JP2005179199A - Method for searching chemical reaction pathway - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はＣ、Ｈ及びＯを構成元素とする化合物を出発物質とし、その出発物質から同一炭素原子数を有する目的化合物に至るまでの可能な反応経路を探索する方法に関する。 The present invention relates to a method for searching for possible reaction routes from a compound having C, H and O as constituent elements to a starting material and from the starting material to a target compound having the same number of carbon atoms.
自然界には多種多様な糖類が存在し、動植物における生合成や代謝にかかせない重要な化合物である。 There are a wide variety of saccharides in nature, and they are important compounds essential for biosynthesis and metabolism in animals and plants.
今日では糖類について様々な研究が行われており、例えば、糖類を出発物質として利用して有用な化合物を合成する方法などが報告されている。糖類から有用な化合物を合成する場合、公知の化学反応や経験則に基づいて複数の合成経路を検討し、そのなかから適切な合成経路を選択するのが一般的である。しかしながら、目的化合物によっては、多段階の反応工程が必要とされる場合や、さらには複数の合成経路が考えられる場合があり、このような場合には検討すべき反応経路の全てを列挙することは困難である。 Today, various studies on saccharides have been conducted. For example, methods for synthesizing useful compounds using saccharides as starting materials have been reported. When synthesizing a useful compound from a saccharide, it is general to examine a plurality of synthetic routes based on known chemical reactions and empirical rules, and to select an appropriate synthetic route. However, depending on the target compound, there may be cases where a multi-step reaction process is required, or even multiple synthetic routes may be considered. In such a case, list all the reaction routes to be considered. It is difficult.
本発明は、出発化合物から目的化合物への可能な反応経路を短時間に且つ効率的に探索する方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for efficiently searching for a possible reaction route from a starting compound to a target compound in a short time.
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍに脱水、水和、酸化及び還元からなる群より選択される反応操作を少なくとも１回施して目的化合物と同じ分子式ＣｎＨｘＯｙを有する化合物の一群（互変異性体及び環化化合物を含む）を導出し、その分子式ＣｎＨｘＯｙを有する化合物の一群から目的化合物と同じ分子構造を有する化合物ａを選択して、出発化合物から前記化合物ａまでに要した脱水、水和、酸化（例えば脱水素化）、還元（例えば水素化）、互変異性化及び／又は環化工程から構成される反応経路を抽出することにより前記課題を解決できることを見出した。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have performed at least one reaction operation selected from the group consisting of dehydration, hydration, oxidation and reduction on the starting compound C n H 2m O m. a group of compounds that have the same molecular formula C n H x O y and the compound (including the tautomers and cyclization compound) is derived, the same molecule with the desired compound from the group of compounds having the molecular formula C n H x O y Dehydration, hydration, oxidation (for example, dehydrogenation), reduction (for example, hydrogenation), tautomerization and / or cyclization steps required from the starting compound to the compound a by selecting the compound a having a structure It has been found that the above-mentioned problem can be solved by extracting a reaction path composed of:
即ち、本発明は以下の発明を包含する。
（ｉ）
式ＣｎＨ２ｍＯｍ（ｎ及びｍはそれぞれ自然数である。但し、ｍはｎ＋１以下である。）で表される化合物から式ＣｎＨｘＯｙ（ｎは上記定義のとおりであり、ｘ及びｙはそれぞれ０以上の整数である。但し、ｘは２ｎ＋２以下、ｙはｎ+１以下である。）で表される目的化合物への反応経路を検索する方法であって、
（１）出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍ及び目的化合物ＣｎＨｘＯｙの分子構造を確定する工程と；
（２）出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍに脱水、水和、酸化及び還元からなる群より選択される反応操作を施して、脱水化合物（ＣｎＨ２ｍ−２Ｏｍ−１）、水和化合物（ＣｎＨ２ｍ＋２Ｏｍ＋１）、酸化化合物（ＣｎＨ２ｍ−２Ｏｍ又はＣｎＨ２ｍＯｍ＋１）又は還元化合物（ＣｎＨ２ｍ＋２Ｏｍ又はＣｎＨ２ｍＯｍ−１）とその互変異性体及び環化化合物とからなる単一の分子式を有する化合物群を導出し、該化合物群の分子式が目的化合物の分子式ＣｎＨｘＯｙと一致しない場合には、該化合物群について目的化合物の分子式ＣｎＨｘＯｙと一致するまで前記操作を繰り返すことにより、分子式ＣｎＨｘＯｙを有する化合物群Ａを導出するとともに、出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍから化合物群Ａの各化合物に至るまでの各反応経路を記録する工程と；
（３）分子式ＣｎＨｘＯｙを有する化合物群Ａの中から目的化合物の分子構造と一致する化合物ａを選択し、前記各反応経路のうち出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍと化合物ａとを結ぶ経路を抽出する工程；
とを含む反応経路の検索方法。
That is, the present invention includes the following inventions.
(I)
From the compound represented by the formula C n H 2m O m (n and m are natural numbers, where m is n + 1 or less), the formula C n H x O y (n is as defined above), each of x and y is an integer of 0 or more, provided that x is 2n + 2 or less and y is n + 1 or less).
(1) a step of determining the molecular structure of the starting compound C n H 2m O m and the target compound C n H x O y;
(2) The starting compound C n H 2m O m is subjected to a reaction operation selected from the group consisting of dehydration, hydration, oxidation and reduction, and the dehydration compound (C n H 2m-2 O m-1 ), hydration compound (C n H 2m + 2 O m + 1), and the oxide compound (C n H 2m-2 O m or C n H 2m O m + 1 ) or reducing compound (C n H 2m + 2 O m or C n H 2m O m-1 ) When a compound group having a single molecular formula composed of the tautomer and the cyclized compound is derived and the molecular formula of the compound group does not match the molecular formula C n H x O y of the target compound, the compound group by repeating the operation until it matches with the molecular formula C n H x O y of the target compound will, with deriving the molecular formula C n H x O y compounds a having, compounds from the starting compound C n H 2m O m Each of A A step of recording each reaction route to compounds;
(3) A compound a that matches the molecular structure of the target compound is selected from the compound group A having the molecular formula C n H x O y, and the starting compound C n H 2m O m , the compound a, and Extracting a route connecting the two;
The search method of the reaction path containing these.
（ｉｉ）
式ＣｎＨ２ｍＯｍ（ｎ及びｍはそれぞれ自然数である。但し、ｍはｎ＋１以下である。）で表される化合物から式ＣｎＨｘＯｙ（ｎは上記定義のとおりであり、ｘ及びｙはそれぞれ０以上の整数である。但し、ｘは２ｎ＋２以下、ｙはｎ+１以下である。）で表される目的化合物への反応経路を検索するために、コンピュータに、
（１）出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍ及び目的化合物ＣｎＨｘＯｙの分子構造を入力する手順；
（２）出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍに脱水、水和、酸化及び還元からなる群より選択される反応操作を施して、脱水化合物（ＣｎＨ２ｍ−２Ｏｍ−１）、水和化合物（ＣｎＨ２ｍ＋２Ｏｍ＋１）、酸化化合物（ＣｎＨ２ｍ−２Ｏｍ又はＣｎＨ２ｍＯｍ＋１）又は還元化合物（ＣｎＨ２ｍ＋２Ｏｍ又はＣｎＨ２ｍＯｍ−１）とその互変異性体及び環化化合物とからなる単一の分子式を有する化合物群を導出し、該化合物群の分子式が目的化合物の分子式ＣｎＨｘＯｙと一致しない場合には、該化合物群について目的化合物の分子式ＣｎＨｘＯｙと一致するまで前記操作を繰り返すことにより、分子式ＣｎＨｘＯｙを有する化合物群Ａを導出するとともに、出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍから化合物群Ａの各化合物に至るまでの各反応経路を記録する手順；
（３）分子式ＣｎＨｘＯｙを有する化合物群Ａの中から目的化合物の分子構造と一致する化合物ａを選択し、前記各反応経路のうち出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍと化合物ａとを結ぶ経路を抽出する手順；
とを実行させるための反応経路の探索プログラム。
(Ii)
From the compound represented by the formula C n H 2m O m (n and m are natural numbers, where m is n + 1 or less), the formula C n H x O y (n is as defined above), x and y are each an integer of 0 or more, provided that x is 2n + 2 or less and y is n + 1 or less).
(1) A procedure for inputting the molecular structures of the starting compound C n H 2m O m and the target compound C n H x O y ;
(2) The starting compound C n H 2m O m is subjected to a reaction operation selected from the group consisting of dehydration, hydration, oxidation and reduction, and the dehydration compound (C n H 2m-2 O m-1 ), hydration compound (C n H 2m + 2 O m + 1), and the oxide compound (C n H 2m-2 O m or C n H 2m O m + 1 ) or reducing compound (C n H 2m + 2 O m or C n H 2m O m-1 ) When a compound group having a single molecular formula composed of the tautomer and the cyclized compound is derived and the molecular formula of the compound group does not match the molecular formula C n H x O y of the target compound, the compound group The above operation is repeated until the molecular formula C n H x O y of the target compound matches, thereby deriving the compound group A having the molecular formula C n H x O y and the compound group from the starting compound C n H 2m O m Each of A To record a respective reaction route to compounds;
(3) A compound a that matches the molecular structure of the target compound is selected from the compound group A having the molecular formula C n H x O y, and the starting compound C n H 2m O m , the compound a, and To extract the route connecting
A program for searching for a reaction path to execute.
（ｉｉｉ）
式ＣｎＨ２ｍＯｍ（ｎ及びｍはそれぞれ自然数である。但し、ｍはｎ＋１以下である。）で表される化合物から式ＣｎＨｘＯｙ（ｎは上記定義のとおりであり、ｘ及びｙはそれぞれ０以上の整数である。但し、ｘは２ｎ＋２以下、ｙはｎ+１以下である。）で表される目的化合物への反応経路を検索する装置であって、
（１）出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍ及び目的化合物ＣｎＨｘＯｙの分子構造を入力する手段；
（２）出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍに脱水、水和、酸化及び還元からなる群より選択される反応操作を施して、脱水化合物（ＣｎＨ２ｍ−２Ｏｍ−１）、水和化合物（ＣｎＨ２ｍ＋２Ｏｍ＋１）、酸化化合物（ＣｎＨ２ｍ−２Ｏｍ又はＣｎＨ２ｍＯｍ＋１）又は還元化合物（ＣｎＨ２ｍ＋２Ｏｍ又はＣｎＨ２ｍＯｍ−１）とその互変異性体及び環化化合物とからなる単一の分子式を有する化合物群を導出し、該化合物群の分子式が目的化合物の分子式ＣｎＨｘＯｙと一致しない場合には、該化合物群について目的化合物の分子式ＣｎＨｘＯｙと一致するまで前記操作を繰り返すことにより、分子式ＣｎＨｘＯｙを有する化合物群Ａを導出するとともに、出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍから化合物群Ａの各化合物に至るまでの各反応経路を記録する手段；
（３）分子式ＣｎＨｘＯｙを有する化合物群Ａの中から目的化合物の分子構造と一致する化合物ａを選択し、前記各反応経路のうち出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍと化合物ａとを結ぶ経路を抽出する手段；
とを備えた反応経路の探索装置。
(Iii)
From the compound represented by the formula C n H 2m O m (n and m are natural numbers, where m is n + 1 or less), the formula C n H x O y (n is as defined above), x and y are each an integer of 0 or more, provided that x is 2n + 2 or less and y is n + 1 or less).
(1) Means for inputting the molecular structures of the starting compound C n H 2m O m and the target compound C n H x O y ;
(2) The starting compound C n H 2m O m is subjected to a reaction operation selected from the group consisting of dehydration, hydration, oxidation and reduction, and the dehydration compound (C n H 2m-2 O m-1 ), hydration compound (C n H 2m + 2 O m + 1), and the oxide compound (C n H 2m-2 O m or C n H 2m O m + 1 ) or reducing compound (C n H 2m + 2 O m or C n H 2m O m-1 ) When a compound group having a single molecular formula composed of the tautomer and the cyclized compound is derived and the molecular formula of the compound group does not match the molecular formula C n H x O y of the target compound, the compound group The above operation is repeated until the molecular formula C n H x O y of the target compound matches, thereby deriving the compound group A having the molecular formula C n H x O y and the compound group from the starting compound C n H 2m O m Each of A Means for recording each reaction route to compounds;
(3) A compound a that matches the molecular structure of the target compound is selected from the compound group A having the molecular formula C n H x O y, and the starting compound C n H 2m O m , the compound a, and Means for extracting a route connecting
And a reaction path search device.
本発明により、糖化合物を出発物質とし、それと同一炭素数の化合物までの反応経路を短時間に効率よく探索することができる方法が提供される。これまで、Ｃ、Ｈ及び／又はＯを構成元素とする化合物を糖化合物から合成する際に、その合成経路・反応経路、特に多段階工程を含む複雑な反応経路の抽出には多くの専門知識や経験が必要であったが、本発明によれば理論的に可能な反応経路の全てを漏れなく列挙することが可能となり、適切な合成経路・反応経路の選択を効率的に行うことができる。 The present invention provides a method capable of efficiently searching for a reaction route from a sugar compound as a starting material to a compound having the same number of carbon atoms in a short time. Up to now, when synthesizing compounds containing C, H and / or O from sugar compounds, we have a lot of expertise to extract the synthesis pathways and reaction pathways, especially complex reaction pathways including multi-step processes. However, according to the present invention, it is possible to enumerate all theoretically possible reaction routes without omission, and it is possible to efficiently select an appropriate synthesis route and reaction route. .
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明は、出発化合物、特には糖類ＣｎＨ２ｍＯｍ（ｎ及びｍはそれぞれ自然数である。但し、ｍはｎ＋１以下である。）から、それと同一炭素原子数を有しＣ、Ｈ及び／又はＯを構成元素とする目的化合物ＣｎＨｘＯｙ（ｎは上記定義のとおりであり、ｘ及びｙはそれぞれ０以上の整数である。但し、ｘは２ｎ＋２以下、ｙはｎ+１以下である。）までの反応経路を探索するものである。
The present invention is described in detail below.
The present invention relates to a starting compound, in particular a saccharide C n H 2m O m (n and m are each natural numbers, where m is n + 1 or less) and has the same number of carbon atoms as C, H and And / or target compound C n H x O y having O as a constituent element (n is as defined above, x and y are each an integer of 0 or more, provided that x is 2n + 2 or less, y is n + 1 The following is a search for a reaction route to:
Ｃ、Ｈ及び／又はＯを構成元素とする化合物は、同一炭素数の糖化合物又はその水和物等を出発原料として脱水、水和、酸化（例えば脱水素化）、還元（例えば水素化）の組み合わせによる変換と個々の変換過程後に派生する互変異性化・環化反応によって誘導される。この分子式と構造の変化を計算機（コンピュータ）等を用いて実現し、目的化合物と出発化合物（例えば、単糖）との間の少なくとも1つ以上の反応経路を自動的に検索する。 A compound having C, H and / or O as a constituent element is dehydrated, hydrated, oxidized (for example, dehydrogenated) or reduced (for example, hydrogenated) using a sugar compound having the same carbon number or a hydrate thereof as a starting material. Induced by a combination of these and tautomerization and cyclization reactions derived after each conversion process. This change in molecular formula and structure is realized using a computer (computer) or the like, and at least one or more reaction pathways between the target compound and the starting compound (for example, a monosaccharide) are automatically searched.
本発明で対象とする出発化合物は、式ＣｎＨ２ｍＯｍ（ｎ及びｍはそれぞれ自然数である。但し、ｍはｎ＋１以下である。）で表される化合物又はその水和物である。より好ましくは、ｎ--＝２〜９でｍ＝ｎである単糖又はその水和物が用いられる。また、本発明で対象とする目的化合物は、出発化合物と同一炭素原子数を有する式ＣｎＨｘＯｙ（ｎは上記定義のとおりであり、ｘ及びｙはそれぞれ０以上の整数である。但し、ｘは２ｎ＋２以下、ｙはｎ+１以下である。）で表される化合物である。 The starting compound targeted in the present invention is a compound represented by the formula C n H 2m O m (n and m are each a natural number, where m is n + 1 or less) or a hydrate thereof. More preferably, a monosaccharide or a hydrate thereof is used where n == 2-9 and m = n. In addition, the target compound targeted in the present invention is a formula C n H x O y having the same number of carbon atoms as the starting compound (n is as defined above, and x and y are each an integer of 0 or more. However, x is 2n + 2 or less, and y is n + 1 or less).
以下では、特にコンピュータ等の計算機を用いて本発明の方法を実施する例について説明するが本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, an example in which the method of the present invention is implemented using a computer such as a computer will be described, but the present invention is not limited to this.
本発明の方法では、まず式ＣｎＨ２ｍＯｍ（ｎ及びｍは上記定義のとおりである。）で表される出発化合物と式ＣｎＨｘＯｙ（ｎ、ｘ及びｙは上記定義のとおりである。）で表される目的化合物との分子構造をコンピュータに入力する。 In the method of the present invention, first, a starting compound represented by the formula C n H 2m O m (n and m are as defined above) and a formula C n H x O y (where n, x and y are as defined above). The molecular structure with the target compound represented by (2) is input to a computer.
本発明の方法をコンピュータ等の計算機により行う場合には、コンピュータに入力してコンピュータが処理可能なように目的化合物の分子構造を一定の規則に基づいて表現する。分子構造の表現方法としては、コンピュータが処理可能なものであれば特に限定されるものではないが、例えば以下のような規則に基づいた配列表を用いることができる。 When the method of the present invention is performed by a computer such as a computer, the molecular structure of the target compound is expressed based on a certain rule so that it can be input to the computer and processed by the computer. The expression method of the molecular structure is not particularly limited as long as it can be processed by a computer. For example, a sequence table based on the following rules can be used.
化合物の分子構造の表現方法
炭素原子の番号は、端から割り当てられる。左又は右端からの２通りが考えられるが、カルボニル基が結合した炭素原子の番号が小さくなるものを採用している。分子内にカルボニル基が存在しない場合は、代わりに水酸基を用いて決定する。環状化合物については、環化前の前駆体（直鎖化合物）の番号をそのまま維持するものとする。
Method of expressing the molecular structure of a compound The number of carbon atoms is assigned from the end. Two types from the left or right end are conceivable, but the one having a smaller number of carbon atoms to which the carbonyl group is bonded is employed. If there is no carbonyl group in the molecule, it is determined using a hydroxyl group instead. For the cyclic compound, the number of the precursor (linear compound) before cyclization is maintained as it is.
各炭素原子ごとにカルボニル基、水酸基、水素原子や２重結合、複素環、炭素環の結合の数を数字の配列として表現する。数字の値が各結合の数を示しており、結合がなければ値は零とする。 For each carbon atom, the number of carbonyl group, hydroxyl group, hydrogen atom, double bond, heterocycle, and carbocycle bond is expressed as an array of numbers. A numeric value indicates the number of each bond. If there is no bond, the value is zero.
また、２重結合、複素環、炭素環の炭素原子間の結合については、結合する炭素間の番号を別な配列として記録する。なお、結合の種類も数字データとする。これと炭素の番号を１０進数の各桁の数字として値が大きな順にソートする。 In addition, for bonds between double bonds, heterocycles, and carbon atoms of the carbocycle, the numbers between the bonded carbon atoms are recorded as a separate arrangement. The type of combination is also numeric data. This and the number of carbon are sorted in descending order as numbers in decimal digits.
各炭素原子ごとの結合については、価数である４つの結合を基準にして結合の種類を表現する方法も考えられる。この方法は、幾何異性体・光学異性体を対象とする場合には有効である。しかし、表１における６番めの炭素原子から２つ結合した水素分子のうち１つを引き抜く操作を考えれば明らかなように、個々の炭素原子の４つの結合を順番付けて取り扱うことは処理を複雑化させる要因となる。 Regarding the bond for each carbon atom, a method of expressing the type of bond on the basis of four bonds that are valences is also conceivable. This method is effective when geometric isomers and optical isomers are targeted. However, as is apparent from the operation of extracting one of the two hydrogen molecules bonded from the sixth carbon atom in Table 1, handling the four bonds of individual carbon atoms in order is a treatment. It becomes a factor to make it complicated.
ある化合物が脱水、水和、酸化及び／又は還元した場合や互変異性化・環化等の分子構造の変化は上述の配列表を用いることにより容易に表現できる。即ち、分子構造の変化は以下のように配列表の各数値データを変更することにより表現できる。以下の表２は、C4H8O4の単糖が脱水操作によってC4H6O3の化合物に構造が変化した例である。３番めの炭素原子の水素原子(-H) と４番めの炭素原子の水酸基(-OH) を脱離させ、２重結合(=)を生成させる操作が配列表の数字の処理によって簡単に行なえることが示されている。 When a certain compound is dehydrated, hydrated, oxidized and / or reduced, changes in molecular structure such as tautomerization and cyclization can be easily expressed by using the above sequence listing. That is, the change in the molecular structure can be expressed by changing each numerical data in the sequence listing as follows. Table 2 below is an example in which the structure of a C 4 H 8 O 4 monosaccharide was changed to a C 4 H 6 O 3 compound by dehydration. Easily remove the hydrogen atom (-H) of the third carbon atom and the hydroxyl group (-OH) of the fourth carbon atom to form a double bond (=) by processing the numbers in the sequence listing. It is shown that it can be done.
互変異性化の場合の分子構造の変化についても上記と同様である。表３は、表２にて生成した化合物C4H6O3がケト-エノール互変異性化によって同じ分子式の化合物に構造が変化した例である。 The change in molecular structure in the case of tautomerization is the same as described above. Table 3 is an example in which the structure of the compound C 4 H 6 O 3 produced in Table 2 is changed to a compound having the same molecular formula by keto-enol tautomerization.
上述のような配列表を用いることにより、各化合物の分子構造やその構造の変化をコンピュータで処理することが可能となる。 By using the sequence table as described above, the molecular structure of each compound and changes in the structure can be processed by a computer.
反応経路の探索・展開手順
次に、本発明の方法において出発化合物から目的化合物に至るまでの反応経路の探索・展開手順について具体的に説明する。
Procedure for Searching / Developing Reaction Paths Next, the procedure for searching / developing reaction paths from the starting compound to the target compound in the method of the present invention will be specifically described.
出発化合物から目的化合物の分子式に一致するまで、コンピュータが化合物に脱水、水和、酸化及び／又は還元操作を行なって分子式を変化させる。この脱水、水和、酸化及び還元操作による分子式の変化は、例えばC3化合物の場合では以下の表４のようなダイヤグラムで表すことができる。このダイヤグラムでは横軸が酸化レベルを表し、縦軸が構成炭素原子１個あたりの平均結合エンタルピーを表す。 The computer performs a dehydration, hydration, oxidation and / or reduction operation on the compound to change the molecular formula until it matches the molecular formula of the target compound from the starting compound. The change in molecular formula due to dehydration, hydration, oxidation, and reduction operations can be represented by the diagram shown in Table 4 below in the case of C3 compound, for example. In this diagram, the horizontal axis represents the oxidation level, and the vertical axis represents the average bond enthalpy per constituent carbon atom.
このダイアグラムは、C、H、O を構成元素とする化合物の分子式をプロットしたものであり、頂点、底部、左端、右端の点は、それぞれ糖水和物、炭素、飽和炭化水素、最も酸化された炭化物(most oxidized compound) を表す。なお、単糖(C3H6O3) は、表４中の黒点の位置に存在する。 This diagram is a plot of the molecular formula of a compound with C, H, and O as its constituent elements. The vertex, bottom, left end, and right end points are sugar hydrate, carbon, saturated hydrocarbon, and most oxidized, respectively. Represents the most oxidized compound. Monosaccharide (C 3 H 6 O 3 ) exists at the position of the black spot in Table 4.
分子式の変化を伴う脱水、水和は、表４中ではそれぞれ１段下へ下降、１段上へ上昇する操作となる。酸素原子の付加、脱水素化による酸化は、それぞれ右上に上昇、右下に下降する操作（右に１段進む操作）となる。水素化、酸素原子の脱離による還元は、それぞれ左上に上昇、左下に下降する操作（左に１段進む操作）となる。 In Table 4, dehydration and hydration accompanied by a change in molecular formula are operations that move down one step and rise one step, respectively. Oxidation by addition of oxygen atoms and dehydrogenation is an operation of rising to the upper right and lowering to the lower right (an operation to advance one step to the right). Reduction by hydrogenation and desorption of oxygen atoms is an operation of moving up to the upper left and moving down to the lower left (an operation to advance one step to the left).
上述の脱水、水和、酸化及び還元操作により、出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍ（ｎ及びｍはそれぞれ自然数である。）の分子式はそれぞれ以下のように変化する：
脱水：H2Oの減少（ＣｎＨ２ｍ−２Ｏｍ−１）
水和：H2Oの増加（ＣｎＨ２ｍ＋２Ｏｍ＋１）
酸化：H2の減少又は1/2O2の増加（ＣｎＨ２ｍ−２Ｏｍ又はＣｎＨ２ｍＯｍ＋１）
還元：H2の増加又は1/2O2の減少（ＣｎＨ２ｍ＋２Ｏｍ又はＣｎＨ２ｍＯｍ−１）
By the above dehydration, hydration, oxidation and reduction operations, the molecular formula of the starting compound C n H 2m O m (n and m are natural numbers, respectively) changes as follows:
Dehydration: decrease in H 2 O (C n H 2m-2 O m-1 )
Hydration: increase in H 2 O (C n H 2m + 2 O m + 1 )
Oxide: decrease or 1 / increase of 2O 2 of H 2 (C n H 2m- 2 O m or C n H 2m O m + 1 )
Reduction: increase in H 2 or decrease in 1 / 2O 2 (C n H 2m + 2 O m or C n H 2m O m-1 )
次いで、各操作後に得られたそれぞれの化合物について分子式を変化させない互変異性化を行なう。目的化合物が環状化合物の場合、個々の操作後に得られた各化合物とその互変異性化後の化合物との両方に分子式を変化させない環化操作を行なう。 Next, tautomerization is performed without changing the molecular formula of each compound obtained after each operation. When the target compound is a cyclic compound, a cyclization operation is performed without changing the molecular formula of each compound obtained after each operation and the compound after tautomerization.
上述の手順により、出発化合物に脱水、水和、酸化又は還元操作して得られる化合物とそれらの互変異性体及び環化化合物とからなる化合物群が導出される。次いで、このようにして導出された脱水化合物、水和化合物、酸化化合物及び還元化合物並びにそれらの互変異性体及び環化化合物からなる化合物群の各化合物の分子式と目的化合物の分子式ＣｎＨｘＯｙ（ｎは上記定義のとおりであり、ｘ及びｙはそれぞれ０以上の整数である。）とを比較する。前記化合物群のうち目的化合物の分子式と一致しない化合物があれば、その化合物についてさらに脱水、水和、酸化又は還元操作して脱水化合物、水和化合物、酸化化合物及び還元化合物並びにそれらの互変異性体及び環化化合物からなる化合物群を導出し、目的化合物の分子式と一致するまでこの手順を繰り返す。なお、目的化合物がカルボン酸の場合はケテンを経由するものとする。前記化合物群の中からケテンを抽出し、ケテンを水和したカルボン酸化合物から出発して目的化合物に到達するまで上記と同様にして脱水、水和、酸化又は還元操作を繰り返すものとする。 By the above procedure, a compound group consisting of compounds obtained by dehydration, hydration, oxidation or reduction operations on the starting compounds, their tautomers and cyclized compounds is derived. Subsequently, the molecular formula of each compound of the compound group consisting of the dehydrated compound, the hydrated compound, the oxidized compound, the reduced compound, and their tautomers and cyclized compounds derived in this manner and the molecular formula C n H x of the target compound O y (n is as defined above, respectively x and y is an integer of 0 or more.) comparing the. If there is a compound that does not match the molecular formula of the target compound in the compound group, the compound is further subjected to dehydration, hydration, oxidation or reduction operation, and the dehydrated compound, hydrated compound, oxidized compound and reduced compound, and their tautomerism A group of compounds consisting of a cyclized compound and a cyclized compound is derived, and this procedure is repeated until it matches the molecular formula of the target compound. In addition, when a target compound is carboxylic acid, it shall pass through ketene. Ketene is extracted from the compound group, and dehydration, hydration, oxidation, or reduction operations are repeated in the same manner as described above, starting from a carboxylic acid compound hydrated with ketene until the target compound is reached.
このようにして、目的化合物と同一の分子式ＣｎＨ２ｍＯｍを有する化合物群Ａと、出発化合物からその化合物群Ａに属する各化合物に至るまでの反応経路が導かれる。なお、出発化合物から目的化合物に至るまでの反応工程数があまりにも多いなど現実的でない反応経路や、目的化合物に辿り着けないような反応経路は、予めその許容される反応工程数の上限を設定するなどして排除してもよい。あるいは、出発化合物の分子式と目的化合物の分子式とを比較し、必要な脱水、水和、酸化及び／又は還元の回数を予め設定しておいてその設定範囲内で反応経路を探索してもよい。 In this way, the reaction route from the starting compound to each compound belonging to the compound group A is derived from the compound group A having the same molecular formula C n H 2m O m as the target compound. Note that there are too many reaction steps from the starting compound to the target compound, such as an unrealistic reaction route, or a reaction route that cannot reach the target compound, and the upper limit of the allowable number of reaction steps is set in advance. It may be excluded by doing so. Alternatively, the molecular formula of the starting compound may be compared with the molecular formula of the target compound, and the number of necessary dehydration, hydration, oxidation and / or reduction may be set in advance, and the reaction route may be searched within the set range. .
上述の手順により目的化合物と同一の分子式ＣｎＨｘＯｙを有する化合物の一群Ａと、出発化合物から前記化合物群Ａに属する各化合物に至るまでの少なくとも１つ以上の反応経路が抽出されるので、コンピュータにそれらの反応経路を記録しておく。 By the above procedure, a group A of compounds having the same molecular formula C n H x O y as the target compound and at least one reaction path from the starting compound to each compound belonging to the compound group A are extracted. So record those reaction paths on your computer.
次いで、このようにして導かれた分子式ＣｎＨｘＯｙを有する化合物群Ａの各化合物について、コンピュータがその分子構造を目的化合物の分子構造と比較し、化合物群Ａの各化合物の中から目的化合物の分子構造と一致する化合物ａを選択する。分子構造の比較はコンピュータが先に述べた配列表を用いて判断することにより実施することができる。
上記反応経路の展開手順について以下の表５に例示する：
Next, for each compound of the compound group A having the molecular formula C n H x O y thus derived, the computer compares the molecular structure with the molecular structure of the target compound, and from among the compounds of the compound group A, A compound a that matches the molecular structure of the target compound is selected. The comparison of molecular structures can be carried out by a computer judging using the sequence table described above.
The procedure for developing the reaction pathway is illustrated in Table 5 below:
表５に示されるように、単糖[1]（又は単糖の水和物）から水和、脱水、酸化、還元の中の１つのコンピュータ処理によって分子式が異なる化合物の集合[2]が生成する。この集合[2]に互変異性化を行ない、分子式が[2]と同じでその互変異性体である化合物の集合[3]を生成する。さらに、集合[3]の互変異性化として集合[4]、集合[4]の互変異性化として集合[5]を生成する。環状化合物が必要ならば、集合[2]〜[5]までの化合物群の集合を環化し、集合[6]を生成する。すなわち、同じ分子式を持つ[2]〜[6]までの化合物群を得る。さらに、分子式を変化させる必要があるならば、[2]〜[6]の化合物群の各化合物に再度水和、脱水、酸化及び／又は還元のコンピュータ処理を行ない、[2]〜[6]の集合とは分子式が異なる化合物の集合[7]を得る。集合[7]に対しても、同様に互変異性化・環化を行なう。 As shown in Table 5, a set [2] of compounds with different molecular formulas is generated from a monosaccharide [1] (or monosaccharide hydrate) by one computer process among hydration, dehydration, oxidation, and reduction. To do. This set [2] is tautomerized to generate a set [3] of compounds that have the same molecular formula as [2] and are tautomers thereof. Furthermore, set [4] is generated as tautomerization of set [3], and set [5] is generated as tautomerization of set [4]. If a cyclic compound is required, the set of compounds from set [2] to [5] is cyclized to generate set [6]. That is, a group of compounds [2] to [6] having the same molecular formula is obtained. Further, if it is necessary to change the molecular formula, each compound in the compound group of [2] to [6] is again subjected to computer processing of hydration, dehydration, oxidation and / or reduction, and [2] to [6]. A set [7] of compounds having a different molecular formula from the set of Similarly, tautomerization and cyclization are performed for the set [7].
以上のようにして、目的化合物の分子式に一致するまで、水和、脱水、酸化及び／又は還元のいずれかを行なうことによって生成した化合物、その互変異性体並びに環化させた環状化合物をひとまとめとしたもの（同じ分子式の集合体）を作成する操作（即ち、表４のダイアグラム内での点の移動）を繰り返す。 As described above, the compounds produced by performing any one of hydration, dehydration, oxidation and / or reduction until they match the molecular formula of the target compound, their tautomers, and cyclized cyclic compounds are collected together. (The movement of points in the diagram of Table 4) is repeated.
表５の反応経路の展開例を模式的に表すと以下の表６のようになる。表６に示すように、出発化合物から水和、脱水、酸化及び／又は還元化合物（互変異性体及び環化化合物を含む）が生成し、それらの各生成化合物からさらに水和、脱水、酸化及び／又は還元化合物が生成するというように反応経路が樹状に展開していく。即ち、本発明の方法は、主として単糖に関連した化学反応（脱水、水和、酸化及び／又は還元）を利用して、出発化合物から総当たり方式によって生成可能な化合物を導出し、これを目的化合物に到達するまで繰り返し、目的化合物に到達する反応経路をできるかぎり多く示すことが最大の特徴である。 A development example of the reaction route in Table 5 is schematically shown in Table 6 below. As shown in Table 6, hydrated, dehydrated, oxidized and / or reduced compounds (including tautomers and cyclized compounds) were produced from the starting compounds, and further hydrated, dehydrated and oxidized from each of these produced compounds. And / or the reaction pathway develops in a dendritic manner such that a reducing compound is generated. That is, the method of the present invention uses a chemical reaction (dehydration, hydration, oxidation and / or reduction) mainly related to a monosaccharide to derive a compound that can be generated from a starting compound by a brute force method. The greatest feature is to repeat as many times as possible until the target compound is reached, and to show as many reaction routes as possible to reach the target compound.
なお、本発明の方法では、水和、脱水、酸化又は還元の各操作をコンピュータにより機械的に処理した後に様々な化合物が導出されるが、それらの化合物の中には化学常識から判断して不合理な構造を有するものや、重複するもの等が存在する場合があるので、コンピュータが不合理な構造や重複化合物が存在するか否かをチェックしてそれらを排除するように処理するのが好ましい。コンピュータによる不合理な構造や重複化合物のチェックは以下のようにして行われる。 In the method of the present invention, various compounds are derived after mechanically treating each operation of hydration, dehydration, oxidation or reduction with a computer, but these compounds are judged from chemical common sense. Since there are cases where there are irrational structures, duplicates, etc., the computer checks whether there are irrational structures or duplicate compounds and processes them to eliminate them. preferable. Checking for unreasonable structures and overlapping compounds by a computer is performed as follows.
不合理な構造のチェック
脱水や互変異性化等の操作によって生成した化合物は、分子式や価数のチェックを受け、化学常識から判断して不合理な構造を持つものは排除される。
1. 分子内水素数、複素環、２重結合、炭素環のチェック
各炭素原子の結合を表す配列表から、水素の数および複素環、２重結合、炭素環の結合数をカウントする。
(a) 水素の数の総和が化合物の分子式の数と合っていない。
(b) 各結合の数の総和が偶数ではない。
(c) 炭素原子セグメントの２重結合の数字が01110となっている。
(d) 炭素原子セグメントの炭素環の数字が11となっている。
(e) 炭素原子セグメントの２重結合の数字が010 となっている。
(f) 端の炭素原子の２重結合の数字が1 でその内側の値が0となっている。
上記配列表において以上の１つでも該当すれば、不合理な構造として該当化合物を排除する。
Checking unreasonable structures Compounds generated by operations such as dehydration and tautomerization are checked for molecular formulas and valences, and those with unreasonable structures as judged from common chemical knowledge are excluded.
1. Checking the number of intramolecular hydrogens, heterocycles, double bonds, and carbocycles From the sequence table showing the bonds of each carbon atom, count the number of hydrogens and the number of heterocycles, double bonds, and carbocycles.
(a) The total number of hydrogen does not match the number of molecular formulas of the compound.
(b) The total number of connections is not even.
(c) The number of double bonds in the carbon atom segment is 01110.
(d) The number of carbon rings in the carbon atom segment is 11.
(e) The number of double bonds in the carbon atom segment is 010.
(f) The double bond number of the carbon atom at the end is 1 and the value inside is 0.
If any one of the above in the sequence listing is applicable, the corresponding compound is excluded as an unreasonable structure.
2. 炭素原子ごとの結合数および不安定構造のチェック
各炭素原子の結合を表す配列表から、炭素原子ごとの結合の数をカウントする。また、以下の構造があるかをチェックする。
(a) 炭素原子番号1、2の２重結合の数字が2で、炭素原子番号1、3間に複素環または炭素環がある。
(b) 炭素原子番号inc-1、incの２重結合の数字が2で、炭素原子番号inc-2、inc間に複素環または炭素環がある。ここで、「inc」は炭素数を表す。従って、表１に示すように、ある化合物を幾何学的に直鎖状に展開して左端の炭素原子番号を１とすると、炭素原子番号incは右端の炭素原子に対応し、炭素原子番号inc-1は右端から２番目の炭素原子に対応する。
(c) 炭素原子番号1、2の２重結合の数字が1で、炭素原子番号1、3間に複素環および炭素環がある。
(d) 炭素原子番号inc-1、incの２重結合の数字が2で、炭素原子番号inc-2、inc間に複素環および炭素環がある。
(e) 炭素原子番号1、2の２重結合の数字が1で、炭素原子番号1、3間に複素環が2つある。
(f) 炭素原子番号inc-1、incの２重結合の数字が2で、炭素原子番号inc-2、inc間に複素環が2つある。
(g) 炭素原子セグメントの２重結合の数字が121で、炭素環または複素環の数字が0x0となっている。ここで、xは任意の数を表す。
(h) 端の炭素原子の複素環の数字が2 で、さらに水酸基の数字が1 となっている。
上記配列表において以上の１つでも該当するか、各原子の価数が合わないならば、不合理な構造として排除する。
2. Check the number of bonds per carbon atom and unstable structure Count the number of bonds per carbon atom from the sequence listing representing the bond of each carbon atom. Also check whether the following structure exists.
(a) The number of double bonds with carbon atom numbers 1 and 2 is 2, and there is a heterocycle or carbocycle between carbon atom numbers 1 and 3.
(b) The number of the double bond of carbon atom numbers inc-1 and inc is 2, and there is a heterocycle or carbocycle between carbon atom numbers inc-2 and inc. Here, “inc” represents the number of carbon atoms. Accordingly, as shown in Table 1, when a certain compound is geometrically linearly expanded and the leftmost carbon atom number is 1, the carbon atom number inc corresponds to the rightmost carbon atom, and the carbon atom number inc -1 corresponds to the second carbon atom from the right end.
(c) The number of the double bond of carbon atom numbers 1 and 2 is 1, and there are a heterocycle and a carbocycle between carbon atom numbers 1 and 3.
(d) The number of the double bond of carbon atom numbers inc-1 and inc is 2, and there are a heterocyclic ring and a carbocycle between carbon atom numbers inc-2 and inc.
(e) The double bond number of carbon atom numbers 1 and 2 is 1, and there are two heterocycles between carbon atom numbers 1 and 3.
(f) The number of double bonds with carbon atom numbers inc-1 and inc is 2, and there are two heterocycles between carbon atom numbers inc-2 and inc.
(g) The number of double bonds in the carbon atom segment is 121, and the number of the carbocyclic or heterocyclic ring is 0x0. Here, x represents an arbitrary number.
(h) The number of the heterocyclic ring of the carbon atom at the end is 2, and the number of the hydroxyl group is 1.
If any one of the above in the sequence table is applicable or the valence of each atom does not match, it is excluded as an irrational structure.
同じ構造のチェック
ある化合物に脱水等の操作を行なう場合、同じ構造のものが複数個生成される場合がある。これは反応経路が重複することであり、防止する必要がある。そこで、同じ構造もしくは左右反転の構造であるかどうかをチェックする。
When an operation such as dehydration is performed on a compound having the same structure check, a plurality of compounds having the same structure may be generated. This is an overlap of reaction pathways and needs to be prevented. Therefore, it is checked whether they have the same structure or a horizontally reversed structure.
各炭素原子ごとの結合を表す配列、炭素原子間の結合を表す配列を用いて数字パターンのマッチングを行ない、さらに一つ前の化合物が一致するかチェックする。 The number pattern matching is performed using an array representing a bond for each carbon atom and an array representing a bond between carbon atoms, and a check is made to see if the previous compound matches.
左右反転構造、同一の構造として分子構造が一致するものがある場合には、重複ルートの探索を防止するために排除する。 If there is a horizontally inverted structure or an identical structure with the same molecular structure, it is excluded to prevent searching for overlapping routes.
反応経路の記録
反応経路を展開していくと、全反応経路は上記表６のような樹形図で表すことができるが、それらの全反応経路をコンピュータに記録・保存する場合には例えば以下の表７のようなテーブルに変換するとコンピュータで容易に処理できる。
Recording reaction pathways As the reaction pathways are developed, the entire reaction pathways can be represented by a tree diagram as shown in Table 6 above. When recording and storing these reaction pathways in a computer, for example, When converted into a table such as Table 7, it can be easily processed by a computer.
表７中の各行は集合の番号、各列は集合内の番号を表す。テーブルの各要素には、その要素を得る直前の集合番号と集合内の番号を記録する。例えば、表７中の[2]-１の要素（左上端）は要素[1]-1から派生していることを、即ち、化合物[2]-１が化合物[1]-1から生成したことを表している。このテーブルを用いれば、出発化合物から目的化合物までの反応経路をコンピュータ処理可能なように記録することができる。 Each row in Table 7 represents a set number, and each column represents a number in the set. In each element of the table, the set number immediately before obtaining the element and the number in the set are recorded. For example, [2] -1 element (upper left corner) in Table 7 is derived from element [1] -1, that is, compound [2] -1 was produced from compound [1] -1. Represents that. Using this table, the reaction path from the starting compound to the target compound can be recorded so that it can be processed by a computer.
反応経路の表示
全反応経路は生成した化合物から出発化合物に向かって反応経路を記録するためのテーブル（表７参照）を遡る操作を繰り返すことにより表示することができる。
Display of Reaction Paths All reaction paths can be displayed by repeating the operation of tracing a table (see Table 7) for recording the reaction path from the generated compound toward the starting compound.
その全反応経路のうち出発化合物から目的化合物への反応経路の表示は、まず、全反応経路のうち、その反応経路中に目的化合物と同じ分子式を有する化合物（本明細書において、反応経路中に現れる目的化合物と同じ分子式を有する化合物の集合を「化合物群Ａ」とも言う）が現れる反応経路をコンピュータが抽出・選択する。次いで、その化合物群Ａに属する個々の化合物について、その分子構造が目的化合物のそれと同一か否かを判断する。この判断は、例えば、先に述べた分子構造を表現するための配列表を用いて、コンピュータが両化合物の各炭素原子ごとの結合を表す配列及び炭素原子間の結合を表す配列の数字パターンを比較することにより処理できる。そして、化合物群Ａのうち分子構造が目的化合物のそれと一致する化合物（本明細書において、「化合物ａ」とも言う）があればその化合物ａを選択し、その化合物ａ（目的化合物）と出発化合物とを結ぶ反応経路を全反応経路の中から抽出して表示する。目的化合物と出発化合物とを結ぶ反応経路が複数ある場合には、それらの反応経路をすべて表示することも可能である。なお、最初に反応工程数の上限を設定しておけば、コンピュータが反応工程の短いものだけを選択して表示することもできる。 The reaction route from the starting compound to the target compound among all the reaction routes is first represented by a compound having the same molecular formula as the target compound in the reaction route (in this specification, in the reaction route). A computer extracts and selects a reaction path in which a group of compounds having the same molecular formula as the target compound that appears is also referred to as “compound group A”). Next, for each compound belonging to the compound group A, it is determined whether the molecular structure is the same as that of the target compound. This determination can be made, for example, by using the sequence table for representing the molecular structure described above, and using a sequence pattern representing a bond for each carbon atom of both compounds and a sequence representing the bond between carbon atoms. It can be processed by comparing. If there is a compound (also referred to herein as “compound a”) whose molecular structure matches that of the target compound in the compound group A, the compound a is selected, and the compound a (target compound) and the starting compound are selected. The reaction path connecting to is extracted from all the reaction paths and displayed. When there are a plurality of reaction paths connecting the target compound and the starting compound, it is also possible to display all of these reaction paths. If the upper limit of the number of reaction steps is set first, the computer can select and display only those with short reaction steps.
以上のようにして、式ＣｎＨ２ｍＯｍ（ｎ及びｍはそれぞれ自然数である。）で表される化合物から式ＣｎＨｘＯｙ（ｎは上記定義のとおりであり、ｘ及びｙはそれぞれ０以上の整数である。）で表される目的化合物への理論的に可能な反応経路を探索することが可能となる。 As described above, the formula C n H 2m O m (n and m are natural numbers respectively.) Formula C n H x O y (n from the compound represented by are as defined above, x and y Are each an integer of 0 or more.) It is possible to search for a theoretically possible reaction route to the target compound represented by:
上記の全手順をコンピュータが実行可能なようにプログラムとし、該プログラムや入力及び出力手段等を備えたコンピュータ又は装置を用いて反応経路の探索を行うことが可能である。従来は人間による手作業では出発化合物から目的化合物までの反応経路を探索することはかなりの労力・時間を要し、特に複雑な化合物の場合では実際的に不可能なこともあったが、コンピュータを用いれば理論的に可能な全反応経路を短時間で効率的に漏れなく探索することが可能となる。 It is possible to make a program so that the computer can execute all the above procedures, and to search for a reaction path using the computer or a computer or apparatus provided with input and output means. In the past, searching for a reaction route from a starting compound to a target compound by manual work by humans required considerable labor and time, and in the case of complex compounds, there were cases where it was practically impossible. It is possible to efficiently search for all theoretically possible reaction paths in a short time without leakage.
以下に本発明をより具体的に説明するが本発明はこれらに限定されるものではない。
プログラムにおける各処理操作の実現
各手順を、目的化合物の分子構造の入力、出発化合物（例えば、単糖又は単糖の水和物）の水和、脱水、酸化（脱水素化）、還元（水素化）、互変異性化・環化等の操作、ダイアグラム（例えば表４）に基づく反応経路の表示、目的化合物への反応経路の表示、ケテン処理等をそれぞれプログラム中のサブルーチンとしてモジュール化した。
The present invention will be described more specifically below, but the present invention is not limited thereto.
Each step implementation of the processing operations in the program the input of the molecular structure of the target compound, hydration of the starting compounds (e.g., hydrates of monosaccharides or monosaccharide), dehydration, oxidation (dehydrogenation) reduction (hydrogen ), Tautomerization, cyclization, etc., display of reaction pathways based on diagrams (for example, Table 4), display of reaction pathways to target compounds, ketene treatment, etc. were modularized as subroutines in the program.
本実施例では出発化合物から目的化合物までの反応経路の展開は、主に脱水操作を行なった後に酸化又は還元操作を行なう仕様とした。 In this example, the reaction path from the starting compound to the target compound was developed so that the oxidation or reduction operation was mainly performed after the dehydration operation.
目的化合物の入力
本実施例では以下の表８に示す化合物を用いた。目的化合物の炭素原子数を決定し、各炭素原子ごとの結合を表す配列に値を入力する。以下の表８及び表９は、それぞれ、化合物C6H8O4の入力例（各炭素原子ごとの結合を表す配列の入力）及び化合物C6H8O4の入力結果の表示例である。
Input of target compound In this example, compounds shown in Table 8 below were used. Determine the number of carbon atoms in the target compound and enter a value into the array representing the bond for each carbon atom. Table 8 and Table 9 below are input examples of the compound C 6 H 8 O 4 (inputs of sequences representing bonds for each carbon atom) and display examples of the input results of the compound C 6 H 8 O 4 , respectively. .
なお、この段階で、各炭素原子の結合の数、前述の不合理な構造のチェック1.のうち(b)から(f)までの項目、及び水素・酸素原子の数の総和が偶数であるかについてのチェックを行なった。入力にエラーがある場合は、該当する炭素原子の結合数の値を修正する。以下の表１０は6 番めの炭素原子の2 重結合の数字を0 でなく1 と入力した場合の修正例である。 At this stage, the number of bonds of each carbon atom, the items from (b) to (f) in the above-mentioned unreasonable structure check 1, and the sum of the number of hydrogen / oxygen atoms are even numbers. A check was made. If there is an error in the input, correct the number of bonds of the corresponding carbon atom. Table 10 below shows a correction example when the double bond number of the 6th carbon atom is entered as 1 instead of 0.
表１０は、表９において誤って６番めの炭素原子の２重結合の数字を０でなく１と入力した例である。「Error」が表示されるので、炭素原子の番号(６)と２重結合の番号(５)を指定し、値を１から０に修正する。各炭素原子ごとの結合を表す配列にエラーがなければ、以下の表１１のようにして、２重結合、複素環、炭素環の炭素原子間の結合を表す配列の入力を行なう。 Table 10 is an example in which, in Table 9, the double bond number of the sixth carbon atom is erroneously entered as 1 instead of 0. Since “Error” is displayed, specify the number of carbon atoms (6) and the number of double bonds (5), and correct the value from 1 to 0. If there is no error in the arrangement representing the bond for each carbon atom, an array representing the bond between the carbon atoms of the double bond, heterocycle, and carbocycle is input as shown in Table 11 below.
表１１は、表９の例に対して炭素原子間の結合を表す配列の入力を行なっている例である。表中に示すように、２重結合、複素環、炭素環のそれぞれについて、各炭素原子ごとの結合を表す配列で０でない炭素原子番号が表示されるので、結合種類ごとに結合関係にある炭素原子の番号を入力した。入力の値は、各炭素原子ごとの結合を表す配列と比較され、エラーがある場合は表示される。エラーがある場合には、各炭素原子ごとの結合を表す配列の入力の場合と同様に値を修正できる。
上述のようにして目的化合物の分子構造をコンピュータに入力した。
Table 11 is an example in which an array representing a bond between carbon atoms is input to the example of Table 9. As shown in the table, for each of double bonds, heterocycles, and carbocycles, a non-zero carbon atom number is displayed in the sequence representing the bond for each carbon atom, so carbons that are in a bond relationship for each bond type Enter the atom number. The value of the input is compared with the array representing the bond for each carbon atom and displayed if there is an error. If there is an error, the value can be modified as in the case of an array input representing the bond for each carbon atom.
As described above, the molecular structure of the target compound was input to a computer.
出発化合物の選択
本実施例ではC3からC6までの単糖又は単糖の水和物を出発化合物として用いた。各炭素原子にはカルボニル基、水酸基のいずれかが含まれることを前提にして、各炭素原子ごとの結合を表す配列の値を変化させた総当たり法により単糖又は単糖の水和物をリストアップし、その中から出発化合物を選択した。なお、左右反転構造のものを除外するために、前述の「同じ構造のチェック」を行い同一化合物がある場合には排除した。
Selection of starting compound In this example, C3 to C6 monosaccharides or monosaccharide hydrates were used as starting compounds. Assuming that each carbon atom contains either a carbonyl group or a hydroxyl group, a monosaccharide or monosaccharide hydrate is obtained by a brute force method in which the sequence value representing the bond for each carbon atom is changed. From the list, starting compounds were selected. In addition, in order to exclude the left-right inverted structure, the above-mentioned “check of the same structure” was performed, and the same compound was excluded.
脱水操作の詳細
表１２及び１３に脱水操作を行なう炭素原子セグメントのパターンを示す。脱水操作を行なう化合物に以下の炭素原子セグメントのパターンがあれば、前述の構造変化の手法と同様の手順を用いて脱水操作を行なう。また、脱水操作を行なう化合物と目的化合物との各炭素原子を比較し、水酸基が離脱する炭素原子における酸素の数が目的化合物の値よりも多いことを確認する。左右反転した炭素原子セグメントのパターンについても脱水操作を行なう。このサブルーチンでは、主にカルボニル基のα-水素を引き抜いて脱水反応が進行するとした。
Shows the pattern of the carbon atoms segment performing dehydration operation in detail tables 12 and 13 of the dehydrating operation. If the compound to be dehydrated has the following pattern of carbon atom segments, the dehydration operation is performed using the same procedure as the above-described structure change method. Further, the carbon atoms of the compound to be dehydrated and the target compound are compared, and it is confirmed that the number of oxygen in the carbon atom from which the hydroxyl group is released is larger than the value of the target compound. The dehydration operation is also performed on the pattern of carbon atom segments that are reversed left and right. In this subroutine, the dehydration reaction proceeded mainly by extracting α-hydrogen of the carbonyl group.
脱水における２重結合の移動のように、炭素原子間の結合を表す配列から２重結合を削除する必要が生じた場合、２重結合(=) の番号である5の数字を負にした結合を炭素原子間の結合を表す配列に追加した。炭素原子間の結合を表す配列は、炭素間の結合位置が同じで結合の種類の番号が正負逆のものが打ち消される。その後、前述の化合物の表現方法で示したソート操作によって順序が整えられる。表１２の一番上の脱水パターンについて、２重結合の移動に伴う炭素原子間の結合を表す配列を変更した例を表１４に示す。 When it is necessary to remove a double bond from a sequence representing a bond between carbon atoms, as in the case of movement of a double bond in dehydration, a bond in which the number 5 of the double bond (=) is negative Was added to the sequence representing the bond between carbon atoms. In the arrangement representing the bond between carbon atoms, the bond positions between carbons are the same and the numbers of bond types are reversed. Thereafter, the order is arranged by the sorting operation shown in the above-described compound expression method. Table 14 shows an example in which the arrangement representing the bond between carbon atoms accompanying the movement of the double bond is changed for the top dehydration pattern in Table 12.
さらに、脱水が進んだ（炭素原子数―２の値以上の脱水操作を行なう）場合は、表１５の脱水パターンも追加して適用した。 Further, when dehydration progressed (dehydration operation with a value of −2 or more carbon atoms was performed), the dehydration pattern in Table 15 was additionally applied.
前述のソート操作の後に、炭素原子の再番号付けのチェック、炭素原子ごとの結合数及び不合理な構造のチェック、同じ構造のチェック（左右反転構造及び同じ構造のチェック）を行なった。チェックを通過したものを脱水化合物として認定し、脱水化合物の集合に追加した。 After the sorting operation described above, the renumbering of carbon atoms was checked, the number of bonds per carbon atom and an unreasonable structure, and the same structure (left-right inverted structure and the same structure) were checked. Those that passed the check were certified as dehydrated compounds and added to the set of dehydrated compounds.
酸化（脱水素）操作の詳細
表１６に脱水素操作を行なう炭素原子セグメントのパターンを示す。具体的な手順については、脱水操作と同様である。このサブルーチンでは、主に水素の引き抜きによる２重結合の付加が進行するとした。
Details of the oxidation (dehydrogenation) operation Table 16 shows the pattern of carbon atom segments for the dehydrogenation operation. The specific procedure is the same as the dehydration operation. In this subroutine, it was assumed that the addition of double bonds proceeded mainly by drawing hydrogen.
還元（水素化）操作の詳細
表１７に脱水素操作を行なう炭素原子セグメントのパターンを示す。これも具体的な手順については、脱水操作と同様である。このサブルーチンは、脱水素操作の逆反応になっており、主に２重結合への水素の付加が進行するとした。
Details of the reduction (hydrogenation) operation Table 17 shows the pattern of the carbon atom segments to be dehydrogenated. The specific procedure is the same as the dehydration operation. This subroutine is the reverse reaction of the dehydrogenation operation, and the addition of hydrogen to the double bond mainly proceeds.
互変異性化操作の詳細
表１８、１９及び２０に互変異性化操作を行なう炭素原子セグメントのパターンを示す。具体的な手順については脱水操作と同様である。左右反転した炭素原子セグメントのパターンについても互変異性化操作を行なった。表１８の互変異性化パターンは、ケトーエノール平衡である。
Details of tautomerization operations Tables 18, 19 and 20 show the patterns of carbon atom segments for tautomerization operations. The specific procedure is the same as the dehydration operation. The tautomerization operation was also performed on the pattern of the carbon atom segment reversed left and right. The tautomerization pattern in Table 18 is a ketoeenol equilibrium.
表１９は、ケトーエノール平衡と２重結合の移動を伴うパターンである。いずれも、カルボキシル基やケテン基を生成しないように制限した。 Table 19 is a pattern with ketoeenol equilibrium and double bond migration. In either case, the carboxyl group and the ketene group were not generated.
表２０は、互変異性化によるケテン生成のパターンである。
なお、脱水が進んだ（炭素原子数-２の値以上の脱水操作を行なった）化合物については、表２１の互変異性化パターンも追加して適用した。 Note that the tautomerization patterns in Table 21 were also applied to the compounds that had undergone dehydration (the dehydration operation with a value of −2 or more carbon atoms was performed).
なお、互変異性化操作では、互変異性化操作直前とその１つ前の化合物との構造を配列表により比較し、各互変異性体が同じ構造ではないことを確認するようにし、互変異性体の集合に追加した。 In the tautomerization operation, the structures of the compounds immediately before and immediately before the tautomerization operation are compared with each other in the sequence table, and it is confirmed that each tautomer is not the same structure. Added to the set of mutants.
環化操作の詳細
表２２、２３及び２４に環化による炭素環の生成操作を行なう炭素原子セグメントのパターンを示す。具体的な手順については、互変異性化操作と同様である。左右反転した炭素原子セグメントのパターンについても環化操作を行なう。表２２は、ケトーエノール平衡と２重結合の移動による環化パターンである。
Shows the pattern of the carbon atoms segment for generating operation carbocyclic by detail tables 22, 23 and cyclization to 24 of cyclization operations. The specific procedure is the same as the tautomerization operation. The cyclization operation is also performed for the pattern of carbon atom segments that are reversed left and right. Table 22 is the cyclization pattern by ketoeenol equilibrium and double bond migration.
表２３は、カルボニル基のα-水素の引き抜きに基づくパターンである。
表２４は、カルボニル基やケトーエノール平衡が関与する環化パターンである。
表２５及び２６に環化による複素環の生成操作を行なう炭素原子セグメントのパターンを示す。カルボニル基またはケテン基と水酸基との反応により、複素環が生成するとした。具体的な手順については、炭素環の生成操作と全く同じである。 Tables 25 and 26 show the patterns of carbon atom segments that perform the operation of generating a heterocyclic ring by cyclization. Heterocycles were formed by the reaction of a carbonyl group or ketene group with a hydroxyl group. The specific procedure is exactly the same as the carbocycle formation operation.
反応経路の表示における化合物表現
反応経路の表示において個々の化合物の表示には以下の表示法を用いた。この表示法は化合物の炭素原子と酸素原子の結合を数字として表すものである。化合物は、水酸基、カルボニル基がそれぞれ結合している炭素原子の番号を１個、２個表示した数列となる。複素環は、結合する炭素原子の番号を表示する。それぞれの結合の間はカンマで区切る。数列の前には、ヘッダーとして()で括られた数列があり、炭素数と炭素原子自身の結合（２重結合、３重結合、炭素環）を表す。炭素原子と水素原子の結合については表示しない。ここで、２及び３重結合は、結合している２つの炭素原子の中で番号が小さい方の数字のみを表示する。ただし、２つの炭素原子が炭素環の結合でもある場合は、両方の炭素原子の番号を()で括って表示する。数列は、２重結合ごと、３重結合ごとにまとめ、結合の種類を表示するためにそれぞれの末尾にd、tの記号をつけた。炭素環以外の炭素原子相互の間の単結合については表示しない。なお、炭素環は個々の結合ごとに表示し末尾にcの記号をつけるが、構成炭素すべてで環を形成する場合はこの操作を省略し、代わりに炭素数の後にcの記号をつける。上記の方法に従えば、表２７に示す化合物では、(6,24d)11,25,6と表示することができる。
Compound Representation in Reaction Path Display The following display method was used to display individual compounds in the reaction path display. This notation expresses a bond between a carbon atom and an oxygen atom of a compound as a number. The compound is a numerical sequence displaying one or two carbon atom numbers to which a hydroxyl group and a carbonyl group are bonded. A heterocycle displays the number of the carbon atom to which it is attached. Separate each bond with a comma. In front of the number sequence, there is a number sequence enclosed in parentheses as a header, which represents the number of carbon atoms and the bond of the carbon atom itself (double bond, triple bond, carbocycle). The bond between carbon atom and hydrogen atom is not displayed. Here, in the double and triple bonds, only the smaller number of the two bonded carbon atoms is displayed. However, when two carbon atoms are also carbocyclic bonds, the numbers of both carbon atoms are enclosed in parentheses. The numerical sequence is summarized for each double bond and each triple bond, and symbols d and t are added to the end of each to indicate the type of bond. Single bonds between carbon atoms other than carbocycles are not shown. The carbocyclic ring is displayed for each bond and the symbol c is added at the end, but this operation is omitted when the ring is formed of all constituent carbons, and the symbol c is added after the carbon number instead. According to the above method, the compounds shown in Table 27 can be represented as (6,24d) 11,25,6.
また、本実施例で採用した目的化合物C6H8O4の場合では、(6,15c,2d)11,4,5,6と表示される。 In the case of the target compound C 6 H 8 O 4 adopted in this embodiment, it is displayed (6,15c, 2d) 11,4,5,6.
全反応経路の表示
全反応経路は、生成した化合物から出発原料である糖に向かって反応経路を記録するためのテーブル（表７参照）を遡る操作を繰り返して表示する。表２８に全反応経路の表示例を示す。
Display of All Reaction Paths All reaction paths are displayed by repeating the operation of tracing a table (see Table 7) for recording the reaction path from the generated compound toward the starting sugar. Table 28 shows display examples of all reaction paths.
目的化合物への反応経路の表示
全反応経路の表示と同様に、生成した化合物から出発化合物に向かって反応経路を記録するためのテーブル（表７参照）を遡って、目的化合物と同一の分子式を有するを化合物を抽出し、その化合物と目的化合物との分子構造が一致するかどうかを分子構造を表現する配列表を用いてコンピュータに判断させた。その化合物が目的化合物と一致すると判断された場合、その化合物から反応経路を記録するためのテーブルを遡って出発化合物までの反応経路を表示させた。上記の操作を繰り返して出発化合物と目的化合物とを結ぶ反応経路を全て出力・表示させた。なお、反応工程の短いものだけを選択して表示させることもできる。さらに、示性式による表示もできる。表２９に目的化合物と出発化合物とを結ぶ反応経路（逆合成経路）の表示例を示す。
Display of the reaction route to the target compound Similar to the display of all reaction routes, go back to the table (see Table 7) for recording the reaction route from the generated compound to the starting compound. The compound was extracted, and the computer was made to judge whether or not the molecular structure of the compound and the target compound coincided with each other by using a sequence table expressing the molecular structure. When it was judged that the compound coincided with the target compound, the reaction route from the compound to the starting compound was displayed by going back to the table for recording the reaction route. The above operation was repeated to output and display all the reaction paths connecting the starting compound and the target compound. It is also possible to select and display only those having a short reaction process. In addition, a display using a characteristic formula is also possible. Table 29 shows a display example of a reaction route (reverse synthesis route) connecting the target compound and the starting compound.
ケテンの水和による反応経路の表示
本発明の方法による反応経路の展開の手順にしたがって、ケテンを水和した化合物を出発物質として目的化合物までの反応経路の展開を行なった。表３０に目的化合物がカルボン酸である場合の反応経路の表示例を示す。
According to the procedure of expansion of the reaction pathway by the display method of the present invention in the reaction pathway by hydration of ketene was performed deployment of the reaction route to the desired compound compound hydrated ketene as a starting material. Table 30 shows a display example of the reaction route when the target compound is a carboxylic acid.
出発化合物である種々のC3化合物（単糖）と目的化合物CH3CH(OH)COOH[C3H6O3]とを結ぶ全反応経路を漏れなく短時間で効率的に選択されることが示された。そして、実際に目的化合物を合成する場合には、上記のようにして抽出された反応経路から、反応条件や生産規模等を考慮して最適の反応経路を選択して行えばよい。 The entire reaction route connecting various C3 compounds (monosaccharides) as the starting compound and the target compound CH 3 CH (OH) COOH [C 3 H 6 O 3 ] can be selected efficiently in a short time without omission. Indicated. When the target compound is actually synthesized, an optimal reaction route may be selected from the reaction routes extracted as described above in consideration of reaction conditions, production scale, and the like.
今日、環境問題、資源問題がクローズアップされ、化石資源利用の減量化とともに、循環型資源であるバイオマスの利用が大きく注目され、いたるところで研究が進められている。日本政府も「バイオマス ニッポン総合戦略」を、閣議決定し循環型資源であるバイオマスの利用をおおいに推進している。 Today, environmental issues and resource issues have been highlighted, and the use of biomass, which is a recyclable resource, has attracted much attention as the use of fossil resources has been reduced. The Japanese government has also decided on the “Biomass Nippon Comprehensive Strategy” by the Cabinet, and is actively promoting the use of biomass, which is a recyclable resource.
バイオマスの主要構成要素でＣ、Ｈ、Ｏから構成される炭化水素は、日本に石油化学が導入される昭和４０年代初頭まで有機化学の１つの分野として研究が進められていた。その後、エネルギー政策の変換とともに、化石燃料を中心とした化学・化学工業が発展し、化石資源由来の化合物であるエチレン、ベンゼン等を基幹化合物とした有機化学が取って代わり、現在の有機化学・有機化学工業が確立された。 Hydrocarbons composed of C, H, and O, which are the main components of biomass, have been studied as a field of organic chemistry until the early Showa 40s when petrochemistry was introduced into Japan. Later, along with the transformation of energy policy, the chemical and chemical industry centered on fossil fuels developed, and organic chemistry based on fossil resource-derived compounds such as ethylene and benzene was replaced. The organic chemical industry was established.
バイオマスのより高度な利用形態である「化学工業原料化」を考えるとき、バイオマスの主要構成部分を形成するセルロース、そしてそのセルロースの主要構成要素である糖を基幹化合物とする新しい有機化学の体系化が必要である。 When considering the use of biomass, which is a more advanced form of biomass, as a raw material for chemical industry, a new organic chemistry system based on cellulose, which forms the main component of biomass, and sugar, the main component of cellulose is required.
本発明は、バイオマスの化学工業原料化において、最も重要な糖及び糖化合物の諸反応を整理し、そして体系化した理論「シュガー・カスケード理論」を基にソフトウェア化したものである。 The present invention is a software based on the systemized theory “sugar cascade theory” in which various reactions of the most important sugars and sugar compounds in the conversion of biomass into chemical industrial raw materials are organized.
このソフトウェアにより、糖及び糖化合物である出発物質と目的物質を指定すれば、可能性のある全ての反応経路を瞬時に見出すことができる。また、中間生成物を通る反応経路を求めることも可能である。 With this software, you can instantly find all possible reaction pathways by specifying the starting and target substances that are sugars and sugar compounds. It is also possible to determine the reaction path through the intermediate product.
これらのことは、糖及び糖類の反応経路探索の効率化とプロセス設計に関する設計指針を与えるものであり、バイオマス高度利用に新たな道筋を拓くものであり、「糖及び糖化合物の有機化学」と「バイオマス工業化学」の発展の可能性が期待できる。 These provide design guidelines for efficient search and process design of sugar and saccharide reaction pathways, and open up new paths to advanced biomass utilization. “Organic chemistry of sugar and sugar compounds” The potential for the development of “biomass industrial chemistry” can be expected.
Claims (3)
（１）出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍ及び目的化合物ＣｎＨｘＯｙの分子構造を確定する工程と；
（２）出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍに脱水、水和、酸化及び還元からなる群より選択される反応操作を施して、脱水化合物（ＣｎＨ２ｍ−２Ｏｍ−１）、水和化合物（ＣｎＨ２ｍ＋２Ｏｍ＋１）、酸化化合物（ＣｎＨ２ｍ−２Ｏｍ又はＣｎＨ２ｍＯｍ＋１）又は還元化合物（ＣｎＨ２ｍ＋２Ｏｍ又はＣｎＨ２ｍＯｍ−１）とその互変異性体及び環化化合物とからなる単一の分子式を有する化合物群を導出し、該化合物群の分子式が目的化合物の分子式ＣｎＨｘＯｙと一致しない場合には、該化合物群について目的化合物の分子式ＣｎＨｘＯｙと一致するまで前記操作を繰り返すことにより、分子式ＣｎＨｘＯｙを有する化合物群Ａを導出するとともに、出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍから化合物群Ａの各化合物に至るまでの各反応経路を記録する工程と；
（３）分子式ＣｎＨｘＯｙを有する化合物群Ａの中から目的化合物の分子構造と一致する化合物ａを選択し、前記各反応経路のうち出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍと化合物ａとを結ぶ経路を抽出する工程；
とを含む反応経路の検索方法。 From the compound represented by the formula C n H 2m O m (n and m are natural numbers, where m is n + 1 or less), the formula C n H x O y (n is as defined above), each of x and y is an integer of 0 or more, provided that x is 2n + 2 or less and y is n + 1 or less).
(1) a step of determining the molecular structure of the starting compound C n H 2m O m and the target compound C n H x O y;
(2) The starting compound C n H 2m O m is subjected to a reaction operation selected from the group consisting of dehydration, hydration, oxidation and reduction, and the dehydration compound (C n H 2m-2 O m-1 ), hydration compound (C n H 2m + 2 O m + 1), and the oxide compound (C n H 2m-2 O m or C n H 2m O m + 1 ) or reducing compound (C n H 2m + 2 O m or C n H 2m O m-1 ) When a compound group having a single molecular formula composed of the tautomer and the cyclized compound is derived and the molecular formula of the compound group does not match the molecular formula C n H x O y of the target compound, the compound group The above operation is repeated until the molecular formula C n H x O y of the target compound matches, thereby deriving the compound group A having the molecular formula C n H x O y and the compound group from the starting compound C n H 2m O m Each of A A step of recording each reaction route to compounds;
(3) A compound a that matches the molecular structure of the target compound is selected from the compound group A having the molecular formula C n H x O y, and the starting compound C n H 2m O m , the compound a, and Extracting a route connecting the two;
The search method of the reaction path containing these.
（１）出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍ及び目的化合物ＣｎＨｘＯｙの分子構造を入力する手順；
（２）出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍに脱水、水和、酸化及び還元からなる群より選択される反応操作を施して、脱水化合物（ＣｎＨ２ｍ−２Ｏｍ−１）、水和化合物（ＣｎＨ２ｍ＋２Ｏｍ＋１）、酸化化合物（ＣｎＨ２ｍ−２Ｏｍ又はＣｎＨ２ｍＯｍ＋１）又は還元化合物（ＣｎＨ２ｍ＋２Ｏｍ又はＣｎＨ２ｍＯｍ−１）とその互変異性体及び環化化合物とからなる単一の分子式を有する化合物群を導出し、該化合物群の分子式が目的化合物の分子式ＣｎＨｘＯｙと一致しない場合には、該化合物群について目的化合物の分子式ＣｎＨｘＯｙと一致するまで前記操作を繰り返すことにより、分子式ＣｎＨｘＯｙを有する化合物群Ａを導出するとともに、出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍから化合物群Ａの各化合物に至るまでの各反応経路を記録する手順；
（３）分子式ＣｎＨｘＯｙを有する化合物群Ａの中から目的化合物の分子構造と一致する化合物ａを選択し、前記各反応経路のうち出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍと化合物ａとを結ぶ経路を抽出する手順；
とを実行させるための反応経路の探索プログラム。 From the compound represented by the formula C n H 2m O m (n and m are natural numbers, where m is n + 1 or less), the formula C n H x O y (n is as defined above), x and y are each an integer of 0 or more, provided that x is 2n + 2 or less and y is n + 1 or less).
(1) A procedure for inputting the molecular structures of the starting compound C n H 2m O m and the target compound C n H x O y ;
(2) The starting compound C n H 2m O m is subjected to a reaction operation selected from the group consisting of dehydration, hydration, oxidation and reduction, and the dehydration compound (C n H 2m-2 O m-1 ), hydration compound (C n H 2m + 2 O m + 1), and the oxide compound (C n H 2m-2 O m or C n H 2m O m + 1 ) or reducing compound (C n H 2m + 2 O m or C n H 2m O m-1 ) When a compound group having a single molecular formula composed of the tautomer and the cyclized compound is derived and the molecular formula of the compound group does not match the molecular formula C n H x O y of the target compound, the compound group The above operation is repeated until the molecular formula C n H x O y of the target compound matches, thereby deriving the compound group A having the molecular formula C n H x O y and the compound group from the starting compound C n H 2m O m Each of A To record a respective reaction route to compounds;
(3) A compound a that matches the molecular structure of the target compound is selected from the compound group A having the molecular formula C n H x O y, and the starting compound C n H 2m O m , the compound a, and Procedure to extract the route connecting
A program for searching for a reaction path to execute.
（１）出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍ及び目的化合物ＣｎＨｘＯｙの分子構造を入力する手段；
（２）出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍに脱水、水和、酸化及び還元からなる群より選択される反応操作を施して、脱水化合物（ＣｎＨ２ｍ−２Ｏｍ−１）、水和化合物（ＣｎＨ２ｍ＋２Ｏｍ＋１）、酸化化合物（ＣｎＨ２ｍ−２Ｏｍ又はＣｎＨ２ｍＯｍ＋１）又は還元化合物（ＣｎＨ２ｍ＋２Ｏｍ又はＣｎＨ２ｍＯｍ−１）とその互変異性体及び環化化合物とからなる単一の分子式を有する化合物群を導出し、該化合物群の分子式が目的化合物の分子式ＣｎＨｘＯｙと一致しない場合には、該化合物群について目的化合物の分子式ＣｎＨｘＯｙと一致するまで前記操作を繰り返すことにより、分子式ＣｎＨｘＯｙを有する化合物群Ａを導出するとともに、出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍから化合物群Ａの各化合物に至るまでの各反応経路を記録する手段；
（３）分子式ＣｎＨｘＯｙを有する化合物群Ａの中から目的化合物の分子構造と一致する化合物ａを選択し、前記各反応経路のうち出発化合物ＣｎＨ２ｍＯｍと化合物ａとを結ぶ経路を抽出する手段；
とを備えた反応経路の探索装置。 From the compound represented by the formula C n H 2m O m (n and m are natural numbers, where m is n + 1 or less), the formula C n H x O y (n is as defined above), x and y are each an integer of 0 or more, provided that x is 2n + 2 or less and y is n + 1 or less).
(1) Means for inputting the molecular structures of the starting compound C n H 2m O m and the target compound C n H x O y ;
(2) The starting compound C n H 2m O m is subjected to a reaction operation selected from the group consisting of dehydration, hydration, oxidation and reduction, and the dehydration compound (C n H 2m-2 O m-1 ), hydration compound (C n H 2m + 2 O m + 1), and the oxide compound (C n H 2m-2 O m or C n H 2m O m + 1 ) or reducing compound (C n H 2m + 2 O m or C n H 2m O m-1 ) When a compound group having a single molecular formula composed of the tautomer and the cyclized compound is derived and the molecular formula of the compound group does not match the molecular formula C n H x O y of the target compound, the compound group The above operation is repeated until the molecular formula C n H x O y of the target compound matches, thereby deriving the compound group A having the molecular formula C n H x O y and the compound group from the starting compound C n H 2m O m Each of A Means for recording each reaction route to compounds;
(3) A compound a that matches the molecular structure of the target compound is selected from the compound group A having the molecular formula C n H x O y, and the starting compound C n H 2m O m , the compound a, and Means for extracting a route connecting
And a reaction path search device.
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