JP5155845B2 - Structure estimation device, structure estimation method, structure estimation program, and recording medium - Google Patents

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本発明は、有機溶液中の遷移金属錯体の構造を推定するための構造推定装置、構造推定方法、構造推定プログラムおよび当該構造推定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。   The present invention relates to a structure estimation apparatus, a structure estimation method, a structure estimation program, and a computer-readable recording medium recording the structure estimation program for estimating the structure of a transition metal complex in an organic solution.

有機合成反応に用いられる遷移金属錯体が、その反応系中で、どのような構造を有しているかを推定する方法としては、例えば、核磁気共鳴スペクトル(以下、NMR)や電子スピン共鳴(EPR)等が用いられる。   Examples of a method for estimating the structure of a transition metal complex used in an organic synthesis reaction in the reaction system include, for example, nuclear magnetic resonance spectrum (hereinafter referred to as NMR) and electron spin resonance (EPR). ) Etc. are used.

一方、その構造が知られている(すなわち安定な)遷移金属錯体については、時間依存型密度汎関数法(以下、TD-DFT法と記載することもある)を用いて、紫外可視吸収スペクトル(以下、UVスペクトルと記載することもある)を推算できることが知られている(例えば、非特許文献1参照)。
V.I.Avdeev and G.M.Zhidomirov, Journal of Structural Chemistry, Vol.46, No.4, P577-590 (2005)
On the other hand, for a transition metal complex whose structure is known (that is, stable), an ultraviolet-visible absorption spectrum (hereinafter sometimes referred to as a TD-DFT method) is used. In the following, it is known that UV spectrum may be estimated (for example, see Non-Patent Document 1).
VIAvdeev and GMZhidomirov, Journal of Structural Chemistry, Vol.46, No.4, P577-590 (2005)

しかしながら、NMRは磁性を示す有機金属錯体の構造推定に用いることができない。また、EPRは孤立電子を有しない有機金属錯体の構造推定に用いることができない。それゆえ、NMR、EPRともに、実用的な構造推定方法とはいえない。   However, NMR cannot be used to estimate the structure of organometallic complexes exhibiting magnetism. Also, EPR cannot be used for structure estimation of organometallic complexes that do not have lone electrons. Therefore, both NMR and EPR are not practical structure estimation methods.

また、有機合成反応の系中に存在する不安定な遷移金属錯体を結晶化することは困難であるため、安定な遷移金属錯体と同様にUVスペクトルを用いて、その構造を決定することはできない。   In addition, since it is difficult to crystallize unstable transition metal complexes existing in organic synthesis reaction systems, the structure cannot be determined using UV spectra in the same manner as stable transition metal complexes. .

また、UVスペクトルは単調であるため、有機合成反応の系中に存在する不安定な遷移金属錯体の構造推定には用いられてこなかった。   Moreover, since the UV spectrum is monotonous, it has not been used for estimating the structure of unstable transition metal complexes present in the organic synthesis reaction system.

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、有機合成反応系中に存在する不安定な遷移金属錯体の構造を推定することができる構造推定装置および構造推定方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to provide a structure estimation apparatus and structure estimation capable of estimating the structure of an unstable transition metal complex present in an organic synthesis reaction system. It is to provide a method.

上記の課題を解決するために、本発明に係る構造推定装置は、有機溶媒を含む反応系において化学反応を触媒する遷移金属錯体の構造を推定する構造推定装置であって、上記遷移金属錯体、上記有機溶媒、および上記遷移金属錯体の触媒対象となる少なくとも1つの対象化合物をそれぞれ特定する特定情報を取得する取得手段と、上記取得手段が取得した特定情報が示す遷移金属錯体、有機溶媒、および対象化合物を混合することによって生じる可能性のある遷移金属錯体を、遷移金属錯体候補として複数決定する候補決定手段と、上記候補決定手段が決定した遷移金属錯体候補の少なくとも一部の紫外可視吸収スペクトルを推算するスペクトル推算手段と、上記スペクトル推算手段が推算した推算紫外可視吸収スペクトルと、上記特定情報が示す遷移金属錯体、有機溶媒および対象化合物の混合物の紫外可視吸収スペクトルを実測することによって得られた実測紫外可視吸収スペクトルとを比較し、当該実測紫外可視吸収スペクトルに似た推算紫外可視吸収スペクトルを特定する比較手段とを備えることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a structure estimation apparatus according to the present invention is a structure estimation apparatus that estimates the structure of a transition metal complex that catalyzes a chemical reaction in a reaction system including an organic solvent, the transition metal complex, An acquisition means for acquiring specific information for specifying each of the organic solvent and at least one target compound to be a catalyst of the transition metal complex, a transition metal complex indicated by the specific information acquired by the acquisition means, an organic solvent, and Candidate determining means for determining a plurality of transition metal complexes that may be generated by mixing the target compounds as transition metal complex candidates, and an ultraviolet-visible absorption spectrum of at least a part of the transition metal complex candidates determined by the candidate determining means Spectrum estimation means for estimating the estimated UV-visible absorption spectrum estimated by the spectrum estimation means, and the specific information Compared with the actual UV-visible absorption spectrum obtained by actually measuring the UV-visible absorption spectrum of the mixture of the transition metal complex, organic solvent and target compound shown, an estimated UV-visible absorption spectrum similar to the actual UV-visible absorption spectrum is obtained. And a comparing means for specifying.

本発明に係る構造推定方法は、有機溶媒を含む反応系において化学反応を触媒する遷移金属錯体の構造を推定する構造推定装置における構造推定方法であって、上記遷移金属錯体、上記有機溶媒、および上記遷移金属錯体の触媒対象となる少なくとも1つの対象化合物をそれぞれ特定する特定情報を取得する取得工程と、上記取得工程において取得された特定情報が示す遷移金属錯体、有機溶媒、および対象化合物を混合することによって生じる可能性のある遷移金属錯体を、遷移金属錯体候補として複数決定する候補決定工程と、上記候補決定工程において決定された遷移金属錯体候補の少なくとも一部の紫外可視吸収スペクトルを推算するスペクトル推算工程と、上記スペクトル推算工程において推算された推算紫外可視吸収スペクトルと、上記特定情報が示す遷移金属錯体、有機溶媒および対象化合物の混合物の紫外可視吸収スペクトルを実測することによって得られた実測紫外可視吸収スペクトルとを比較し、当該実測紫外可視吸収スペクトルに似た推算紫外可視吸収スペクトルを特定する比較工程とを含むことを特徴としている。   A structure estimation method according to the present invention is a structure estimation method in a structure estimation apparatus for estimating a structure of a transition metal complex that catalyzes a chemical reaction in a reaction system including an organic solvent, the transition metal complex, the organic solvent, and An acquisition process for acquiring specific information for identifying at least one target compound to be a catalyst target of the transition metal complex, and a transition metal complex, an organic solvent, and the target compound indicated by the specific information acquired in the acquisition process are mixed. A candidate determination step for determining a plurality of transition metal complexes that may be generated as a transition metal complex candidate, and estimating an ultraviolet-visible absorption spectrum of at least a part of the transition metal complex candidates determined in the candidate determination step Spectral estimation process and estimated UV-visible absorption spectrum estimated in the above spectral estimation process Comparison with the actual UV-visible absorption spectrum obtained by actually measuring the UV-visible absorption spectrum of the mixture of the transition metal complex, organic solvent and target compound indicated by the above specific information, and estimation similar to the actual UV-visible absorption spectrum And a comparison step for specifying an ultraviolet-visible absorption spectrum.

上記の構成によれば、取得手段は、遷移金属錯体、有機溶媒、および少なくとも1つの対象化合物をそれぞれ特定する特定情報を取得し、候補決定手段は、特定情報が示す遷移金属錯体、有機溶媒、および対象化合物を混合することによって生じる可能性のある遷移金属錯体を、遷移金属錯体候補として複数決定する。   According to said structure, an acquisition means acquires the specific information which each specifies a transition metal complex, an organic solvent, and at least 1 object compound, and a candidate determination means is a transition metal complex which an identification information shows, an organic solvent, A plurality of transition metal complexes that may be generated by mixing the target compound and the target compound are determined as transition metal complex candidates.

スペクトル推算手段は、候補決定手段が決定した遷移金属錯体候補の少なくとも一部の紫外可視吸収スペクトルを推算し、比較手段は、スペクトル推算手段が推算した推算紫外可視吸収スペクトルと、実測紫外可視吸収スペクトルとを比較し、当該実測紫外可視吸収スペクトルに近い推算紫外可視吸収スペクトルを特定する。   The spectrum estimating means estimates at least a part of the UV-visible absorption spectrum of the transition metal complex candidate determined by the candidate determining means, and the comparing means calculates the estimated UV-visible absorption spectrum estimated by the spectrum estimating means and the actually measured UV-visible absorption spectrum. And an estimated UV-visible absorption spectrum close to the actually measured UV-visible absorption spectrum is specified.

それゆえ、有機合成反応系中に不安定に存在するため結晶化できない遷移金属錯体であっても、その構造を容易に推定することができる。従って、効率のよい触媒の開発に資することができるため、工業的に有利である。   Therefore, the structure of a transition metal complex that cannot be crystallized because it is unstable in an organic synthesis reaction system can be easily estimated. Therefore, since it can contribute to the development of an efficient catalyst, it is industrially advantageous.

なお、推算紫外可視吸収スペクトルが実測紫外可視吸収スペクトルに似ているかどうかを判定する判定基準は、ユーザによって適宜設定されればよい。そして、比較手段は、推算紫外可視吸収スペクトルと実測紫外可視吸収スペクトルとが似ているかどうかを判定するための所定の判定基準を満たす推算紫外可視吸収スペクトルを特定すればよい。   Note that the criterion for determining whether the estimated ultraviolet-visible absorption spectrum is similar to the actually measured ultraviolet-visible absorption spectrum may be set as appropriate by the user. And a comparison means should just specify the estimated ultraviolet visible absorption spectrum which satisfy | fills the predetermined criteria for determining whether an estimated ultraviolet visible absorption spectrum and the measurement ultraviolet visible absorption spectrum are similar.

上記判定基準とは、例えば、推算紫外可視吸収スペクトルのピークの数、ピークの波長、複数のピークがある場合のピーク間の距離(波長)、または複数のピークがある場合のピークの強度の比が、実測紫外可視吸収スペクトルのそれと一致するかという基準である。   The above criteria are, for example, the number of peaks in the estimated UV-visible absorption spectrum, the peak wavelength, the distance (wavelength) between peaks when there are multiple peaks, or the ratio of peak intensities when there are multiple peaks. Is a criterion of whether it agrees with that of the actually measured UV-visible absorption spectrum.

また、比較手段が、実測紫外可視吸収スペクトルに最も似た推算紫外可視吸収スペクトルを1つ特定することが理想的だが、1つに特定できない場合には、比較手段は、上記判定基準を満たす複数の推算紫外可視吸収スペクトルを、比較結果として出力すればよい。   In addition, it is ideal that the comparison unit specifies one estimated ultraviolet-visible absorption spectrum that is most similar to the actually measured ultraviolet-visible absorption spectrum. The estimated UV-visible absorption spectrum may be output as a comparison result.

上記構造推定装置は、上記取得手段が取得した特定情報が示す遷移金属錯体が有している第1配位子、上記特定情報が示す対象化合物から生じる可能性のある第2配位子、および当該第2配位子が上記対象化合物から脱離した後の脱離後化合物を特定する配位子特定手段をさらに備え、上記候補決定手段は、上記特定情報が示す有機溶媒、対象化合物、上記配位子特定手段が特定した第1、第2配位子、および脱離後化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種類の物質が、上記特定情報が示す遷移金属錯体に含まれる遷移金属に配位または結合することによって生じる遷移金属錯体を、遷移金属錯体候補として複数決定することが好ましい。   The structure estimation apparatus includes a first ligand included in the transition metal complex indicated by the specific information acquired by the acquisition unit, a second ligand that may be generated from the target compound indicated by the specific information, and It further comprises a ligand specifying means for specifying the post-desorption compound after the second ligand is desorbed from the target compound, and the candidate determination means includes the organic solvent, the target compound, and the At least one substance selected from the group consisting of the first and second ligands specified by the ligand specifying means and the compound after elimination is distributed to the transition metal contained in the transition metal complex indicated by the specific information. It is preferable that a plurality of transition metal complexes generated by binding or bonding are determined as transition metal complex candidates.

上記の構成によれば、配位子特定手段は、遷移金属錯体および対象化合物から生じる可能性のある配位子、および対象化合物から配位子が脱離した後の脱離後化合物を特定する。候補決定手段は、特定情報が示す有機溶媒、対象化合物、配位子特定手段が特定した第1、第2配位子または脱離後化合物、もしくはそれらの組合せが、遷移金属に配位または結合することよって生じる可能性のある遷移金属錯体を、遷移金属錯体候補として複数決定する。   According to the above configuration, the ligand identifying means identifies the ligand that may be generated from the transition metal complex and the target compound, and the compound after desorption after the ligand is desorbed from the target compound. . Candidate determination means include an organic solvent indicated by specific information, a target compound, a first or second ligand specified by the ligand specifying means, or a compound after elimination, or a combination thereof coordinated or bonded to the transition metal. A plurality of transition metal complexes that may be generated as a result are determined as transition metal complex candidates.

それゆえ、錯体候補をより網羅的に決定することができ、遷移金属錯体の構造を推定する精度を高めることができる。   Therefore, complex candidates can be determined more comprehensively, and the accuracy of estimating the structure of the transition metal complex can be improved.

上記構造推定装置は、上記比較手段が特定した推算紫外可視吸収スペクトルが複数存在する場合に、当該複数の推算紫外可視吸収スペクトルが推算された複数の遷移金属錯体候補から、化学的に不安定な遷移金属錯体候補を除去する候補選別手段をさらに備えることを特徴とすることが好ましい。   When there are a plurality of estimated UV-visible absorption spectra specified by the comparison means, the structure estimation device is chemically unstable from a plurality of transition metal complex candidates from which the estimated UV-visible absorption spectra are estimated. It is preferable to further include candidate selection means for removing transition metal complex candidates.

上記の構成によれば、候補選別手段によって、比較手段が特定した複数の推算紫外可視吸収スペクトルを示す複数の遷移金属錯体候補から、実在する可能性の低い、化学的に不安定な遷移金属錯体候補が除去される。   According to the above configuration, the candidate selection means, from the plurality of transition metal complex candidates showing the plurality of estimated UV-visible absorption spectra specified by the comparison means, is unlikely to exist and is a chemically unstable transition metal complex. Candidates are removed.

それゆえ、紫外可視吸収スペクトルの比較によって遷移金属錯体候補が1つに絞れない場合でも、遷移金属錯体候補をさらに絞り込むことができる。   Therefore, even when the number of transition metal complex candidates cannot be narrowed down to one by comparison of ultraviolet-visible absorption spectra, the transition metal complex candidates can be further narrowed down.

上記構造推定装置は、上記候補決定手段が決定した遷移金属錯体候補から、化学的に不安定な遷移金属錯体候補を除去する候補選別手段をさらに備え、上記スペクトル推算手段は、上記候補選別手段によって絞り込まれた遷移金属錯体候補の紫外可視吸収スペクトルをそれぞれ推算することが好ましい。   The structure estimation device further includes candidate selection means for removing chemically unstable transition metal complex candidates from the transition metal complex candidates determined by the candidate determination means, and the spectrum estimation means is selected by the candidate selection means. It is preferable to estimate the ultraviolet-visible absorption spectrum of each of the narrowed transition metal complex candidates.

上記の構成によれば、候補選別手段によって、候補決定手段が決定した遷移金属錯体候補から、実在する可能性の低い、化学的に不安定な遷移金属錯体候補が除去され、スペクトル推算手段は、候補選別手段が絞り込んだ遷移金属錯体候補の紫外可視吸収スペクトルをそれぞれ推算する。   According to the above configuration, the candidate selection unit removes the chemically unstable transition metal complex candidate that is unlikely to exist from the transition metal complex candidate determined by the candidate determination unit, and the spectrum estimation unit includes: The UV-visible absorption spectra of the transition metal complex candidates narrowed down by the candidate selection means are estimated.

それゆえ、紫外可視吸収スペクトルを推算する前に遷移金属錯体候補を絞り込むことができるため、紫外可視吸収スペクトルを推定する処理の量を低減することができる。   Therefore, since the transition metal complex candidates can be narrowed down before estimating the UV-visible absorption spectrum, the amount of processing for estimating the UV-visible absorption spectrum can be reduced.

上記構造推定装置は、量子化学計算により、上記候補決定手段が決定した遷移金属錯体候補の、化学的に最も安定な構造を決定する構造最適化手段をさらに備え、上記スペクトル推算手段は、上記構造最適化手段が決定した構造の紫外可視吸収スペクトルを推算することが好ましい。   The structure estimation apparatus further includes structure optimization means for determining a chemically stable structure of the transition metal complex candidate determined by the candidate determination means by quantum chemical calculation, and the spectrum estimation means includes the structure It is preferable to estimate the ultraviolet-visible absorption spectrum of the structure determined by the optimization means.

上記の構成によれば、構造最適化手段は、量子化学計算により、候補決定手段が決定した遷移金属錯体候補の最適構造を決定し、スペクトル推算手段は、構造最適化手段が決定した最適構造の紫外可視吸収スペクトルを推算する。   According to the above configuration, the structure optimization means determines the optimum structure of the transition metal complex candidate determined by the candidate determination means by quantum chemical calculation, and the spectrum estimation means determines the optimum structure determined by the structure optimization means. Estimate the UV-visible absorption spectrum.

それゆえ、実在する可能性の最も高い、遷移金属錯体候補の構造に基づいて紫外可視吸収スペクトルを推算でき、遷移金属錯体の構造を推定する精度を高めることができる。   Therefore, the ultraviolet-visible absorption spectrum can be estimated based on the structure of the transition metal complex candidate that is most likely to exist, and the accuracy of estimating the structure of the transition metal complex can be improved.

上記スペクトル推算手段は、時間依存型密度汎関数法によって推算紫外可視吸収スペクトルを算出することが好ましい。   The spectrum estimation means preferably calculates the estimated ultraviolet-visible absorption spectrum by a time-dependent density functional method.

紫外可視吸収スペクトルを推算する方法として、時間依存型密度汎関数法の他にCIS法やZINDO(Zerner’s Intermediate Neglect of Differential Overlap)法が知られているが、遷移金属錯体を計算する場合には、時間依存型密度汎関数法が最も精度良く推算することができる。それゆえ、上記の構成により、遷移金属錯体の構造をより精度良く推算することができる。   In addition to the time-dependent density functional method, the CIS method and the ZINDO (Zerner's Intermediate Neglect of Differential Overlap) method are known as methods for estimating the UV-visible absorption spectrum. When calculating a transition metal complex, The time-dependent density functional theory can be estimated with the highest accuracy. Therefore, with the above configuration, the structure of the transition metal complex can be estimated with higher accuracy.

上記候補決定手段は、Ni、Cu、Fe、Cr、Co、V、Mn、Mo、RuまたはAgを含む遷移金属錯体候補のうちの少なくとも1つを決定するための情報を取得することが好ましい。   The candidate determination means preferably acquires information for determining at least one of transition metal complex candidates including Ni, Cu, Fe, Cr, Co, V, Mn, Mo, Ru, or Ag.

上記の構成により、NMR法では構造推定が困難な、不安定な遷移金属錯体である、Ni、Cu、Fe、Cr、Co、V、Mn、Mo、RuまたはAgを含む遷移金属錯体の候補を特定することができ、これらの遷移金属錯体の構造を推定することができる。   With the above configuration, transition metal complex candidates including Ni, Cu, Fe, Cr, Co, V, Mn, Mo, Ru, or Ag, which are unstable transition metal complexes that are difficult to estimate by NMR, are obtained. And the structure of these transition metal complexes can be deduced.

上記構造最適化手段は、上記遷移金属錯体候補が取り得る複数の電子状態のそれぞれについて、化学的に最も安定な構造を決定することが好ましい。   Preferably, the structure optimization means determines a chemically most stable structure for each of a plurality of electronic states that can be taken by the transition metal complex candidate.

上記の構成により、遷移金属錯体候補の構造を決定する場合にその電子状態が考慮される。これにより、遷移金属錯体の構造をより精度高く推定することができる。   With the above configuration, the electronic state is taken into account when determining the structure of the transition metal complex candidate. Thereby, the structure of the transition metal complex can be estimated with higher accuracy.

上記構造最適化手段は、上記電子状態のそれぞれについて、当該遷移金属錯体候補のエネルギーの値を算出し、上記構造推定装置は、上記構造最適化手段が算出したエネルギーの値を上記遷移金属錯体候補ごとに比較し、上記エネルギーの値が最も小さい電子状態の遷移金属錯体候補を上記スペクトル推算手段による紫外可視吸収スペクトルの推算対象として選択する電子状態選択手段をさらに備えることが好ましい。   The structure optimization means calculates the energy value of the transition metal complex candidate for each of the electronic states, and the structure estimation device uses the energy value calculated by the structure optimization means as the transition metal complex candidate. It is preferable to further include an electronic state selection unit that selects the transition metal complex candidate in the electronic state having the smallest energy value as an estimation target of the UV-visible absorption spectrum by the spectrum estimation unit.

上記の構成によれば、構造最適化手段は、移金属錯体候補が取り得る電子状態のそれぞれについて、当該遷移金属錯体候補のエネルギーの値を算出する。そして、電子状態選択手段は、構造最適化手段が算出したエネルギーの値を遷移金属錯体候補ごとに比較し、そのエネルギーの値が最も小さい電子状態の遷移金属錯体候補をスペクトル推算手段の推算対象として選択する。   According to said structure, a structure optimization means calculates the value of the energy of the said transition metal complex candidate about each of the electronic state which a transfer metal complex candidate can take. The electronic state selection means compares the energy value calculated by the structure optimization means for each transition metal complex candidate, and the transition metal complex candidate having the smallest energy value is used as an estimation target of the spectrum estimation means. select.

それゆえ、遷移金属錯体候補の電子状態を指標として化学的に安定な遷移金属錯体候補を特定することができ、遷移金属錯体候補を精度高く絞り込むことができる。   Therefore, a chemically stable transition metal complex candidate can be identified using the electronic state of the transition metal complex candidate as an index, and the transition metal complex candidates can be narrowed down with high accuracy.

また、上記構造推定装置を動作させる構造推定プログラムであって、コンピュータを上記各手段として機能させるための構造推定プログラムおよびの構造推定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も本発明の技術的範囲に含まれる。   Further, a structure estimation program for operating the structure estimation apparatus, a structure estimation program for causing a computer to function as each of the above-described means, and a computer-readable recording medium recording the structure estimation program are also included in the technical scope of the present invention. include.

本発明に係る構造推定装置は、以上のように、遷移金属錯体、有機溶媒、および上記遷移金属錯体の触媒対象となる少なくとも1つの対象化合物をそれぞれ特定する特定情報を取得する取得手段と、上記取得手段が取得した特定情報が示す遷移金属錯体、有機溶媒、および対象化合物を混合することによって生じる可能性のある遷移金属錯体を、遷移金属錯体候補として複数決定する候補決定手段と、上記候補決定手段が決定した遷移金属錯体候補の少なくとも一部の紫外可視吸収スペクトルを推算するスペクトル推算手段と、上記スペクトル推算手段が推算した推算紫外可視吸収スペクトルと、上記特定情報が示す遷移金属錯体、有機溶媒および対象化合物の混合物の紫外可視吸収スペクトルを実測することによって得られた実測紫外可視吸収スペクトルとを比較し、当該実測紫外可視吸収スペクトルに似た推算紫外可視吸収スペクトルを特定する比較手段とを備える構成である。   As described above, the structure estimation apparatus according to the present invention obtains specific information for identifying each of a transition metal complex, an organic solvent, and at least one target compound to be a catalyst of the transition metal complex, Candidate determination means for determining a plurality of transition metal complexes that may be generated by mixing the transition metal complex, the organic solvent, and the target compound indicated by the specific information acquired by the acquisition means as transition metal complex candidates, and the above candidate determination Spectrum estimation means for estimating at least part of the UV-visible absorption spectrum of the transition metal complex candidate determined by the means, estimated UV-visible absorption spectrum estimated by the spectrum estimation means, transition metal complex, organic solvent indicated by the specific information UV-Visation obtained by actually measuring the UV-Vis absorption spectrum of the mixture of the target compound Comparing the yield spectrum, a configuration and a comparison means for identifying estimated ultraviolet-visible absorption spectrum similar to the measured ultraviolet-visible absorption spectrum.

本発明に係る構造推定方法は、以上のように、遷移金属錯体、有機溶媒、および遷移金属錯体の触媒対象となる少なくとも1つの対象化合物をそれぞれ特定する特定情報を取得する取得工程と、上記取得工程において取得された特定情報が示す遷移金属錯体、有機溶媒、および対象化合物を混合することによって生じる可能性のある遷移金属錯体を、遷移金属錯体候補として複数決定する候補決定工程と、上記候補決定工程において決定された遷移金属錯体候補の少なくとも一部の紫外可視吸収スペクトルを推算するスペクトル推算工程と、上記スペクトル推算工程において推算された推算紫外可視吸収スペクトルと、上記特定情報が示す遷移金属錯体、有機溶媒および対象化合物の混合物の紫外可視吸収スペクトルを実測することによって得られた実測紫外可視吸収スペクトルとを比較し、当該実測紫外可視吸収スペクトルに似た推算紫外可視吸収スペクトルを特定する比較工程とを含む構成である。   As described above, the structure estimation method according to the present invention acquires the specific information for specifying each of the transition metal complex, the organic solvent, and at least one target compound to be the catalyst of the transition metal complex, and the above acquisition. Candidate determination step for determining a plurality of transition metal complexes that may be generated by mixing the transition metal complex, the organic solvent, and the target compound indicated by the specific information acquired in the process as transition metal complex candidates, and the above candidate determination A spectrum estimation step for estimating at least part of the UV-visible absorption spectrum of the transition metal complex candidate determined in the step, an estimated UV-visible absorption spectrum estimated in the spectrum estimation step, and a transition metal complex indicated by the specific information, By actually measuring the UV-visible absorption spectrum of a mixture of organic solvent and target compound It was compared with the measured ultraviolet-visible absorption spectrum, a configuration including a comparison step of identifying the estimated ultraviolet-visible absorption spectrum similar to the measured ultraviolet-visible absorption spectrum.

それゆえ、有機合成反応系中に不安定に存在するため結晶化できない遷移金属錯体であっても、その構造を容易に推定することができるという効果を奏する。   Therefore, even if the transition metal complex cannot be crystallized because it is unstable in the organic synthesis reaction system, the structure can be easily estimated.

上述のとおり、UVスペクトルは単調なスペクトルではあるものの、遷移金属錯体に特徴的なMetal−to−Ligand電荷移動由来の吸収が観測されるため、本発明者は、UVスペクトルを用いて簡便に遷移金属錯体の構造が推定できるのではないかと考えた。   As described above, although the UV spectrum is a monotonous spectrum, since the absorption derived from the metal-to-ligand charge transfer characteristic of the transition metal complex is observed, the present inventor can easily transition using the UV spectrum. We thought that the structure of the metal complex could be estimated.

そこで、まず、反応系中で構成される可能性がある全ての中間体について量子化学計算を行い、それぞれの構造を最適化し、得られた各最適構造のUVスペクトルをTD-DFT法にて推算し、必要により補正を行った。この最適構造のUVスペクトルを、別途測定した実測UVスペクトルとマッチングさせれば、反応系中の遷移金属錯体の構造が推定される。   Therefore, first, quantum chemistry calculations are performed for all the intermediates that may be configured in the reaction system, the respective structures are optimized, and the UV spectra of the obtained optimal structures are estimated by the TD-DFT method. And corrections were made as necessary. If the UV spectrum of this optimal structure is matched with the actually measured UV spectrum separately measured, the structure of the transition metal complex in the reaction system is estimated.

そして、上記の量子化学計算、TD-DFT法によるUVスペクトルの推算およびこれと実測UVスペクトルとのマッチングを自動的に行わせることにより、容易に反応系中の遷移金属錯体の構造が推定できることを見出し、本発明に至った。   Then, the structure of the transition metal complex in the reaction system can be easily estimated by automatically performing the above-described quantum chemical calculation, UV spectrum estimation by the TD-DFT method, and matching with the measured UV spectrum. The headline, the present invention has been reached.

本発明の構造推定装置の実施形態について具体的に説明する前に、金属錯体触媒を用いた反応系において反応中間体が蓄積する原理および金属錯体を検出する原理について説明する。   Before specifically describing the embodiment of the structure estimation apparatus of the present invention, the principle of accumulation of reaction intermediates and the principle of detecting metal complexes in a reaction system using a metal complex catalyst will be described.

(反応中間体蓄積の原理)
反応溶液中で、遷移金属錯体触媒によって反応が進行する場合、幾つかの反応遷移状態を経て生成物が得られる。通常、その際に反応物や生成物とは構造が異なる反応中間体が複数存在する(図2参照)。
(Principle of reaction intermediate accumulation)
When the reaction proceeds in the reaction solution by the transition metal complex catalyst, the product is obtained through several reaction transition states. In general, there are a plurality of reaction intermediates having different structures from the reactants and products (see FIG. 2).

活性化エネルギーと反応速度定数との間には、下記(1)式に示すアレニウスの速度式の関係が知られている。   Between the activation energy and the reaction rate constant, the relationship of the Arrhenius rate equation shown in the following equation (1) is known.

Figure 0005155845
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上記(1)式において、kは反応速度定数、Aは頻度因子(正の定数)、ΔEは活性化エネルギー、Rは気体定数(8.314 J/K mol)、Tは反応温度を表している。この式は活性化エネルギーが高くなると反応速度定数kは小さくなり、反応速度は遅くなること意味している。   In the above formula (1), k represents a reaction rate constant, A represents a frequency factor (positive constant), ΔE represents activation energy, R represents a gas constant (8.314 J / K mol), and T represents a reaction temperature. This equation means that as the activation energy increases, the reaction rate constant k decreases and the reaction rate decreases.

複数の遷移状態のなかで最も活性化エネルギーの高い、すなわち(1)式のΔEが最大(図2のΔE)の遷移状態(図2のTS2)の反応速度は最も遅く、その段階(律速段階)の前の中間体(図2のGS2)が唯一高い濃度で系中に存在すると推測される。 Among the plurality of transition states, the reaction rate of the transition state (TS2 in FIG. 2) having the highest activation energy, that is, the maximum ΔE in equation (1) (ΔE 2 in FIG. 2) is the slowest, and its stage (rate-limiting) It is surmised that the intermediate (GS2 in FIG. 2) prior to the stage) is present in the system at the only high concentration.

時間の経過とともに反応が進行すると反応物が生成物へと変換され、同時に中間体も反応系中から消失する。活性化エネルギーが適度に高く、中間体の反応系中で存在する時間(寿命)が測定限界より長くなれば捕捉が可能になる。   As the reaction proceeds over time, the reactant is converted into a product, and at the same time, the intermediate disappears from the reaction system. Capturing is possible if the activation energy is reasonably high and the time (lifetime) present in the intermediate reaction system is longer than the measurement limit.

一方、律速段階の活性化エネルギーが低いと反応が速く進行し、瞬時に生成物へと変換されて、その中間体を分光学的な手法で捕捉することが困難になる場合が予想される。   On the other hand, when the activation energy in the rate-limiting step is low, the reaction proceeds fast and is instantaneously converted into a product, and it may be difficult to capture the intermediate by a spectroscopic method.

しかし、(1)式より、反応温度Tを下げることで反応速度を遅延させることができるため、通常の反応温度で中間体を捕捉することが困難な場合でも、測定条件を調整すれば捕捉が可能になると考えられる。   However, since the reaction rate can be delayed by lowering the reaction temperature T from the formula (1), even if it is difficult to capture the intermediate at the normal reaction temperature, it can be captured by adjusting the measurement conditions. It will be possible.

また、反応系中に複数の同じ活性化エネルギーを持つ律速段階が存在する場合には、UVスペクトルなどで測定すると、時間とともにに吸収がシフトしていくことが予想される。この場合、上述のように反応温度Tで測定条件を調整することで、個々の中間体由来のスペクトルを個別に捕捉することが可能になると考えられる。   In addition, when there are a plurality of rate-determining steps having the same activation energy in the reaction system, it is expected that the absorption shifts with time when measured by a UV spectrum or the like. In this case, it is considered that the spectra derived from the individual intermediates can be individually captured by adjusting the measurement conditions at the reaction temperature T as described above.

ただし、律速段階前の中間体(図2のGS2)とその前段階の中間体(図2のGS1)と間の活性化エネルギー(図2のΔE)が低い場合、2つの中間体(図2のGS1、GS2)が平衡に近い状態となって共存する可能性が想定される。 However, when the activation energy (ΔE 1 in FIG. 2) between the intermediate before the rate-limiting step (GS2 in FIG. 2) and the intermediate in the previous step (GS1 in FIG. 2) is low, two intermediates (see FIG. 2 GS1, GS2) are likely to coexist in a state close to equilibrium.

この場合でも、2つの中間体(図2のGS1、GS2)のエネルギーが3kcal/mol程度の差があれば、ボルツマン分布に則り、片方に大きく存在比率が偏る。例えば、エネルギー差が3kcal/mol標準状態での存在比率は99.6/0.4となる。律速段階前の中間体が他の中間体と平衡状態にあり、その中間体同士のエネルギー差がほとんどない場合は、反応溶液中に複数の中間体錯体が同程度の濃度で存在しうるが、後述のとおり、本発明では推算スペクトルの和を用いて、複数の中間体錯体の構造を推定することもできる。   Even in this case, if the energy of the two intermediates (GS1 and GS2 in FIG. 2) has a difference of about 3 kcal / mol, the existence ratio is greatly biased to one side according to the Boltzmann distribution. For example, the abundance ratio when the energy difference is 3 kcal / mol standard state is 99.6 / 0.4. If the intermediate before the rate-limiting step is in equilibrium with other intermediates and there is almost no energy difference between the intermediates, multiple intermediate complexes may be present in the reaction solution at the same concentration. As will be described later, in the present invention, the structure of a plurality of intermediate complexes can be estimated using the sum of estimated spectra.

生成物と遷移金属錯体とは、UVスペクトルの吸収領域が大きく異なるため、触媒単体や反応物、生成物各々と異なるスペクトルが反応系中で観測された場合、そのスペクトルは律速段階前の反応中間体単独のスペクトルと考えるのが合理的である。   Since the absorption range of the UV spectrum is greatly different between the product and the transition metal complex, if a spectrum different from that of the catalyst alone, the reactant, or the product is observed in the reaction system, the spectrum is the reaction intermediate before the rate-limiting step. It is reasonable to think of the spectrum as a single body.

(金属錯体検出の原理)
反応系中に比較的安定に存在する金属錯体は、その吸収がMLCT(Metal to ligand Charge Transfer)と言われる特徴的な吸収に由来している。系中に錯体から壊れた有機化合物が多く存在していても、有機金属錯体由来の吸収波長とは大きく異なるため重なることはなく、有機化合物とは区別できる。これは実測データおよびTD-DFT計算結果から示されている。
(Principle of metal complex detection)
The metal complex that exists relatively stably in the reaction system is derived from characteristic absorption called MLCT (Metal to ligand Charge Transfer). Even if there are many organic compounds broken from the complex in the system, they are different from the absorption wavelength derived from the organometallic complex, so they do not overlap and can be distinguished from the organic compounds. This is shown from measured data and TD-DFT calculation results.

金属錯体は、結合している有機化合物や配位子の種類、数、溶媒の種類や数によって、それぞれ特有の吸収波形となることがTD-DFT計算を検討することで分かった。吸収波形はNMRやIRに比べて単調であるが、錯体の構造によって異なるため、同定が可能になる。   It was found by examining the TD-DFT calculation that the metal complex has a specific absorption waveform depending on the type and number of organic compounds and ligands bonded, and the type and number of solvents. The absorption waveform is monotonous compared to NMR and IR, but can be identified because it differs depending on the structure of the complex.

TD-DFT計算および実測スペクトルを用いた錯体構造の推算に、更に理論計算による反応熱を用いて金属錯体構造の候補を効率的に絞り込むことができる。   The metal complex structure candidates can be efficiently narrowed down further by using the heat of reaction by theoretical calculation for the estimation of the complex structure using the TD-DFT calculation and the measured spectrum.

溶液中で存在すると想定しうる金属錯体構造を全て組み立てて、理論計算による構造最適化を実施する。   All metal complex structures that can be assumed to exist in solution are assembled, and structural optimization is performed by theoretical calculation.

〔実施の形態1〕
(構造推定装置1の構成)
次に、本発明の実施の一形態について図1〜図4に基づいて説明する。図1は、構造推定装置1の構成を示す概略図である。
[Embodiment 1]
(Configuration of structure estimation apparatus 1)
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the structure estimation apparatus 1.

図1に示すように、構造推定装置1は、制御部20、入力部11、出力部12および記憶部13を備えている。   As shown in FIG. 1, the structure estimation apparatus 1 includes a control unit 20, an input unit 11, an output unit 12, and a storage unit 13.

入力部11は、遷移金属錯体、当該遷移金属錯体を含む反応系の有機溶媒、および上記遷移金属錯体の触媒対象となる反応物(対象化合物)をそれぞれ特定する特定情報をユーザが入力するための入力装置であり、例えば、キーボード、マウスまたはタッチパネルである。   The input unit 11 is for a user to input specific information for specifying a transition metal complex, an organic solvent in a reaction system including the transition metal complex, and a reactant (target compound) that is a catalyst target of the transition metal complex. An input device, for example, a keyboard, a mouse, or a touch panel.

出力部12は、構造推定装置1が推定した遷移金属錯体の構造等の情報を出力するための出力装置であり、例えば、液晶ディスプレイなどの表示装置またはプリンタである。   The output unit 12 is an output device for outputting information such as the structure of the transition metal complex estimated by the structure estimation device 1, and is, for example, a display device such as a liquid crystal display or a printer.

制御部20は、構造推定装置1を制御するものであり、取得部(取得手段)2、配位子特定部(配位子特定手段)3、候補決定部(候補決定手段)4、3次元構造決定部5、構造最適化部6、スペクトル推算部(スペクトル推算手段)7、吸収曲線作成部8、比較部(比較手段)9および候補選別部(候補選別手段)10を備えている。   The control unit 20 controls the structure estimation apparatus 1 and includes an acquisition unit (acquisition unit) 2, a ligand identification unit (ligand identification unit) 3, a candidate determination unit (candidate determination unit) 4, and three-dimensional. A structure determination unit 5, a structure optimization unit 6, a spectrum estimation unit (spectrum estimation unit) 7, an absorption curve creation unit 8, a comparison unit (comparison unit) 9, and a candidate selection unit (candidate selection unit) 10 are provided.

(取得部2)
取得部2は、入力部11を介して、上記特定情報を取得し、取得した特定情報を配位子特定部3および候補決定部4へ出力する。
(Acquisition part 2)
The acquisition unit 2 acquires the specific information via the input unit 11 and outputs the acquired specific information to the ligand specification unit 3 and the candidate determination unit 4.

(配位子特定部3)
配位子特定部3は、取得部2が取得した特定情報が示す遷移金属錯体が予め有している配位子(第1配位子)、上記特定情報が示す反応物から生じる可能性のある配位子(第2配位子)、および第2配位子が反応物から脱離した後の化合物である脱離後反応物(脱離後化合物)を特定する。
(Ligand specific part 3)
The ligand identification unit 3 may be generated from a ligand (first ligand) that the transition metal complex indicated by the specific information acquired by the acquisition unit 2 has in advance, or a reactant indicated by the specific information. A certain ligand (second ligand) and a post-desorption reactant (post-desorption compound) that is a compound after the second ligand is desorbed from the reactant are identified.

第1および第2配位子および脱離後反応物を特定する方法としては、反応物から生じる配位子、遷移金属錯体から生じる配位子、および反応物から配位子が脱離することによって生じる脱離後反応物を特定するために必要な情報を構造データファイル13aとして記憶部13に格納しておき、配位子特定部3は、この構造データファイル13aを参照することにより第1、第2配位子および脱離後反応物を特定すればよい。   As a method for identifying the first and second ligands and the reactant after elimination, the ligand generated from the reactant, the ligand resulting from the transition metal complex, and the ligand is eliminated from the reactant. Information necessary for specifying the post-desorption reactant generated by the above is stored in the storage unit 13 as a structure data file 13a, and the ligand specifying unit 3 refers to the structure data file 13a so that the first The second ligand and the reaction product after elimination may be specified.

反応物に関しては、反応物で切れやすい構造部位(例えば脱離基)を切断し、その脱離基(すなわち、第2配位子)および脱離基を切断した反応物(脱離後反応物)を列挙する。脱離基としては、例えばハロゲン原子やトシル基、メシル基、トリフラート基、シリル基、シリルオキシ基、水素原子などが挙げられる。反応物を脱離させた場合、脱離後の電荷は何れもアニオンとする。   With respect to the reactant, a structure (e.g., a leaving group) that is easily cleaved by the reactant is cleaved, and the leaving group (i.e., the second ligand) and the reactant cleaved from the leaving group (the reactant after elimination) ). Examples of the leaving group include a halogen atom, a tosyl group, a mesyl group, a triflate group, a silyl group, a silyloxy group, and a hydrogen atom. When the reactant is desorbed, any charge after desorption is an anion.

なお、第1および第2配位子は、それぞれ複数種類存在することも有り得る。配位子とは、遷移金属に配位できるヘテロ原子を有しており、反応系中では構造の変化、劣化が起こらない化合物全てを指す。   In addition, there may be a plurality of types of the first and second ligands. A ligand has all the compounds which have a hetero atom which can coordinate to a transition metal, and a structure change and deterioration do not occur in a reaction system.

(候補決定部4)
候補決定部4は、取得部2が取得した特定情報が示す有機溶媒の分子、反応物、配位子特定部3が特定した第1、第2配位子および脱離後反応物からなる群から選ばれる少なくとも1種類の物質が、特定情報が示す遷移金属錯体が含む遷移金属に配位または結合することよって生じる遷移金属錯体を、遷移金属錯体候補(以下、錯体候補と略称する)として複数決定する。
(Candidate determination unit 4)
The candidate determination unit 4 is a group consisting of organic solvent molecules, reactants, the first and second ligands identified by the ligand identification unit 3 and the post-desorption reactants indicated by the specific information acquired by the acquisition unit 2. A plurality of transition metal complexes generated by coordinating or binding to a transition metal included in the transition metal complex indicated by the specific information is selected as a plurality of transition metal complex candidates (hereinafter abbreviated as complex candidates). decide.

例えば、候補決定部4は、上述の第1および第2配位子、反応物、脱離後反応物、および/または溶媒分子を遷移金属上に1から6配位まで配位させた、可能性のある全ての結合関係を定義する。   For example, the candidate determination unit 4 may coordinate the first and second ligands, reactants, post-elimination reactants, and / or solvent molecules described above from 1 to 6 coordinates on the transition metal. Define all possible connection relationships.

候補決定部4は、上記結合関係(換言すれば、各錯体候補の構造)を示す結合表14を作成し、記憶部13に格納する。結合表14に示される錯体候補には、それぞれ識別番号(ID)が与えられている。候補決定部4における処理の詳細については後述する。   The candidate determination unit 4 creates a binding table 14 indicating the above binding relationship (in other words, the structure of each complex candidate) and stores it in the storage unit 13. Each complex candidate shown in the binding table 14 is given an identification number (ID). Details of the processing in the candidate determination unit 4 will be described later.

(3次元構造決定部5)
3次元構造決定部5は、候補決定部4が決定した錯体候補の構造を、量子化学計算するための3次元座標(初期3次元座標)として表現する。3次元構造決定部5における初期3次元座標の生成方法は、公知のものでよく、3次元構造決定部5として市販のソフトであるCORINA(www.molecular-networks.com)またはCONCORD(www.tripos.com)を用いることもできる。幾つかのコンフォメーションをとり得る可能性がある場合には、全ての構造を発生させる。
(3D structure determination unit 5)
The three-dimensional structure determination unit 5 represents the structure of the complex candidate determined by the candidate determination unit 4 as three-dimensional coordinates (initial three-dimensional coordinates) for quantum chemical calculation. The method for generating the initial three-dimensional coordinates in the three-dimensional structure determining unit 5 may be a known one, and the commercially available software for the three-dimensional structure determining unit 5 is CORINA (www.molecular-networks.com) or CONCORD (www.tripos .com). If there is a possibility of taking several conformations, all structures are generated.

(構造最適化部6)
構造最適化部6は、量子化学計算により、3次元構造決定部5が決定した構造(すなわち、候補決定部4が決定した錯体候補の構造)の最適構造(化学的に最も安定な構造)をそれぞれ決定する。
(Structure optimization unit 6)
The structure optimization unit 6 calculates the optimal structure (chemically most stable structure) of the structure determined by the three-dimensional structure determination unit 5 (ie, the structure of the complex candidate determined by the candidate determination unit 4) by quantum chemical calculation. Decide each.

初期座標が与えられた錯体の構造最適化には、DFT(Density Functional Theory)法やab-initio法が知られている。DFT法については、例えばB3LYP、B3PW91、MPW1PW91の手法を用いる。ab-initio法では、Hartree-Hock法やMP法などを用いる。基底関数としては、例えば3-21Gや6-31G(d)、6-31+G(d,f)を用いることができる。これらの基底関数では取り扱えない原子や金属についてはLANL2DZ等を用いればよい。   The DFT (Density Functional Theory) method and the ab-initio method are known for optimizing the structure of a complex given initial coordinates. For the DFT method, for example, the methods of B3LYP, B3PW91, and MPW1PW91 are used. In the ab-initio method, the Hartree-Hock method, the MP method, or the like is used. As the basis function, for example, 3-21G, 6-31G (d), 6-31 + G (d, f) can be used. For atoms and metals that cannot be handled by these basis functions, LANL2DZ or the like may be used.

構造最適化の場合には、真空での最適化方法または溶媒効果を考慮した計算手法を用いる。溶媒効果の計算方法としては、PCM(Polarizable Continuum Model)法、IEFPCM(Integral Equation Formalism PCM)法、SCFPCM(Self-Consistent Isodensity Polarized Continuum Model)法、COMSO(Conductor-like Screening Model)法等を用いる。   In the case of structure optimization, a vacuum optimization method or a calculation method considering the solvent effect is used. As a calculation method of the solvent effect, a PCM (Polarizable Continuum Model) method, an IEFPCM (Integral Equation Formalism PCM) method, a SCFPCM (Self-Consistent Isodensity Polarized Continuum Model) method, a COMSO (Conductor-like Screening Model) method, or the like is used.

(スペクトル推算部7)
スペクトル推算部7は、候補決定部4が決定した錯体候補の少なくとも一部について、TD-DFT計算により、そのUVスペクトルの吸収波長ごとの強度を推算する。TD-DFT計算を実施する場合には、上述の溶媒効果を考慮した計算を実施することが好ましい。
(Spectrum estimation unit 7)
The spectrum estimation unit 7 estimates the intensity for each absorption wavelength of the UV spectrum by TD-DFT calculation for at least a part of the complex candidates determined by the candidate determination unit 4. When performing the TD-DFT calculation, it is preferable to perform the calculation considering the solvent effect described above.

TD-DFT計算を実施する際の手法は、例えばB3LYP、B3PW91、MPW1PW91の手法を用いる。基底関数としては、例えば3-21Gや6-31G(d)、6-31+G(d,f)等を用いることができる。これらの基底関数では取り扱えない原子や金属についてはLANL2DZ等を用いればよい。   As a method for performing the TD-DFT calculation, for example, the methods of B3LYP, B3PW91, and MPW1PW91 are used. As the basis function, for example, 3-21G, 6-31G (d), 6-31 + G (d, f), or the like can be used. For atoms and metals that cannot be handled by these basis functions, LANL2DZ or the like may be used.

ただし、構造最適化に用いた手法および基底関数と同じ手法をTD-DFT計算に用いる必要はない。溶媒効果については、PCM法、IEFPCM法、SCFPCM法、COMSO法等を用いる。特に計算手法としては、6-31G(d)またはMPW1PW91が、溶媒効果についてはIEFPCM法が望ましい。   However, it is not necessary to use the same method as the method and basis function used for the structure optimization for the TD-DFT calculation. For the solvent effect, PCM method, IEFPCM method, SCFPCM method, COMSO method or the like is used. In particular, 6-31G (d) or MPW1PW91 is preferable as a calculation method, and IEFPCM method is preferable as a solvent effect.

(吸収曲線作成部8)
吸収曲線作成部8は、スペクトル推算部7によって得られた不連続なUVスペクトル波長の強度を示す離散値(励起スペクトル推算値)を、ガウス関数やローレンツ関数、あるいは2つの関数の組合せを用いて平滑化し、遷移金属錯体の実測の紫外可視吸収スペクトルと類似するように、連続的なスペクトル波形に変換する。
(Absorption curve creation unit 8)
The absorption curve creation unit 8 uses a discrete value (excitation spectrum estimation value) indicating the intensity of the discontinuous UV spectrum wavelength obtained by the spectrum estimation unit 7 using a Gaussian function, a Lorentz function, or a combination of two functions. It is smoothed and converted to a continuous spectral waveform so that it resembles the measured UV-visible absorption spectrum of the transition metal complex.

この平滑化の際の半値幅は、文献Journal of Physical Chemistry A, vol.106, 7399〜7406(2002)に記載されている0.4eVを参考にして、0.2〜0.5eV付近の値を用いて実測スペクトルの波形に近くなるように数値を変化させればよい。   The half width at the time of smoothing was measured using a value in the vicinity of 0.2 to 0.5 eV with reference to 0.4 eV described in the Journal of Physical Chemistry A, vol.106, 7399-7406 (2002). What is necessary is just to change a numerical value so that it may become close to the waveform of a spectrum.

吸収曲線作成部8は、作成したUVスペクトルの連続波形を示す情報(推算UVスペクトルデータ13b)を記憶部13に格納する。   The absorption curve creation unit 8 stores information (estimated UV spectrum data 13b) indicating the created continuous waveform of the UV spectrum in the storage unit 13.

(比較部9)
比較部9は、吸収曲線作成部8が作成したUVスペクトル(推算UVスペクトル)と、特定情報が示す遷移金属錯体、有機溶媒および反応物の混合物を実測することによって得られた実測UVスペクトルとを比較し、当該実測UVスペクトルに最も似た推算UVスペクトルを特定する。実測UVスペクトルを示すデータ(実測UVスペクトルデータ13c)は、予め記憶部13に格納されている。
(Comparator 9)
The comparison unit 9 calculates the UV spectrum (estimated UV spectrum) created by the absorption curve creation unit 8 and the actually measured UV spectrum obtained by actually measuring the mixture of the transition metal complex, the organic solvent, and the reactant indicated by the specific information. The estimated UV spectrum most similar to the actually measured UV spectrum is identified. Data indicating the actually measured UV spectrum (actually measured UV spectrum data 13c) is stored in the storage unit 13 in advance.

より具体的には、比較部9は、推算UVスペクトルの形状と、実測UVスペクトルの形状とを、吸収極大(UVスペクトルの波形のピーク)が形成される波長、最大強度の吸収極大が形成される波長(λmax)、吸収極大の数、および吸収極大の強度比などに関して比較することにより、実測UVスペクトルの形状と最も類似している形状を有する推算UVスペクトルが推算された錯体候補を選び出す。   More specifically, the comparison unit 9 forms the estimated UV spectrum shape and the measured UV spectrum shape, the wavelength at which the absorption maximum (the peak of the waveform of the UV spectrum) is formed, and the maximum intensity absorption maximum. By comparing the wavelength (λmax), the number of absorption maxima, the intensity ratio of the absorption maxima, and the like, a complex candidate having an estimated UV spectrum having a shape most similar to the shape of the actually measured UV spectrum is selected.

比較部9が推算UVスペクトルと実測UVスペクトルとを比較するために用いる基準は、少なくとも1つあればよいが、1つの基準のみに基づく比較では、錯体候補を1つに絞り込むことが困難な場合が多いため、複数の基準を組み合わせて比較することが好ましい。   The comparison unit 9 may use at least one standard for comparing the estimated UV spectrum and the actual UV spectrum, but it is difficult to narrow down the complex candidates to one in the comparison based on only one standard. Therefore, it is preferable to compare a plurality of criteria in combination.

また、TD-DFT計算から得られた推算UVスペクトルは、金属種によって、スペクトル全体が短波長側に移動している場合があるため、その影響も考慮に入れて最も類似したUVスペクトルを選び出すことが好ましい。短波長側に移動する割合は計算方法によって異なり、例えばNi錯体では、実測UVスペクトルに比べて約30から50nm程度、短波長側にシフトした推算値が得られる。   In addition, the estimated UV spectrum obtained from the TD-DFT calculation may be shifted to the short wavelength side depending on the metal species, so the most similar UV spectrum should be selected in consideration of the effect. Is preferred. The rate of movement to the short wavelength side varies depending on the calculation method. For example, in the case of a Ni complex, an estimated value shifted to the short wavelength side by about 30 to 50 nm as compared with the actually measured UV spectrum is obtained.

(候補選別部10)
候補選別部10は、比較部9が絞り込んだ錯体候補が複数存在する場合に、これらの錯体候補から、実在する可能性の低い錯体候補を除去する。換言すれば、候補選別部10は、比較部9が特定した複数の錯体候補をさらに絞り込む。候補選別部10における処理の詳細については後述する。候補選別部10は、絞り込んだ錯体候補を示す情報を出力部12へ出力する。
(Candidate selection unit 10)
When there are a plurality of complex candidates narrowed down by the comparison unit 9, the candidate selection unit 10 removes complex candidates that are unlikely to exist from these complex candidates. In other words, the candidate selection unit 10 further narrows down the plurality of complex candidates specified by the comparison unit 9. Details of processing in the candidate selection unit 10 will be described later. The candidate selection unit 10 outputs information indicating the narrowed complex candidates to the output unit 12.

なお、錯体候補が1つに絞り込めなかった場合には、候補選別部10は、絞り込んだ複数の錯体候補を示す情報を出力部12へ出力すればよい。   If the number of complex candidates cannot be narrowed down to one, the candidate selection unit 10 may output information indicating the plurality of narrowed complex candidates to the output unit 12.

(候補決定部4における錯体候補の決定方法)
TD-DFT計算を実施する錯体候補は、(1)反応系に加える反応物そのもの、(2)上記反応物から生じる配位子(第2配位子)、(3)上記反応物から配位子を脱離させることによって生じる化合物(脱離後反応物)および(4)反応系の溶媒分子、(5)遷移金属錯体が予め有している配位子(第1配位子)のうちの一部または全部からなる組合せで遷移金属に結合または配位させた錯体の全てとする。
(Method of determining complex candidates in candidate determination unit 4)
Complex candidates for performing TD-DFT calculation are (1) the reactant itself added to the reaction system, (2) the ligand (second ligand) generated from the reactant, and (3) the coordination from the reactant. Of the compound (reaction product after elimination) generated by desorbing the child and (4) the solvent molecule of the reaction system, and (5) the ligand (first ligand) previously possessed by the transition metal complex All of the complexes bonded or coordinated to the transition metal in a combination of a part or all of

候補決定部4は、中心に遷移金属を置き、その遷移金属に配位し得る全ての配位子、溶媒分子、反応物、脱離後反応物について、全ての組合せで錯体を形成させる。   The candidate determination unit 4 places a transition metal at the center, and forms a complex with all combinations of all ligands, solvent molecules, reactants, and post-elimination reactants that can coordinate to the transition metal.

そして、候補決定部4は、各錯体候補の構造を示す結合表14を作成する。この結合表14は、後述する表3に示すように、遷移金属に配位する配位子および遷移金属に結合する化合物(反応物および脱離後反応物)の種類および数を示すものである。   And the candidate determination part 4 produces the coupling | bonding table | surface 14 which shows the structure of each complex candidate. As shown in Table 3 to be described later, this binding table 14 indicates the type and number of ligands coordinated to the transition metal and compounds (reactants and post-elimination reactants) that bind to the transition metal. .

(比較部9における錯体候補の絞込み方法)
比較部9は、表1に示すM1〜4、M6の手法のうちの少なくとも一部の手法を用いて錯体候補の絞込みを行う。
(Method for narrowing down complex candidates in the comparison unit 9)
The comparison unit 9 narrows down complex candidates using at least a part of the methods M1 to 4 and M6 shown in Table 1.

Figure 0005155845
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表1に、実測UVスペクトルと理論計算からの推算UVスペクトルとを比較して、錯体候補を絞り込む手法の例を示している。表1に示す絞込み方法M1、M2、M3、M4、M6は、スペクトル波形の比較であり、比較部9によって用いられる手法であるが、M5は、各錯体候補の安定性に基づいて錯体候補を絞り込む手法であり、候補選別部10によって用いられる手法である。   Table 1 shows an example of a method for narrowing down the complex candidates by comparing the actually measured UV spectrum with the estimated UV spectrum from the theoretical calculation. The narrowing-down methods M1, M2, M3, M4, and M6 shown in Table 1 are spectral waveform comparisons and are methods used by the comparison unit 9, but M5 selects complex candidates based on the stability of each complex candidate. This is a method of narrowing down and is a method used by the candidate selection unit 10.

なお、M1〜4、M6の手法において、実測UVスペクトルとの比較を可能にするために、推算UVスペクトルの吸収極大を30から50nm長波長側にシフトした幅のある値で比較することが好ましい。   In the methods of M1 to M4 and M6, in order to enable comparison with the actually measured UV spectrum, it is preferable to compare the absorption maximum of the estimated UV spectrum with a value having a width shifted from the 30 to 50 nm long wavelength side. .

また、比較対象の波長領域は、実測UVスペクトルの測定状況によるが、200nmより短波長領域では、有機化合物の吸収が多く見られるため、実用的ではない。比較対象の波長領域は、通常の遷移金属錯体のMetal-to-Ligand励起由来の吸収が認められる、300nmから800nmの間が好ましい。   Further, the wavelength region to be compared depends on the measurement state of the actually measured UV spectrum, but in the wavelength region shorter than 200 nm, a large amount of organic compound is observed, which is not practical. The wavelength region to be compared is preferably between 300 nm and 800 nm in which absorption derived from metal-to-ligand excitation of a normal transition metal complex is observed.

比較部9は、表1に示すM1〜4、M6の手法のうちの1手法だけでは錯体候補を1つに特定できない場合、複数の手法を併用すればよい。すなわち、比較部9は、推算UVスペクトルと実測UVスペクトルとの比較を、(M1)UVスペクトルの波形がピークとなる波長(ピーク位置の波長)、(M2)吸収波長の1次微分曲線の極大数(すなわち、UVスペクトルの波形のピークの数)、(M3)複数の吸収極大がある場合の、吸収極大間の波長の差分、(M4)複数の吸収極大がある場合の、各吸収極大における吸収強度の相対比、(M6)UVスペクトルの波形全体の形状の比較、のうちの少なくとも1つについて行う。   When the comparison unit 9 cannot identify a single complex candidate by only one of the methods M1 to M4 and M6 shown in Table 1, a plurality of methods may be used in combination. That is, the comparison unit 9 compares the estimated UV spectrum with the actually measured UV spectrum by (M1) the wavelength at which the waveform of the UV spectrum peaks (wavelength at the peak position), and (M2) the maximum of the first derivative curve of the absorption wavelength. Number (ie, the number of peaks in the waveform of the UV spectrum), (M3) difference in wavelength between absorption maxima when there are multiple absorption maxima, (M4) at each absorption maxima when there are multiple absorption maxima This is performed for at least one of the relative ratio of absorption intensity and (M6) comparison of the shape of the entire waveform of the UV spectrum.

複数の絞込み方法を用いる場合、その順番は任意である。その中でも、M1の次にM2、そしてM3、M4の順序が好ましい。通常、M1、M2の順で絞込みを行うが、他の手法や順序の指定も可能である。   When using a plurality of narrowing-down methods, the order is arbitrary. Among these, the order of M2, M3, and M4 after M1 is preferable. Normally, narrowing down is performed in the order of M1 and M2, but other methods and orders can be specified.

絞込みによって、最終的に1つ錯体候補を決めたいが、複数の候補が残る場合がある。その場合、手法M3、 M4、 M6では定量的な数値評価するため、その数値を用いて順位を付けることも可能である。   Although it is desired to finally determine one complex candidate by narrowing down, a plurality of candidates may remain. In that case, since the method M3, M4, and M6 performs quantitative numerical evaluation, it is also possible to rank using the numerical values.

(手法M6の詳細)
表1の絞込み方法M6では、実測UVスペクトルの特徴的な吸収極大のピークと、TD-DFT計算から求めた推算UVスペクトルの吸収極大のピークとを合わせるように全体の吸収強度を補正する。この際の特徴的な吸収極大としては、例えば最も短波長側の吸収を選択することができる。また、比較する範囲の波長を例えば300nmから800nmに限定する。
(Details of Method M6)
In the narrowing-down method M6 in Table 1, the overall absorption intensity is corrected so that the characteristic absorption maximum peak of the actually measured UV spectrum matches the absorption maximum peak of the estimated UV spectrum obtained from the TD-DFT calculation. As a characteristic absorption maximum at this time, for example, absorption on the shortest wavelength side can be selected. Further, the wavelength in the range to be compared is limited to, for example, 300 nm to 800 nm.

そして、ある単位波長毎の吸収強度の差分の2乗の総和で実測スペクトルと推算スペクトルとの差異を数値化する。単位波長としては例えば2nmにする。差異の数値が小さいほど、実測スペクトルに近いと評価する。   Then, the difference between the measured spectrum and the estimated spectrum is quantified by the sum of the squares of the differences in absorption intensity for each unit wavelength. For example, the unit wavelength is 2 nm. The smaller the difference value, the closer it is to the measured spectrum.

絞込み手法M6では、これだけで1つの錯体を絞り込むことが可能であるが、計算量が多くなるため、他の手法との組合せも可能である。   With the narrowing-down method M6, it is possible to narrow down one complex by itself, but since the amount of calculation increases, a combination with other methods is also possible.

(候補選別部10における錯体候補絞込み方法)
候補選別部10は、比較部9が特定した推算UVスペクトルが複数存在する場合、すなわち、比較部9によって錯体候補が1つに絞り込めなかった場合に、比較部9が特定した複数の錯体候補について、これらの錯体候補の安定性を比較することで錯体候補をさらに絞り込む。候補選別部10における錯体候補絞込み方法について以下に説明する。
(Method for narrowing down complex candidates in the candidate selection unit 10)
The candidate selection unit 10 determines a plurality of complex candidates specified by the comparison unit 9 when there are a plurality of estimated UV spectra specified by the comparison unit 9, that is, when the comparison unit 9 cannot narrow down the complex candidates to one. , Further narrow down the complex candidates by comparing the stability of these complex candidates. A method for narrowing down complex candidates in the candidate selection unit 10 will be described below.

表1の絞込み手法M5である錯体安定性の比較は、中性配位子が錯体に結合することによって、どの程度安定化するかをエネルギーで数値化して比較するものである。中性配位子とは、電荷を持たない配位子や溶媒を指す。   The comparison of the stability of the complex, which is the narrowing-down method M5 in Table 1, is to compare the degree of stabilization by binding the neutral ligand to the complex by quantifying with energy. A neutral ligand refers to a ligand or solvent having no charge.

錯体の安定化のエネルギーの算出に際して、比較できる錯体グループは、共通錯体部分構造を有していることを前提とする。共通部分構造としては、例えば、金属にアニオン配位子Rが結合した構造で、アニオン配位子Rの数を固定し、中性配位子Lの有無および配位数は任意とする分類(分類A)、あるいは、さらに中性配位子の種類を固定して中性配位子数のみ任意の共通部分構造とした分類(分類B)を想定する。   In calculating the stabilization energy of the complex, it is assumed that the complex groups that can be compared have a common complex partial structure. As the common partial structure, for example, a structure in which an anionic ligand R is bonded to a metal, the number of the anionic ligand R is fixed, and the presence or absence of the neutral ligand L and the coordination number are arbitrary ( A classification A) or a classification (classification B) in which the type of neutral ligand is fixed and the number of neutral ligands is arbitrary common partial structure is assumed.

アニオン配位子とは、脱離基を有する反応物の脱離基部位を切断した2つの構造で、アニオンを付与した配位子および、金属塩のカウンターアニオンを指し、中性配位子は通常の配位子および溶媒を指す。   An anionic ligand is a structure in which a leaving group of a reactant having a leaving group is cleaved, and refers to a ligand provided with an anion and a counter anion of a metal salt. Refers to normal ligands and solvents.

表2に分類Aおよび分類Bの例を示す。   Table 2 shows examples of classification A and classification B.

Figure 0005155845
Figure 0005155845

表2のR1、R2は、それぞれ異なる種類のアニオン配位子を意味し、L1、L2はそれぞれ異なる中性配位子を意味している。表2の分類Aに関しては、アニオン配位子R1が2つ配位しているグループ(IDが1から7の錯体)と、R1、R2が1ずつ配位している錯体グループ(IDが8から12の錯体)とに分類されている。   R1 and R2 in Table 2 mean different types of anionic ligands, and L1 and L2 mean different neutral ligands. Regarding classification A in Table 2, a group in which two anionic ligands R1 are coordinated (complex with ID 1 to 7) and a complex group in which R1 and R2 are coordinated one by one (ID is 8) To 12 complexes).

また、表2の分類Bでは、分類Aの各グループが中性配位子の構成(数および種類)によって、さらに細分化される。   Moreover, in the category B of Table 2, each group of the category A is further subdivided according to the structure (number and type) of neutral ligands.

共通部分構造を持つ比較可能な錯体グループ中で安定性を比較する場合、錯体グループ内に含まれる全ての中性配位子について、1錯体での最大の配位子数を中性配位子種毎にカウントする。配位子の上限は6以下の範囲で指定できるが、取り得る錯体構造を網羅的に発生させる目的において、6配位を上限にすることが望ましい。   When comparing stability in comparable complex groups with common substructures, the maximum number of ligands per complex for all neutral ligands in the complex group Count by species. The upper limit of the ligand can be specified in the range of 6 or less, but it is desirable to make 6-coordinate the upper limit for the purpose of comprehensively generating possible complex structures.

グループ内の各錯体について、各中性配位子数と最大配位子数との差を取り、その差分の中性配位子のエネルギーを元の錯体のエネルギーに加算する。全ての錯体について同様のエネルギーを算出し、錯体をエネルギーの低い順に並べ替え、最も低いエネルギー(最安定エネルギー)の錯体を決定する。他のグループ内の錯体については、最安定エネルギーからの差分を算出し、その値が大きいほど不安定化していると見なすことで、この錯体グループ内の安定性を比較する。   For each complex in the group, the difference between the number of each neutral ligand and the maximum number of ligands is taken, and the energy of the neutral ligand of the difference is added to the energy of the original complex. The same energy is calculated for all the complexes, and the complexes are rearranged in order of increasing energy to determine the lowest energy (most stable energy) complex. For the complexes in other groups, the difference from the most stable energy is calculated, and the stability in this complex group is compared by assuming that the larger the value is, the more unstable it is.

共通部分構造を持つ比較可能な錯体グループ内で、検討対象に許容しうる錯体を絞り込む場合、この最安定エネルギーからの差異が30kcal/mol以下などに設定することができる。   When narrowing down the acceptable complexes to be examined in the comparable complex group having a common partial structure, the difference from the most stable energy can be set to 30 kcal / mol or less.

(構造推定装置1における処理の流れ)
次に、構造推定装置1における処理の流れの一例について、図3を参照しつつ説明する。図3は、構造推定装置1における処理の流れの一例を示すフローチャートである。
(Processing flow in the structure estimation apparatus 1)
Next, an example of a processing flow in the structure estimation apparatus 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a process flow in the structure estimation apparatus 1.

まず、取得部2は、入力部11を介して、ユーザから、遷移金属錯体、有機溶媒、および対象化合物をそれぞれ特定する特定情報を取得し、取得した特定情報を配位子特定部3および候補決定部4へ出力する(S1)(取得工程)。   First, the acquisition unit 2 acquires specific information for specifying the transition metal complex, the organic solvent, and the target compound from the user via the input unit 11, and the acquired specific information is used as the ligand specification unit 3 and the candidate. It outputs to the determination part 4 (S1) (acquisition process).

特定情報を受け取ると、配位子特定部3は、記憶部13に格納された構造データファイル13aを参照することにより、特定情報が示す遷移金属錯体が予め有している第1配位子、特定情報が示す対象化合物から生じる第2配位子、および第2配位子が対象化合物から脱離した後の脱離後反応物を特定する(S2)。   When the specific information is received, the ligand specifying unit 3 refers to the structure data file 13a stored in the storage unit 13 so that the transition metal complex indicated by the specific information has a first ligand, The second ligand generated from the target compound indicated by the specific information and the post-desorption reactant after the second ligand is desorbed from the target compound are specified (S2).

配位子特定部3は、特定した第1、第2配位子および脱離後反応物を示す情報を候補決定部4へ出力する。   The ligand specifying unit 3 outputs information indicating the specified first and second ligands and the post-elimination reactant to the candidate determining unit 4.

候補決定部4は、特定情報が示す有機溶媒の分子、反応物、配位子特定部3が特定した第1または第2配位子または脱離後反応物、もしくはそれらの組み合わせが、特定情報が示す遷移金属錯体が含む遷移金属に配位または結合することよって生じる遷移金属錯体を、錯体候補として複数決定する(S3)(候補決定工程)。   The candidate determination unit 4 includes the identification information of the organic solvent molecule indicated by the specific information, the reactant, the first or second ligand specified by the ligand specifying unit 3 or the post-elimination reactant, or a combination thereof. A plurality of transition metal complexes generated by coordinating or binding to the transition metal included in the transition metal complex represented by (1) are determined as complex candidates (S3) (candidate determination step).

候補決定部4は、各錯体候補にIDを付与するとともに、各錯体候補の構造を示す結合表14を作成し、記憶部13に格納する。   The candidate determination unit 4 assigns an ID to each complex candidate, creates a binding table 14 indicating the structure of each complex candidate, and stores it in the storage unit 13.

次に、3次元構造決定部5は、結合表14が示す錯体候補の構造から、理論計算用の初期3次元座標を生成し、生成した初期3次元座標を、錯体候補のIDと対応付けて構造最適化部6へ出力する(S4)。   Next, the three-dimensional structure determination unit 5 generates initial three-dimensional coordinates for theoretical calculation from the structure of the complex candidate indicated by the binding table 14, and associates the generated initial three-dimensional coordinates with the ID of the complex candidate. It outputs to the structure optimization part 6 (S4).

構造最適化部6は、理論計算プログラムを用いて、3次元構造決定部5が生成した初期3次元座標が示す錯体候補の構造を最適化する(S5)。理論計算プログラムとしては、例えばGaussian(www.gaussian.com)またはDMOL3(www.accelrys.com)などが挙げられる。最適化の手法としては、DFT計算のB3LYPまたはB3PW91、MPW1PW91などが挙げられる。基底関数としては、6-31G(d)や6-31+G(d,f)のレベルで計算することで、精度の良い最適化構造が得られる。また構造最適化には通常、真空中での計算を行う方が短時間で収束するが、溶媒効果を考慮した計算手法を用いることもできる。   The structure optimization unit 6 uses the theoretical calculation program to optimize the structure of the complex candidate indicated by the initial three-dimensional coordinates generated by the three-dimensional structure determination unit 5 (S5). Examples of the theoretical calculation program include Gaussian (www.gaussian.com) or DMOL3 (www.accelrys.com). As an optimization method, B3LYP or B3PW91 of DFT calculation, MPW1PW91, etc. are mentioned. As the basis function, a highly accurate optimized structure can be obtained by calculating at a level of 6-31G (d) or 6-31 + G (d, f). In addition, the structure optimization usually converges in a shorter time when the calculation is performed in a vacuum, but a calculation method considering the solvent effect can also be used.

構造最適化部6は、最適化した各錯体候補の構造を示す情報(最適構造情報)を、錯体候補のIDと対応付けてスペクトル推算部7へ出力する。   The structure optimization unit 6 outputs information indicating the structure of each optimized complex candidate (optimum structure information) to the spectrum estimation unit 7 in association with the complex candidate ID.

スペクトル推算部7は、最適構造情報を受け取ると、当該最適構造情報が示す各錯体候補のUVスペクトルの推算を、TD-DFT計算によって行う(S6)(スペクトル推算工程)。計算するプログラムとしてはGaussianなどがある。   Upon receipt of the optimum structure information, the spectrum estimation unit 7 estimates the UV spectrum of each complex candidate indicated by the optimum structure information by TD-DFT calculation (S6) (spectrum estimation step). There are Gaussian etc. as a program to calculate.

UVスペクトルの推算手法としてTD-DFT計算の他にCIS法やZINDO(Zerner’s Intermediate Neglect of Differential Overlap)法が知られているが、遷移金属錯体を計算する場合には、TD-DFT計算が最も精度良く推算することができる。TD-DFT計算では、最適化した構造を用いて1点計算を行う。   In addition to TD-DFT calculation, the CIS method and ZINDO (Zerner's Intermediate Neglect of Differential Overlap) method are known as UV spectrum estimation methods, but TD-DFT calculation is the most accurate when calculating transition metal complexes. Can be estimated well. In the TD-DFT calculation, one point calculation is performed using the optimized structure.

さらに、UVスペクトルの推算において、溶媒効果を考慮することが好ましい。溶媒効果を考慮するための方法としては、PCM法やCPCM(polarizable conductor calculation model)法、IEFPCM法、Dipole法、IPCM(Isodensity Polarized Continuum Model)法、SCI−PCM(Self-Consistent Isodensity Polarized Continuum Model)法があるが、PCM法、CPCM法、IEFPCM法、IPCM法およびSCI−PCM法が望ましい。   Furthermore, it is preferable to consider the solvent effect in the estimation of the UV spectrum. Methods for considering the solvent effect include PCM method, CPCM (polarizable conductor calculation model) method, IEFPCM method, Dipole method, IPCM (Isodensity Polarized Continuum Model) method, SCI-PCM (Self-Consistent Isodensity Polarized Continuum Model) PCM method, CPCM method, IEFPCM method, IPCM method and SCI-PCM method are preferable.

スペクトル推算部7は、推算した、各錯体候補の推算UVスペクトルの離散値を、錯体候補のIDと対応付けて吸収曲線作成部8へ出力する。   The spectrum estimation unit 7 outputs the estimated discrete value of the estimated UV spectrum of each complex candidate to the absorption curve creation unit 8 in association with the complex candidate ID.

吸収曲線作成部8は、スペクトル推算部7から出力されたUVスペクトル波長ごとの吸収強度を示す離散値を、ガウス関数やローレンツ関数、あるいは2つの関数の組合せを用いて平滑化し、遷移金属錯体の実測UVスペクトルと類似するように、連続的なスペクトル波形に変換する(S7)。   The absorption curve creation unit 8 smoothes the discrete value indicating the absorption intensity for each UV spectrum wavelength output from the spectrum estimation unit 7 by using a Gaussian function, a Lorentz function, or a combination of two functions, and the transition metal complex. It is converted into a continuous spectrum waveform so as to be similar to the actually measured UV spectrum (S7).

その際に吸収曲線作成部8は、吸収強度をピークの面積に当てる。半値幅については、0.2から0.5eVの値で、適宜調節すればよい。推算UVスペクトルの吸収極大は、錯体の種類によって、数nmから数十nm程度補正することが好ましい。   At that time, the absorption curve creation unit 8 applies the absorption intensity to the peak area. The full width at half maximum may be adjusted appropriately from 0.2 to 0.5 eV. The absorption maximum of the estimated UV spectrum is preferably corrected by several nanometers to several tens of nanometers depending on the type of complex.

例えば、Ni錯体をB3LYP/6-31G(d)レベルで、溶媒効果を考慮した計算手法(IEFPCM法)を併用してのTD-DFT計算を実施した場合、30から50nm程度長波長側に補正することが好ましい。また、MPW1PW91/6-31G(d)を用いて同様の溶媒効果を併用したTD-DFT計算の場合、50から70nm程度長波長側に補正することが好ましい。   For example, when a TD-DFT calculation is performed using a Ni complex at the B3LYP / 6-31G (d) level and a calculation method that takes into account the solvent effect (IEFPCM method), it is corrected to the longer wavelength side by about 30 to 50 nm. It is preferable to do. In the case of TD-DFT calculation using MPW1PW91 / 6-31G (d) and the same solvent effect, it is preferable to correct the wavelength to the long wavelength side by about 50 to 70 nm.

吸収曲線作成部8は、生成した推算UVスペクトルの連続波形を示す情報(推算UVスペクトルデータ13b)を、錯体候補のIDと対応付けて記憶部13に格納する。   The absorption curve creation unit 8 stores information indicating the continuous waveform of the generated estimated UV spectrum (estimated UV spectrum data 13b) in the storage unit 13 in association with the ID of the complex candidate.

そして、比較部9は、記憶部13に格納された推算UVスペクトルデータ13bが示す推算UVスペクトルと、実測UVスペクトルデータ13cが示す実測UVスペクトルとを比較し、実測UVスペクトルに近似する推算UVスペクトルを特定する(S8)(比較工程)。   Then, the comparison unit 9 compares the estimated UV spectrum indicated by the estimated UV spectrum data 13b stored in the storage unit 13 with the actually measured UV spectrum indicated by the actually measured UV spectrum data 13c, and approximates the estimated UV spectrum to the actually measured UV spectrum. (S8) (comparison process).

具体的には、比較部9は、吸収極大の波長、吸収極大の数、および/または吸収極大の相対的な強度を実測UVスペクトルと比較して、最も近い推算UVスペクトルの錯体を、反応溶液中で実測したUVスペクトルに該当する錯体と推定する。   Specifically, the comparison unit 9 compares the wavelength of the absorption maximum, the number of absorption maximums, and / or the relative intensity of the absorption maximum with the actually measured UV spectrum, and determines the closest estimated UV spectrum complex to the reaction solution. It is presumed to be a complex corresponding to the UV spectrum actually measured.

比較部9における比較処理によって錯体候補が1つに絞られた場合(S9にてYES)、比較部9は、1つに絞られた錯体候補の情報(例えば、IDおよび構造式)を出力部12へ出力する。   When the number of complex candidates is reduced to one by the comparison process in comparison unit 9 (YES in S9), comparison unit 9 outputs information (for example, ID and structural formula) of the reduced complex candidates to one. 12 is output.

出力部12は、錯体候補の情報をディスプレイに表示することにより、推定結果をユーザに報知する(S11)。   The output unit 12 notifies the user of the estimation result by displaying information on the complex candidate on the display (S11).

一方、比較部9における比較処理によって錯体候補が1つに絞られなかった場合(S9にてNO)、比較部9は、自身が絞り込んだ複数の錯体候補のIDを候補選別部10へ出力する。   On the other hand, when the number of complex candidates is not narrowed down to one by the comparison process in the comparison unit 9 (NO in S9), the comparison unit 9 outputs the IDs of the plurality of complex candidates narrowed down by itself to the candidate selection unit 10. .

そして、候補選別部10は、比較部9から出力されたIDを有する複数の錯体候補の中から、実在する可能性の低い錯体候補を除去することにより、さらに錯体候補を絞り込む(S10)。具体的には、候補選別部10は、構造データファイル13aおよび結合表14を参照し、錯体形成の反応熱などのエネルギーについて錯体候補間で比較し、より安定な錯体候補を選択する。   And the candidate selection part 10 narrows down a complex candidate further by removing the complex candidate with the low possibility of existing from the some complex candidate which has ID output from the comparison part 9 (S10). Specifically, the candidate selection unit 10 refers to the structure data file 13a and the binding table 14, compares the energy of the complex formation reaction energy among the complex candidates, and selects a more stable complex candidate.

候補選別部10は、絞り込んだ錯体候補の情報(例えば、IDおよび構造式)を出力部12へ出力する。   The candidate selection unit 10 outputs the narrowed complex candidate information (for example, ID and structural formula) to the output unit 12.

出力部12は、錯体候補の情報をディスプレイに表示することにより、推定結果をユーザに報知する(S11)。   The output unit 12 notifies the user of the estimation result by displaying information on the complex candidate on the display (S11).

なお、3次元構造決定部5が生成した初期3次元座標、構造最適化部6が生成した最適構造情報、およびスペクトル推算部7が生成した推算UVスペクトルの離散値は、それぞれ一旦記憶部13に格納されてもよい。   The initial three-dimensional coordinates generated by the three-dimensional structure determination unit 5, the optimum structure information generated by the structure optimization unit 6, and the discrete values of the estimated UV spectrum generated by the spectrum estimation unit 7 are temporarily stored in the storage unit 13, respectively. It may be stored.

(候補決定部4における処理の詳細)
次に、候補決定部4における処理(図3のステップS3)の詳細について、図4を参照しつつ説明する。図4は、候補決定部4における処理の流れの一例を示すフローチャートである。
(Details of processing in candidate determination unit 4)
Next, details of the process (step S3 in FIG. 3) in the candidate determination unit 4 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a process flow in the candidate determination unit 4.

まず、候補決定部4は、反応系中に存在し得る錯体候補の全ての構造を結合表として表現するために必要な情報を、記憶部13に格納された構造データファイル13aを読み出すことにより取得する(S31)。上記結合表は、通常、構造データファイル中に保存されており、容易に情報を取り出せるようにする。構造データファイルとは、化合物を構成している原子の情報、例えば原子種、原子番号、電荷、不斉情報、同位体情報などに、その原子間の結合情報、例えば結合次数などの情報を保存したファイルを指す。例えば、Elsevier MDL社(http://www.mdl.com)が提唱しているSDFileフォーマットなどが挙げられる。   First, the candidate determination unit 4 acquires information necessary for expressing all the structures of complex candidates that may exist in the reaction system as a binding table by reading the structure data file 13a stored in the storage unit 13. (S31). The join table is usually stored in a structure data file so that information can be easily retrieved. A structure data file stores information about the atoms that make up a compound, such as atomic species, atomic numbers, charges, asymmetry information, and isotope information, as well as information such as bond order between the atoms. Points to the file. An example is the SDFile format proposed by Elsevier MDL (http://www.mdl.com).

このとき、候補決定部4は、Ni、Cu、Fe、Cr、Co、V、Mn、Mo、RuまたはAgを含む遷移金属錯体候補のうちの少なくとも1つを決定するための情報を構造データファイル13aを読み出すことにより取得することができる。   At this time, the candidate determining unit 4 stores information for determining at least one of transition metal complex candidates including Ni, Cu, Fe, Cr, Co, V, Mn, Mo, Ru, or Ag as a structure data file. It can be obtained by reading 13a.

また、候補決定部4は、特定情報が示す金属錯体の中心金属に配位子が配位できる最大数を指定し、指定しない場合は6に設定するとともに、中心金属が取りうる、または考慮すべき価数を指定する。当該価数は、例えばニッケルの場合には0価と2価となり、銅の場合は1価と2価となる。また、候補決定部4は、特定情報が示す金属錯体の電荷を指定する。金属錯体の電荷は金属に配位子を配位させた時の電荷であり、指定しなければ中性とする。   In addition, the candidate determination unit 4 specifies the maximum number of ligands that can be coordinated to the central metal of the metal complex indicated by the specific information. Specify the valence. The valence is, for example, 0 and 2 for nickel, and 1 and 2 for copper. Moreover, the candidate determination part 4 designates the electric charge of the metal complex which specific information shows. The charge of the metal complex is the charge when the ligand is coordinated to the metal and is neutral if not specified.

次に、候補決定部4は、配位子特定部3が特定した第1配位子、第2配位子、および脱離後反応物、および特定情報が示す遷移金属錯体が含む遷移金属を、金属M、アニオン配位子R、中性配位子Lに分類する(S32)。アニオン配位子Rは、脱離基を有する反応物の脱離基部位を切断した2つの構造について、アニオンを付与した配位子および、金属塩のカウンターアニオンを指す。脱離基としてはハロゲン、トシレート、メシレート、アセトキシ等が挙げられる。中性配位子は反応を促進するために添加する配位子や溶媒、金属原料として元々配位している配位子を指す。   Next, the candidate determination unit 4 selects the transition metal included in the transition metal complex indicated by the first ligand, the second ligand, the post-elimination reactant, and the specific information specified by the ligand specifying unit 3. , Metal M, anionic ligand R, and neutral ligand L (S32). The anion ligand R refers to a ligand to which an anion has been added and a counter anion of a metal salt with respect to two structures obtained by cleaving the leaving group site of a reactant having a leaving group. Leaving groups include halogen, tosylate, mesylate, acetoxy and the like. The neutral ligand refers to a ligand or a solvent added to promote the reaction, or a ligand originally coordinated as a metal raw material.

次に、候補決定部4は、ステップS32で分類したアニオン配位子Rおよび中性配位子Lの中から初期値として1つの配位子(例えば、アニオン配位子R1)を選択する(S33)。   Next, the candidate determination unit 4 selects one ligand (for example, anion ligand R1) as an initial value from the anion ligand R and the neutral ligand L classified in step S32 ( S33).

次に、候補決定部4は、ステップS33または後述するステップS38において選択されてきた配位子または配位子セットを金属Mに配位させた結合表を発生させる(S34)。   Next, the candidate determination unit 4 generates a binding table in which the ligand or ligand set selected in step S33 or step S38 described later is coordinated to the metal M (S34).

そして、候補決定部4は、その結合表を基に、ステップS35において、金属の価数およびアニオン配位子の配位数から錯体の電荷を算出し、これら金属の価数および錯体の電荷が、ステップS31で指定した条件を満たすかどうかを判定する。条件を満たしている場合(S35にてYES)は、ステップS36へ、条件を満たしていない場合(S35にてNO)は、ステップS37へ進む。   The candidate determination unit 4 calculates the charge of the complex from the valence of the metal and the coordination number of the anion ligand based on the binding table, and the valence of the metal and the charge of the complex are calculated. Whether or not the condition specified in step S31 is satisfied is determined. If the condition is satisfied (YES in S35), the process proceeds to step S36. If the condition is not satisfied (NO in S35), the process proceeds to step S37.

ステップS36では、候補決定部4は、錯体の結合表14を構造データファイル13aに追加し、保存する。この構造データファイル13aには図4に示すフローで得られた錯体構造の全結合表が保存されている。なお、図1には、便宜上1つの結合表14のみを示している。   In step S36, the candidate determination unit 4 adds the complex binding table 14 to the structure data file 13a and stores it. In this structure data file 13a, the total binding table of the complex structure obtained by the flow shown in FIG. 4 is stored. FIG. 1 shows only one combination table 14 for convenience.

候補決定部4は、ステップS37において、これまで発生させていない配位子数であって、その配位子数がステップS31で指定した数以下となるアニオン配位子Rおよび中性配位子Lの組合せが存在するかどうかを判定する。   In step S37, the candidate determination unit 4 determines the number of ligands that have not been generated so far, and the number of ligands is equal to or less than the number specified in step S31. It is determined whether a combination of L exists.

当該組合せが存在しなければ(S37にてNO)、候補決定部4は、処理を終了させる。組合せが存在する場合には(S37にてYES)、候補決定部4は、ステップ38において、これまでにない新規の組合せを発生させる(S38)。この場合、アニオン配位子Rおよび中性配位子Lのうちから選ばれる少なくとも1組の配位子の組合せがあれば良く、配位子数の上限はステップS31で設定した条件を満たさなければならない。   If the combination does not exist (NO in S37), candidate determination unit 4 ends the process. If there is a combination (YES in S37), candidate determination unit 4 generates a new combination that has never existed in step 38 (S38). In this case, a combination of at least one ligand selected from an anionic ligand R and a neutral ligand L is sufficient, and the upper limit of the number of ligands must satisfy the conditions set in step S31. I must.

そして、候補決定部4は、ステップS38で発生させた配位子の組合せに基づいて、錯体構造の結合表を生成する(S34)。   And the candidate determination part 4 produces | generates the coupling | bonding table | surface of a complex structure based on the combination of the ligand produced | generated by step S38 (S34).

(変更例)
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、各実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
(Example of change)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in each embodiment are also included. It is included in the technical scope of the present invention.

例えば、比較部9が複数の異なる基準に基づいて、推算UVスペクトルと実測UVスペクトルとを比較する場合、各基準に基づく絞込みと、候補選別部10による絞込みとを組み合わせてもよい。   For example, when the comparison unit 9 compares the estimated UV spectrum and the actually measured UV spectrum based on a plurality of different criteria, the narrowing based on each criterion and the narrowing by the candidate selection unit 10 may be combined.

構造推定装置1は、候補決定部4が決定した遷移金属錯体候補から、実在する可能性の低い遷移金属錯体候補を除去する候補選別部(候補選別手段)をさらに備え、スペクトル推算部7は、候補選別部によって絞り込まれた錯体候補のUVスペクトルをそれぞれ推算してもよい。   The structure estimation apparatus 1 further includes a candidate selection unit (candidate selection unit) that removes transition metal complex candidates that are unlikely to exist from the transition metal complex candidates determined by the candidate determination unit 4, and the spectrum estimation unit 7 includes: You may each estimate the UV spectrum of the complex candidate narrowed down by the candidate selection part.

換言すれば、候補選別部10による錯体候補の絞込みを、候補決定部4によって決定された錯体候補に対して行ってもよい。   In other words, the complex selection by the candidate selection unit 10 may be performed on the complex candidates determined by the candidate determination unit 4.

錯体構造計算時に、錯体候補を安定性で絞り込む場合、最安定な錯体のみを選択するのではなく、ある程度不安定な錯体についても、候補として取り扱うことが好ましい。例えば、最安定な錯体に比べて30kcal/molより不安定な錯体は候補錯体から除く。   When the complex candidates are narrowed down by stability at the time of calculating the complex structure, it is preferable not to select only the most stable complex, but also treat a complex that is unstable to some extent as a candidate. For example, complexes that are more unstable than 30 kcal / mol compared to the most stable complexes are excluded from candidate complexes.

あるいは、金属に隣接する配位子や溶媒、反応物が金属とほとんど結合していない距離に離れている錯体については、候補から除外してもよい。結合がほとんどない距離としては例えば4Å以上と定義することもできる。   Alternatively, a ligand or solvent adjacent to the metal, or a complex separated by a distance where the reactant is hardly bonded to the metal may be excluded from the candidates. For example, the distance having almost no coupling can be defined as 4 mm or more.

さらに、配位子、溶媒および/または反応物と金属とが結合して錯体を形成する反応熱を、構造最適化から得られるエネルギーから算出し、吸熱反応であり反応熱が大きい錯体は、候補錯体から外すこともできる。この場合の吸熱の反応熱は、例えば30kcal/mol以上と設定することも可能である。   Furthermore, the heat of reaction in which a ligand, solvent and / or reactant and metal are combined to form a complex is calculated from the energy obtained from the structure optimization. It can also be removed from the complex. In this case, the endothermic reaction heat can be set to 30 kcal / mol or more, for example.

また、比較部9は、複数の推算UVスペクトルの和が、実測UV可視スペクトルと一致する場合には、溶液中には2種類の錯体が混在していると推定してもよい。   Moreover, the comparison part 9 may estimate that two types of complexes are mixed in the solution, when the sum of a plurality of estimated UV spectra matches the actually measured UV-visible spectrum.

推算UVスペクトルの中に実測UVスペクトル全体を再現している適当な錯体は存在しないが、一部のUVスペクトルは再現できている場合、複数の錯体が共存している可能性がある。その場合、複数の推算スペクトルを足し合わせて、実測UVスペクトルにできる場合には、複数の錯体が反応系中に平衡状態で存在していると推定してもよい。   There is no suitable complex that reproduces the entire measured UV spectrum in the estimated UV spectrum. However, if some UV spectra can be reproduced, a plurality of complexes may coexist. In that case, when a plurality of estimated spectra are added to form an actually measured UV spectrum, it may be estimated that a plurality of complexes exist in an equilibrium state in the reaction system.

また、ユーザが、遷移金属錯体、有機溶媒、反応物、第1および第2配位子、および脱離後反応物をそれぞれ特定する特定情報を、入力部11を介して入力する構成としてもよい。この場合、取得部2は、当該特定情報を取得し、候補決定部4は、当該特定情報を用いて結合表14を生成するため、配位子特定部3は不要となる。ただし、ユーザの負担を考慮すると、配位子特定部3を設ける方が好ましい。   Alternatively, the user may input specific information for specifying the transition metal complex, the organic solvent, the reactant, the first and second ligands, and the post-elimination reactant through the input unit 11. . In this case, since the acquisition unit 2 acquires the specific information, and the candidate determination unit 4 generates the binding table 14 using the specific information, the ligand specification unit 3 is unnecessary. However, in consideration of the burden on the user, it is preferable to provide the ligand specifying unit 3.

本発明の一実施例について図5〜図10に基づいて説明すれば、以下のとおりである。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

ジシクロオクタジエニルニッケル(遷移金属錯体)にビピリジン(配位子)および臭化ベンゼン(反応物)をテトラヒドロフラン溶媒中で添加したときの、溶液中での錯体構造について、UVスペクトルを測定した。この実測UVスペクトルを図5に示した。吸収極大(λmax)は476nmであった。   UV spectrum was measured for the complex structure in solution when bipyridine (ligand) and benzene bromide (reactant) were added to dicyclooctadienyl nickel (transition metal complex) in tetrahydrofuran solvent. This measured UV spectrum is shown in FIG. The absorption maximum (λmax) was 476 nm.

一方、上記遷移金属錯体(ジシクロオクタジエニルニッケル)、配位子(ビピリジン)、反応物(臭化ベンゼン)および溶媒(テトラヒドロフラン)を特定する特定情報を構造推定装置1へ入力し、遷移金属錯体構造の推定を行った。   On the other hand, specific information for specifying the transition metal complex (dicyclooctadienyl nickel), ligand (bipyridine), reactant (benzene bromide) and solvent (tetrahydrofuran) is input to the structure estimation apparatus 1, and the transition metal The complex structure was estimated.

まず、配位子特定部3における処理により、Niに配位させる中性配位子としてはシクロオクタジエン(COD)、テトラヒドロフラン(THF)、ビピリジン(Bpy)、アニオン配位子としてブロモアニオン(Br)、フェニルアニオン(Ph)が特定された。   First, as a neutral ligand to be coordinated to Ni by treatment in the ligand specific part 3, cyclooctadiene (COD), tetrahydrofuran (THF), bipyridine (Bpy), and bromo anion (Br) as an anionic ligand are used. ), A phenyl anion (Ph) was identified.

候補決定部4における処理により、これらの配位子から得られる全ての組み合せを発生させると71種類の錯体が得られた。表3に全71錯体のリストを示す。ただし、今回はNiの価数は、通常比較的安定に存在しうる、0価と2価とに限定した。   When all combinations obtained from these ligands were generated by the processing in the candidate determination unit 4, 71 types of complexes were obtained. Table 3 shows a list of all 71 complexes. However, this time, the valence of Ni is limited to 0 and 2 which can usually exist relatively stably.

Figure 0005155845
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3次元構造決定部5における処理により、得られた71種類の錯体構造について、それぞれ3次元初期座標が生成され、構造最適化部6における処理により、Gaussianで最適化構造が計算された。この際に計算手法および基底関数として、B3LYP/6-31G(d)を使用した。   Three-dimensional initial coordinates were generated for each of the 71 complex structures obtained by the processing in the three-dimensional structure determination unit 5, and the optimized structure was calculated in Gaussian by the processing in the structure optimization unit 6. At this time, B3LYP / 6-31G (d) was used as a calculation method and a basis function.

そして、スペクトル推算部7における処理により、上記最適化構造を用いて、溶媒効果を考慮する計算手法(IEFPCM法)を併用して、B3LYP/6-31G(d)でTD-DFT計算が行われた。   Then, TD-DFT calculation is performed by B3LYP / 6-31G (d) using the above optimization structure and the calculation method considering the solvent effect (IEFPCM method) by the processing in the spectrum estimation unit 7. It was.

そして、吸収曲線作成部8における処理により、TD-DFT計算から得られた各錯体候補の吸収波長ごとの吸収強度が、ガウス関数を用いて平滑化された。この場合の半値幅として0.4eVを用いた。推算されたUVスペクトルの推算値を表3に示す。   And by the process in the absorption curve preparation part 8, the absorption intensity for every absorption wavelength of each complex candidate obtained from TD-DFT calculation was smooth | blunted using the Gaussian function. In this case, 0.4 eV was used as the half width. Table 3 shows the estimated values of the estimated UV spectrum.

そして、比較部9における処理により、実測UVスペクトルと最も近い推算UVスペクトルを示す錯体候補を71錯体候補から探した。   And by the process in the comparison part 9, the complex candidate which shows the estimated UV spectrum nearest to the measurement UV spectrum was searched from 71 complex candidates.

図5に示す実測UVスペクトルは、300から800nmの範囲では476nmに1つの吸収極大(λmax)がある。TD-DFT計算では30から50nm程度短波長側に推定されることを考慮して、420から450nmに吸収極大を持つと推算された錯体として、No.8、10、16、29、33の5つの錯体候補が該当した。各錯体候補の推算スペクトルを図6〜図10に示す。   The measured UV spectrum shown in FIG. 5 has one absorption maximum (λmax) at 476 nm in the range of 300 to 800 nm. In consideration of the fact that the TD-DFT calculation is estimated to be on the short wavelength side of about 30 to 50 nm, as the complexes estimated to have an absorption maximum from 420 to 450 nm, Nos. 8, 10, 16, 29, and 33 Two candidate complexes were found. The estimated spectrum of each complex candidate is shown in FIGS.

錯体No.8およびNo.10は、何れもジフェニルニッケル錯体であり、溶媒のTHFの配位数が異なるだけである。候補選別部10における処理により、2つの錯体の安定化エネルギーを比較すると、No.10の方が8.5kcal/mol安定であり、No.8は錯体候補から外された。   Complexes No. 8 and No. 10 are both diphenyl nickel complexes, and differ only in the coordination number of THF as a solvent. When the stabilization energies of the two complexes were compared by processing in the candidate selection unit 10, No. 10 was more stable at 8.5 kcal / mol, and No. 8 was excluded from the complex candidates.

さらに、比較部9における処理によって、溶媒の配位による安定化エネルギーから絞り込んだ候補錯体No.10、16、29および30について、推算UVスペクトルの1次微分曲線と、実測UVスペクトルの1次微分曲線との極大数(ピーク数)を比較した。1次微分曲線の極大値の数を表4に示す。   Further, for candidate complexes Nos. 10, 16, 29, and 30 narrowed down from the stabilization energy due to the coordination of the solvent by the processing in the comparison unit 9, the first derivative curve of the estimated UV spectrum and the first derivative of the measured UV spectrum The maximum number (peak number) with the curve was compared. Table 4 shows the number of local maximum values of the first derivative curve.

Figure 0005155845
Figure 0005155845

表4に示すように、UVスペクトルの1次微分曲線の極大数から、錯体No.16と実測値とはともに3つと一致することから、溶液中の錯体はNo.16の構造を取っていることが推定できた。   As shown in Table 4, from the maximum number of the first derivative curve of the UV spectrum, both of the complex No. 16 and the measured value coincide with three, so the complex in the solution has the structure of No. 16. I was able to estimate.

本実施例では、錯体の安定化エネルギーを、TD-DFT計算後の推算UVスペクトル比較時の候補絞込みに用いたが、構造計算時での絞込みも可能である。表5に、分類Aのアニオン配位子のみ固定した錯体グループ内での安定性の比較による絞込みの結果を示す。   In this example, the stabilization energy of the complex was used for narrowing down candidates at the time of comparison of estimated UV spectra after TD-DFT calculation, but narrowing down at the time of structure calculation is also possible. Table 5 shows the results of narrowing down the comparison of stability within a complex group in which only an anion ligand of class A is fixed.

Figure 0005155845
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また、表6には分類Bのアニオン配位子を固定し、中性配位子の種類を固定した錯体グループ内での安定性による絞込みの結果を示す。表5および表6記載のNo.は表3記載の錯体No.に該当する。   Table 6 shows the results of narrowing down by stability in a complex group in which an anionic ligand of class B is fixed and the type of neutral ligand is fixed. The numbers in Tables 5 and 6 correspond to the complex numbers in Table 3.

Figure 0005155845
Figure 0005155845

安定性比較の対象とした錯体は、理論計算による構造最適化が行えなかった18錯体(No. 6, 9, 14, 20, 24, 28, 34, 42, 48, 53, 54, 56, 62, 63, 64, 66, 68, 71)を除いた、53錯体で行った。表5および6のNo.の次の列には、表3の金属に配位している配位子の種類および数から、安定性を比較する錯体グループに分類(分類Aあるいは分類B)した錯体グループ内の最安定な錯体のNo.を記載している。分類の際には、表3記載の配位子について、PhおよびBrをアニオン配位子とし、Bpy、CODおよびTHFを中性配位子として取り扱った。   The complexes for which the stability was compared were 18 complexes (No. 6, 9, 14, 20, 24, 28, 34, 42, 48, 53, 54, 56, 62) that could not be optimized by theoretical calculation. , 63, 64, 66, 68, 71). The next column of No. in Tables 5 and 6 is classified into the complex groups for comparison of stability (Class A or Class B) based on the type and number of ligands coordinated to the metals in Table 3. The number of the most stable complex in the complex group is described. In classification, Ph and Br were treated as anionic ligands, and Bpy, COD and THF were treated as neutral ligands for the ligands listed in Table 3.

表5および6の3つ目の列には、各グループ内の最安定錯体からのエネルギー差を記載し、4つ目の列には、エネルギー差が30kcal/mol以内の錯体に○を、それ以上の錯体には×を記載している。エネルギー差が30kcal/mol以上の×の錯体は絞込みによって除外の対象にすることができる。この安定性による絞込みによって、TD-DFT計算を実施する錯体候補数が削減でき、推定に要する時間を短縮することが期待できる。   The third column in Tables 5 and 6 describes the energy difference from the most stable complex in each group, and the fourth column shows ○ for complexes with energy differences within 30 kcal / mol. X is described in the above complex. Complexes with an energy difference of 30 kcal / mol or more can be excluded by narrowing down. By narrowing down by this stability, the number of complex candidates for performing the TD-DFT calculation can be reduced, and it can be expected to shorten the time required for estimation.

〔実施の形態2〕
本発明の他の実施形態について図11〜図12に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、実施の形態1と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS. In addition, about the member similar to Embodiment 1, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

遷移金属錯体の特徴の1つとして、配位子場によって遷移金属のd軌道が分裂し、縮退がとけることで、様々な電子状態をとることが挙げられる。例えば2価のニッケルの電子配置は3d軌道に8つの電子を有している。正8面体型の6配位の場合、その軌道は、エネルギーの低い軌道からt2g群の3つ軌道(dxy, dxz, dyz)とeg群の2つの軌道(dz2, dx2-dy2)とに分裂し、8つの電子はt2g群に6つ入り、残りの2つの原子がeg群の2つの軌道に別々に平行のスピンで入ることで(フント則)、3重項状態(高スピン状態)の電子配置をとる。   One of the characteristics of the transition metal complex is that the transition metal d orbital is split by the ligand field and degenerates to take various electronic states. For example, the electron configuration of divalent nickel has 8 electrons in the 3d orbit. In the case of a regular octahedral 6-coordinate, the orbit is split from a low energy orbit into three orbitals of the t2g group (dxy, dxz, dyz) and two orbits of the eg group (dz2, dx2-dy2). The eight electrons enter the t2g group, and the remaining two atoms enter the two orbitals of the eg group separately with parallel spins (Hund's law). The triplet state (high spin state) Take electronic configuration.

一方、同じ2価のニッケルでも配位子が平面4配位に入ると、d軌道は異なった分裂となり、エネルギーの低い方から、dxy, dyzが同じレベルで、次に、dx2、dxy、そして最も高い軌道としてdx2-dy2となる。この場合、8つの電子はエネルギーの低い軌道からdxy, dyz, dz2, dxyの軌道に電子が対となって入り、スピンが存在しない1重項状態(低スピン状態)をとる。この低スピン状態の錯体のみでNMRの測定が可能になる。   On the other hand, when the ligand enters the plane 4-coordinate even with the same divalent nickel, the d orbitals are split differently, and dxy and dyz are at the same level from the lowest energy, then dx2, dxy, and The highest trajectory is dx2-dy2. In this case, the eight electrons take a pair of electrons from the low energy orbit to the dxy, dyz, dz2, and dxy orbitals and take a singlet state (low spin state) in which no spin exists. NMR measurement is possible only with this low spin state complex.

高スピンおよび低スピン状態は錯体の配位子によって決まってくるが、NMRやESRで錯体の配位子を特定することが困難であり、さらにどの配位子の場合にどのような形態の配位状態をとるかも予想が困難な場合が多い。   The high spin and low spin states are determined by the ligand of the complex, but it is difficult to identify the ligand of the complex by NMR or ESR. In many cases, it is difficult to predict whether or not the position state will be taken.

本発明で注目しているUVスペクトルは、HOMOおよびHOMOから幾つかのエネルギーの低い軌道からLUMOおよびLUMOから幾つかエネルギーの高い軌道への電子の励起に伴う光の吸収スペクトルである。錯体のスピン状態が変わると、そのスピンを占有しているHOMOおよびLUMOの軌道レベルも変化してくる。   The UV spectrum of interest in the present invention is the absorption spectrum of light accompanying the excitation of electrons from HOMO and HOMO to some low energy orbitals to LUMO and LUMO to some high energy orbitals. When the spin state of the complex changes, the orbital levels of HOMO and LUMO occupying the spin also change.

そのため、UVで吸収され励起されるエネルギー値が変化し、結果として観測されるUVスペクトルの吸収極大や波形が異なってくる。このスピン状態の変化によるUVスペクトルの変化はTD-DFT計算で忠実に再現されるため、UVスペクトルから錯体の構造に加えて、電子のスピン状態まで特定することが可能になる。つまり、磁化測定(SQUID)や高周波のESRを用いなくても、軌道の孤立電子の有無までも推測可能となってくる。   Therefore, the energy value absorbed and excited by UV changes, and as a result, the absorption maximum and waveform of the observed UV spectrum differ. Since the change of the UV spectrum due to the change of the spin state is faithfully reproduced by the TD-DFT calculation, it is possible to specify the electron spin state in addition to the complex structure from the UV spectrum. That is, it is possible to estimate whether or not there are lone electrons in the orbit without using magnetization measurement (SQUID) or high-frequency ESR.

本実施の形態に係る構造推定装置30は、このような技術思想に基づくものであり、候補決定部4が決定した錯体候補の最適構造を決定する場合に、異なる電子状態を有する最適構造を各錯体候補について決定し、その安定性を考慮することにより遷移金属錯体の構造推定の精度を高めるものである。   The structure estimation apparatus 30 according to the present embodiment is based on such a technical idea. When determining the optimal structure of the complex candidate determined by the candidate determination unit 4, each of the optimal structures having different electronic states is determined. The accuracy of the structure estimation of the transition metal complex is improved by determining the candidate complex and considering its stability.

図11は、構造推定装置30の構成を示す概略図である。同図に示すように、構造推定装置30は、構造推定装置1とは異なり、構造最適化部32、スピン多重度選択部(電子状態選択手段)33を含む制御部31を備えている。   FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a configuration of the structure estimation apparatus 30. As shown in the figure, unlike the structure estimation apparatus 1, the structure estimation apparatus 30 includes a control unit 31 including a structure optimization unit 32 and a spin multiplicity selection unit (electronic state selection means) 33.

上述した構造推定装置1の構造最適化部6は、量子化学計算により、3次元構造決定部5が決定した構造の最適構造をそれぞれ決定するが、このとき各構造の電子状態については考慮していなかった。例えば、構造最適化部6は、各錯体候補の電子状態(スピン多重度)が1重項であると仮定して計算を行うものであった。   The structure optimization unit 6 of the structure estimation apparatus 1 described above determines the optimum structure of the structure determined by the three-dimensional structure determination unit 5 by quantum chemistry calculation. At this time, the electronic state of each structure is taken into consideration. There wasn't. For example, the structure optimization unit 6 performs the calculation assuming that the electronic state (spin multiplicity) of each complex candidate is a singlet.

これに対して構造最適化部32は、各錯体候補の電子状態を考慮して最適構造を決定するものである。具体的には、構造最適化部32は、3次元構造決定部5が算出した初期3次元座標が示す遷移金属錯体候補の構造の最適構造を、当該遷移金属錯体候補が取り得る複数の電子状態のそれぞれについて、量子化学計算により決定する。換言すれば、構造最適化部32は、複数の電子状態をとる可能性がある遷移金属を錯体候補が有している場合、全ての可能性のある電子状態についての当該錯体候補の最適構造を決定する。   On the other hand, the structure optimization unit 32 determines the optimum structure in consideration of the electronic state of each complex candidate. Specifically, the structure optimization unit 32 has a plurality of electronic states that can be taken by the transition metal complex candidate as the optimum structure of the transition metal complex candidate indicated by the initial three-dimensional coordinates calculated by the three-dimensional structure determination unit 5. Each of these is determined by quantum chemical calculation. In other words, when the complex candidate has a transition metal that may take a plurality of electronic states, the structure optimization unit 32 determines the optimal structure of the complex candidate for all possible electronic states. decide.

そして、構造最適化部32は、全ての可能性のある電子状態について、錯体候補ごとにそのエネルギーを計算する。ここで述べる電子状態とはスピン多重度を指している。スピン多重度は、金属の価数および配位子によって値を変えることがあり、その数は決まっており、孤立電子の占有する軌道数で決まる。例えば1の軌道で孤立電子が占有している場合、金属を含む化合物は2重項、2つの軌道の場合は3重項とよぶ。   And the structure optimization part 32 calculates the energy for every complex candidate about all the possible electronic states. The electronic state described here refers to the spin multiplicity. The spin multiplicity may vary depending on the valence of the metal and the ligand, and the number is determined, and is determined by the number of orbitals occupied by lone electrons. For example, when lone electrons occupy one orbit, a compound containing a metal is called a doublet, and a triplet in the case of two orbits.

例えば、Ni(II)の場合には、配位子によって1重項と3重項との2種類のスピン多重度をとる可能性があり、1重項を低スピン状態、3重項を高スピン状態と呼ぶ場合がある。この1重項の錯体はNMR観測が可能でESR観測が不可能であるのに対して、3重項の錯体は磁化測定(SQUID)や高周波のESRで観測可能であり、NMR観測は不可能となる。   For example, in the case of Ni (II), there is a possibility of taking two types of spin multiplicity, singlet and triplet, depending on the ligand, and the singlet is in a low spin state and the triplet is high. Sometimes called a spin state. This singlet complex can be observed by NMR and cannot be observed by ESR, whereas the triplet complex can be observed by magnetization measurement (SQUID) or high-frequency ESR, and cannot be observed by NMR. It becomes.

なお、各錯体金属の取り得る電子状態の種類(1〜3重項のいずれを取り得るのか)を示す錯体金属情報は、予め記憶部13に格納されており、構造最適化部32は、当該錯体金属情報を取得することにより、推定すべき錯体候補の電子状態の種類を決定すればよい。   In addition, the complex metal information which shows the kind of electronic state which each complex metal can take (which can take 1 to 3 triplets) is stored in the storage unit 13 in advance, and the structure optimization unit 32 What is necessary is just to determine the kind of electronic state of the complex candidate which should be estimated by acquiring complex metal information.

スピン多重度選択部33は、構造最適化部32が算出したエネルギーの値を錯体候補ごとに比較し、上記エネルギーの値が最も小さい電子状態の錯体候補をスペクトル推算部7によるUVスペクトルの推算対象として選択する。より具体的には、スピン多重度選択部33は、構造最適化部32が算出した、電子状態のエネルギー(例えば、1重項および3重項のエネルギー)のうち、最もエネルギーの小さい安定なスピン多重度を選択し、当該スピン多重度を有する電子状態の錯体候補を選択する。また、最安定のエネルギーに近い、例えば、最安定なエネルギーから10kcal/mol以内のスピン多重度の異なる錯体候補については、全ての錯体候補をUVスペクトル推算の対象としてもよい。   The spin multiplicity selection unit 33 compares the energy value calculated by the structure optimization unit 32 for each complex candidate, and the spectrum estimation unit 7 calculates the complex candidate in the electronic state having the smallest energy value. Select as. More specifically, the spin multiplicity selection unit 33 calculates the stable spin with the lowest energy among the energy of the electronic state (for example, singlet and triplet energy) calculated by the structure optimization unit 32. A multiplicity is selected, and a complex candidate in an electronic state having the spin multiplicity is selected. Further, for complex candidates having different spin multiplicity close to the most stable energy, for example, within 10 kcal / mol from the most stable energy, all complex candidates may be targets for UV spectrum estimation.

このように、スピン多重度選択部33は、構造最適化部32が推定した、注目する錯体候補における電子状態のうち、最もエネルギーの小さい電子状態を選択し、選択した電子状態を有する錯体候補を特定する。スピン多重度選択部33は、選択した錯体候補を特定する情報をスペクトル推算部7へ出力する。   As described above, the spin multiplicity selection unit 33 selects the electronic state having the lowest energy among the electronic states in the complex candidate of interest estimated by the structure optimization unit 32, and selects the complex candidate having the selected electronic state. Identify. The spin multiplicity selection unit 33 outputs information specifying the selected complex candidate to the spectrum estimation unit 7.

スペクトル推算部7は、スピン多重度選択部33が選択した錯体候補について、TD-DFT計算により、そのUVスペクトルの吸収波長ごとの強度を推算する。スペクトル推算部7の処理は、構造推定装置1における処理と同様である。   The spectrum estimation unit 7 estimates the intensity for each absorption wavelength of the UV spectrum of the complex candidate selected by the spin multiplicity selection unit 33 by TD-DFT calculation. The process of the spectrum estimation unit 7 is the same as the process in the structure estimation apparatus 1.

(構造推定装置30における処理の流れ)
図12は、構造推定装置30における処理の流れの一例を示すフローチャートである。同図に示すステップS41からS44までの処理は、図3に示したステップS1からS4までの処理の流れと同じであるため、その説明を省略する。
(Processing flow in the structure estimation apparatus 30)
FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of a process flow in the structure estimation apparatus 30. The processing from step S41 to S44 shown in the figure is the same as the processing flow from step S1 to S4 shown in FIG.

ステップS45において、構造最適化部32は、3次元構造決定部5が算出した初期3次元座標が示す構造の最適構造を量子化学計算により、それぞれ決定する。このとき、構造最適化部32は、注目する錯体候補が取り得る可能性のあるスピン多重度をそれぞれ採用して当該錯体候補の最適構造を上記スピン多重度ごとに決定する。   In step S45, the structure optimization unit 32 determines the optimum structure indicated by the initial three-dimensional coordinates calculated by the three-dimensional structure determination unit 5 by quantum chemical calculation. At this time, the structure optimization unit 32 adopts the spin multiplicity that can be taken by the target complex candidate, and determines the optimal structure of the complex candidate for each spin multiplicity.

具体的には、構造最適化部32は、記憶部13に格納された錯体金属情報(錯体金属の取り得る電子状態の種類を示す情報)を参照することにより、最適構造を決定しようとする錯体候補が含む錯体金属(遷移金属)が取り得る電子状態の種類(例えば、1重項および3重項)を判定し、判定した各電子状態における最適構造を各錯体候補について決定する。   Specifically, the structure optimization unit 32 refers to the complex metal information stored in the storage unit 13 (information indicating the types of electronic states that can be taken by the complex metal), thereby determining the optimum structure. The type (for example, singlet and triplet) of electronic states that can be taken by the complex metal (transition metal) included in the candidate is determined, and the optimum structure in each determined electronic state is determined for each complex candidate.

なお、構造最適化部32は、注目する錯体候補について複数の電子状態が取り得る場合、互いに異なる電子状態を有する錯体候補のそれぞれにサブIDを付与する。これにより、複数の電子状態を取り得る錯体候補は、当該錯体候補を構成する構成要素(遷移金属、有機溶媒、配位子および反応物)の組み合わせに対して付与されるIDとともに、電子状態(スピン多重度)の違いに応じて付与されるサブIDを有することになる。サブIDが異なれば、互いに別の錯体候補であると認識される。   Note that the structure optimization unit 32 assigns a sub-ID to each of the complex candidates having different electronic states when a plurality of electronic states can be taken for the complex candidate of interest. Thereby, a complex candidate that can take a plurality of electronic states has an electronic state (with an ID given to a combination of components (transition metal, organic solvent, ligand, and reactant) constituting the complex candidate. Sub IDs are assigned according to the difference in spin multiplicity). If the sub-IDs are different, they are recognized as different complex candidates.

さらに、構造最適化部32は、各電子状態における当該錯体候補のエネルギーを算出する(S46)。換言すれば、構造最適化部32は、各錯体候補について、全ての可能性のあるスピン多重度に関してエネルギー計算を行う。例えば、注目する錯体候補が含む錯体金属が1重項および3重項を取り得る場合に、構造最適化部32は、1重項の場合の錯体候補のエネルギーと3重項の場合の錯体候補のエネルギーとを算出する。   Furthermore, the structure optimization unit 32 calculates the energy of the complex candidate in each electronic state (S46). In other words, the structure optimization unit 32 performs energy calculation for all possible spin multiplicity for each complex candidate. For example, when the complex metal included in the target complex candidate can take a singlet and a triplet, the structure optimization unit 32 determines the energy of the complex candidate in the case of singlet and the complex candidate in the case of triplet. To calculate the energy.

構造最適化部32は、上記最適構造を示す情報(最適構造情報)および当該最適構造における錯体候補のエネルギーを示すエネルギー情報を、当該錯体候補のIDおよびサブIDと対応付けてスピン多重度選択部33へ出力する。   The structure optimization unit 32 associates information indicating the optimal structure (optimum structure information) and energy information indicating the energy of the complex candidate in the optimal structure with the ID and sub ID of the complex candidate, and the spin multiplicity selection unit To 33.

ステップS47において、スピン多重度選択部33は、構造最適化部32から受信したエネルギー情報が示すエネルギーを比較し、注目する錯体候補に関する複数のエネルギーのうち、最もエネルギーの小さい安定なスピン多重度を選択する。換言すれば、スピン多重度選択部33は、同じIDを有するが異なるサブIDを有する複数の錯体候補についてそれらのエネルギーを比較し、最もエネルギーの小さい錯体候補を選択する。   In step S47, the spin multiplicity selection unit 33 compares the energy indicated by the energy information received from the structure optimization unit 32, and selects a stable spin multiplicity having the lowest energy among a plurality of energies related to the complex candidate of interest. select. In other words, the spin multiplicity selection unit 33 compares the energies of a plurality of complex candidates having the same ID but different sub IDs, and selects the complex candidate having the lowest energy.

なお、同じIDを有する錯体候補の中で、異なるサブIDを有する錯体候補間のエネルギーの差が10kcal/mol以下の場合には、スピン多重度選択部33は、それらの両方をスペクトル推算部7によるUV推算対象として選択してもよい。   When the energy difference between complex candidates having different sub-IDs among the complex candidates having the same ID is 10 kcal / mol or less, the spin multiplicity selection unit 33 converts both of them into the spectrum estimation unit 7. May be selected as a UV estimation target.

そして、スピン多重度選択部33は、異なるIDを有する全ての錯体候補について上述の選択を行い、選択した錯体候補の最適構造情報と当該錯体候補のIDおよびサブIDとを対応付けてスペクトル推算部7へ出力する。   Then, the spin multiplicity selection unit 33 performs the above-described selection for all complex candidates having different IDs, and associates the optimum structure information of the selected complex candidates with the IDs and sub IDs of the complex candidates, thereby calculating the spectrum estimation unit. 7 is output.

スペクトル推算部7は、最適構造情報を受け取ると、当該最適構造情報が示す各錯体候補のUVスペクトルの推算を、TD-DFT計算によって行う(S48)。これ以降の処理は、図3に示したステップS6からS11までの処理の流れと同じであるため、その説明を省略する。   Upon receipt of the optimal structure information, the spectrum estimation unit 7 estimates the UV spectrum of each complex candidate indicated by the optimal structure information by TD-DFT calculation (S48). The subsequent processing is the same as the processing flow from step S6 to step S11 shown in FIG.

なお、スピン多重度選択部33における錯体候補の絞込みを比較部9によるUVスペクトルの比較の後に行ってもよく、スピン多重度選択部33の処理のタイミングは特に限定されない。   The complex candidates in the spin multiplicity selection unit 33 may be narrowed down after the comparison of the UV spectra by the comparison unit 9, and the processing timing of the spin multiplicity selection unit 33 is not particularly limited.

(変更例)
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、各実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
(Example of change)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in each embodiment are also included. It is included in the technical scope of the present invention.

また、上述した構造推定装置1・30の各ブロック、特に制御部20・31は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにCPUを用いてソフトウェアによって実現してもよい。   Each block of the structure estimation apparatuses 1 and 30 described above, particularly the control units 20 and 31 may be configured by hardware logic, or may be realized by software using a CPU as follows.

すなわち、構造推定装置1・30は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するCPU(central processing unit)、上記プログラムを格納したROM(read only memory)、上記プログラムを展開するRAM(random access memory)、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置(記録媒体)などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである構造推定装置1・30の制御プログラム(構造推定プログラム)のプログラムコード(実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム)をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記構造推定装置1・30に供給し、そのコンピュータ(またはCPUやMPU)が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。   That is, the structure estimation devices 1 and 30 each have a CPU (central processing unit) that executes instructions of a control program that realizes each function, a ROM (read only memory) that stores the program, and a RAM (random access) that expands the program. memory), a storage device (recording medium) such as a memory for storing the program and various data. The object of the present invention is to read the program code (execution format program, intermediate code program, source program) of the control program (structure estimation program) of the structure estimation apparatus 1/30, which is software that implements the functions described above, by a computer This can also be achieved by supplying the recording medium recorded in a possible manner to the structure estimation devices 1 and 30 and reading and executing the program code recorded in the recording medium by the computer (or CPU or MPU).

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー(登録商標)ディスク/ハードディスク等の磁気ディスクやCD−ROM/MO/MD/DVD/CD−R等の光ディスクを含むディスク系、ICカード(メモリカードを含む)/光カード等のカード系、あるいはマスクROM/EPROM/EEPROM/フラッシュROM等の半導体メモリ系などを用いることができる。   Examples of the recording medium include a tape system such as a magnetic tape and a cassette tape, a magnetic disk such as a floppy (registered trademark) disk / hard disk, and an optical disk such as a CD-ROM / MO / MD / DVD / CD-R. Card system such as IC card, IC card (including memory card) / optical card, or semiconductor memory system such as mask ROM / EPROM / EEPROM / flash ROM.

また、構造推定装置1・30を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、LAN、ISDN、VAN、CATV通信網、仮想専用網(virtual private network)、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、IEEE1394、USB、電力線搬送、ケーブルTV回線、電話線、ADSL回線等の有線でも、IrDAやリモコンのような赤外線、Bluetooth(登録商標)、802.11無線、HDR、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。   Moreover, the structure estimation apparatuses 1 and 30 may be configured to be connectable to a communication network, and the program code may be supplied via the communication network. The communication network is not particularly limited. For example, the Internet, intranet, extranet, LAN, ISDN, VAN, CATV communication network, virtual private network, telephone line network, mobile communication network, satellite communication. A net or the like is available. Also, the transmission medium constituting the communication network is not particularly limited. For example, even in the case of wired such as IEEE 1394, USB, power line carrier, cable TV line, telephone line, ADSL line, etc., infrared rays such as IrDA and remote control, Bluetooth ( (Registered trademark), 802.11 wireless, HDR, mobile phone network, satellite line, terrestrial digital network, and the like can also be used. The present invention can also be realized in the form of a computer data signal embedded in a carrier wave in which the program code is embodied by electronic transmission.

本発明の別の実施例について図13〜図14に基づいて説明すれば、以下のとおりである。ここでは、ジブロモニッケル(NiBr)とビピリジン(Bpy)とをテトラヒドロフラン(THF)に溶解した場合について説明する。図13は、ジブロモニッケルとビピリジンとをテトラヒドロフランに溶解した溶液の実測UVスペクトルを示す図である。 Another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. Here, a case where dibromonickel (NiBr 2 ) and bipyridine (Bpy) are dissolved in tetrahydrofuran (THF) will be described. FIG. 13 is a diagram showing an actual measurement UV spectrum of a solution in which dibromonickel and bipyridine are dissolved in tetrahydrofuran.

図13に示すように、ジブロモニッケルとビピリジンとをテトラヒドロフランに溶解した溶液のUVスペクトルは、吸収極大(λmax)が702nmであり、350nmおよび430nmに吸収が見られた。   As shown in FIG. 13, the UV spectrum of a solution of dibromonickel and bipyridine dissolved in tetrahydrofuran has an absorption maximum (λmax) of 702 nm, and absorption was observed at 350 nm and 430 nm.

ジブロモニッケル(遷移金属)、ビピリジン(配位子)およびテトラヒドロフラン(溶媒)の組み合わせでは反応物が生成されず、溶液中では配位子および溶媒が遷移金属に配位子することが知られている。   The combination of dibromonickel (transition metal), bipyridine (ligand) and tetrahydrofuran (solvent) does not produce reactants, and it is known that in solution the ligand and solvent ligand to the transition metal. .

そこで、遷移金属錯体(ジブロモニッケル)、配位子(ビピリジン)および溶媒(テトラヒドロフラン)を特定する特定情報を構造推定装置30へ入力し、遷移金属錯体構造の推定を行った。   Therefore, specific information for specifying the transition metal complex (dibromonickel), the ligand (bipyridine), and the solvent (tetrahydrofuran) was input to the structure estimation apparatus 30 to estimate the transition metal complex structure.

まず、配位子特定部3における処理により、ジブロモニッケルに配位させる中性配位子としてはテトラヒドロフラン(THF)およびビピリジン(Bpy)が特定された。   First, tetrahydrofuran (THF) and bipyridine (Bpy) were specified as neutral ligands to be coordinated to dibromonickel by the treatment in the ligand specifying unit 3.

そして候補決定部4における処理により、上記中性配位子とジブロモニッケルとから得られる全ての組み合せを発生させると9種類の錯体候補が得られた。表7に全9種類の錯体候補のリストを示す。なお、アニオン配位子のブロモアニオンは反応しないため、Niに結合した錯体のみを考慮すればよい。   When all combinations obtained from the neutral ligand and dibromonickel were generated by the processing in the candidate determination unit 4, nine types of complex candidates were obtained. Table 7 shows a list of all nine types of complex candidates. In addition, since the bromo anion of the anion ligand does not react, only the complex bonded to Ni needs to be considered.

Figure 0005155845
Figure 0005155845

3次元構造決定部5における処理により、得られた9種類の錯体候補について、それぞれ3次元初期座標が生成され、構造最適化部32における処理により、Gaussianで最適化構造が計算された。この際に計算手法および基底関数として、B3LYP/6-31G(d)を使用した。   Three-dimensional initial coordinates are generated for each of the nine types of complex candidates obtained by the processing in the three-dimensional structure determination unit 5, and the optimized structure is calculated in Gaussian by the processing in the structure optimization unit 32. At this time, B3LYP / 6-31G (d) was used as a calculation method and a basis function.

このとき構造最適化部32は、9種類の錯体候補のそれぞれについて、1重項および3重項の場合の最適構造を決定した。Niは2価であるため、スピン多重度は1重項と3重項とが考慮される。この情報は、予め記憶部13に格納されており、構造最適化部32によって参照される。   At this time, the structure optimization part 32 determined the optimal structure in the case of a singlet and a triplet about each of nine types of complex candidates. Since Ni is divalent, singlet and triplet are considered for the spin multiplicity. This information is stored in advance in the storage unit 13 and is referred to by the structure optimization unit 32.

さらに、構造最適化部32によって、各錯体候補について、1重項の場合のエネルギーと、3重項の場合のエネルギーとが算出された。   Furthermore, the energy in the case of singlet and the energy in the case of triplet were calculated for each complex candidate by the structure optimization unit 32.

そして、スピン多重度選択部33によって、構造最適化部32が算出したエネルギーが、錯体候補ごとに比較され、注目する錯体候補に関する複数のエネルギーのうち、最もエネルギーの小さい安定なスピン多重度が選択された。   Then, the energy calculated by the structure optimization unit 32 is compared for each complex candidate by the spin multiplicity selection unit 33, and a stable spin multiplicity having the lowest energy is selected from among a plurality of energies related to the complex candidate to be noticed. It was done.

表7に示す9種類(No.1〜9)の全てについて、1重項の場合のエネルギーよりも、3重項の場合のエネルギーの方が小さく、さらに何れも1重項とのエネルギー差は10kcal/mol以上であるため、各錯体候補について3重項を有するものが選択された。   For all nine types shown in Table 7 (Nos. 1 to 9), the energy in the triplet is smaller than the energy in the singlet, and the energy difference from each singlet is Since it is 10 kcal / mol or more, one having a triplet was selected for each complex candidate.

スピン多重度選択部33が選択した錯体候補の最適構造情報は、スペクトル推算部7へ出力され、スペクトル推算部7における処理により、上記最適化構造を用いて、溶媒効果を考慮する計算手法(IEFPCM法)を併用して、B3LYP/6-31G(d)でTD-DFT計算が行われた。   The optimal structure information of the complex candidate selected by the spin multiplicity selection unit 33 is output to the spectrum estimation unit 7, and the calculation method (IEFPCM) considering the solvent effect using the optimized structure by the processing in the spectrum estimation unit 7. TD-DFT calculation was performed using B3LYP / 6-31G (d).

そして、吸収曲線作成部8における処理により、TD-DFT計算から得られた各錯体候補の吸収波長ごとの吸収強度が、ガウス関数を用いて平滑化された。推算されたUVスペクトルの推算値(λmax)を表7に示す。なお、表7では参考として、不安定なスピン多重度(1重項)の電子状態についてもTD-DFT計算によりUVスペクトル(λmax)を推算した結果を示している。   And by the process in the absorption curve preparation part 8, the absorption intensity for every absorption wavelength of each complex candidate obtained from TD-DFT calculation was smooth | blunted using the Gaussian function. Table 7 shows the estimated value (λmax) of the estimated UV spectrum. For reference, Table 7 shows the result of estimating the UV spectrum (λmax) by TD-DFT calculation for the unstable spin multiplicity (singlet) electronic state.

そして、比較部9における処理により、実測UVスペクトルと最も近い推算UVスペクトルを示す錯体候補を9種類の錯体候補から探した。その結果、吸収極大の数および波長に関して、実測UVスペクトルと最も近い錯体候補はNo.2の錯体であった。No.2の錯体候補の推測UVスペクトルは図14に示す通りである。   And by the process in the comparison part 9, the complex candidate which shows the estimated UV spectrum nearest to the measurement UV spectrum was searched from nine types of complex candidates. As a result, regarding the number and wavelength of the absorption maximum, the complex candidate closest to the actually measured UV spectrum was No. 2. The estimated UV spectrum of the candidate No. 2 is as shown in FIG.

以上の推算結果から、ジブロモニッケルおよびビピリジンの、テトラヒドロフラン中での錯体構造はNo.2の構造であり、スピン多重度は3重項であることが推測された。この錯体はNMRでは同定できないことを示唆している。   From the above estimation results, it was speculated that the complex structure of dibromonickel and bipyridine in tetrahydrofuran was No. 2, and the spin multiplicity was triplet. This suggests that this complex cannot be identified by NMR.

本発明のさらに別の実施例について説明すれば、以下のとおりである。ここでは、実施例1と同様の物質を同様の有機溶媒に溶解した場合の構造推定装置30における処理結果を示す。なお、実施例1と同じ処理についてはその説明を省略し、3次元構造決定部5における処理から説明を始める。   The following will describe still another embodiment of the present invention. Here, the process result in the structure estimation apparatus 30 at the time of melt | dissolving the substance similar to Example 1 in the same organic solvent is shown. Note that the description of the same processing as in the first embodiment is omitted, and the description is started from the processing in the three-dimensional structure determination unit 5.

3次元構造決定部5における処理により、得られた71種類の錯体構造(表8に示す)について、それぞれ3次元初期座標が生成された。   As a result of the processing in the three-dimensional structure determination unit 5, three-dimensional initial coordinates were generated for the 71 types of complex structures (shown in Table 8) obtained.

Figure 0005155845
Figure 0005155845

そして構造最適化部32における処理により、Gaussianで最適化構造が計算された。このとき構造最適化部32は、71種類の錯体候補のそれぞれについて、1重項および3重項の場合の最適構造を決定した。Niの0価および2価の場合、スピン多重度は1重項および3重項を取り得るため、各錯体について、2種類のスピン多重度で構造最適化した。さらに、構造最適化部32によって、各錯体候補について、1重項の場合のエネルギーと、3重項の場合のエネルギーとが算出された。   Then, the optimized structure is calculated by Gaussian by the processing in the structure optimization unit 32. At this time, the structure optimization part 32 determined the optimal structure in the case of a singlet and a triplet about each of 71 types of complex candidates. In the case of Ni valence of 0 and divalent, the spin multiplicity can take singlet and triplet, so the structure of each complex was optimized with two types of spin multiplicity. Furthermore, the energy in the case of singlet and the energy in the case of triplet were calculated for each complex candidate by the structure optimization unit 32.

そして、スピン多重度選択部33によって、構造最適化部32が算出したエネルギーが、錯体候補ごとに比較され、注目する錯体候補に関する複数のエネルギーのうち、エネルギーの小さい方のスピン多重度の錯体候補が選択された。   Then, the energy calculated by the structure optimization unit 32 is compared for each complex candidate by the spin multiplicity selection unit 33, and a complex candidate with a lower spin multiplicity among a plurality of energies related to the complex candidate to be noticed. Was selected.

表8に示すように、71種類(No.1〜71)のうち、その構造が収束しにくかったために判定できなかったものを除いて、1重項と3重項とのいずれの方が、エネルギーが小さいのかが判定された。   As shown in Table 8, out of 71 types (No. 1 to 71), except for those that could not be determined because the structure was difficult to converge, either singlet or triplet was It was determined whether the energy was small.

スピン多重度選択部33が選択した錯体候補の最適構造情報は、スペクトル推算部7へ出力され、スペクトル推算部7における処理により、上記最適化構造を用いて、溶媒効果を考慮する計算手法(IEFPCM法)を併用して、B3LYP/6-31G(d)でTD-DFT計算が行われた。   The optimal structure information of the complex candidate selected by the spin multiplicity selection unit 33 is output to the spectrum estimation unit 7, and the calculation method (IEFPCM) considering the solvent effect using the optimized structure by the processing in the spectrum estimation unit 7. TD-DFT calculation was performed using B3LYP / 6-31G (d).

そして、吸収曲線作成部8における処理により、TD-DFT計算から得られた各錯体候補の吸収波長ごとの吸収強度が、ガウス関数を用いて平滑化された。この場合の半値幅として0.4eVを用いた。推算されたUVスペクトルの推算値(λmax)を表8に示す。   And by the process in the absorption curve preparation part 8, the absorption intensity for every absorption wavelength of each complex candidate obtained from TD-DFT calculation was smooth | blunted using the Gaussian function. In this case, 0.4 eV was used as the half width. Table 8 shows the estimated value (λmax) of the estimated UV spectrum.

そして、比較部9における処理により、実測UVスペクトルと最も近い推算UVスペクトルを示す錯体候補を71錯体候補から探した。   And by the process in the comparison part 9, the complex candidate which shows the estimated UV spectrum nearest to the measurement UV spectrum was searched from 71 complex candidates.

図5に示す実測UVスペクトルは、300から800nmの範囲では476nmに1つの吸収極大(λmax)がある。TD-DFT計算では30から50nm程度短波長側に推定されることを考慮して、420から450nmに吸収極大を持つと推算された錯体として、No.8、9、10、16および31の5つの錯体候補が該当した。各錯体候補の推算スペクトルを図6〜図8、図15および図16に示す。図15は、錯体No.31の推測UVスペクトルを示す図である。図16は、錯体No.9の推測UVスペクトルを示す図である。   The measured UV spectrum shown in FIG. 5 has one absorption maximum (λmax) at 476 nm in the range of 300 to 800 nm. In consideration of the fact that the TD-DFT calculation is estimated to be about 30 to 50 nm on the short wavelength side, the complexes estimated as having an absorption maximum from 420 to 450 nm are 5 of Nos. 8, 9, 10, 16, and 31. Two candidate complexes were found. The estimated spectra of each complex candidate are shown in FIG. 6 to FIG. 8, FIG. 15 and FIG. FIG. 15 is a diagram showing an estimated UV spectrum of Complex No. 31. FIG. 16 is a diagram showing an estimated UV spectrum of Complex No. 9.

錯体No.8、No.9およびNo.10は、何れもジフェニルニッケル錯体であり、溶媒のTHFの配位数が異なるだけである。候補選別部10における処理により、3つの錯体の安定化エネルギーを比較すると、No.10の方が4.5kcal/mol安定であり、No.8およびNo.9は錯体候補から外された。   Complexes No. 8, No. 9 and No. 10 are all diphenyl nickel complexes, and differ only in the coordination number of the solvent THF. When the stabilization energies of the three complexes were compared by the processing in the candidate selection unit 10, No. 10 was more stable at 4.5 kcal / mol, and No. 8 and No. 9 were excluded from the complex candidates.

さらに、比較部9における処理によって、溶媒の配位による安定化エネルギーから絞り込んだ候補錯体No.10、16および31について、推算UVスペクトルの1次微分曲線と、実測UVスペクトルの1次微分曲線との極大数(ピーク数)を比較した。1次微分曲線の極大値の数を表9に示す。   Further, for candidate complexes Nos. 10, 16 and 31 narrowed down from the stabilization energy due to the coordination of the solvent by the processing in the comparison unit 9, the first derivative curve of the estimated UV spectrum and the first derivative curve of the measured UV spectrum The maximum number (peak number) of was compared. Table 9 shows the number of local maximum values of the primary differential curve.

Figure 0005155845
Figure 0005155845

表9に示すように、UVスペクトルの1次微分曲線の極大数から、錯体No.16と実測値とはともに3つと一致することから、溶液中の錯体はNo.16の構造を取っていることが推定できた。   As shown in Table 9, from the maximum number of the first derivative curve of the UV spectrum, both of the complex No. 16 and the measured value coincide with three, so the complex in the solution has the structure of No. 16. I was able to estimate.

実施例2および3に示したように構造推定装置30では、錯体候補の電子状態を考慮することにより、構造推定装置1よりも、より精度高く錯体構造を推定でき、構造推定装置1では正確に推定できない錯体構造でも正確に推定できる可能性が高い。   As shown in Examples 2 and 3, the structure estimation apparatus 30 can estimate the complex structure with higher accuracy than the structure estimation apparatus 1 by considering the electronic state of the complex candidate. There is a high possibility that a complex structure that cannot be estimated can be accurately estimated.

(本発明の別の表現)
なお、本発明は、以下のようにも表現できる。
(Another expression of the present invention)
The present invention can also be expressed as follows.

すなわち、本発明の、有機溶媒中の遷移金属錯体の構造推定方法は、溶媒、遷移金属、配位子および反応物の組み合わせを入力する第1工程と、上記第1工程で入力された組み合わせについて、量子化学計算により、有機溶媒中の遷移金属錯体の最適構造を生成する第2工程と、上記第2工程で生成された最適構造に基づいて、時間依存型密度汎関数法により、各最適構造の紫外可視吸収スペクトルを推算する第3工程と、上記第3工程で推算された紫外線可視吸収スペクトルと、反応で実測された紫外線可視吸収スペクトルとを比較する第4工程とを含んでいることを特徴としている。   That is, the structure estimation method of a transition metal complex in an organic solvent according to the present invention includes a first step of inputting a combination of a solvent, a transition metal, a ligand and a reactant, and a combination input in the first step. The second step of generating the optimum structure of the transition metal complex in the organic solvent by quantum chemical calculation, and each optimum structure by the time-dependent density functional method based on the optimum structure generated in the second step. A third step of estimating the ultraviolet-visible absorption spectrum of the sample, and a fourth step of comparing the ultraviolet-visible absorption spectrum estimated in the third step with the ultraviolet-visible absorption spectrum actually measured in the reaction. It is a feature.

また、上記構造推定方法において、遷移金属が、Ni、Cu、Fe、Cr、Co、V、Mn、Mo、RuおよびAgから選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。   In the structure estimation method, the transition metal is preferably at least one selected from Ni, Cu, Fe, Cr, Co, V, Mn, Mo, Ru, and Ag.

また、上記構造推定方法において、遷移金属錯体が、NiまたはCuであることが好ましい。   In the structure estimation method, the transition metal complex is preferably Ni or Cu.

本発明の、有機溶液中の遷移金属錯体の構造推定プログラムは、溶媒、遷移金属、配位子および反応物の組み合わせについて量子化学計算により有機溶媒中の遷移金属錯体の最適構造を生成する手段と、生成された最適構造に基づいて時間依存型密度汎関数法により各最適構造の紫外可視吸収スペクトルを推算する手段と、推算された紫外線可視吸収スペクトルと反応で実測された紫外線可視吸収スペクトルとを比較する手段とを備えていることを特徴としている。   The program for estimating the structure of a transition metal complex in an organic solution according to the present invention is a means for generating an optimum structure of a transition metal complex in an organic solvent by quantum chemical calculation for a combination of a solvent, a transition metal, a ligand, and a reactant. Means for estimating the UV-visible absorption spectrum of each optimum structure by a time-dependent density functional method based on the generated optimum structure, and the estimated UV-visible absorption spectrum and the UV-visible absorption spectrum actually measured by the reaction. And a means for comparison.

また、上記構造推定プログラムにおいて、遷移金属が、Ni、Cu、Fe、Cr、Co、V、Mn、Mo、RuおよびAgから選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。   In the structure estimation program, the transition metal is preferably at least one selected from Ni, Cu, Fe, Cr, Co, V, Mn, Mo, Ru, and Ag.

また、上記構造推定プログラムにおいて、遷移金属錯体が、NiまたはCuであることが好ましい。   In the structure estimation program, the transition metal complex is preferably Ni or Cu.

本発明の構造推定装置を用いれば、有機合成反応系中に存在する不安定な遷移金属錯体の構造を推定することができるため、有機合成反応によって有機化合物を生産する産業において、効率の良い触媒の開発を促すことができる。   Since the structure of the unstable transition metal complex existing in the organic synthesis reaction system can be estimated by using the structure estimation apparatus of the present invention, it is an efficient catalyst in the industry that produces organic compounds by the organic synthesis reaction. Can encourage the development of

本発明の実施の形態に係る構造推定装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the structure estimation apparatus which concerns on embodiment of this invention. 触媒反応のエネルギーダイヤグラムを示す図である。It is a figure which shows the energy diagram of a catalytic reaction. 上記構造推定装置における処理の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of a process in the said structure estimation apparatus. 候補決定部における処理の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of a process in a candidate determination part. 実測UVスペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of measured UV spectrum. 候補決定部によって決定された錯体候補のひとつである錯体No.8の推測UVスペクトルを示す図である。Complex No. which is one of the complex candidates determined by the candidate determination unit. FIG. 8 is a diagram showing an estimated UV spectrum of 8; 候補決定部によって決定された錯体候補のひとつである錯体No.10の推測UVスペクトルを示す図である。Complex No. which is one of the complex candidates determined by the candidate determination unit. It is a figure which shows 10 estimated UV spectra. 候補決定部によって決定された錯体候補のひとつである錯体No.16の推測UVスペクトルを示す図である。Complex No. which is one of the complex candidates determined by the candidate determination unit. It is a figure which shows 16 estimated UV spectra. 候補決定部によって決定された錯体候補のひとつである錯体No.29の推測UVスペクトルを示す図である。Complex No. which is one of the complex candidates determined by the candidate determination unit. It is a figure which shows 29 estimation UV spectrum. 候補決定部によって決定された錯体候補のひとつである錯体No.33の推測UVスペクトルを示す図である。Complex No. which is one of the complex candidates determined by the candidate determination unit. It is a figure which shows 33 estimation UV spectrum. 本発明の別の実施の形態に係る構造推定装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the structure estimation apparatus which concerns on another embodiment of this invention. 上記構造推定装置における処理の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of a process in the said structure estimation apparatus. ジブロモニッケルとビピリジンとをテトラヒドロフランに溶解した溶液の実測UVスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the measurement UV spectrum of the solution which melt | dissolved dibromo nickel and bipyridine in tetrahydrofuran. 錯体候補のひとつである錯体No.2の推測UVスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the estimated UV spectrum of the complex No. 2 which is one of the complex candidates. 錯体候補のひとつである錯体No.31の推測UVスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the estimated UV spectrum of the complex No.31 which is one of the complex candidates. 錯体候補のひとつである錯体No.9の推測UVスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the estimated UV spectrum of the complex No.9 which is one of the complex candidates.

符号の説明Explanation of symbols

1 構造推定装置
2 取得部(取得手段)
3 配位子特定部(配位子特定手段)
4 候補決定部(候補決定手段)
7 スペクトル推算部(スペクトル推算手段)
9 比較部(比較手段)
10 候補選別部(候補選別手段)
11 入力部
12 出力部
13 記憶部
13a 構造データファイル
13b 推算UVスペクトルデータ
13c 実測UVスペクトルデータ
30 構造推定装置
32 構造最適化部(構造最適化手段)
33 スピン多重度選択部(電子状態選択手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Structure estimation apparatus 2 Acquisition part (acquisition means)
3 Ligand identification part (Ligand identification means)
4 Candidate decision part (candidate decision means)
7 Spectrum estimation part (spectrum estimation means)
9 Comparison part (comparison means)
10 Candidate selection unit (candidate selection means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Input part 12 Output part 13 Memory | storage part 13a Structure data file 13b Estimation UV spectrum data 13c Actual measurement UV spectrum data 30 Structure estimation apparatus 32 Structure optimization part (structure optimization means)
33 Spin multiplicity selection unit (electronic state selection means)

Claims (12)

有機溶媒を含む反応系において化学反応を触媒する遷移金属錯体の構造を推定する構造推定装置であって、
上記遷移金属錯体、上記有機溶媒、および上記遷移金属錯体の触媒対象となる少なくとも1つの対象化合物をそれぞれ特定する特定情報を取得する取得手段と、
上記取得手段が取得した特定情報が示す遷移金属錯体、有機溶媒、および対象化合物を混合することによって生じる可能性のある遷移金属錯体を、遷移金属錯体候補として複数決定する候補決定手段と、
上記候補決定手段が決定した遷移金属錯体候補の少なくとも一部の紫外可視吸収スペクトルを推算するスペクトル推算手段と、
上記スペクトル推算手段が推算した推算紫外可視吸収スペクトルと、上記特定情報が示す遷移金属錯体、有機溶媒および対象化合物の混合物の紫外可視吸収スペクトルを実測することによって得られた実測紫外可視吸収スペクトルとを比較し、当該実測紫外可視吸収スペクトルに似た推算紫外可視吸収スペクトルを特定する比較手段とを備えることを特徴とする構造推定装置。
A structure estimation apparatus for estimating the structure of a transition metal complex that catalyzes a chemical reaction in a reaction system including an organic solvent,
An acquisition means for acquiring specific information for specifying each of the transition metal complex, the organic solvent, and at least one target compound to be a catalyst of the transition metal complex,
Candidate determination means for determining a plurality of transition metal complexes that may be generated by mixing the transition metal complex, the organic solvent, and the target compound indicated by the specific information acquired by the acquisition means as transition metal complex candidates;
Spectrum estimation means for estimating an ultraviolet-visible absorption spectrum of at least a part of the transition metal complex candidate determined by the candidate determination means;
The estimated UV-visible absorption spectrum estimated by the spectrum estimation means and the measured UV-visible absorption spectrum obtained by actually measuring the UV-visible absorption spectrum of the mixture of the transition metal complex, the organic solvent and the target compound indicated by the specific information. A structure estimation device comprising comparison means for comparing and specifying an estimated ultraviolet-visible absorption spectrum similar to the actually measured ultraviolet-visible absorption spectrum.
上記取得手段が取得した特定情報が示す遷移金属錯体が有している第1配位子、上記特定情報が示す対象化合物から生じる可能性のある第2配位子、および当該第2配位子が上記対象化合物から脱離した後の脱離後化合物を特定する配位子特定手段をさらに備え、
上記候補決定手段は、上記特定情報が示す有機溶媒、対象化合物、上記配位子特定手段が特定した第1、第2配位子、および脱離後化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種類の物質が、上記特定情報が示す遷移金属錯体に含まれる遷移金属に配位または結合することによって生じる遷移金属錯体を、遷移金属錯体候補として複数決定することを特徴とする請求項1に記載の構造推定装置。
The 1st ligand which the transition metal complex which the specific information which the said acquisition means shows has has, the 2nd ligand which may arise from the target compound which the above-mentioned specific information shows, and the 2nd ligand concerned Further comprising a ligand identifying means for identifying the compound after desorption after desorption from the target compound,
The candidate determination means includes at least one kind selected from the group consisting of an organic solvent indicated by the identification information, a target compound, the first and second ligands identified by the ligand identification means, and a compound after elimination. 2. The structure according to claim 1, wherein a plurality of transition metal complexes generated by coordination or binding of a substance to a transition metal contained in the transition metal complex indicated by the specific information are determined as transition metal complex candidates. Estimating device.
上記比較手段が特定した推算紫外可視吸収スペクトルが複数存在する場合に、当該複数の推算紫外可視吸収スペクトルが推算された複数の遷移金属錯体候補から、化学的に不安定な遷移金属錯体候補を除去する候補選別手段をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の構造推定装置。   When there are multiple estimated UV-visible absorption spectra identified by the above comparison means, remove chemically unstable transition metal complex candidates from the multiple transition metal complex candidates from which the estimated UV-visible absorption spectra are estimated The structure estimation apparatus according to claim 1, further comprising candidate selection means for performing the selection. 上記候補決定手段が決定した遷移金属錯体候補から、化学的に不安定な遷移金属錯体候補を除去する候補選別手段をさらに備え、
上記スペクトル推算手段は、上記候補選別手段によって絞り込まれた遷移金属錯体候補の紫外可視吸収スペクトルをそれぞれ推算することを特徴とする請求項1または2に記載の構造推定装置。
Candidate selection means for removing chemically unstable transition metal complex candidates from the transition metal complex candidates determined by the candidate determination means,
The structure estimation apparatus according to claim 1, wherein the spectrum estimation unit estimates an ultraviolet-visible absorption spectrum of transition metal complex candidates narrowed down by the candidate selection unit.
量子化学計算により、上記候補決定手段が決定した遷移金属錯体候補の、化学的に最も安定な構造を決定する構造最適化手段をさらに備え、
上記スペクトル推算手段は、上記構造最適化手段が決定した構造の紫外可視吸収スペクトルを推算することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の構造推定装置。
A structure optimization means for determining a chemically stable structure of the transition metal complex candidate determined by the candidate determination means by quantum chemical calculation;
The structure estimation apparatus according to claim 1, wherein the spectrum estimation unit estimates an ultraviolet-visible absorption spectrum of the structure determined by the structure optimization unit.
上記スペクトル推算手段は、時間依存型密度汎関数法によって推算紫外可視吸収スペクトルを算出することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の構造推定装置。   The structure estimation apparatus according to claim 1, wherein the spectrum estimation unit calculates an estimated ultraviolet-visible absorption spectrum by a time-dependent density functional method. 上記候補決定手段は、Ni、Cu、Fe、Cr、Co、V、Mn、Mo、RuまたはAgを含む遷移金属錯体候補のうちの少なくとも1つを決定するための情報を取得することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の構造推定装置。   The candidate determining means acquires information for determining at least one of transition metal complex candidates including Ni, Cu, Fe, Cr, Co, V, Mn, Mo, Ru, or Ag. The structure estimation apparatus according to any one of claims 1 to 6. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の構造推定装置を動作させる構造推定プログラムであって、コンピュータを上記各手段として機能させるための構造推定プログラム。   A structure estimation program for operating the structure estimation apparatus according to claim 1, wherein the computer functions as each of the means. 請求項8に記載の構造推定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。   A computer-readable recording medium on which the structure estimation program according to claim 8 is recorded. 有機溶媒を含む反応系において化学反応を触媒する遷移金属錯体の構造を推定する構造推定装置における構造推定方法であって、
上記遷移金属錯体、上記有機溶媒、および上記遷移金属錯体の触媒対象となる少なくとも1つの対象化合物をそれぞれ特定する特定情報を取得する取得工程と、
上記取得工程において取得された特定情報が示す遷移金属錯体、有機溶媒、および対象化合物を混合することによって生じる可能性のある遷移金属錯体を、遷移金属錯体候補として複数決定する候補決定工程と、
上記候補決定工程において決定された遷移金属錯体候補の少なくとも一部の紫外可視吸収スペクトルを推算するスペクトル推算工程と、
上記スペクトル推算工程において推算された推算紫外可視吸収スペクトルと、上記特定情報が示す遷移金属錯体、有機溶媒および対象化合物の混合物の紫外可視吸収スペクトルを実測することによって得られた実測紫外可視吸収スペクトルとを比較し、当該実測紫外可視吸収スペクトルに似た推算紫外可視吸収スペクトルを特定する比較工程とを含むことを特徴とする構造推定方法。
A structure estimation method in a structure estimation apparatus for estimating a structure of a transition metal complex that catalyzes a chemical reaction in a reaction system including an organic solvent,
An acquisition step of acquiring specific information for identifying each of the transition metal complex, the organic solvent, and at least one target compound that is a catalyst target of the transition metal complex;
A candidate determination step of determining a plurality of transition metal complexes that may be generated by mixing the transition metal complex, the organic solvent, and the target compound indicated by the specific information acquired in the acquisition step as transition metal complex candidates;
A spectrum estimation step of estimating an ultraviolet-visible absorption spectrum of at least a part of the transition metal complex candidate determined in the candidate determination step;
The estimated ultraviolet-visible absorption spectrum estimated in the spectrum estimating step, and the measured ultraviolet-visible absorption spectrum obtained by actually measuring the ultraviolet-visible absorption spectrum of the mixture of the transition metal complex, the organic solvent and the target compound indicated by the specific information, And a comparison step of specifying an estimated ultraviolet-visible absorption spectrum similar to the actually measured ultraviolet-visible absorption spectrum.
上記構造最適化手段は、上記遷移金属錯体候補が取り得る複数の電子状態のそれぞれについて、化学的に最も安定な構造を決定することを特徴とする請求項5に記載の構造推定装置。   6. The structure estimation apparatus according to claim 5, wherein the structure optimization means determines a chemically most stable structure for each of a plurality of electronic states that can be taken by the transition metal complex candidate. 上記構造最適化手段は、上記電子状態のそれぞれについて、当該遷移金属錯体候補のエネルギーの値を算出し、
上記構造最適化手段が算出したエネルギーの値を上記遷移金属錯体候補ごとに比較し、上記エネルギーの値が最も小さい電子状態の遷移金属錯体候補を上記スペクトル推算手段による紫外可視吸収スペクトルの推算対象として選択する電子状態選択手段をさらに備えることを特徴とする請求項11に記載の構造推定装置。
The structure optimization means calculates the energy value of the transition metal complex candidate for each of the electronic states,
The energy value calculated by the structure optimization means is compared for each transition metal complex candidate, and the transition metal complex candidate in the electronic state having the smallest energy value is used as an estimation target of the UV-visible absorption spectrum by the spectrum estimation means. The structure estimation apparatus according to claim 11, further comprising electronic state selection means for selecting.
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