JP2004514902A - ポリマーの予測方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ポリマーの目的とする特性及び／又は性能を予測する、及び／又は前記目的とする特性及び／又は性能を実現するポリマーを特定する及び設計する計算方法に関し、純粋な希釈されていないポリマー、又は組成物中の希釈されたポリマーによって、目的とする特性を実現することができる。この方法はＱＳＡＲ法であり、使用される記述子は、実験的に生成される及び／又は１つ以上の分析方法から導びかれる構造記述子である。

Description

【０００１】
（関連出願との相互参照）
本出願は、米国特許法１１９条（ｅ）項に基づき、２０００年１１月２０日に出願された（代理人整理番号第８３４２Ｐ号）仮出願シリアル番号６０／２５２，３４２の優先権を主張する。
【０００２】
（産業上の利用分野）
本発明は、ポリマーの特性及び／又は性能を予測し、及び／又は前記目的とする特性及び／又は性能を実現するポリマーを特定及び設計するための、改善された計算方法に関し、前記目的とする特性は、純粋で希釈されていないポリマー、又は組成物中の希釈されたポリマーによって実現することができる。
【０００３】
（発明の背景）
経験の豊富な化学者は、分子の構造を見ただけで、分子の化学的反応性又は物理的特性がよく分かる。化学的経験及び知識のプールが蓄積され、コンピュータの速度が増大するにつれ、化学物質の化学的及び物理的特性、並びに他の有用な特性（生物学的活性など）をその化学的構造と相関させる方法を設計する要望が増大している。
【０００４】
一般的な方法は、定量的構造活性相関（ＱＳＡＲ）又は定量的構造特性相関（ＱＳＰＲ）として記載されており、例えば、Ｈ．クビニ（Ｈ．Ｋｕｂｉｎｉ）、ＱＳＡＲ、ハンシュ分析及び関連方法（Ｈａｎｓｃｈ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ）（１９９３年ドイツ、バインハイム、ＶＣＨにより出版）、及び薬品研究における構造特性相関（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ−Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｄｒｕｇ Ｒｅｓｅｒｃｈ）（１９９６年、アカデミックプレス（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ）、ハン・バン・デ・ウォータービームド（Ｈａｎ ｖａｎ ｄｅ Ｗａｔｅｒｂｅｅｍｄ）版）の、Ｄ．Ｊ．リビングストーン（Ｄ．Ｊ．Ｌｉｖｉｎｇｓｔｏｎｅ）、分子設計における構造特性相関（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｓｉｇｎ）に記載されており、前記出版物は本明細書に参考として組み込まれる。この方法では、物質の代表集合の構造は、ｌｏｇＰ（底が１０のオクタノール−水分配係数Ｐの対数）、ハメットのシグマなどのフラグメント定数、又は多数の計算される分子記述子のうち任意のものなどの物理的特性を使用して、特徴付けられる（例えば、１９９５年、ドイツ、バインハイム、ＶＣＨにより出版された、ハン・バン・デ・ウォータービームド（Ｈａｎ ｖａｎ ｄｅ Ｗａｔｅｒｂｅｅｍｄ）版、分子設計のケモメトリック方法（Ｃｈｅｍｏｍｅｔｒｉｃ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｓｉｇｎ）の、Ｐ．Ｃ．ジュルス（Ｐ．Ｃ．Ｊｕｒｓ）、Ｓ．Ｌ．ディクソン（Ｓ．Ｌ．Ｄｉｘｏｎ）及びＬ．Ｍ．エゴルフ（Ｌ．Ｍ．Ｅｇｏｌｆ）、分子の表現（Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｉｏｎ ｏｆ Ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）、を参照されたい）。
【０００５】
一般的な場合、物質の「代表集合」は、「トレーニングセット」と呼ばれることもあり、当該特性（モデルを使用して予測される特性）と、そのモデルが設計されて適用される分子構造の種類の範囲との両方で期待される変化の範囲を表す物質の集合である。「代表集合」を構成するのに必要な物質の集合の大きさは、目的の構造の多様性及びモデルが妥当性を有する特性値の範囲に依存する。典型的には、統計的に妥当性のあるモデルの生成を開始するのに約２０から約２５の物質が必要である。しかし、分子構造間の類似性が大きい場合、物質の集合がより小さくても、妥当性のあるモデルを得ることができる。一般的な経験則は、統計的に安定な方程式を得るため、及び「過剰な近似」、即ちモデル中に統計的なノイズを含むことを回避するため、最終モデルには、モデルの各パラメータ（分子記述子又は物理的特性）に対するトレーニングセットに少なくとも約５つの独自の物質がなければならないことが示唆される。また、モデル化される実験的な特性の範囲は、実験測定に関する不確定性の大きさを仮定すれば、代表集合の要素間の統計的な有意差を探知できるほど十分に広いものでなければならない。生物学的特性では、生物学的実験に関する不確定性は比較的大きいため、典型的な最小範囲は約２桁の大きさ（最低値と最大値との差が１００倍）である。通常は、物理的特性（例えば、沸点、表面張力、水に対する溶解度）に必要な最小範囲は、このような特性を測定する際により大きな正確さ及び精度が達成されるため、より小さい。
【０００６】
既知のＱＳＡＲ技術を使用して調べることができる分子の大きさには、実際的な制限がある。典型的には、これらの方法は、小さい有機分子に適用される。「小さい」の用語は、通常、水素を含む原子を約２００未満有する非ポリマー物質のことを言う。この制限の実際的な理由は、分子の大きさが大きくなるにつれ、大部分の計算される分子記述子では、構造を１つ１つ区別することができなくなっていくということである。例えば、ベンゼンにメチル基（炭素１つ及び水素３つ）を１つ付加させると、分子量（分子記述子の１例）が約１７．９％増加するが、同じメチル基を、Ｃ_１００の直鎖アルカンに付加させても分子量の変化は１％未満である。
【０００７】
開発されるモデルは、選択される分子記述子又は物理的特性の集合を測定される当該特性値に対して回帰させることにより計算される、多変量（多くのパラメータを含む）の直線回帰方程式であることが多い（例えば、Ｙ＝ｍ_０＋ｍ_１ｘ_１．．．＋ｍ_ｎｘ_ｎ、式中Ｙは、測定される当該特性値であり、ｘ_１，ｘ_２．．．ｘ_ｎは、分子記述子又は物理的特性であり、ｍ_０，ｍ_１．．．ｍ_ｎは、回帰係数であり、ｎは、モデル中の記述子又は物理的特性の数である）。段階的回帰、漸進的削除を有する段階的回帰、最良部分集合回帰などの、多くの様々な方法を使用して回帰方程式に含まれるパラメータを選択してきた。更に最近では、遺伝的アルゴリズム、又はニューラルネットワークなどの学習機械などの進化的方法を使用してパラメータを選択してきた。
【０００８】
回帰モデルの質を判断するのに使用される第１の標識は、重決定係数、又はＲ^２である。これは、モデル中の記述子（独立変数）の集合により説明される観測される特性（モデル化される特性、従属変数）の変動の比率を測定する。（モデルを使用して計算される）近似される特性値と実験で観測される特性値との間の相関係数は、重相関係数と呼ばれ、通常は、相関係数、又はＲと呼ばれるが、これはＲ^２の正の平方根である。市販の統計パッケージは全て、回帰分析の結果の標準的な部分として、Ｒ^２を報告する。高いＲ^２値が必要であるが、良いモデルに対する十分条件ではない。モデルが従属変数中の変動をできるだけ多く説明することが重要である。しかし、モデルの妥当性は、他の様々な基準を使用して決定されなければならない。
【０００９】
モデルが開発されると、妥当性が検証されなければならない。このプロセスは、全体としてのモデルの統計的な妥当性検証（例えば、分散分析、ＡＯＶからの全体的Ｆ値）及び方程式の個々の係数（例えば、部分的Ｆ値）、独立変数間の共線性の分析（例えば、分散拡大要因、又はＶＩＦ）、及び安定性の統計分析（例えば、相互妥当性検証）の考慮を含む。ほとんどの市販の統計ソフトウェアは、これらの診断値を計算し報告することができる。可能な場合は、「外部予測集合」、即ち、当該特性が測定されたがモデルの開発に含まれなかった物質の集合を使用し、モデルの予測の正確さを評価し実証する。
【００１０】
モデル開発プロセスの様々な部分を行うのに広範多種のソフトウェアを使用することができる。記述子をデータベースから引き出すか（例えば、フラグメント定数の場合に）、又は物質の分子構造から直接計算することができる。記述子を計算するのに使用できるプログラムの非限定的な例は、ＳＹＢＹＬ（ミズーリ州セントルイス、トリポス社（Ｔｒｉｐｏｓ，Ｉｎｃ．））、セリウス２（Ｃｅｒｉｕｓ ２）（ニュージャージー州プリンストン、アクセリース（Ａｃｃｅｌｒｙｓ））、及びＡＤＡＰＴ（ペンシルバニア州ユニバーシティーパーク、ペンシルバニア州立大学、Ｐ．Ｃ．ジュルス（Ｐ．Ｃ．Ｊｕｒｓ））である。また、これらの同じプログラムを使用して、計算される推定値と実験的に導かれる当該特性との間の相関係数の決定、及びそれに続くモデルの妥当性検証を含む、統計モデルの開発を行うことができる。或いはまた、ウィンドウズ用ミニタブ（Ｍｉｎｉｔａｂ ｆｏｒ Ｗｉｎｄｏｗｓ）（ペンシルバニア州ステートカレッジ、ミニタブ社（Ｍｉｎｉｔａｂ，Ｉｎｃ．））などの市販の統計プログラムを使用して、モデル方程式を生成し、妥当性を検証することができる。
【００１１】
ＱＳＡＲ／ＱＳＰＲ機構中で通常使用される、化学分子の化学的構造を詳細に説明する１つの方法は、原子団寄与法である。この方法では、分子の構造は、小さいフラグメントに分けられる。ソフトウェアで、各フラグメントの数及び種類を記憶しておく。次いで、データベースを検索し、構造中の各フラグメントに対するフラグメント定数が見い出される。次いで、構造中に見い出される全てのフラグメントに対する定数の合計を計算し、そのフラグメントが構造中に見い出される回数を掛けることによって物理的特性を推定する。例えば、Ａ．レオ（Ａ．Ｌｅｏ）、包括的医化学（Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｍｅｄｉｃｉｎａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）、第４巻、２９５頁、Ｃ．ハンシュ（Ｃ．Ｈａｎｓｃｈ）、Ｐ．Ｇ．サメンズ（Ｐ．Ｇ．Ｓａｍｍｅｎｓ）、Ｊ．Ｂ．テイラー（Ｊ．Ｂ．Ｔａｙｌｏｒ）、及びＣ．Ａ．ラムスデン（Ｃ．Ａ．Ｒａｍｓｄｅｎ）著、１９９０年、パーガモンプレス（Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ））に記載されるように、原子団寄与法を使用して、ｌｏｇＰ、即ち、底が１０の分配係数Ｐの対数を計算し予測するが、同書は参考として本明細書に組み込まれる。或いはまた、分子全体の構造記述子を使用して通常の沸点を推定し予測するために開発されたモデルは、「小さい多官能有機分子の通常の沸点を推定するための定量的構造特性相関のモデルの開発」（デビッドＴ．スタントン（Ｄａｖｉｄ Ｔ． Ｓｔａｎｔｏｎ）、化学情報及びコンピュータサイエンス誌（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）２０００年、第４０巻１号、８１〜９０ページ）に記載されており、同誌は参考として本明細書に組み込まれる。この方法では、構造はフラグメントに分割されない。むしろ、様々な構造的特徴の測定値は、構造全体を使用して計算される。これらの小さい分子のほとんどでは、このような種類の方法を使用して化学的構造を迅速且つ正確に表すことができる。
【００１２】
また、ＱＳＡＲ／ＱＳＰＲ法を、ホモポリマー及びコポリマーを含む様々な種類のポリマーに適用する試みがある。ポリマーは、重合により形成され、本質的にモノマーと呼ばれる繰返しの構造単位から成る化学的化合物又は化合物の混合物である。ホモポリマーは、本質的に１種類のモノマーから成る。コポリマーは、１種類より多くのモノマーから成る。しかし、小さい分子に有効な方法は、典型的には、ポリマーの予測ＱＳＡＲ法の開発には適用できない。ポリマー分子中の原子の数は、通常はずっと大きく、従って、原子団寄与法に必要な記述子を開発するためには、非常に大きい実験データの集合が必要である。ポリマーが、特定の特性に対する付加的な寄与を推定することができない構造単位を含有する場合、そのポリマーに対してその特性値を予測することができない。原子団寄与記述子の開発に必要な大きい実験データの集合を必要としない試みでは、その結果、時間の掛かる力場又は量子力学的計算をすることになる可能性があり、これでは正確な記述子を得られないことが多い。方法は共に、Ａ．Ｊ．ホップフィンガー（Ａ．Ｊ．Ｈｏｐｆｉｎｇｅｒ）、Ｍ．Ｇ．コーラー（Ｍ．Ｇ．Ｋｏｅｈｌｅｒ）、Ｒ．Ａ．パールシュタイン（Ｒ．Ａ．Ｐｅａｒｌｓｔｅｉｎ）、及びＳ．Ｋ．トリパシー（Ｓ．Ｋ．Ｔｒｉｐａｔｈｙ）（１９８８年、ポリマー物理学版（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｅｄｉｔｉｏｎ）、ポリマーサイエンス誌（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ）、２６巻、２００７〜２０２８頁）、及びＪ．ビセラノ（Ｊ．Ｂｉｃｅｒａｎｏ）（１９９６年、ニューヨーク、バーゼル、マーセルデッカー社（Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ，Ｉｎｃ．）、ポリマー特性の予測（Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）、第２版）によって研究されてきたが、これらは参考として本明細書に組み込まれる。更に、酵素などの幾つかの天然ポリマーを除いて、ほとんどのポリマー、特に合成ポリマーは、様々な分子量、大きさ、構造、及び組成物を持つポリマー分子の混合物である。市販のポリマー、特に大量に工業で使用されるものは、通常、ある程度の未反応のフラグメント及び／又は副生成物を含有する。ほとんどの場合、このようなポリマーを表すことができる１つの正確な化学式又は構造は存在しない。このようなポリマーは、最も一般的には、平均分子量、粘度、ガラス転移温度、融点、溶解度、曇点、熱容量、界面張力及び密着性、屈折率、応力緩和、剪断、伝導率、及び透過率などのそれらの平均的特性によって特徴付けられる。別の一般的な方法では、ポリマーはモノマーの数及び種類によって特徴付けられる。また、ポリマーは、重合プロセスに使用される出発成分の量で決まることがあり、出発成分及び重合反応が進行する条件から、得られるポリマーの一般化された構造及び／又は式を導くことができる場合がある。
【００１３】
ＱＳＡＲ／ＱＳＰＲ法のポリマーへの適用は、典型的には、繰返し単位の分子量、その完全に伸展されたコンフォメーション中の繰返し単位の端から端までの距離、繰返し単位のファンデルワールス体積、原子の数で標準化された正及び負の部分表面積、繰返し単位に対して計算される位相ランディック指数、原子団寄与法を使用して推定することができる凝集エネルギー、及びＪ．Ｔ．ザイツ（Ｊ．Ｔ．Ｓｅｉｔｚ）（応用ポリマーサイエンス誌（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ）、４９巻、１９９３年、１３３１〜１３５１頁）によって記載されるように、繰返し単位の構造から、又はＪ．ビセラノ（Ｊ．Ｂｉｃｅｒａｎｏ）（ポリマー特性の予測（Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）、第２版、マーセルデッカー社（Ｍａｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ Ｉｎｃ．）、ニューヨーク、バーゼル、１９９６年）によって記載されるように位相結合性指数によって導くことができるポリマー鎖の骨格の回転自由度の数に関するパラメータなどの、繰返し単位に対して導かれる記述子を使用するが、これらの出版物は共に参考として本明細書に組み込まれる。
【００１４】
ほとんどのＱＳＡＲ／ＱＳＰＲポリマーモデルは、理論的に計算される繰返し単位の分子記述子を、ガラス転移温度、屈折率、熱容量、反磁性磁化率、粘度、及び熱容量などのポリマーの体積物理的特性と相関させる。更に、これらのモデルの開発には、原子及び／又は基の補正相関項が必要である。規則的な構造を持つホモポリマーの特性を予測する別の方法は、各ポリマーに対して３つの繰返し単位をモデル化し、中間の単位だけに対する記述子を計算することである。このように、化学情報及びコンピュータサイエンス誌（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）（３８巻、１９９８年、３００〜３０４頁）のカトリツキー．Ａ．Ｒ．（Ｋａｔｒｉｔｚｋｙ Ａ．Ｒ．）らにより記載されているように、隣接する単位の影響を考慮に入れることができ、同誌は参考として本明細書に組み込まれる。しかし、これらのモデルの制限は、それらがホモポリマーにのみ適用でき、ブロック及びランダムコポリマーには容易に再適用できないということである。
【００１５】
コポリマーの特性を予測する１つの方法は、適用可能な原子団寄与記述子の開発及び計算、及び既存の原子団寄与テーブルを拡大することによる。しかし、これには、大きい実験データセットが必要である。ポリマー特性の予測（Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｉｐｅｒｔｉｅｓ）（第２版、マーセルデッカー社（Ｍａｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ Ｉｎｃ．）、ニューヨーク、バーゼル、１９９６年）、のＪ．ビセラノにより記載されているように、交互ブロックコポリマーに対するこの欠点を克服する１つの方法は、ブロックコポリマーを別々のポリマーとして処理し、示量性の予測に関する単純な付加規則を仮定することであり、参考として本明細書に組み込まれる。本明細書で上記に引用されている、ポリマー特性の予測（Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｉｐｅｒｔｉｅｓ）、第２版のＪ．ビセラノ（Ｊ．Ｂｉｃｅｒａｎｏ）により記載されているように、ランダムコポリマーの特性の計算には、示量性に関して（繰返し単位のモル分率から）全ての示量性の加重平均を使用すること及び示強性に対する適切な定義が必要である。
【００１６】
本発明は、使用される記述子が、実験的に生成される、及び／又は１つ以上の分析方法を使用して導かれる構造記述子である、ポリマーのための新規なＱＳＡＲ法に関する。本明細書で使用される場合、ポリマーの用語は、ホモポリマーとコポリマーの両方、及びこれらの混合物を含む。
【００１７】
（発明の概要）
本発明は、既存のポリマーを選択し、及び／又は目的とする特性を有する新しいポリマーを調製する予測モデルを特定する方法に関し、この方法は、
ａ．目的とする特性の広範囲にわたる値を有する代表を含む既存のポリマーの集合を特定する段階と、
ｂ．集合中の各ポリマーに対する目的とする特性を決定する段階であって、各ポリマーの特性が数値を有する段階と、
ｃ．ポリマーの集合の各ポリマーの分子構造の少なくとも一部を特徴付ける、好ましくは分子構造全体を特徴付ける定量的構造記述子を生成する段階と、
ｄ．選択される定量的構造記述子の１群を目的とする特性に関係付ける数学関数を特定する段階であって、前記群は少なくとも２つの、好ましくは少なくとも３つの定量的構造記述子、好ましくは２〜約１０、更に好ましくは２〜約６、更により好ましくは２〜４の定量的構造記述子を含み、予測モデルは特定される数学関数を含む段階と、を含み、
純粋な希釈されていないポリマーにより目的とする特性を実現することができるが、好ましくは、目的とする特性は組成物中のポリマーによって実現され、更に好ましくは、目的とする特性は消費者製品組成物及び／又は工業組成物中の有用な機能特性であり、更により好ましくは、目的とする特性は、ポリマーを含む消費者製品組成物中での使用条件でポリマーにより実現される消費者に関連する特性である。
【００１８】
本発明の方法は、
ｅ．１つ以上の追加の数学関数を特定する段階と、
ｆ．どの数学関数が分子構造を目的とする特性により正確に相関させるかを決定する段階と、を更に含むことができる。
【００１９】
（発明の詳細な説明）
本発明は、既存のポリマーを選択し、及び／又は目的とする特性を有する新しいポリマーを調製する予測モデルを特定する方法に関し、この方法は、
ａ．目的とする特性の広範囲にわたる値を有する代表的な物を含む既存のポリマーの集合を特定する段階であって、この集合が典型的には、少なくとも約１０の独自のポリマーサンプルを、好ましくは少なくとも約１５の独自のポリマーサンプルを、更に好ましくは少なくとも約２０の独自のポリマーサンプルを、更により好ましくは少なくとも約２５の独自のポリマーサンプルを含む段階と、
ｂ．集合中の各ポリマーに対する目的とする特性を決定する段階であって、各ポリマーの特性が数値を有する段階と、
ｃ．ポリマーの集合の各ポリマーの分子構造の少なくとも一部を特徴付け、好ましくは分子構造全体を特徴付ける定量的構造記述子を生成する段階であって、前記構造的記述子が実験的に決定されるか、又は１つ以上の分析方法を使用して導かれる段階と、
ｄ．定量的構造記述子、及び、分子全体、モノマー及び／又はサブユニットに対して計算される構造記述子、体積物理的特性記述子、組成記述子、及びこれらの混合からなる群より選択される任意選択的な記述子を更に含むものから選択される１群を、目的とする特性と関係付ける数学関数を特定する段階であって、前記群は少なくとも２つの、好ましくは少なくとも３つの記述子を、好ましくは２〜約１０の、更に好ましくは２〜約６の、更により好ましくは２〜４の記述子を含み、記述子は好ましくは独立した記述子であり、予測モデルは、特定される数学関数を含み、好ましいモデルは統計的に妥当性があり、最少数の記述子で最良の近似が得られるものである段階と、を含み、純粋な希釈されていないポリマーにより、目的とする特性を実現することができるが、好ましくは、目的とする特性は組成物中のポリマーにより実現され、更に好ましくは、目的とする特性は、消費者製品組成物及び／又は工業組成物中の有用な機能特性であり、更により好ましくは、目的とする特性は、ポリマーを含む消費者製品組成物中での使用条件でポリマーにより実現される消費者に関連する特性である。
【００２０】
本発明の方法は、
ｅ．１つ以上の追加の数学関数を特定する段階と、
ｆ．どの数学関数が分子構造を目的とする特性により正確に相関させるかを決定する段階と、を更に含むことができる。
【００２１】
本明細書で定義される場合、「予測モデル」の用語は、上記の段階ｃで生成される定量的構造記述子を使用して、少なくとも約０．６の、好ましくは少なくとも約０．７の、更に好ましくは少なくとも約０．８の、更により好ましくは少なくとも約０．９の相関係数で、実験的に導かれる値と相関され得る、予測される当該特性値を計算する数学関数を意味する。
【００２２】
「広範囲にわたる目的とする特性値」は、選択される既存のポリマーサンプルの集合が、目的とする特性に対して高い値を有するサンプルと、目的とする特性に対して値がない（０の数値）、又は低い値を有するものとの両方、及び２つの極端の間に分布した値を有するものを含むことを意味する。予測回帰方程式を開発しようとする場合には、特性値は定量的な尺度でなければならない。分類モデル（例えば、活性対不活性、軟質対非軟質）を開発する場合には、この定量的制限は当てはまらない。
【００２３】
本明細書で使用される場合、「既存のポリマー」の用語は、ポリマーが、工業的に又は実験的に合成され物理的に入手可能であり、研究される、及び／又は組成物中に配合されて研究されることを意味する。「新しいポリマー」の用語は、ポリマーが現在知られていない、及び／又は広く入手可能ではない、又は現在存在しないことを意味する。
【００２４】
「定量的構造記述子」は、分子量、分子量分布、構造の種類、１つ又は全ての元素の重量及び／又はモルパーセンテージ、各分子基の平均重量及び／又はモルパーセンテージ、各分子基の数、各モノマーの数、不飽和度、分子及び／又は分子の一部内の分岐度（側鎖基の数、又は分岐している基の数）、分岐している基の中の各元素の重量パーセンテージ、分岐している基の中の各分子基の数、各種類の数及び／又は官能基の数及び／又はそれらのパーセンテージ、繰返し単位、モノマー単位又は他のサブユニットの種類及び／又は数及び／又はパーセンテージ、上記の値（例えば、分散、偏差、及び範囲などによって特徴付けられる）の分布の広がり、及びこれらの混合及びこれらの関数変換（例えば、平方根（√ｘ）、底が１０の対数（ｌｏｇｘ）、及び逆数（１／ｘ）など）及びこれらの混合などの分子構造の少なくとも一部を特徴付ける、好ましくはポリマーの分子構造全体を特徴付ける数値を有する構造化学的特性を意味する。各構造化学的特性は、ポリマーの平均特性であり、実験で測定されるか、又はこれらに限定されないが、核磁気共鳴、赤外分光法、ＵＶ／可視分光法、蛍光分光法、定量加水分解、元素分析、クロマトグラフィー、質量分析法、光散乱、浸透圧法、電気泳動技術、及び定量重量分析などの１つ以上の分析方法を使用して導かれる。
【００２５】
「計算される構造記述子」は、コンピュータプログラムによって、又はこれらに限定されないが、長さ、幅、深さ、断面積、体積、及び表面積などの物理的分子モデルを測定することによって生成される分子全体、モノマー及び／又はサブユニットの構造特性、モノマーユニット又は他のサブユニットに対する位相標数、これらに限定されないが、電気及び磁気モーメント、分極率、軌道エネルギー及び励起エネルギーなどのモノマーユニット又は他のサブユニットに対する電気記述子、オクタノール／水分配係数及び水に対する溶解度などの溶解度記述子、及び部分荷電表面積（ＣＰＳＡ）記述子などを意味する。
【００２６】
「体積物理的特性記述子」は、これらに限定されないが、粘度、ガラス転移温度、融点、密度、溶解度、曇点、熱容量、界面張力、界面密着性、屈折率、応力緩和、剪断、伝導率、透過率、反磁性磁化率、及び熱伝導率などの、非常に多くの分子が一緒に存在する凝集した状態のポリマーの物理的状態、又は挙動を表す特性を意味する。
【００２７】
「組成記述子」は、例えば、触媒を含む１つ以上の出発成分の重量パーセントなどのポリマーの調製に使用される出発成分の含有量、及び／又は、例えば反応温度、反応時間、及び反応圧力などの反応条件を意味する。
【００２８】
ポリマーが、かなり類似した全体構造及び／又は組成物を有する単純なモデルでは、目的とする特性に対するモデルは、少数の、典型的には２〜約１０の、好ましくは２〜約６の、更に好ましくは２〜約４の記述子を使用して形成することができる。しかし、適正なモデルに必要な記述子の数は、トレーニングセット中の構造の数及びそれらの多様性の関数である。広い多様性のある構造を持つポリマーを有する幾つかのデータセットでは、満足できるモデルを生成するのに、１０より多くもの記述子が必要とされる場合がある。従って、一般に、好ましいモデルは、統計的に妥当性があり、最少数の記述子で最良の近似が得られるということである。「最良の近似」は、モデルで最大のＲ^２値が得られるということである。しかし、本明細書で上記に記載された段階ｅ及びｆにより、ほぼ類似のＲ^２値を有する幾つかのモデル開発が可能になるが、本発明の別の態様は、記述子の様々な集合に関する。実際の目的では、その好ましいモデルが最大のＲ^２を有していない場合でも、例えば分子設計の目的でポリマーを実験的に及び／又は構造的に表すことが、及び／又は目的とする特性を説明することが最も容易である、記述子の集合に関係付けるモデルを、最良のモデルとして選択することが望ましい場合がある。
【００２９】
本明細書で使用される場合、「独立した記述子」の「独立した」の用語は、モデルが「直交」又は「非相関」の記述子を含むことを意味する。２つの記述子は、それらのベクトルの内積がゼロに等しい場合、直行と定義される。それらの性質により、これらの定量構造記述子が完全に直行であることは稀である。モデルが直交又は非相関からの偏差に影響され得る程度（共線性としても知られる）は、妥当性検証時間で、モデルに共線性に関する問題の可能性がないかを、分散拡大要因（ＶＩＦ）と呼ばれる統計試定を使用して検定することにより決定される。各記述子に対する個々のＶＩＦは、約１０未満であり、モデルに対する平均ＶＩＦは、約１であることが好ましい。しかし、妥当性検証された及び有用なモデル中の記述子で１０より大きいＶＩＦ値が得られることに留意すべきである。モデルに使用される記述子に対する値の集合には、９０％未満、好ましくは８０％未満、及び更に好ましくは７０％未満の共線性があることが好ましい。
【００３０】
「関数変換」の用語は、記述子ｘの新しい記述子ｆ（ｘ）を定義することを意味し、ここでｆ（）は、累乗及び逆数の累乗（ｉｎｖｅｒｓｅ ｐｏｗｅｒｓ）（例えば、１／ｘ、√ｘ、ｘ^２、ｘ^−３．２）、対数（ｌｏｇ_１０ｘ、ｌｏｇ_ｅｘ）、三角関数（例えば、ｓｉｎｘ）、逆三角関数（例えば、ｃｏｓ^−１ｘ）、双曲線関数（例えば、ｔａｎｈｘ）、及び逆双曲線関数（例えば、ｓｉｎｈ^−１ｘ）などの任意の単一変数の数学関数である。
【００３１】
本発明のポリマーは、様々な構造及び／又は組成物を有することができる。それらは、ホモポリマー又はコポリマー、直鎖、分岐鎖、グラフト、星形、はしご形、樹枝状、環状、及び架橋などとすることができ、コポリマーはランダム又はブロックとすることができる。大きさ、種類及び／又は構造に応じて、１つ以上の分析方法でポリマーの平均分子量を測定することができる。分子量測定のためのこのような分析方法の非限定的な例には、ゲル透過クロマトグラフィー、サイズ排除クロマトグラフィー、逆相及び順相液体クロマトグラフィー、毛管電気泳動、及びこれらに限定されないが、トリプル検出、屈折率、多角度レーザー光分散、粘度、蒸発光散乱、ＵＶ−ＶＩＳ、及び蛍光などの様々な検出技術を有する慣用的な広域較正を有する他の電気泳動技術等が挙げられる。他の方法には、沈降、粘度法（純粋な粘度又は溶液粘度）、浸透圧法、光散乱、及び質量分析法（例えば、ＭＡＬＤＩ（マトリックス補助レーザー脱着イオン化法）、ＥＳＩ（電気スプレーイオン化法）、ＡＰＣＩ（大気圧化学イオン化法）、脱着、ＦＡＢ（高速原子衝撃法））等が挙げられる。グラフト型及びＡＢＡ型のポリアルキレンオキシポリシロキサンを構造的に特徴付けるために使用する、^２９Ｓｉ−ＮＭＲ及び^１３Ｃ−ＮＭＲと、及びヨウ化水素酸サンプル加水分解後の得られたヨウ化アルキルの定量ＧＣ分析との組合せなどの、分析方法の組合せにより分子量を決定することもできる。
【００３２】
本発明の方法により特定される又は予測されるポリマーによって実現される目的とする特性は、ポリマーを含む消費者製品中での使用条件下における消費者に関連する特性、又は工業組成物中での有用な機能特性である。このような消費者に関連する特性を、１つ以上の装置により機器で、又は布帛の柔軟性又は布帛の手触りなど感覚で決定することができる。例えばペンシルバニア州フィラデルフィアのアメリカ材料試験協会によるＡＳＴＭ特別技術出版４３４（ＡＳＴＭ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ ４３４）として出版された「感覚試験方法のマニュアル（Ｍａｎｕａｌ ｏｎ Ｓｅｎｓｏｒｙ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄｓ）」に記載されている方法などの多くの方法で、感覚、又は感覚特性を定量的に測定することができ、前記出版物は、参考として本明細書に組み込まれる。
【００３３】
消費者組成物の非限定的な例には、繊維及び布帛ケア組成物、ヘアケア組成物、スキンケア組成物、化粧品組成物、ネイルケア組成物、リップケア組成物、口腔及び／又はデンタルケア組成物、ペットケア組成物、硬質表面ケア組成物、軟質表面ケア組成物、ホームケア組成物、カーケア組成物、食品組成物、飲料組成物、使い捨て紙組成物、ベビーケア組成物、ヒト用ヘルスケア組成物、及び動物用ヘルスケア組成物等が挙げられる。繊維及び布帛ケア組成物の目的とする機能特性の非限定的な例には、布帛色彩回復、色彩維持、退色低減、布帛柔軟化、布帛調整、皺制御、皺防止又は低減、形状保持、磨耗防止又は低減、毛玉防止及び／又は低減、汚れ放出、静電気制御、縮み低減、新しさの長期的持続、臭気制御、耐炎性、防水、及びアレルゲン制御などが挙げられる。カーケア組成物の目的とする特性の非限定的な例には、光沢／つやの長期的持続、色彩濃厚化及び／又は維持、及び滑り／潤滑性等が挙げられる。ヘアケア組成物の目的とする機能特性の非限定的な例には、光沢の長期的持続、及び櫛通りの容易さ等が挙げられる。
【００３４】
工業組成物の非限定的な例には、布地処理組成物、コーティング組成物、印刷用インクなどのインク組成物、木材処理組成物、接着剤組成物、流体穴あけ組成物、ワックス組成物、及びプラスチック成形組成物等が挙げられる。
【００３５】
本発明の方法は、様々な種類のポリマーに適用することができる。ポリマートレーニングセットは、非常に様々な構造を有するポリマーを含む、非常に多様なものとすることができる。しかし、ポリマーの集合がかなり類似した全体構造を有する種類に属する場合、このプロセスはより単純である。このような種類のポリマーの非限定的な例には、ポリシロキサン及びこれらの誘導体、ポリエチレンオキシ／ポリプロピレンオキシブロックコポリマー、これらの誘導体、これらの同族体、及びこれらの混合物、多糖類ポリマー、これらの同族体、これらの誘導体（例えば、アルキル、アシル、カルボキシ、カルボキシメチル、ニトロ、スルホ、及びこれらの混合物）、及びこれらの混合物、ポリ酢酸ビニル及びその部分加水分解物質、ポリビニルアルコール、ポリビニルピリジンＮ−オキシドのブロック及び／又はランダムコポリマー、ポリビニルピロリドン、ポリビニルイミダゾール、ポリビニルピロリドンとポリビニルイミダゾールとのブロック及び／又はランダムコポリマーなどのポリビニルホモポリマー及び／又はコポリマー及びこれらの誘導体で、例えば、荷電、親水性、及び／又は疎水性修飾基、例えば、エトキシル化、プロポキシル化、アルキル化、及び／又はスルホン化基などを含む、これらの構造的同族体及び誘導体を含む物、ポリスチレン、ポリスチレンとポリマレエート、ポリアクリレート、又はポリメタクリレート、ポリビニルカルボン酸（例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸）、これらのアルキルエステル、これらのアミド、及びこれらの混合物、ポリアミン及びこれらの化学修飾した誘導体、例えばアルキル化、エトキシル化、ポリエトキシル化、プロポキシル化、ポリプロポキシル化、及びアクリル化したものなど、及びこれらの混合物、ポリアミド、これらの同族体及び／又はこれらの誘導体（例えば、タンパク質、ペプチド、ナイロン）及びポリアミドアミン、及びこれらの混合物、ポリテレフタレート、これらの異性体、これらの同族体及び／又はこれらの誘導体、例えば、硫酸化、スルホン化、エトキシル化、アルキル化（例えば、メチル、エチル、及び／又はグリセロール）誘導体、及びこれらの混合物、ポリエステル及びこれらの化学修飾した誘導体、ポリウレタン、例えば、エトキシル化、プロポキシル化、アルキル化、及び／又はスルホン化基などの、荷電、親水性、及び疎水性修飾基を含むイミダゾール及びエピクロロヒドリンの縮合生成物、エーテルで架橋した及びメチレンで架橋したフェノール、ナフタレン、置換ナフタレンを含むホルムアルデヒドの芳香族ポリマー縮合物、及びこれらの混合物、及びこれらの混合物等が挙げられる。１つ以上のアリール、アルキル、アリル、メチル、エチル、エトキシレート、プロポキシレート、ニトロ、アミノ、イミド、スルホ、カルボ、及びホスホ基などを組み込むことにより、本明細書の上記に記載されたコポリマーを更に修飾し、目的とする特性を実現することができる。ポリマーは、ブロック、ランダム、グラフト、及び樹枝状などの任意のアーキテクチャを有することができる。
【００３６】
（実施例）
以下は、本発明の方法の非限定的な例示の実施例である。この実施例は、水性の布帛柔軟化スプレー組成物に、及びこのような布帛柔軟化組成物を含む製造物品に使用されるポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーに関する。ポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーは、ポリアルキレンオキシポリシロキサン、シリコーンコポリオール、シリコーングリコールコポリマー、シリコーングルコール界面活性剤、シリコーンポリオキシアルキレンコポリマー、シリコーンポリ（オキシアルキレン）コポリマー、シロキサンポリエーテル、ポリアルキレンオキシドポリシロキサン、ポリアルキレンオキシドシリコーンコポリマー、及びジメチコーンコポリオールなどの、他の名称でも知られている。本発明の布帛柔軟性予測モデルの開発に使用されるポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーは、ポリシロキサンポリマー骨格及び１つ以上のポリアルキレンオキシ側鎖を含み、一般式、
Ｒ^１−（ＣＨ_３）_２ＳｉＯ−［（ＣＨ_３）_２ＳｉＯ］_ａ−［（ＣＨ_３）（Ｒ^１）ＳｉＯ］_ｂ−Ｓｉ（ＣＨ_３）_２−Ｒ^１を有し、
式中、Ｒ^１は、それぞれ、同じであるか又は異なっており、メチル、ポリエチレンオキシ／ポリプロピレンオキシ基、任意選択的にアリル基、及びこれらの混合からなる群より選択され、少なくとも１つのＲ^１は、ポリエチレンオキシ／ポリプロピレンオキシ基であり、ポリエチレンオキシ／ポリプロピレンオキシ基は、一般式、
−（ＣＨ_２）_ｎＯ（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）_ｃ（Ｃ_３Ｈ_６Ｏ）_ｄＲ^２を有し、
式中、ｎは３又は４、好ましくは３であり、各Ｒ^２は、同じであるか又は異なっており、水素、Ｃ_１−Ｃ_４アルキル基、及びアセチル基などからなる群より選択され、前記ポリアルキレンオキシポリシロキサンは、ポリエチレンオキシポリシロキサン（ｃは０ではなく、ｄ＝０）、ポリエチレンオキシ／ポリプロピレンオキシポリシロキサン（ｃ及びｄは共に０ではない）、及びこれらの混合からなる群より選択され、前記ポリアルキレンオキシポリシロキサンの分子量は、少なくとも約６００であり、好ましくは少なくとも約１０００である。
【００３７】
ポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーの最も一般的な分子構造には、グラフトコポリマー（レーキ型又は櫛状コポリマー、又はアルキルペンダントコポリマーとも呼ばれる）及びＡＢＡコポリマーが挙げられる。グラフトコポリマーは、一般構造、
（ＣＨ_３）_３ＳｉＯ−［（ＣＨ_３）_２ＳｉＯ］_ａ−［（ＣＨ_３）（Ｒ^１）ＳｉＯ］_ｂ−Ｓｉ（ＣＨ_３）_３を有し、
式中、ポリアルキレンオキシ基（Ｒ^１）は、加水分解に安定な一連のＳｉ−Ｃ結合を介して、直鎖ポリシロキサン骨格に沿って結合している。特別な種類のグラフトコポリマーは、ａ＝０、及びｂ＝１の「トリシロキサン」である。
【００３８】
ＡＢＡコポリマーは、直鎖であり、一般構造、
Ｒ^１−（ＣＨ_３）_２ＳｉＯ−［（ＣＨ_３）_２ＳｉＯ］_ａ−Ｓｉ（ＣＨ_３）_２−Ｒ^１を有する。
【００３９】
ポリエチレンオキシポリシロキサンと、ポリオキシエチレンオキシ／ポリプロピレンオキシポリシロキサンを共に含む幾つかの市販のポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーを、感覚評価、即ち、触感で判断されるような、さまざまなレベルの布帛柔軟化性能を実現するため、噴霧器から布帛に適用される水性スプレー組成物に配合できることが分かっている。
【００４０】
各ポリオキシエチレンオキシポリシロキサンを含む水性組成物の柔軟性性能を決定する、本明細書で使用される一般的な方法は、前記組成物でスプレーされた布帛と水でスプレーされた布帛との対比較である。評価する尺度は、布帛の柔軟な手触りについて２つの異なる処理剤で処理された布帛を熟練した評点者が比較し、以下の評価尺度に従って評価をつける「パネルスコア単位」（ＰＳＵ）尺度であり、ＰＳＵ＝１は、「差異があると思う」を意味し、ＰＳＵ＝２は、「差異があるのが分かる」を意味し、ＰＳＵ＝３は、「大きな差異があるのが分かる」を意味し、ＰＳＵ＝４は、「非常に大きな差異があるのが分かる」を意味する。
【００４１】
より適正な評価をするため、ポリマー全ての性能を比較し定量的にランク付けすることができるように、各ポリマーを含む組成物の性能を水（低基準点として使用される）及び良好な柔軟性性能を実現すると思われるポリマー（高基準点として使用される）を含む組成物の両方と比較する。ＰＳＵ方法を使用して、３つの処理剤の全ての可能な対の柔軟性を総当り方式で比較し、「対比較のための分散分析（Ａｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｖａｒｉｅｎｃｅ ｆｏｒ ｐａｉｒｅｄ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ）」（Ｈ．シェフェ（Ｈ．Ｓｃｈｅｆｆｅ）、アメリカ統計協会誌（ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ），４７巻、３８１〜４００頁、（１９５２年））に記載されているようなシェフェ（Ｓｃｈｅｆｆｅ）の方法を基にした分散分析法を使用して柔軟性スコアを導くが、同誌は参考として本明細書に組み込まれる。本発明の場合のように、比較されるポリマーが多い場合、各試験は、評価される異なるポリマーをそれぞれ含む２つの試験組成物、低基準点（水）及び一般的な高基準点組成物を含み、４つの処理剤の全ての可能な対が、総当り方式で柔軟性を比較されることが好ましい。次いで、水の柔軟性スコアを０に設定し、高基準点処理剤の評価を全てのポリマーに対する全ての試験で同じ値に設定して、全ての処理剤の柔軟性スコアを再評価するため（各ポリマーの柔軟性スコアは、独立した少なくとも３つの評価の平均スコアである）、全てのポリマーの柔軟性スコアは、同じ尺度であり、従って、全てのポリマーの性能を定量的に比較することができる。
【００４２】
スプレー組成物の含有物中のポリエチレンオキシポリシロキサンの布帛柔軟化性能に対する予測数学関数を生成するために、ポリマーの定量的柔軟性性能は、（１）試験用綿テリークロスに、布帛の約４０重量％の組成物のレベルで、組成物の約１重量％のポリマーを含む水性組成物を均一にスプレーし、（２）布帛を乾燥させ、（３）本明細書の上記に記載されている方法により性能を評価する、ことにより測定することができる。次いで、全てのポリマーに対して得られる柔軟性スコアを１０倍すると、各ポリマーに対する柔軟性性能指数Ｓが得られる。従って、柔軟性性能指数Ｓは、柔軟性性能指数が０である水と比較した場合、高性能を表す高い値（例えば、Ｓ＝２０〜２８）から低い値（例えば、Ｓ＝０〜９）までの範囲の数値で表される。
【００４３】
この予測モデルの開発に使用する既存のポリマーは、シルウェット（Ｓｉｌｗｅｔ）（登録商標）界面活性剤の商品名でコネチカット州グリーンウィッチのＣ．Ｋ．ウィトコ社（ＣＫ Ｗｉｔｃｏ Ｃｏｒｐ．）から、及び例えばＤＣシリコーンコポリオールとしてミシガン州ミッドランドのダウコーニング社（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から市販されている幾つかのポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーである。得られる予測モデルを使用して、水性スプレー組成物から良好な布帛柔軟化性能の効果を実現できる既存のポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーを選択し、及び／又は水性スプレー組成物から良好な布帛柔軟化性能を実現する新しいポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーを調製することができる。
【００４４】
水を含むがポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーを全く含まない対照組成物と比較した場合、高性能から実際的に性能がないものまでの範囲の様々なレベルの布帛柔軟性を実現する、ポリエチレンオキシポリシロキサン及びポリエチレンオキシ／ポリプロピレンオキシポリシロキサンを共に含む３８の既存の市販のポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーの群が、柔軟性予測モデルＳを開発するための「代表集合」として選択される。
【００４５】
代表集合のポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーは、本明細書の以下に記載されるような定量的構造記述子を生成する分析方法により構造的に特徴付けられる。本明細書の予測モデルの開発のための構造記述子として使用するのに生成された構造パラメータには、これらに限定されないが、ｔ＃Ｓｉ（１ポリマー分子当りのケイ素原子の平均総数）、ｔ＃トリＳｉ（１ポリマー分子当りのトリメチルシロキサン、即ちＭｅ_３ＳｉＯ単位の平均数）、＃分岐（分岐点の平均数、即ち１ポリマー分子当りのペンダント基の平均数）、＃アリル（１ポリマー分子当りの未反応のアリル基の平均数、即ち、反応しなかったペンダント単位の平均数）、ｔ＃ＥＯ（１ポリマー分子当りのエチレンオキシ単位の平均総数）、ｔ＃ＰＯ（１ポリマー分子当りのジメチルシリコーンの平均総数）、ｔ＃ジＳｉ（１ポリマー分子当りのジメチルシリコーン、即ち−Ｍｅ_２ＳｉＯ−単位の平均総数）、％ＥＯ（全ＥＯ単位の平均重量パーセント）、％ＰＯ（全ＰＯ単位の平均重量パーセント）、％Ｓｉ（１ポリマー分子当りのシリコーン基の平均重量パーセント）、％Ｓｉ原子（ポリマー分子中の全ケイ素原子の平均重量パーセント）、＃ＥＯ／分岐（１つの分岐単位中のエチレンオキシ単位の平均数）、＃ＰＯ／分岐（１つの分岐単位中のプロピレンオキシ単位の平均数）、ＭＷ（平均分子量）、ｗ_Ｓｉ（全シロキサン単位の質量比）、ｗ_ＥＯ（全エチレンオキシ単位の質量比）、ｗ_ＰＯ（全プロピレンオキシ単位の質量比）などが挙げられる。追加の記述子及びこれらの構造記述子を決定するのに使用される分析方法は、本明細書の以下に記載されている。また、ｌｏｇｘ、√ｘ、及び１／ｘなどの、各構造パラメータｘの幾つかの関数変換は、予測モデルの開発のための構造記述子として使用される。
【００４６】
ペンシルバニア州ユニバーシティパーク、ペンシルバニア州立大学、Ｐ．Ｃ．ジュルス（Ｐ．Ｃ．Ｊｕｒｓ）から入手可能な、多変量統計分析ＡＤＡＰＴプログラム（自動化データ分析及びパターン認識ツールキット）を使用して予測モデルを開発する。幾つかの予測数学関数を構築し、評価した後、√（ｔ＃ジＳｉ）、√（％Ｓｉ）及び√（ｔ＃ＥＯ）を含む最終的な３つの定量的構造記述子の群を使用して、以下の数学関数（Ｉ）、即ち、
【数１】

のように柔軟性予測モデルＳを開発するが、式中、Ｓは、柔軟性指数であり、ｔ＃ジＳｉは、分子中のＳｉ（ＣＨ_３）_２０単位の平均総数であり、％Ｓｉは分子中の総シリコーン（又はシロキサン）の重量パーセントであり、ｔ＃ＥＯは分子中のエチレンオキシＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ単位の平均総数である。
【００４７】
この予測数学関数（Ｉ）で、相関係数が約０．９で実験的に導かれる値と相関され得る構造記述子に対して予測される柔軟性指数の値を生成する。モデル化され、モデルを使用して予測される目的とする特性は、熟練した人間のパネリストによって感覚的に評価される感覚的特性であるため、この優れた近似は、特に驚きである。
【００４８】
次いで、予測モデルを使用して、（ａ）それらの定量的構造特性が既知の場合又は、本明細書の以下に記載される手順で、それらの定量的構造特性を実験的に決定することにより）、柔軟性性能指数Ｓにより（推定されるように、他のポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーの柔軟性性能を予測し、（ｂ）優れた柔軟性性能を実現できる可能性のある、新しい、現在存在しないポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーを設計する。他の態様では、本明細書の予測モデルを使用して、この種類のポリマーのどのような構造的特徴が、目的とする特性（即ち、柔軟性）を実現するための主要な駆動力であるかを評価し、説明することができる。
【００４９】
ポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーの構造特性評価方法及び構造記述子の生成
本発明の予測モデル性能を開発するのに使用されるポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーサンプルは、工業用グレードの市販の物質である。これらの物質は、供給元によって最適に調製され、高含有量の意図される物質を生成するが、低濃度のポリアルキレンオキシ物質などの幾らかの量の副生成物も含有しており、更に未反応のアリル官能基を含む基などの、更に幾つかの未反応部分を低濃度含有している。下記の分析方法は、これら全ての物質及び基を考慮に入れる。
【００５０】
^２９Ｓｉ−ＮＭＲ及び^１３Ｃ−ＮＭＲ法、及びヨウ化水素酸によるサンプルの加水分解に続く、得られるヨウ化アルキルの定量ＧＣ分析を使用して、グラフト型及びＡＢＡ型のポリアルキレンオキシポリシロキサンを構造的に特徴付ける。
【００５１】
フーリエ変換スペクトロメータを使用して、５９．７０ＭＨｚで^２９Ｓｉ−ＮＭＲスペクトルが得られた。クロム（１，３−ペンタンジオン）_３を添加し、リラクセーションの速度を上げ、プロトンデカップリングにより引き起こされるケイ素スペクトルの核オーバーハウザー効果を抑制する。^２９Ｓｉ−ＮＭＲスペクトルは、様々なシロキサン単位、即ち、トリメチルシロキサン（ＣＨ_３）_３ＳｉＯ単位（ｔ＃トリＳｉと表記される）、ジメチルシロキサンＳｉ（ＣＨ_３）_２Ｏ単位（ｔ＃ジＳｉと表記される）、及び／又はｎが典型的には３である、ポリ（アルキレンオキシ）基と結合するメチル（アルキレン）シロキサンＳｉ（ＣＨ_３）（Ｃ_ｎＨ_２ｎ）Ｏ単位（＃分岐と表記される）の平均数を区別し、定量的に得ることに役立つことができる。
【００５２】
フーリエ変換スペクトロメータを使用して、７５．５７ＭＨｚで^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルが得られる。ケイ素スペクトルを得るのを助けるために添加されるクロム（１，３−ペンタンジオン）_３により、^１３Ｃスペクトルが過剰に広がることはない。^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルは、炭素基全ての構造情報を与え、ペンダント基の平均数、ペンダント基の種類、キャップ形成基、及び、存在する場合には、未反応のアリル基の平均数を決定するのに使用することができる。
【００５３】
ポリアルキレンオキシポリシロキサンは、ヨウ化水素酸によって加水分解され、反応はアジピン酸によって触媒され、るヨードエタン、１−ヨードプロパン及び２−ヨードプロパンを生成する。ヨードエタン、１−ヨードプロパン及び２−ヨードプロパンを含む加水分解されたサンプル（加水分解産物）を、内部標準（オクタン）及びヨードアルカンを用いた外部標準較正に対して、ＦＩＤ検出を有するガスクロマトグラフィーで分析し、ポリアルキレンオキシポリシロキサン分子中の全てのエチレンオキシ単位の質量比（ｗ_ＥＯと表記される）及び全てのプロピレンオキシ単位の質量比（ｗ_ＰＯと表記される）を得る。全てのシロキサン単位の質量比（ｗ_Ｓｉと表記される）、エチレンオキシ単位の質量比及びプロピレンオキシ単位の質量比の合計は、１に等しく、
ｗ_Ｓｉ＋ｗ_ＥＯ＋ｗ_ＰＯ＝１
全てのシロキサン単位の部分分子量は、^２９Ｓｉ−及び^１３Ｃ−ＮＭＲ、及び式、
全てのシロキサン単位のＭＷ＝２^＊８９＋（Ｔ＃ジＳｉ）^＊７４＋（＃分岐）^＊１０１
による個々の単位のそれぞれの分子量から決定される個々のシロキサン単位の平均数から決定され、式中、７４は、各ジメチルシロキサン単位の分子量であり、８９は、各トリメチルシロキサン単位の分子量であり、１０１は、各結合シロキサンＳｉＭｅ（ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２）Ｏ単位の分子量である。結合基がＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２とは異なる場合、又は分子にＳｉＭｅ_３Ｏ単位が１つしかない又は全くない場合、それに応じて計算を変更することができる。
【００５４】
ＭＷと表記される各ポリアルキレンオキシポリシロキサン分子の分子量は、全シロキサン単位の質量比、ｗ_Ｓｉ、（ｗ_Ｓｉ＝１−ｗ_ＥＯ−ｗ_ＰＯ）、及び以下の式、
ＭＷ＝全シロキサン単位のＭＷ／ｗ_Ｓｉによる対応する全シロキサン単位の部分分子量から推定される。
【００５５】
ｔ＃ＥＯと表記されるエチレンオキシ単位−ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ−の平均総数、及びｔ＃ＰＯと表記されるプロピレンオキシ単位、−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２Ｏ−の平均総数は、ポリアルキレンオキシポリシロキサンの分子量ＭＷ、エチレンオキシ単位の質量比ｗ_ＥＯ及びプロピレンオキシ単位の質量比ｗ_ＰＯから、それぞれ以下の式、
ｔ＃ＥＯ＝ＭＷ^＊ｗ_ＥＯ／４４及び
ｔ＃ＰＯ＝ＭＷ^＊ｗ_ＰＯ／５８
により導かれ、式中、４４は、１つのエチレンオキシ単位−ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ−の分子量であり、５８は、１つのプロピレンオキシ単位−ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２Ｏ−の分子量である。
【００５６】
全ＥＯ単位の重量％（％ＥＯ）、全ＰＯ単位の重量％（％ＰＯ）、及び全シロキサン単位の重量％（％Ｓｉ）は、以下の式、
％ＥＯ＝１００ｗ_ＥＯ＝１００^＊ｔ＃ＥＯ^＊４４／ＭＷ
％ＰＯ＝１００ｗ_ＰＯ＝１００^＊ｔ＃ＥＯ^＊５８／ＭＷ及び
％Ｓｉ＝１００ｗ_Ｓｉ＝１００−％ＥＯ−％ＰＯ
ポリアルキレンオキシペンダント基（即ち、分岐）当りのエチレンオキシ単位の平均数、及びプロピレンオキシ単位の平均数（それぞれ、＃ＥＯ／分岐及び＃ＰＯ／分岐と表記される）は、それぞれ、以下の式に従い、これらの単位の平均総数を、メチル（アルキレン）シロキサンＳｉ（ＣＨ_３）（Ｃ_ｎＨ_２ｎ）Ｏ単位の平均数（即ち、＃分岐）と未反応のアリル基（即ち、＃アリル）の平均数との合計で除することにより計算される。
【００５７】
＃ＥＯ／分岐＝ｔ＃ＥＯ／（＃分岐＋＃アリル）、及び
＃ＰＯ／分岐＝ｔ＃ＰＯ／（＃分岐＋＃アリル）
％Ｓｉ原子と表記されるケイ素原子の重量％は、全てのシロキサン基の総数にケイ素の分子量を乗じ、ＭＷで除した比により計算され、
％Ｓｉ原子＝１００^＊（全てのシロキサン基の総数）^＊２８／ＭＷ
式中、全てのシロキサン基の総数＝ｔ＃トリＳｉ＋ｔ＃ジＳｉ＋＃分岐
良好な布帛柔軟性性能を実現し（高いＳ値を有する）、本明細書の予測モデル実施例の開発に使用されるポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーの比限定的な例は、以下の、コネチカット州ダンバリーのＯＳｉスペシャルティズ社（ＯＳｉ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｉｎｃ．）から入手可能なシルウェット（Ｓｉｌｗｅｔ）（登録商標）界面活性剤、及びミシガン州ミッドランドのダウコーニング社（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能なＤＣシリコーンコポリオールである。
【００５８】
【表１】

（ａ）分子中のおおよそのＳｉ（ＣＨ_３）_２Ｏ単位の総平均数。
【００５９】
（ｂ）分子中のおおよそのエチレンオキシＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ単位の総平均数。
【００６０】
（ｃ）分子中のおおよそのシロキサンのパーセント。
【００６１】
（ｄ）数学関数Ｉから導かれた柔軟性指数。
【００６２】
以下のポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーは、柔軟性性能が低く（Ｓ値が約１０未満）、本発明の予測モデル実施例の開発に使用されるシリコーンを表す。
【００６３】
【表２】

また、本発明は、数学関数Ｉを使用し、（ａ）ポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーの布帛柔軟化性能を推定及び／又は予測し、（ｂ）好ましいポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーを選択又は特定し、及び／又は（ｃ）布帛柔軟化スプレー組成物及び／又はこのような布帛ケア組成物を含む製造物品中で、優れた布帛柔軟化性能を実現する好ましいポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーを設計する方法に関する。
【００６４】
ポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーの布帛柔軟化性能を推定及び／又は予測する手順、これは、最初に数学関数Ｉに必要な構造パラメータを決定した後、関数Ｉを使用して柔軟性指数Ｓ値を計算することによって行われる。
【００６５】
（ａ）分子中のＳｉＭｅ_２Ｏ単位のおおよその平均総数（ｔ＃ジＳｉ）、メチル（アルキレン）シロキサンＳｉ（ＣＨ_３）（Ｃ_ｎＨ_２ｎ）Ｏ単位の数、及びシロキサン単位の総平均数ｔ＃Ｓｉを本明細書の上記に記載されるような^２９Ｓｉ−ＮＭＲ及び^１３Ｃ−ＮＭＲ法により決定する。
【００６６】
（ｂ）本明細書の上記に記載されるようなＧＣ法により、１ポリマー分子当りのエチレンオキシ単位のおおよその重量比ｗ_ＥＯ、プロピレンオキシ単位のおおよその重量比ｗ_ＰＯ、及びシリコーン単位のおおよその重量比ｗ_Ｓｉを決定する。
ｗ_Ｓｉ＝１−ｗ_ＥＯ−ｗ_ＰＯ
【００６７】
（ｃ）本明細書で上記に記載されるようなポリアルキレンオキシポリシロキサンの加水分解産物の^２９Ｓｉ−ＮＭＲ法及びＧＣ分析の組合せにより、ポリアルキレンオキシポリシロキサンのおおよその平均分子量（ＭＷ）を決定する。
【００６８】
（ｄ）本明細書で上記に記載されるようなＧＣ法により、エチレンオキシＥＯ単位のおおよその平均総数（ｔ＃ＥＯ）及びプロピレンオキシＰＯ単位のおおよその平均総数（ｔ＃ＰＯ）を決定する。総ＥＯのおおよその重量パーセント（％ＥＯ）及び総ＰＯのおおよその重量パーセント（％ＰＯ）は、式、
％ＥＯ＝１００^＊ｗ_ＥＯ＝１００×（ｔ＃ＥＯ×４４）／ＭＷ
％ＰＯ＝１００^＊ｗ_ＰＯ＝１００×（ｔ＃ＰＯ×５８）／ＭＷ
【００６９】
（ｅ）物質収支の式から全シロキサン単位のおおよその平均分子量（ＭＷ）を決定する。
％Ｓｉ＝１００^＊ｗ_Ｓｉ＝１００−％ＥＯ−％ＰＯ（ｆ）ｔ＃ジＳｉ、ｔ＃ＥＯ、及び％Ｓｉに対する上記の値を使用することにより、数学関数Ｉから推定／予測される柔軟性指数Ｓを計算する。
【００７０】
好ましい新規なポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーを設計する手順：予測関数Ｉは、本発明の布帛柔軟化組成物中で優れた布帛柔軟化性能を実現することができる新規なポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーの設計を導く方法を実現する。この方法により、以下に限定されないが、（ｉ）例えば、ポリエチレンオキシポリシロキサン、又はポリエチレンオキシ／ポリプロピレンオキシポリシロキサンなどの好ましい種類の分子の選択、（ｉｉ）好ましい分子量範囲の選択、及び／又は（ｉｉｉ）全てのエチレンオキシＥＯ単位の好ましい重量％及び全てのシロキサン単位の重量％を設定することによる親水性／水相溶性の程度の選択、などの幾つかの柔軟な選択が新しい分子を設計する際に可能になる。
【００７１】
典型的な手順には、ポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーを設計する以下の手順があり、ポリアルキレンオキシ基は、未反応のアリル基がない状態で、ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２結合基によりシリコーン骨格に結合され、分子は２つの末端ＳｉＭｅ_３Ｏシロキサン単位を有する。
【００７２】
（ａ）目的とするＳ値を、典型的には少なくとも約１５、好ましくは少なくとも約２０、更に好ましくは少なくとも約２５、及び更により好ましくは少なくとも約３０に設定する。
【００７３】
（ｂ）目的とする平均分子量ＭＷを、典型的には少なくとも約１，２００から、好ましくは約２，０００〜約２００，０００、更に好ましくは約４，０００〜約１５０，０００、更により好ましくは約５，０００〜約１２０，０００、更により好ましくは約６，０００〜約１００，０００に設定する。
【００７４】
（ｃ）分子に対する目的とする全エチレンオキシ単位の重量％（％ＥＯ）を、典型的には約８０未満、好ましくは約１０〜約７５、更に好ましくは約１５〜約７０、及び更により好ましくは約２５〜約５０に設定する。次いで、分子中のエチレンオキシ単位の平均総数（ｔ＃ＥＯ）は、式、
％ＥＯ＝１００×（ｔ＃ＥＯ×４４）／ＭＷ
から導かれ、式中、ｔ＃ＥＯは、典型的には、約２５〜約２，０００、好ましくは約４０〜約１，５００、更に好ましくは約６０〜約１，２００及び更により好ましくは約１００〜約１，０００である。
【００７５】
（ｄ）ポリアルキレンオキシポリシロキサンの種類、即ち、ポリエチレンオキシポリシロキサン又はポリエチレンオキシ／ポリプロピレンオキシポリシロキサンを選択し、次いで、目的とする％Ｓｉ、即ち、全シロキサン単位（末端トリメチルシロキサンＭｅ_３ＳｉＯ単位、ジメチルシロキサンＳｉＭｅ_２Ｏ単位、及び／又は、ポリアルキレンオキシ基に結合する、結合シロキサンＳｉＭｅ（ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２）Ｏ単位を含む）の重量パーセントを設定する。ポリエチレンオキシポリシロキサンでは、％ＥＯ＋％Ｓｉ＝１００であるが、ポリエチレンオキシ／ポリプロピレンオキシポリシロキサンでは、％ＥＯ＋％ＰＯ＋％Ｓｉ＝１００、である。
【００７６】
（ｅ）Ｓ、ｔ＃ＥＯ、及び％Ｓｉに目的とする値を使用し、数学関数Ｉを使用してｔ＃ジＳｉ（分子中のジメチルシロキサンＳｉＭｅ_２Ｏ単位のおおよその平均総数）を計算するが、ｔ＃ジＳｉは、典型的には、約４〜約４５０、好ましくは少なくとも約１５〜約３５０、更に好ましくは約３０〜約２５０、更により好ましくは約６０〜約２５０であり；
【００７７】
（ｆ）以下の式、
ｔ＃Ｓｉ＝１．１１９^＊ｔ＃ジＳｉ＋３．７８８に従い全てのシロキサン基の平均総数を計算する。
【００７８】
（ｇ）ポリアルキレンオキシペンダント基（分岐）の平均数は、分岐グラフトコポリマーに対し、
＃分岐＝ｔ＃Ｓｉ−ｔ＃ジＳｉ−２
である。
【００７９】
分子のＳｉＭｅ_３Ｏ単位が１つだけである又は全くない場合、それに応じて計算を変更することができる。
【００８０】
モデルの記述子は、性質が非常に広域にわたる。これは、記述子が、この種類の分子全ての全体的な特徴を特徴付け、化合物に非常に特有の特徴（即ち、トレーニングセットの化合物の小さいフラクションだけを特徴付けるのに必要とされる記述子）に焦点を当てるだけではないことを意味する。Ｒ^２で測定されるように、実験の測定における変動の９０％は、モデルによって説明されるため、トレーニングセットの範囲を超える小さい偏位（即ち、例えばＳ値を３５に設定すること）からエラーが生じる可能性が減少する。
【００８１】
数学関数Ｉから導かれ、布帛柔軟化スプレー組成物に有用な高性能のポリエチレンオキシポリシロキサンポリマーの例には、以下のものが挙げられる。
【００８２】
【表３】

【表４】

（ａ）分岐の平均数は、＃分岐、即ち、分子中のポリアルキレンオキシペンダント基の平均数である。
【００８３】
ポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーの調製は、当該技術分野において周知である。本明細書の上記に例示されたポリアルキレンオキシポリシロキサンは、米国特許第３，２９９，１１２号に記載された手順に従って調製することができ、この特許は参考として本明細書に組み込まれる。典型的には、ポリアルキレンオキシポリシロキサンは、ヒドロシロキサン（即ちケイ素と結合した水素を含有するシロキサン）と、アルコキシ又はヒドロキシで末端がブロックされたポリアルキレンオキシのアルケニルエーテル（例えばビニル、アリル、又はメタリルエーテル（ｍｅｔｈａｌｌｙｌｅｔｈｅｒ））との間の付加反応により容易に調製される。この種の付加反応に使用される反応条件は当該技術分野において周知であり、一般に、白金触媒（例えばクロロ白金酸）及び溶媒（例えばトルエン）の存在下で反応体を（例えば、約８５℃〜１１０℃の温度に）加熱することを必要とする。
【００８４】
ポリアルキレンオキシポリシロキサンの調整方法の開示は、更に、シリコーン界面活性剤（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ）（１９９９年マーセルデッカ−社（Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ Ｉｎｃ．）、Ｒ．Ｍ．ヒル（Ｒ．Ｍ．Ｈｉｌｌ）（版））、２章に見い出すことができ、前記出版物は、参考として本明細書に組み込まれる。
【００８５】
本発明の方法を使用して、これらに限定されないが、直鎖、分岐鎖、及び環状ポリジメチルシロキサン、及びこれらの誘導体、シリコーンランダムコポリマー、シリコーン−有機（ブロック）コポリマー、及びこれらの混合物など、他のシリコーンポリマーの目的とする特性に対する予測関数を開発することができる。適用可能なシリコーンポリマーの非限定的な例は、以下のようである。
【００８６】
以下の一般構造を有するポリアルキル及び／又はフェニルシリコーンであって、
Ａ−Ｓｉ（Ｒ_２）−Ｏ−［Ｓｉ（Ｒ_２）−Ｏ−］_ｑ−Ｓｉ（Ｒ_２）−Ａ
式中、各Ｒ基は、アルキル、アリール、ヒドロキシ、又はヒドロキシアルキル基、及びこれらの混合とすることができ、シリコーン鎖の末端をブロックするＡ基は、それぞれ、水素、メチル、メトキシ、エトキシ、ヒドロキシ、プロポキシ、及びアリールオキシ基とすることができる。この種類の最も一般的なシリコーンは、Ｒ及びＡ基がメチルであるポリジメチルシロキサンである。また、本明細書のシリコーンは、例えば、シランＳｉ−Ｈ結合及び／又はシラノールＳｉ−ＯＨ結合を有する物を含む。
【００８７】
ｎの範囲が約３〜約７である、式［（ＣＨ_３）_２ＳｉＯ］_ｎの環状シリコーン。
【００８８】
一般式、
（Ｒ^１）_ａＧ_３−ａ−Ｓｉ−（−ＯＳｉＧ_２）_ｎ−（ＯＳｉＧ_ｂ（Ｒ^１）_２−ｂ）_ｍ−Ｏ−ＳｉＧ_３−ａ（Ｒ^１）_ａ
に対応する陽イオン性の及び／又はアミノ官能基を有するシリコーンであって、式中、Ｇは、それぞれ、水素、フェニル、ＯＨ、及び／又はＣ_１〜Ｃ_８アルキルであって、ａは０、又は１〜３までの整数であり、ｂは、０又は１であり、Ｒ^１は、式、Ｃ_ｐＨ_２ｐＬの１価のラジカルであり、式中、ｐは２〜８までの整数であり、Ｌは、
−Ｎ（Ｒ^２）ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｎ（Ｒ^２）_２、
−Ｎ（Ｒ^２）_２、
−Ｎ^＋（Ｒ^２）_３Ａ^‐、及び
−Ｎ^＋（Ｒ^２）ＣＨ_２−ＣＨ_２Ｎ^＋Ｈ_２Ａ^‐
からなる群より選択され、式中、ｎ及びｍは整数であり、Ｒ^２は、それぞれ、水素、フェニル、ベンジル、飽和炭化水素ラジカルからなる群より選択され、Ａ⁻は、それぞれ、例えばハロゲンイオンなどの相溶性陰イオンを供与する。
【００８９】
陽イオン性の及び／又はアミノ官能基を有するシリコーンの例には、以下の式を有するアモジメチコーン等が挙げられる。
ＨＯ−［Ｓｉ（ＣＨ_３）_２−Ｏ］_ｍ−｛Ｓｉ（ＯＨ）［（ＣＨ_２）_３−ＮＨ−（ＣＨ_２）_２−ＮＨ_２］Ｏ｝］_ｎ−Ｈ
式中、ｍ及びｎは、整数である。
（ＣＨ_３）_３Ｓｉ−［Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ_３）_２］_ｎ−｛ＯＳｉ（ＣＨ_３）［（ＣＨ_２）_３−ＮＨ−（ＣＨ_２）_２−ＮＨ_２］｝_ｍ−Ｓｉ（ＣＨ_３）_３
式中、ｍ及びｎは、整数である。
Ｒ^３−Ｎ^＋（ＣＨ_３）_２−Ｚ−［Ｓｉ（ＣＨ_３）_２Ｏ］_ｆ−Ｓｉ（ＣＨ_３）_２−Ｚ−Ｎ^＋（ＣＨ_３）_２−Ｒ^３・２ＣＨ_３ＣＯＯ−
式中、Ｚは、−ＣＨ_２−ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ_２Ｏ−（ＣＨ_２）_３−、Ｒ^３は長鎖アルキル基を供与し、ｆは少なくとも約２の整数を供与する。
【００９０】
アクリレート基を含むシリコーングラフトコポリマーなどのシリコーングラフトコポリマーは、それらの製造方法と共に、ボリッチ（Ｂｏｌｉｃｈ）らによって１９９７年８月１９日に発行された米国特許第５，６５８，５５７号、マツレク（Ｍａｚｕｒｅｋ）によって１９８７年９月１５日に発行された米国特許第４，６９３，９３５号、及びクレメンス（Ｃｌｅｍｅｎｓ）らによって１９８８年３月１日に発行された米国特許第４，７２８，５７１号に記載されている。シリコーン含有ポリマーは、更に、ハヤマ（Ｈａｙａｍａ）らによって１９９６年１０月２日に発行された米国特許第５，４８０，６３４号、ハヤマ（Ｈａｙａｍａ）らによって１９９２年１１月２４日に発行された同５，１６６，２７６号、スズキ（ｓｕｚｕｋｉ）らによって１９９１年１０月２９日に発行された同５，０６１，４８１号、ボリッチ（Ｂｏｌｉｃｈ）らによって１９９２年４月２１日に発行された同５，１０６，６０９号、ボリッチ（Ｂｏｌｉｃｈ）らによって１９９２年３月３１日に発行された同５，１００，６５８号、アンシャージャクソン（Ａｎｓｃｈｅｒ−Ｊａｃｋｓｏｎ）らによって１９９２年３月３１日に発行された同５，１００，６５７号、ボリッチ（Ｂｏｌｉｃｈ）らによって１９９２年４月１４日に発行された同５，１０４，６４６号に開示されており、これらの特許は全て、参考として本明細書に組み込まれる。これらのポリマーには、ビニルポリマー骨格を有し、及び前記骨格にグラフトした一価のシロキサンポリマー部分、及び非シリコーン親水性及び疎水性モノマーから成る構成成分を有するコポリマーが挙げられる。シリコーン含有モノマーは、一般式、
Ｘ（Ｙ）_ｎＳｉ（Ｒ）_３−ｍＺ_ｍ
で表されるが、式中、Ｘは、ポリマーの骨格の一部であるビニル基などの重合可能な基であり、Ｙは二価の結合基であり、Ｒは水素、ヒドロキシル、低級アルキル（例えば、Ｃ_１〜Ｃ_４）、アリール、アルカリール、アルコキシ、又はアルキルアミノであり、Ｚは、平均分子量が少なくとも約５００である一価のポリマーシロキサン部分であり、共重合条件下で本質的に非反応性であり、上記のビニルポリマー骨格からのペンダントであり、ｎは０又は１であり、ｍは１〜３までの整数である。シリコーン含有モノマーの非限定的な例は、以下の式、
【化１】

を有し、式中、ｍは１〜３までの整数であり、ｐは０又は１であり、ｑは２〜６までの整数であり、ｎは０〜４までの整数であり、Ｒ^１は、水素、低級アルキル、アルコキシ、ヒドロキシ、アリール、アルキルアミノであり、Ｒ″はアルキル又は水素であり、ＸはＣＨ（Ｒ^３）＝＝Ｃ（Ｒ^４）−であり、Ｒ^３は水素又は−ＣＯＯＨであり、Ｒ^４は水素、メチル又は−ＣＨ_２ＣＯＯＨであり、ＺはＲ^５−［Ｓｉ（Ｒ^６）（Ｒ^７）−Ｏ−］_ｒであり、式中、Ｒ^５、Ｒ^６、及びＲ^７は独立に低級アルキル、アルコキシ、アルキルアミノ、水素、又はヒドロキシルであり、好ましくはアルキルであり、ｒは約１０〜約７００の整数である。
【００９１】
シリコーン含有ブロックコポリマーの例は、ゲック（Ｇｅｃｋ）らによって１９９６年６月４日に発行された米国特許第５，５２３，３６５号、クリベロ（Ｃｒｉｖｅｌｌｏ）によって１９８７年８月２５日に発行された米国特許第４，６８９，２８９号、クリベロ（Ｃｒｉｖｅｌｌｏ）によって１９８６年４月２２日に発行された米国特許第４，５８４，３５６号、Ｍ．Ｋ．ミシュラ（Ｍｉｓｈｒａ）著の高分子設計、概念と実際（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｓｉｇｎ，Ｃｏｎｃｅｐｔ ＆ Ｐｒａｃｔｉｃｅ）（１９９４年、ニューヨーク州、ホープウェルジャンクション、ポリマーフロンティアズインターナショナル社（ＰＯｌｙｍｅｒ Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．））、Ａ．ノーシェイ（Ｎｏｓｈａｙ）及びＪ．Ｅ．マックグラス（ＭｃＧｒａｔｈ）のブロックコポリマー（１９７７年、ニューヨーク州、アカデミックプレス（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ））に見い出すことができ、これらは全て、参考として本明細書に組み込まれる。他のシリコーンブロックコポリマーは、それらを製造する方法と共に、上記に参考とされ組み込まれる米国特許第５，６５８，５７７号に記載されているものである。
【００９２】
シリコーン含有ブロックコポリマーは、式Ａ−Ｂ、Ａ−Ｂ−Ａ、及び−（Ａ−Ｂ）_ｎ−の式で表すことができ、ｎは２以上の整数である。Ａ−Ｂはジブロック構造を表し、Ａ−Ｂ−Ａはトリブロック構造を表し、−（Ａ−Ｂ）_ｎ−はマルチブロック構造を表す。ブロックコポリマーはジブロック、トリブロック、及び、ブロックがより多いマルチブロックの組合せ並びに少量のホモポリマーも含み得る。
【００９３】
シリコーンブロック部分、Ｂは、以下のポリマー構造、
−（ＳｉＲ_２０）_ｍ−、
で表すことができ、式中、Ｒは、それぞれ、水素、ヒドロキシル、Ｃ_１〜Ｃ_６のアルキル、Ｃ_１〜Ｃ_６のアルコキシ、Ｃ_２〜Ｃ_６のアルキルアミノ、スチリル、フェニル、Ｃ_１〜Ｃ_６のアルキル又はアルコキシ置換フェニルからなる群より独立に選択され、ｍは約１０以上の整数である。
【００９４】
非シリコーンブロック、Ａは、シリコーングラフトコポリマー用の非シリコーン親水性及び疎水性モノマーに関して本明細書の上記に記載されるようなモノマーから選択されるモノマーを含む。
【００９５】
ブロックコポリマーを含む、イオウ結合を有するシリコーン含有コポリマー。シリコーン含有コポリマーに関して本明細書で使用される場合、「イオウ結合を有する」という用語は、コポリマーにイオウ結合（すなわち、−Ｓ−）、ジスルフィド結合（すなわち、−Ｓ−Ｓ−）、またはスルフヒドリル基（すなわち、−ＳＨ）が含まれることを意味する。これらのイオウ結合を有するシリコーン含有コポリマーは、以下の式、
【化２】

によって表され、式中、
Ｇ_５及びＧ_６は、それぞれ、アルキル、アリール、アルカリール、アルコキシ、アルキルアミノ、フルオロアルキル、水素、及び―ＺＳＡからなる群より独立に選択され、Ａは、本質的に、重合されるフリーラジカル重合可能なモノマーからなるビニルポリマーセグメントを表し、Ｚは、２価の結合基であり（有用な２価の結合基Ｚは、以下に限定されないが、Ｃ_１〜Ｃ_１０のアルキレン、アルカリーレン、アリーレン、及びアルコキシアルキレンなどが挙げられる）、
Ｇ_２は、それぞれＡを含み、
Ｇ_４は、それぞれＡを含み、
Ｒ_１は、それぞれ、アルキル、アリール、アルカリール、アルコキシ、アルキルアミノ、フルオロアルキル、水素、及びヒドロキシルからなる群より選択される１価の部分であり、
Ｒ_２は、それぞれ、２価の結合基（適切な２価の結合基には、限定的ではないが以下のもの、即ちＣ_１〜Ｃ_１０のアルキレン、アリーレン、アルカリーレン、及びアルコキシアルキレン等が挙げられる）であり、
Ｒ_３は、それぞれ独立に、同じ又は異なるものとすることができ、アルキル、アリール、アルカリール、アルコキシ、アルキルアミノ、フルオロアルキル、水素、及びヒドロキシルからなる群より選択される１価の部分を表し、
Ｒ_４は、それぞれ、２価の結合基（適切な２価の結合基には、限定的ではないが以下のもの、即ち、Ｃ_１〜Ｃ_１０のアルキレン、アリーレン、アルカリーレン、及びアルコキシアルキレン等が挙げられる）であり、
ｘは、０〜３の整数であり、
ｙは、５以上の整数であり、
ｑは、０〜３の整数であり、
以下の事、即ち、
ｑは、少なくとも１の整数であるか、
ｘは、少なくとも１の整数であるか、
Ｇ_５は、少なくとも１つの−ＺＳＡ部分を含むか、又は
Ｇ_６は、少なくとも１つの−ＺＳＡ部分を含む、のうち少なくとも１つが該当する。
【００９６】
イオウ結合を有するシリコーンコポリマーは、クマール（Ｋｕｍａｒ）らによって１９９５年１１月２１日に発行された米国特許第５，４６８，４７７号、及び３Ｍに対して譲渡された１９９５年２月９日に公開されたＰＣＴ国際公開特許ＷＯ９５／０３７７６に更に詳細に記載されており、参考として本明細書に組み込まれる。
【００９７】
本明細書の上記のシリコーン及び誘導体に対する構造記述子は、ポリアルキレンオキシポリシロキサンポリマーの分析に使用される分析方法及び他の分析方法を使用して生成する及び／又は実験的に導くことができる。次いで、適切な構造記述子を使用して、本発明の方法によるこれらのシリコーンポリマーの目的とする特性に対する予測関数を開発することができる。本明細書に組み込まれる全ての特許、特許出願、及び参照文献は、全部又は一部が参考として組み込まれる。本明細書の部、比率、及びパーセンテージは、全て、重量部、重量比率、及び重量パーセンテージであり、全ての数値制限は、別途明記されない限り、当業者が使用できる通常の正確さの程度で使用される。

Claims (40)

1. 既存のポリマーを選択し、及び／又は目的とする特性を有する新しいポリマーを調製する予測モデルを特定する方法であって、
   ａ．目的とする特性の広範囲にわたる値を有する代表的な物を含む既存のポリマーの集合を特定する段階と、
   ｂ．集合中の各ポリマーに対して目的とする特性を決定する段階であって、各ポリマーの特性が数値を有する段階と、
   ｃ．前記ポリマーの集合の各ポリマーの分子構造の少なくとも一部、好ましくは分子構造全体、を特徴付ける定量的構造記述子を生成する段階と、
   ｄ．選択された記述子の１群を目的とする特性と関係付ける数学関数を特定する段階であって、前記群は少なくとも２つの定量的構造記述子を含み、前記予測モデルは特定される数学関数を含む段階と、を含む方法であって、
   前記目的とする特性が、純粋な希釈されていないポリマーにより、又はポリマーを含む組成物により実現され得る方法。
2. 前記定量的構造記述子が、各ポリマーの分子構造全体を特徴付ける、請求項１に記載の方法。
3. 前記記述子が別個の記述子である、請求項１に記載の方法。
4. 段階ｄの記述子の数が約２〜約１０である、請求項１に記載の方法。
5. 前記記述子の数が約２〜約６である、請求項４に記載の方法。
6. 前記記述子の数が約２〜約４である、請求項５に記載の方法。
7. 前記ポリマーの集合中に少なくとも１０の独自のポリマーサンプルがある、請求項１に記載の方法。
8. 既存のポリマーの集合が、少なくとも約１５の独自のポリマーサンプルを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記集合が、少なくとも約２０の独自のポリマーサンプルを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記定量的構造記述子が、１つ以上の分析方法を使用して実験的に導かれる、請求項１に記載の方法。
11. 記述子が、分子量、分子量分布、構造の種類、１つ又は全ての元素の重量及び／又はモルパーセンテージ、各分子基の平均重量及び／又はモルパーセンテージ、各分子基の数、各モノマーの数、不飽和度、分子及び／又は分子の一部内の分岐度、分岐した基中の各元素の重量パーセンテージ、分岐した基中の各分子基の数、各種類の数及び／又は官能基の数及び／又はそれらのパーセンテージ、繰返し単位、モノマー単位又は他のサブユニットの種類及び／又は数及び／又はパーセンテージ、上記の値の分布の広がり、これらの関数変換、及びこれらの混合からなる群より選択される、請求項１０に記載の方法。
12. 段階ｄの記述子が、分子全体、モノマー及び／又はサブユニットに対して計算される構造的記述子、体積物理的特性記述子、組成記述子、及びこれらの混合から成る群より選択される１つ以上の記述子を更に含む、請求項１に記載の方法。
13. 前記計算される構造記述子が、長さ、幅、深さ、断面積、体積、及び表面積、モノマー単位又は他のサブユニットに対する位相指数、電気及び磁気モーメント、分極率、軌道エネルギー及び／又は励起エネルギーからなる群より選択されるモノマー単位又は他のサブユニットに対する電子記述子、オクタノール／水分配係数、及び／又は水に対する溶解度からなる群より選択される溶解度記述子、及び／又はＣＰＳＡ記述子からなる群より選択される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記体積物理的特性記述子が、粘度、ガラス転移温度、融点、密度、溶解度、曇点、熱容量、界面張力、界面密着性、屈折率、応力緩和、剪断、伝導率、透過率、半磁性磁化率、熱伝導率、及びこれらの混合からなる群より選択される、請求項１２に記載の方法。
15. 前記組成記述子が、１つ以上の出発成分の重量パーセント、反応温度、反応時間、及び／又は反応圧力からなる群より選択される、請求項１２に記載の方法。
16. 前記数学関数が、多変量統計分析方法論を使用して特定される、請求項１に記載の方法。
17. 前記数学関数が、少なくとも約０．６の相関係数で、実験的に導かれる値と相関され得る前記構造記述子の予測値を生成することができる、請求項１６に記載の方法。
18. 前記相関係数が、少なくとも約０．７である、請求項１７に記載の方法。
19. 前記相関係数が、少なくとも約０．８である、請求項１８に記載の方法。
20. 前記相関係数が、少なくとも約０．９である、請求項１９に記載の方法。
21. コンピュータを使用して前記多変量統計分析を行う、請求項１６に記載の方法。
22. ｅ．１つ以上の追加の数学関数を特定する段階と、
    ｆ．どの数学関数が分子構造を、目的とする特性により正確に相関させるかを決定する段階と、を更に含む、請求項１に記載の方法。
23. 段階ｄで特定される数学関数を満たす分子構造を有する段階ａのもの以外の、既存のポリマーを選択する段階を更に含む、請求項１に記載の方法。
24. 段階ｄで特定される数学関数を満たす分子構造を有する、新しいポリマーを調製する段階を更に含む、請求項１に記載の方法。
25. 前記ポリマーの平均分子量が、約６００以上である、請求項１に記載の方法。
26. 前記ポリマーの平均分子量が、約１０００以上である、請求項２５に記載の方法。
27. 前記目的とする特性が、機器で、又は感覚で測定され得る、請求項１に記載の方法。
28. 前記目的とする特性が、消費者製品組成物及び／又は工業組成物中のポリマーにより実現される有用な機能特性である、請求項１に記載の方法。
29. 前記目的とする特性が、前記ポリマーを含む消費者製品組成物中での使用条件で前記ポリマーにより実現される消費者に関連する特性である、請求項２８に記載の方法。
30. 前記組成物が、繊維及び布帛ケア組成物、ヘアケア組成物、スキンケア組成物、化粧品組成物、ネイルケア組成物、リップケア組成物、口腔及び／又はデンタルケア組成物、ペットケア組成物、硬質表面ケア組成物、軟質表面ケア組成物、ホームケア組成物、カーケア組成物、食品組成物、飲料組成物、使い捨て紙組成物、ベビーケア組成物、ヒト用ヘルスケア組成物、及び／又は動物用ヘルスケア組成物からなる群より選択される、請求項２９に記載の方法。
31. 前記組成物が、繊維及び布帛ケア組成物であり、目的とされる機能特性が、布帛色彩回復、色彩維持、退色防止又は低減、布帛柔軟化、布帛調整、皺制御、皺防止又は低減、形状保持、磨耗防止又は低減、毛玉防止又は低減、汚れの放出、静電気制御、縮み低減、新しさの持続、臭気制御、アレルゲン制御、耐炎性、防水、及びこれらの混合からなる群より選択される、請求項３０に記載の方法。
32. 前記組成物が、カーケア組成物であり、目的とされる機能特性が、光沢／つやの長期的持続、色彩濃厚化及び／又は維持、滑り／潤滑性、及びこれらの混合からなる群より選択される、請求項３０に記載の方法。
33. 前記組成物が、ヘアケア組成物であり、目的とされる機能特性が、光沢の長期的持続、櫛通りの容易さ及びこれらの混合からなる群より選択される、請求項３０に記載の方法。
34. 前記工業組成物が、布地処理組成物、コーティング組成物、インク組成物、木材処理組成物、接着剤組成物、流体穴あけ組成物、ワックス組成物、及び／又はプラスチック成形組成物からなる群より選択される、請求項２８に記載の方法。
35. 前記ポリマーが、ポリシロキサン及びこれらの誘導体；ポリエチレンオキシ／ポリプロピレンオキシブロックコポリマー、これらの誘導体、これらの同族体、及びこれらの混合物；多糖類ポリマー、これらの同族体、これらの誘導体、及びこれらの混合物；ポリビニルホモポリマー及び／又はコポリマー、及びこれらの誘導体；ポリアミン及びこれらの化学修飾した誘導体、及びこれらの混合物；ポリアミド、これらの同族体及び／又はこれらの誘導体、及びこれらの混合物；ポリテレフタレート、これらの異性体、これらの同族体及び／又はこれらの誘導体、及びこれらの混合物；ポリエステル及びこれらの化学修飾した誘導体；ポリウレタン；荷電、親水性、及び疎水性修飾基、を含むイミダゾール及びエピクロロヒドリンの縮合生成物、及びこれらの混合物；エーテルで架橋した及びメチレンで架橋したフェノール、置換フェノール、ナフタレン、置換ナフタレンを含むホルムアルデヒドの芳香族ポリマー縮合物；及びこれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の方法。本明細書の上記に記載したコポリマーは、１つ以上のアリール、アルキル、アリル、メチル、エチル、エトキシレート、プロポキシレート、ニトロ、アミノ、イミド、スルホ、カルボ、ホスホ基及びそのような基を組み込むことにより、更に修飾されて目的とする特性を実現することができる。
36. 前記ポリマーが、１つ以上のアリール、アルキル、アリル、メチル、エチル、エトキシレート、プロポキシレート、ニトロ、アミノ、イミド、スルホ、カルボ、ホスホ基及びこれらの混合を組み込むことにより、更に修飾されて目的とする特性を実現することができ、前記ポリビニルホモポリマー及び／又はコポリマーは、ポリビニルアセテート及びその部分加水分解した物質；ポリビニルアルコール；ポリビニルピリジンＮ−オキシドのブロック及び／又はランダムコポリマー；ポリビニルピロリドン；ポリビニルイミダゾール；構造的な同族体及びこれらの誘導体を含むポリビニルピロリドン及びポリビニルイミダゾールのブロック及び／又はランダムコポリマー及びこれらの混合物；ポリスチレン；ポリスチレンと、ポリマレエート、ポリアクリレート、又はポリメタクリレートとのブロック及び／又はランダムコポリマー；ポリアクリル酸及び／又はポリメタクリル酸から選択されるポリビニルカルボン酸、これらのアルキルエステル、これらのアミド、及びこれらの混合物；及びこれらの混合物からなる群より選択され、前記ポリアミドは、タンパク質、ペプチド、ナイロン、ポリアミドアミン、及びこれらの混合物からなる群より選択される、請求項３５に記載の方法。
37. 前記ポリマーが、ポリシロキサン及びその誘導体である、請求項３５に記載の方法。
38. 前記ポリシロキサンが、直鎖、分岐鎖及び／又は環状ポリジメチルシロキサン、及びこれらの誘導体、シリコーンランダムコポリマー、シリコーン−有機（ブロック）コポリマー、及びこれらの混合物からなる群より選択される、請求項３７に記載の方法。
39. 前記ポリマーが、ポリアルキレンオキシポリシロキサンである、請求項３８に記載の方法。
40. 前記定量的構造記述子が、分子量、ｔ＃トリＳｉ、ｔ＃ジＳｉ、＃分岐、＃アリル、ｔ＃ＥＯ、ｔ＃ＰＯ、％Ｓｉ、％ＥＯ、％ＰＯ、％Ｓｉ、％Ｓｉ原子、＃ＥＯ／分岐、＃ＰＯ／分岐、ｗ_Ｓｉ、ｗ_ＥＯ、ｗ_ＰＯ、及びこれらの関数変換、及びこれらの混合からなる群より選択される請求項３９に記載の方法。