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）特性を評価するためのシステムであって、中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ  Ｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）及びＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ  Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）の分子軌道分布特性の定量的差であるＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を下記ｉ）〜ｉｉｉ）の方法によって得るＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値決定モジュールと、
ｉ）分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布を比較する２個の分子軌道を選択した後、量子力学計算法を利用してこれらの分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布を計算するステップ、
ｉｉ）各分子軌道に対するＲＤＭ（ｒａｄｉａｌｌｙ  ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｍｅｓｈ）計算方法によって構造特性を計算した後、前記ｉ）ステップで計算された分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布とマッチングさせてＲＤＭを介しての構造特性による分子軌道分布を求めるステップ、及び
ｉｉｉ）前記ｉｉ）ステップで求めた２個のＲＤＭを介しての構造特性による分子軌道（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）分布を利用して下記式２のＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ‐Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ  Ｓｃｏｒｅ）値を求めるステップ、
ｂ）前記中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯのＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を３Ｄ座標に図示する３Ｄ図示モジュールと、
ｃ）３Ｄ座標に図示された、中性及びアニオン、アニオン及びカチオン、カチオン及び中性のＨＯＭＯ及びＬＵＭＯのＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を比較する比較モジュールとを備えることを特徴とする。
（式２）
ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ＝１．０  −  ＴＰＤ
（前記式においてＴＰＤは、下記式３のとおりである。）
【００４６】
【数５】
2016528595.tif 000007
【００４７】
（前記式において、Ｐｒｏｆ（Ａｋ）とＰｒｏｆ（Ｂｋ）とは、各々ＲＤＭ（ｋ）に属する分子軌道値を表し、Ｎは、ＲＤＭの総個数である。）
【００４８】
前記ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値決定モジュールにおいて、量子力学計算法は、前記分子軌道分布特性の定量的比較分析方法のように、物質の分子構造で計算される各点での軌道波動関数（ｏｒｂｉｔａｌ  ｗａｖｅ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ、ψ）の自乗の電子密度（ψ２）の分布を介して計算することができ、好ましくは、単一点エネルギー（ｓｉｎｇｌｅ  ｐｏｉｎｔ  ｅｎｅｒｇｙ）計算または構造最適化（ｇｅｏｍｅｔｒｙ  ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）計算を利用することができる。
【００４９】
また、前記ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値決定モジュールにおいて、構造特性計算は、前記分子軌道分布特性の定量的比較分析方法のように、（ｘ，ｙ，ｚ）の原子座標（ａｔｏｍｉｃ  ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ）を利用して計算することができ、前記分子構造決定モジュールの構造特性計算は、ＲＤＭ（ｒａｄｉａｌｌｙ  ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｍｅｓｈ）計算方法を利用することができる。
【００５０】
前記ＲＤＭ計算は、前記分子軌道分布特性の定量的比較分析方法のように、それぞれのＲＤＭに含まれる分子軌道分布をマッチングさせてＲＤＭ情報を得ることを特徴とする。
【００５１】
前記ＲＤＭ（ｒａｄｉａｌｌｙ  ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｍｅｓｈ）計算方法のＲＤＭの総個数（Ｎ）は、５０以上３００以下の整数であることが好ましく、より好ましくは、１００以上３００以下の整数でありうる。
【００５２】
また、前記ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値決定モジュールでは、前記分子軌道分布特性の定量的比較分析方法のように、中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯ分子軌道のそれぞれのＲＤＭでの分子軌道分布特性の差を比較するＲＤＭプロファイル方法を利用することができる。
【００５３】
前記ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値決定モジュールの構造特性計算のプロファイル方法は、下記式３のＴＰＤ（ｔｏｔａｌ  ｐｒｏｆｉｌｅ  ｄｅｖｉａｔｉｏｎ，総プロファイル差）値を利用することができる。
【００５４】
【数６】
2016528595.tif 000008
【００５５】
（前記式において、Ｐｒｏｆ（Ａｋ）とＰｒｏｆ（Ｂｋ）とは、各々ＲＤＭ（ｋ）に属する分子軌道値を表し、Ｎは、ＲＤＭの総個数である。）
【００５６】
前記ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値決定モジュールの構造特性計算方法は、下記式２のＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を利用することができる。
（式２）
ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ＝１．０  −  ＴＰＤ
【００５７】
また、本発明の電荷状態による分子軌道分布特性の定量的比較分析システムは、前記ＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ計算方法を利用して、中性、アニオン、及びカチオンのそれぞれのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯ状態に対するＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を求めた後、これを３Ｄ座標で表した計算方法を利用することができる。また、前記３Ｄで表した計算方法は、前記式４のＣＤ‐ＭＯＴ値を利用することができる。
【００５８】
本発明においてモジュール（ｍｏｄｕｌｅ）という用語は、特定の機能や動作を処理する１つの単位を意味し、これは、ハードウェアやソフトウェア、またはハードウェア及びソフトウェアの結合で実現することができる。
【００５９】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、下記に開示される本発明の実施形態はあくまで例示であり、本発明の範囲は、これらの実施形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲に表示され、さらに、特許請求の範囲の記録と均等な意味及び範囲内での全ての変更を含有している。
【００６０】
（実施例）
電荷状態による分子軌道分布差に対する定量的な比較のために、本発明で開発したＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅを利用してＮＰＢ物質に対する中性、アニオン、及びカチオンの３つの電荷状態の各々でＨＯＭＯ‐ＬＵＭＯ間の分子軌道分布差を、図８のようにＣＤ‐ＭＯＴを適用して定量的に比較した。前記計算では、ＡＣＣＥＬＲＹＳ社で開発したＭＡＴＥＲＩＡＬ  ＳＴＵＤＩＯのＤＭｏｌ３を利用して分子軌道の分布を計算し、ＲＤＭの計算のためのＮ値は、２００に設定した。
【００６１】
（実施例１：中性／アニオン／カチオン状態でのＨＯＭＯとＬＵＭＯの分子軌道差の比較）
図８のように、本発明のＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅを利用して定量的な分布の比較をし、中性状態でのＨＯＭＯとＬＵＭＯとの間のＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値は、０．８１５で、１．０より格段に小さな値を表し、アニオン状態でのＨＯＭＯとＬＵＭＯとの間のＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値は、０．９２７の値を表し、カチオン状態でのＨＯＭＯとＬＵＭＯとの間のＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値は、０．９９０で、ほとんど１に近い値を表した。
【００６２】
前記中性、アニオン、カチオン状態でのＭＯＤ‐Ｄｓｃｏｒｅ値を、本発明の３次元分子軌道空間（３Ｄ‐ＭＯ  ｓｐａｃｅ）でのＭＯ‐Ｔｒｉａｎｇｌｅで表すと、ＭＯ‐Ｔｒｉａｎｇｌｅ＝（０．８１５，０．９２７，０．９９０）である。また、前記ＭＯ‐Ｔｒｉａｎｇｌｅを利用して本発明のＣＤ‐ＭＯＴを計算すれば、ＣＤ‐ＭＯＴ＝（１．１３７，１．０６８、０．８２３）である。
【００６３】
前記計算されたＣＤ‐ＭＯＴ計算値をみると、ＮＰＢの場合、ｔｒ（ＣＳ３，ＣＳ２）の値は１と類似した１．０６８の値を有するので、アニオン‐カチオン状態の分子軌道分布特性は、互いに類似するということが分かる。また、中性‐アニオンと中性‐カチオン状態に対しては、各々１．１３７と０．８２３で、１．０より格段に大きいか、格段に小さいので、電荷状態が変わることにより分子軌道分布特性が大きく異なるようになるということが分かる。
【００６４】
前記のように電荷状態が変わることにより分子軌道分布特性が異なるようになる場合もあり、分布特性が異なるようにならない場合もある。このように、電荷状態によって変化される分子軌道分布特性は、電子の挙動と関連のある物質の固有特性で、本発明のＣＤ‐ＭＯＴを介してこれを体系的に評価することができ、今後、物質開発のための物性評価に重要に利用され得るであろうと期待される。
【図１】
2016528595.tif 000011
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2016528595.tif 000020
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