JPH0634730A - 有機化合物のｎｍｒ化学シフトの演算方法およびその装置 - Google Patents
有機化合物のｎｍｒ化学シフトの演算方法およびその装置Info
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- JPH0634730A JPH0634730A JP4190579A JP19057992A JPH0634730A JP H0634730 A JPH0634730 A JP H0634730A JP 4190579 A JP4190579 A JP 4190579A JP 19057992 A JP19057992 A JP 19057992A JP H0634730 A JPH0634730 A JP H0634730A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 種々の官能基を有する有機化合物のＮＭＲ化
学シフトを、パーソナルコンピュータ程度でも演算可能
にする。 【構成】 ヘテロ原子（および又は）多重結合が単結合
に置き換えられた母核構造中のすべての炭素原子のＮＭ
Ｒ化学シフトがリンデマン−アダムスの方法で演算され
る。そして、置き換えられたヘテロ原子の位置における
官能基の効果が官能基の種類と、各官能基の中心原子と
対象原子との距離とに基づいて演算される。この官能基
効果を、官能基の種類と、各官能基の中心原子と対象原
子との距離とに基づいて演算すると、演算量が少なくな
り、パーソナルコンピュータ程度でも可能となる。ま
た、官能基効果が、官能基の種類と、各官能基の中心原
子と対象原子との距離とをパラメータとして表現される
ので、官能基効果の演算には、官能基毎の相違が陽に現
われなくなるので、プログラムの修正が容易となる。
学シフトを、パーソナルコンピュータ程度でも演算可能
にする。 【構成】 ヘテロ原子（および又は）多重結合が単結合
に置き換えられた母核構造中のすべての炭素原子のＮＭ
Ｒ化学シフトがリンデマン−アダムスの方法で演算され
る。そして、置き換えられたヘテロ原子の位置における
官能基の効果が官能基の種類と、各官能基の中心原子と
対象原子との距離とに基づいて演算される。この官能基
効果を、官能基の種類と、各官能基の中心原子と対象原
子との距離とに基づいて演算すると、演算量が少なくな
り、パーソナルコンピュータ程度でも可能となる。ま
た、官能基効果が、官能基の種類と、各官能基の中心原
子と対象原子との距離とをパラメータとして表現される
ので、官能基効果の演算には、官能基毎の相違が陽に現
われなくなるので、プログラムの修正が容易となる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は、有機化合物ののＮＭ
Ｒ化学シフトを演算する演算装置に関し、とくに有機化
合物の想定構造からその各原子のＮＭＲ化学シフトを所
謂パーソナルコンピュータを用いて正確に演算すること
のできる有機化合物のＮＭＲ化学シフトの演算方法およ
びその方法を用いた演算装置に関する。
Ｒ化学シフトを演算する演算装置に関し、とくに有機化
合物の想定構造からその各原子のＮＭＲ化学シフトを所
謂パーソナルコンピュータを用いて正確に演算すること
のできる有機化合物のＮＭＲ化学シフトの演算方法およ
びその方法を用いた演算装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＮＭＲ化学シフトは有機化合物の構造解
析に利用されている。ＮＭＲ化学シフトとは、核磁気共
鳴（ＮＭＲ）において、原子の結合状態が変わると同一
の核種でもその共鳴周波数が変化する現象を言う。この
ＮＭＲ化学シフトは推算するしかない。
析に利用されている。ＮＭＲ化学シフトとは、核磁気共
鳴（ＮＭＲ）において、原子の結合状態が変わると同一
の核種でもその共鳴周波数が変化する現象を言う。この
ＮＭＲ化学シフトは推算するしかない。
【０００３】ＮＭＲを推算する方法としての従来技術
に、 １） J. D. Roberts とF. J. Wirgert とJ. I. Krosc
hwitz とH. J. Reichの論文(J. Amer. Chem. Soc. (197
0) 92 1338)； ２） S. OchiaiとY. HirotaとS. Sasaki の論文(Japan
Analyst. (1973) 22399) ３） 森輝雄 「ＮＭＲ化学シフトの計算プログラム
（１）」(JAPC (1985) 759) ４） 田中善生、山岡清 「化学者のためのマイコンガ
イド」（１９８１） ５） 小山菊彦 「マイコン実用プログラム（２１）」
（化学(1984)39付録） ６） 安部昭吉 「３Ｄ−ｍｏｌｍａｓｔｅｒ 第８
報」 (JAPC (1991) 1243) ７） ソフトサイエンス（株） 「13Ｃ−ＮＭＲ化学シ
フト計算プログラム」(1986) ８） 基盤技術促進センタ− 「ＳＤＢＳ」化技研 ９） サトラ− 「Ｃ−ＳＥＡＲＣＨ］ １０） ＢＡＳＦ 「ＩＮＫＡＤＡＴ」等がある。
に、 １） J. D. Roberts とF. J. Wirgert とJ. I. Krosc
hwitz とH. J. Reichの論文(J. Amer. Chem. Soc. (197
0) 92 1338)； ２） S. OchiaiとY. HirotaとS. Sasaki の論文(Japan
Analyst. (1973) 22399) ３） 森輝雄 「ＮＭＲ化学シフトの計算プログラム
（１）」(JAPC (1985) 759) ４） 田中善生、山岡清 「化学者のためのマイコンガ
イド」（１９８１） ５） 小山菊彦 「マイコン実用プログラム（２１）」
（化学(1984)39付録） ６） 安部昭吉 「３Ｄ−ｍｏｌｍａｓｔｅｒ 第８
報」 (JAPC (1991) 1243) ７） ソフトサイエンス（株） 「13Ｃ−ＮＭＲ化学シ
フト計算プログラム」(1986) ８） 基盤技術促進センタ− 「ＳＤＢＳ」化技研 ９） サトラ− 「Ｃ−ＳＥＡＲＣＨ］ １０） ＢＡＳＦ 「ＩＮＫＡＤＡＴ」等がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例中の、１）
や２）の手法は、所謂パ−ソナルコンピュータを用いて
気軽にできるというものではなく、また、対象となる官
能基も限られているものであった。また、８）〜１０）
の手法は、コンピュータを使用した場合、数メガバイト
以上のメモリと、大量のスペクトルデータを含むデータ
ベースを必要とするので、手軽に利用できるというもの
ではない。
や２）の手法は、所謂パ−ソナルコンピュータを用いて
気軽にできるというものではなく、また、対象となる官
能基も限られているものであった。また、８）〜１０）
の手法は、コンピュータを使用した場合、数メガバイト
以上のメモリと、大量のスペクトルデータを含むデータ
ベースを必要とするので、手軽に利用できるというもの
ではない。
【０００５】また、文献３）〜７）の手法は、パーソナ
ルコンピュータにも適用できるものではあるが、３）の
手法はその対象が飽和炭化水素に限られ、４）〜７）の
手法は、官能基毎に異なるサブルーチンや異なる形式の
パラメ−タを用いているので、プログラム自体の変更無
しにパラメータの修正ができず、そのために対象官能基
の範囲の拡張も不可能である。
ルコンピュータにも適用できるものではあるが、３）の
手法はその対象が飽和炭化水素に限られ、４）〜７）の
手法は、官能基毎に異なるサブルーチンや異なる形式の
パラメ−タを用いているので、プログラム自体の変更無
しにパラメータの修正ができず、そのために対象官能基
の範囲の拡張も不可能である。
【０００６】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、 ｉ： パーソナルコンピュータ程度の簡単なコンピュー
タシステムにも適用可能であり、 ｉｉ： 演算プログラムの変更を行なわなくても、原理
的に全ての官能基に適用可能である 有機化合物のＮＭＲ化学シフトの演算方法およびその装
置を提供せんとするものである。
あり、その目的とするところは、 ｉ： パーソナルコンピュータ程度の簡単なコンピュー
タシステムにも適用可能であり、 ｉｉ： 演算プログラムの変更を行なわなくても、原理
的に全ての官能基に適用可能である 有機化合物のＮＭＲ化学シフトの演算方法およびその装
置を提供せんとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、有機化合物の分子の想定構造から、その
分子を構成する各原子のＮＭＲ化学シフトを演算する方
法であって、 ａ：前記分子のヘテロ原子を炭素に、そして（又は）多
重結合を単結合に、仮想的に置き換え、その置き換えた
構造中のすべての炭素原子のＮＭＲ化学シフトを、リン
デマン−アダムスの方法で演算する工程と、 ｂ：前記置き換えられたヘテロ原子位置及び多重結合位
置における官能基の夫々について、各官能基の種類と、
各官能基の中心原子と対象原子との距離毎に、当該官能
基による官能基効果を演算し、 ｃ：ｂで演算された各官能基について演算された官能基
効果を、ａにおいてリンデマン−アダムスの方法で演算
されたＮＭＲ化学シフトに加える工程とを具備すること
を特徴とする。
め、本発明は、有機化合物の分子の想定構造から、その
分子を構成する各原子のＮＭＲ化学シフトを演算する方
法であって、 ａ：前記分子のヘテロ原子を炭素に、そして（又は）多
重結合を単結合に、仮想的に置き換え、その置き換えた
構造中のすべての炭素原子のＮＭＲ化学シフトを、リン
デマン−アダムスの方法で演算する工程と、 ｂ：前記置き換えられたヘテロ原子位置及び多重結合位
置における官能基の夫々について、各官能基の種類と、
各官能基の中心原子と対象原子との距離毎に、当該官能
基による官能基効果を演算し、 ｃ：ｂで演算された各官能基について演算された官能基
効果を、ａにおいてリンデマン−アダムスの方法で演算
されたＮＭＲ化学シフトに加える工程とを具備すること
を特徴とする。
【０００８】また、同目的を達成するための本発明は、
有機化合物の分子の想定構造から、その分子を構成する
各原子のＮＭＲ化学シフトを演算する演算装置であっ
て、前記分子の構造を入力して記憶する手段と、記憶さ
れたされた分子構造中のヘテロ原子を炭素に、そして
（又は）多重結合を単結合に、仮想的に置き換え、置き
換えられた母核を記憶する操作手段と、その置き換えた
母核構造中のすべての炭素原子のＮＭＲ化学シフトを、
リンデマン−アダムスの方法で演算する演算手段と、前
もって、ヘテロ原子位置及び多重結合位置における官能
基の夫々について、各官能基の種類と、各官能基の中心
原子と対象原子との距離毎に、当該官能基による官能基
効果を演算し、その演算値を官能基効果値として記憶す
るメモリ手段と、前記メモリ中から、前記母核構造中の
ヘテロ原子位置における官能基の夫々について、該各官
能基の夫々の対象原子について、各官能基の種類と、各
官能基の中心原子と対象原子との距離とをキーにして前
記メモリ手段中の官能基効果値を索引して読み取る手段
とを具備し、前記演算手段で計算された化学シフトと読
み取り手段で読み取られた官能基効果値とに基づいて当
該分子のＮＭＲ化学シフトとすることを特徴とする。
有機化合物の分子の想定構造から、その分子を構成する
各原子のＮＭＲ化学シフトを演算する演算装置であっ
て、前記分子の構造を入力して記憶する手段と、記憶さ
れたされた分子構造中のヘテロ原子を炭素に、そして
（又は）多重結合を単結合に、仮想的に置き換え、置き
換えられた母核を記憶する操作手段と、その置き換えた
母核構造中のすべての炭素原子のＮＭＲ化学シフトを、
リンデマン−アダムスの方法で演算する演算手段と、前
もって、ヘテロ原子位置及び多重結合位置における官能
基の夫々について、各官能基の種類と、各官能基の中心
原子と対象原子との距離毎に、当該官能基による官能基
効果を演算し、その演算値を官能基効果値として記憶す
るメモリ手段と、前記メモリ中から、前記母核構造中の
ヘテロ原子位置における官能基の夫々について、該各官
能基の夫々の対象原子について、各官能基の種類と、各
官能基の中心原子と対象原子との距離とをキーにして前
記メモリ手段中の官能基効果値を索引して読み取る手段
とを具備し、前記演算手段で計算された化学シフトと読
み取り手段で読み取られた官能基効果値とに基づいて当
該分子のＮＭＲ化学シフトとすることを特徴とする。
【０００９】
【作用】上記方法および装置によると、ヘテロ原子（お
よび又は）多重結合が単結合に置き換えられた母核構造
中のすべての炭素原子のＮＭＲ化学シフトがリンデマン
−アダムスの方法で演算される。そして、置き換えられ
たヘテロ原子の位置における官能基の効果が官能基の種
類と、各官能基の中心原子と対象原子との距離とに基づ
いて演算される。この官能基効果を、官能基の種類と、
各官能基の中心原子と対象原子との距離とに基づいて演
算すると、演算量が少なくなり、パーソナルコンピュー
タ程度でも可能となる。また、官能基効果が、官能基の
種類と、各官能基の中心原子と対象原子との距離とをパ
ラメータとして表現されるので、官能基効果の演算に
は、官能基毎の相違が陽に現われなくなるので、プログ
ラムの修正が容易となる。
よび又は）多重結合が単結合に置き換えられた母核構造
中のすべての炭素原子のＮＭＲ化学シフトがリンデマン
−アダムスの方法で演算される。そして、置き換えられ
たヘテロ原子の位置における官能基の効果が官能基の種
類と、各官能基の中心原子と対象原子との距離とに基づ
いて演算される。この官能基効果を、官能基の種類と、
各官能基の中心原子と対象原子との距離とに基づいて演
算すると、演算量が少なくなり、パーソナルコンピュー
タ程度でも可能となる。また、官能基効果が、官能基の
種類と、各官能基の中心原子と対象原子との距離とをパ
ラメータとして表現されるので、官能基効果の演算に
は、官能基毎の相違が陽に現われなくなるので、プログ
ラムの修正が容易となる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。この実施例の手順の概略は、ステップI ：対象分子のへテロ原子を炭素に、多重結合
を単結合に置き換えた構造を入力する。これにより、対
象分子はアルカン（パラフィン炭化水素）に近似され、
Lindeman- Adamsの方法を適用することが可能となる。ステップII ：その構造の全炭素原子のＮＭＲ化学シフト
をLindeman-Adamsの方法で計算する。ステップIII ：対象分子のへテロ原子と多重結合を入力
する。ステップIV ：後述の方法により官能基効果を計算し、そ
の値をIIで求めた化学シフトに加える。
て説明する。この実施例の手順の概略は、ステップI ：対象分子のへテロ原子を炭素に、多重結合
を単結合に置き換えた構造を入力する。これにより、対
象分子はアルカン（パラフィン炭化水素）に近似され、
Lindeman- Adamsの方法を適用することが可能となる。ステップII ：その構造の全炭素原子のＮＭＲ化学シフト
をLindeman-Adamsの方法で計算する。ステップIII ：対象分子のへテロ原子と多重結合を入力
する。ステップIV ：後述の方法により官能基効果を計算し、そ
の値をIIで求めた化学シフトに加える。
【００１１】上記手法を、図１の（Ａ）に示した、非環
式化合物のＣ13のＮＭＲ化学シフトを求める場合につい
て具体的に説明する。図１の（Ａ）のａとｂの位置にお
けるＣ13のＮＭＲ化学シフトを計算するものとする。す
ると、ステップＩにおいて、ヘテロ原子を炭素原子Ｃに
置き換える。また、多重結合を単結合に置き換える。次
に、ステップＩＩにおいてLindeman-Adamsの方法によ
り、ａにおける化学シフトＳa0とｂに於ける化学シフト
Ｓb0を求める。次に、ステップＩＶにおいて、官能基効
果を加えて、求める化学シフトを計算する。最終的な化
学シフトＳaとＳbは、 Ｓa＝Ｓa0＋（Ｏのγ効果）＋（Ｎのγ効果）＋（二重
結合γ効果） Ｓb＝Ｓb0＋（Ｎのβ効果）＋（二重結合のβ効果） となる。γ効果、β効果などについては後に詳述する。 〈装置の構成〉図２は実施例の演算システムの構成を示
す。図中、ＣＲＴは対象の有機分子の構造を表示するた
めの表示装置である。ＣＲＴはＣＰＵの制御の下でＣＲ
Ｔコントローラ（ＣＲＴＣ）により制御される。操作者
は、キーボード（ＫＢＤ）やマウス（ＰＤ）などを用い
ながらステップＩの原子や多重結合の置き換えを行な
う。さらに、ＦＤはフロッピーデイスクドライブ、ＨＤ
はハードデイスクドライブであり、プログラムやデータ
などを記憶しておく外部記憶装置である。ＲＡＭはＣＰ
Ｕが実行するプログラムや使うデータを記憶するメモリ
である。なお、分子の構造を表現するための手法は、本
出願人による論文「ＮＭＲ化学シフトの計算プログラ
ム」(JAPC, Vol .7, No.2, P59;1985)に詳しく開示され
ている。 〈Lindeman-Adamsの方法〉ステップＩＩのLindeman-Ada
msの手法は、論文（Anal. Chem. (1971)43 1245)により
提案されたもので、アルカンのＫ番目の炭素の化学シフ
トσcは次の式で計算される。
式化合物のＣ13のＮＭＲ化学シフトを求める場合につい
て具体的に説明する。図１の（Ａ）のａとｂの位置にお
けるＣ13のＮＭＲ化学シフトを計算するものとする。す
ると、ステップＩにおいて、ヘテロ原子を炭素原子Ｃに
置き換える。また、多重結合を単結合に置き換える。次
に、ステップＩＩにおいてLindeman-Adamsの方法によ
り、ａにおける化学シフトＳa0とｂに於ける化学シフト
Ｓb0を求める。次に、ステップＩＶにおいて、官能基効
果を加えて、求める化学シフトを計算する。最終的な化
学シフトＳaとＳbは、 Ｓa＝Ｓa0＋（Ｏのγ効果）＋（Ｎのγ効果）＋（二重
結合γ効果） Ｓb＝Ｓb0＋（Ｎのβ効果）＋（二重結合のβ効果） となる。γ効果、β効果などについては後に詳述する。 〈装置の構成〉図２は実施例の演算システムの構成を示
す。図中、ＣＲＴは対象の有機分子の構造を表示するた
めの表示装置である。ＣＲＴはＣＰＵの制御の下でＣＲ
Ｔコントローラ（ＣＲＴＣ）により制御される。操作者
は、キーボード（ＫＢＤ）やマウス（ＰＤ）などを用い
ながらステップＩの原子や多重結合の置き換えを行な
う。さらに、ＦＤはフロッピーデイスクドライブ、ＨＤ
はハードデイスクドライブであり、プログラムやデータ
などを記憶しておく外部記憶装置である。ＲＡＭはＣＰ
Ｕが実行するプログラムや使うデータを記憶するメモリ
である。なお、分子の構造を表現するための手法は、本
出願人による論文「ＮＭＲ化学シフトの計算プログラ
ム」(JAPC, Vol .7, No.2, P59;1985)に詳しく開示され
ている。 〈Lindeman-Adamsの方法〉ステップＩＩのLindeman-Ada
msの手法は、論文（Anal. Chem. (1971)43 1245)により
提案されたもので、アルカンのＫ番目の炭素の化学シフ
トσcは次の式で計算される。
【００１２】 σc（Ｋ）＝Ｂs＋ΣＤMＡSM＋γsＮ3＋ΔsＮ4 ........ （１） ここで、上記式の第２項の加算はＭ＝２からＭ＝４まで
の範囲で行なわれる。また、ｓはＫ番目の炭素に結合す
る炭素の数、ＤMはＫ番目の炭素に隣接していてＭ個の
隣接炭素（Ｋ番目の炭素を含む）を持つ炭素の数、Ｎ3
はＫ番目の炭素から３番目の炭素の数、Ｎ4はＫ番目の
炭素から４番目の炭素の数、と定義する。図３は、ｓを
いろいろと変えたときの（１）式の各定数の値を表にし
たものである。すると、図４に示すような構造の３−メ
チルヘプタンのＣ−５（Ｋ＝５）については、Ｃ−４、
Ｃ−６の２つの炭素が結合しているからｓ＝２となり、
Ｃ−５に隣接しているＣ−４、Ｃ−６の持つ炭素数はそ
れぞれ２個であるから、Ｄ2＝２、Ｄ3＝Ｄ4＝０とな
る。Ｃ−５から３番目の炭素はＣ−２とＣ−８の２つだ
からＮ3＝２となる。また、Ｃ−５から４番目の炭素は
Ｃ−１のみだからＮ4＝１となる。従って、 σc(5)＝Ｂ2＋２・Ａ22＋０・Ａ23＋０・Ａ24＋γ2・２
＋Δ2・１＝２９.７(ppm) となる。 〈官能基効果の演算〉前述したように、本実施例の方法
は、ヘテロ原子を炭素原子に置き換えているので、その
ヘテロ原子位置にありえる官能基が置き換えられなかっ
た場合の効果を計算しなくてはならない。そのために、
まず、ステップIIIにおいて、対象分子のヘテロ原子と
多重結合とを入力する。その上で、以下の手順で官能基
効果の計算を行なう。ステップIV-1 ：対象分子の全炭素原子につき、以下の手
順（ステップIV-2、ステップIV-3）で官能基効果を加え
た化学シフトを計算する。ステップIV-2 ：対象原子（その化学シフトを計算しよう
としている原子）から出発して３結合（γ位）までの原
子を探索し、いずれかがｓｐ3炭素原子以外の原子であ
った場合は官能基効果を計算する。この原子を「官能基
中心原子」と定義し、さらに周辺の原子を含めて官能基
を定義する。
の範囲で行なわれる。また、ｓはＫ番目の炭素に結合す
る炭素の数、ＤMはＫ番目の炭素に隣接していてＭ個の
隣接炭素（Ｋ番目の炭素を含む）を持つ炭素の数、Ｎ3
はＫ番目の炭素から３番目の炭素の数、Ｎ4はＫ番目の
炭素から４番目の炭素の数、と定義する。図３は、ｓを
いろいろと変えたときの（１）式の各定数の値を表にし
たものである。すると、図４に示すような構造の３−メ
チルヘプタンのＣ−５（Ｋ＝５）については、Ｃ−４、
Ｃ−６の２つの炭素が結合しているからｓ＝２となり、
Ｃ−５に隣接しているＣ−４、Ｃ−６の持つ炭素数はそ
れぞれ２個であるから、Ｄ2＝２、Ｄ3＝Ｄ4＝０とな
る。Ｃ−５から３番目の炭素はＣ−２とＣ−８の２つだ
からＮ3＝２となる。また、Ｃ−５から４番目の炭素は
Ｃ−１のみだからＮ4＝１となる。従って、 σc(5)＝Ｂ2＋２・Ａ22＋０・Ａ23＋０・Ａ24＋γ2・２
＋Δ2・１＝２９.７(ppm) となる。 〈官能基効果の演算〉前述したように、本実施例の方法
は、ヘテロ原子を炭素原子に置き換えているので、その
ヘテロ原子位置にありえる官能基が置き換えられなかっ
た場合の効果を計算しなくてはならない。そのために、
まず、ステップIIIにおいて、対象分子のヘテロ原子と
多重結合とを入力する。その上で、以下の手順で官能基
効果の計算を行なう。ステップIV-1 ：対象分子の全炭素原子につき、以下の手
順（ステップIV-2、ステップIV-3）で官能基効果を加え
た化学シフトを計算する。ステップIV-2 ：対象原子（その化学シフトを計算しよう
としている原子）から出発して３結合（γ位）までの原
子を探索し、いずれかがｓｐ3炭素原子以外の原子であ
った場合は官能基効果を計算する。この原子を「官能基
中心原子」と定義し、さらに周辺の原子を含めて官能基
を定義する。
【００１３】図５は、この手法によった場合に、ある分
子内の対象原子からどれだけの結合距離の原子が官能基
効果を有するかを説明したものである。ステップIV-3： 官能基効果は以下の式で近似する。 λ＝ｐ・σ＋ｑ ここで、λを官能基効果、ｐ、ｑを官能基および官能基
中心原子と対象原子の結合距離に固有のパラメータ、σ
をLindeman-Adamsの方法で計算した対象原子の13ＣのＮ
ＭＲ化学シフトとする。
子内の対象原子からどれだけの結合距離の原子が官能基
効果を有するかを説明したものである。ステップIV-3： 官能基効果は以下の式で近似する。 λ＝ｐ・σ＋ｑ ここで、λを官能基効果、ｐ、ｑを官能基および官能基
中心原子と対象原子の結合距離に固有のパラメータ、σ
をLindeman-Adamsの方法で計算した対象原子の13ＣのＮ
ＭＲ化学シフトとする。
【００１４】ここで、パラメータｐとｑと分子構造との
関係について言及する。ｐとｑとは官能基中心原子と対
象原子の結合距離により、次の４通りに分けられる。 ｘ効果：官能基中心原子と対象原子が同一である場合
の、その中心原子が対象原子に及ぼす効果、 α効果：官能基中心原子と対象原子が結合１つだけ隔た
っているである場合の、その中心原子が対象原子に及ぼ
す効果、 β効果：官能基中心原子と対象原子が結合２つだけ隔た
っているである場合の、その中心原子が対象原子に及ぼ
す効果、 γ効果：官能基中心原子と対象原子が結合３つだけ隔た
っているである場合の、その中心原子が対象原子に及ぼ
す効果。
関係について言及する。ｐとｑとは官能基中心原子と対
象原子の結合距離により、次の４通りに分けられる。 ｘ効果：官能基中心原子と対象原子が同一である場合
の、その中心原子が対象原子に及ぼす効果、 α効果：官能基中心原子と対象原子が結合１つだけ隔た
っているである場合の、その中心原子が対象原子に及ぼ
す効果、 β効果：官能基中心原子と対象原子が結合２つだけ隔た
っているである場合の、その中心原子が対象原子に及ぼ
す効果、 γ効果：官能基中心原子と対象原子が結合３つだけ隔た
っているである場合の、その中心原子が対象原子に及ぼ
す効果。
【００１５】上記の４つの効果の夫々は、さらに、以下
の３つの構造パラメータ（Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3）に応じて分
けられる。 Ｋ1：官能基の種類（後述）によって決められるパラメ
ータ、 Ｋ2：官能基中心原子と対象原子の間にあって、官能基
中心原子に隣接する原子の非水素結合数によって決めら
れるパラメータ、 Ｋ3：対象原子の非水素原子の結合数によって決められ
るパラメータ 上記の、ｘ〜γ効果およびＫ1〜Ｋ3に基づいて分類され
るタイプ毎に既知の測定結果を用いて、パラメータｐと
ｑを前もって決定しておき、この決定しておいたパラメ
ータを用いて官能基効果を求める。
の３つの構造パラメータ（Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3）に応じて分
けられる。 Ｋ1：官能基の種類（後述）によって決められるパラメ
ータ、 Ｋ2：官能基中心原子と対象原子の間にあって、官能基
中心原子に隣接する原子の非水素結合数によって決めら
れるパラメータ、 Ｋ3：対象原子の非水素原子の結合数によって決められ
るパラメータ 上記の、ｘ〜γ効果およびＫ1〜Ｋ3に基づいて分類され
るタイプ毎に既知の測定結果を用いて、パラメータｐと
ｑを前もって決定しておき、この決定しておいたパラメ
ータを用いて官能基効果を求める。
【００１６】ｐとｑは実測のＮＭＲ化学シフト値から以
下に示す手順で最小二乗法により求める。即ち、構造パ
ラメータＫ1、Ｋ2、Ｋ3および官能基中心原子と対象原
子の結合距離が１種類のもののデータを集める。この
時、対象原子に対する官能基効果はただ１個の官能基か
らのものである構造を選ぶ。つまり、対象原子から３結
合以内には１個の官能基しかないような構造を選ぶ。こ
れは、他の官能基からのノイズを防ぐためである。この
ようにして集められたデータを以下の一次式にあては
め、最小二乗法によりｐとｑとを計算する。
下に示す手順で最小二乗法により求める。即ち、構造パ
ラメータＫ1、Ｋ2、Ｋ3および官能基中心原子と対象原
子の結合距離が１種類のもののデータを集める。この
時、対象原子に対する官能基効果はただ１個の官能基か
らのものである構造を選ぶ。つまり、対象原子から３結
合以内には１個の官能基しかないような構造を選ぶ。こ
れは、他の官能基からのノイズを防ぐためである。この
ようにして集められたデータを以下の一次式にあては
め、最小二乗法によりｐとｑとを計算する。
【００１７】 Ｙ−Ｘ＝ｐ・Ｘ＋ｑ .......... （２） ここで、Ｘは官能基を飽和炭化水素骨格に変換した構造
での対象原子の化学シフトであり、前述のLindeman-Ada
msの方法で計算される。Ｙは対象原子について実測した
化学シフトである。なお、ＮＭＲの実測値を得た化合物
の集合があれば、その中の非等価な原子の数だけのＮＭ
Ｒ化学シフト値が得られており、これらのデータ中から
ａ、ｂを求めるのに必要なデータを選び出すことにな
る。 〈官能基計算サブルーチンの共通化〉官能基を表現する
パラメータを同一形式とすれば、官能基効果を計算する
サブルーチンを共通化することができる。即ち、官能基
の種類の表現に、原子は元素の種類と、結合電子の混成
と、非水素原子結合定数とで表現する。官能基を構成す
る原子を、 Ａ0、Ａ1、Ａ2、Ａ3、Ａ4、Ａ5 で表す。ここで、Ａ0はヘテロ原子の種類を、Ａ1〜Ａ5
を各原子の種類を示す文字列とする。そして、この６つ
の原子の、元素の種類と混成と非水素原子結合定数をパ
ラメータ化する。図７は、６つの原子（Ａ0、Ａ1、
Ａ2、Ａ3、Ａ4、Ａ5）からなる官能基の取り得る構造
を、数字０〜５を用いて表現したものである。
での対象原子の化学シフトであり、前述のLindeman-Ada
msの方法で計算される。Ｙは対象原子について実測した
化学シフトである。なお、ＮＭＲの実測値を得た化合物
の集合があれば、その中の非等価な原子の数だけのＮＭ
Ｒ化学シフト値が得られており、これらのデータ中から
ａ、ｂを求めるのに必要なデータを選び出すことにな
る。 〈官能基計算サブルーチンの共通化〉官能基を表現する
パラメータを同一形式とすれば、官能基効果を計算する
サブルーチンを共通化することができる。即ち、官能基
の種類の表現に、原子は元素の種類と、結合電子の混成
と、非水素原子結合定数とで表現する。官能基を構成す
る原子を、 Ａ0、Ａ1、Ａ2、Ａ3、Ａ4、Ａ5 で表す。ここで、Ａ0はヘテロ原子の種類を、Ａ1〜Ａ5
を各原子の種類を示す文字列とする。そして、この６つ
の原子の、元素の種類と混成と非水素原子結合定数をパ
ラメータ化する。図７は、６つの原子（Ａ0、Ａ1、
Ａ2、Ａ3、Ａ4、Ａ5）からなる官能基の取り得る構造
を、数字０〜５を用いて表現したものである。
【００１８】各原子は、 Ｆ、ｎ1、ｎ2 により表現する。ここで、Ｆは元素記号を、ｎ1は混成
の種類を、ｎ2は非水素原子の結合数を意味する。さら
に、混成を６種類とし、０〜５の数字でパラメータ化し
た。
の種類を、ｎ2は非水素原子の結合数を意味する。さら
に、混成を６種類とし、０〜５の数字でパラメータ化し
た。
【００１９】０：ｓｐ3 １：ｓｐ2 ２：ｓｐ ３：定義なし ４：アロマテイック(aromatic) ５：アレン(allen) すると、代表的な官能基について、それらを構成する６
つの原子の表現パラメータ（Ａ0、Ａ1、Ａ2、Ａ3、
Ａ4、Ａ5）夫々の構造パラメータ（Ｆ、ｎ1、ｎ2）と、
各官能基について実験的に求めたパラメータｐ、ｑを図
７に示す。
つの原子の表現パラメータ（Ａ0、Ａ1、Ａ2、Ａ3、
Ａ4、Ａ5）夫々の構造パラメータ（Ｆ、ｎ1、ｎ2）と、
各官能基について実験的に求めたパラメータｐ、ｑを図
７に示す。
【００２０】なお、官能基のどの部分を計算に用いるか
は、官能基中心原子と対象原子の結合距離に応じて変え
る。結合距離が３結合である場合（γ効果）は、そのよ
うな対象原子の寄与は弱いので無視し、中心原子のみを
用いる。距離が２結合（β効果）ある例を図８〜図１２
に示す。図８〜図１２において、ｏｂｓは対象原子を、
０〜５の数字は原子を、そして、０を官能基中心原子を
表すものとする。β効果の場合は、ｓｐ3（図８）と芳
香環（図９）については、０の位置の原子（即ち、官能
基中心原子）を計算の対象とする。また、二重結合（図
１０）の場合は、０、１、３の位置にある原子を計算の
対象とし、三重結合（図１１）の場合は０と１にある原
子を計算の対象とし、アレン（図１２）の場合は０、
１、３の原子を計算の対象とする。なお、二重結合、三
重結合、アレンの場合において、１と３の位置の原子の
非結合水素数を計算の対象にしない。
は、官能基中心原子と対象原子の結合距離に応じて変え
る。結合距離が３結合である場合（γ効果）は、そのよ
うな対象原子の寄与は弱いので無視し、中心原子のみを
用いる。距離が２結合（β効果）ある例を図８〜図１２
に示す。図８〜図１２において、ｏｂｓは対象原子を、
０〜５の数字は原子を、そして、０を官能基中心原子を
表すものとする。β効果の場合は、ｓｐ3（図８）と芳
香環（図９）については、０の位置の原子（即ち、官能
基中心原子）を計算の対象とする。また、二重結合（図
１０）の場合は、０、１、３の位置にある原子を計算の
対象とし、三重結合（図１１）の場合は０と１にある原
子を計算の対象とし、アレン（図１２）の場合は０、
１、３の原子を計算の対象とする。なお、二重結合、三
重結合、アレンの場合において、１と３の位置の原子の
非結合水素数を計算の対象にしない。
【００２１】距離が１結合（α効果）ある例を図１３〜
図１７に示す。図１３〜図１７において、０〜５の数字
は原子を、そして、０を官能基中心原子を、ｏｂｓは対
象原子を、０〜５の数字は原子を、そして、０を官能基
中心原子を表すものとする。距離が１結合だと、ｓｐ3
（図１３）では２の原子が対象原子に一致し、芳香環
（図１４）では３の原子が対象原子に一致し、二重結合
（図１５）、三重結合（図１６）、アレン（図１７）で
は２の原子が対象原子に一致する。そして、α効果を考
慮するときは、ｓｐ3（図１３）では３、４、５の原子
を計算対象にし、芳香環（図１４）については０、１、
２、４、５の原子を計算対象にし、二重結合（図１３）
については０、１、３、４、５の原子を計算対象にし、
三重結合（図１６）については０、１、４の原子を対象
にし、アレン（図１７）の場合は０、１、３、４の原子
を計算の対象とする。なお、二重結合、三重結合、アレ
ンの場合において、４の位置の原子の非結合水素数を計
算の対象にしない。
図１７に示す。図１３〜図１７において、０〜５の数字
は原子を、そして、０を官能基中心原子を、ｏｂｓは対
象原子を、０〜５の数字は原子を、そして、０を官能基
中心原子を表すものとする。距離が１結合だと、ｓｐ3
（図１３）では２の原子が対象原子に一致し、芳香環
（図１４）では３の原子が対象原子に一致し、二重結合
（図１５）、三重結合（図１６）、アレン（図１７）で
は２の原子が対象原子に一致する。そして、α効果を考
慮するときは、ｓｐ3（図１３）では３、４、５の原子
を計算対象にし、芳香環（図１４）については０、１、
２、４、５の原子を計算対象にし、二重結合（図１３）
については０、１、３、４、５の原子を計算対象にし、
三重結合（図１６）については０、１、４の原子を対象
にし、アレン（図１７）の場合は０、１、３、４の原子
を計算の対象とする。なお、二重結合、三重結合、アレ
ンの場合において、４の位置の原子の非結合水素数を計
算の対象にしない。
【００２２】結合距離が０の場合（ｘ効果）を図１８〜
図２１に示す。距離が０だと、０の原子が対象原子に一
致する。そして、ｘ効果を考慮するときは、ｓｐ3（図
１８）では０、２、３、４、５の原子を計算対象にし、
二重結合（図１９）については０、１、２、３、４、５
の原子を計算対象にし、三重結合（図２０）については
０、１、２、４の原子を対象にし、アレン（図２１）の
場合は０、１、２、３、４の原子を計算の対象とする。
なお、二重結合、三重結合、アレンの場合において、
２、３、４、５の位置の原子の非結合水素数を計算の対
象にしない。
図２１に示す。距離が０だと、０の原子が対象原子に一
致する。そして、ｘ効果を考慮するときは、ｓｐ3（図
１８）では０、２、３、４、５の原子を計算対象にし、
二重結合（図１９）については０、１、２、３、４、５
の原子を計算対象にし、三重結合（図２０）については
０、１、２、４の原子を対象にし、アレン（図２１）の
場合は０、１、２、３、４の原子を計算の対象とする。
なお、二重結合、三重結合、アレンの場合において、
２、３、４、５の位置の原子の非結合水素数を計算の対
象にしない。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の有機化合
物のＮＭＲ化学シフトの演算方法およびその方法を用い
た演算装置によれば、リンデマン−アダムスの方法によ
る演算や官能基効果の演算もパーソナルコンピュータ程
度で行なうことができる。
物のＮＭＲ化学シフトの演算方法およびその方法を用い
た演算装置によれば、リンデマン−アダムスの方法によ
る演算や官能基効果の演算もパーソナルコンピュータ程
度で行なうことができる。
【図１】 本発明の演算方法の一例の手順を概略的に表
す図。
す図。
【図２】 本発明を適用した実施例の演算装置のブロッ
ク図。
ク図。
【図３】 リンデマン−アダムスの方法に用いられる各
種パラメータの値を表として表した図。
種パラメータの値を表として表した図。
【図４】 リンデマン−アダムスの方法を適用する対象
の一例の分子構造図。
の一例の分子構造図。
【図５】 実施例による官能基効果が及ぶ範囲を示す
図。
図。
【図６】 官能基をパラメータ化するときの原子の配置
位置を数字化した模式図。
位置を数字化した模式図。
【図７】 官能基を表すパラメータとパラメータｐ、ｑ
とをテーブル化した図。
とをテーブル化した図。
【図８】 ｓｐ3についてのβ効果を考慮する範囲を示
す図。
す図。
【図９】 芳香環についてのβ効果を考慮する範囲を示
す図。
す図。
【図１０】 二重結合についてのβ効果を考慮する範囲
を示す図。
を示す図。
【図１１】 三重結合についてのβ効果を考慮する範囲
を示す図。
を示す図。
【図１２】 アレンについてのβ効果を考慮する範囲を
示す図。
示す図。
【図１３】 ｓｐ3についてのα効果を考慮する範囲を
示す図。
示す図。
【図１４】 芳香環についてのα効果を考慮する範囲を
示す図。
示す図。
【図１５】 二重結合についてのα効果を考慮する範囲
を示す図。
を示す図。
【図１６】 三重結合についてのα効果を考慮する範囲
を示す図。
を示す図。
【図１７】 アレンについてのα効果を考慮する範囲を
示す図。
示す図。
【図１８】 ｓｐ3についてのｘ効果を考慮する範囲を
示す図。
示す図。
【図１９】 二重結合についてのｘ効果を考慮する範囲
を示す図。
を示す図。
【図２０】 三重結合についてのｘ効果を考慮する範囲
を示す図。
を示す図。
【図２１】 アレンについてのｘ効果を考慮する範囲を
示す図。
示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 9118−2Ｊ Ｇ０１Ｎ 24/00 Ｂ
Claims (3)
- 【請求項１】 有機化合物の分子の想定構造から、その
分子を構成する各原子のＮＭＲ化学シフトを演算する方
法であって、 ａ：前記分子のヘテロ原子を炭素に、そして（又は）多
重結合を単結合に、仮想的に置き換え、その置き換えた
構造中のすべての炭素原子のＮＭＲ化学シフトを、リン
デマン−アダムスの方法で演算する工程と、 ｂ：前記置き換えられたヘテロ原子位置および多重結合
位置における官能基の夫々について、各官能基の種類
と、各官能基の中心原子と対象原子との距離毎に、当該
官能基による官能基効果を演算し、 ｃ：ｂで演算された各官能基について演算された官能基
効果を、ａにおいてリンデマン−アダムスの方法で演算
されたＮＭＲ化学シフトに加える工程とを具備すること
を特徴とする有機化合物のＮＭＲ化学シフトの演算方
法。 - 【請求項２】 有機化合物の分子の想定構造から、その
分子を構成する各原子のＮＭＲ化学シフトを演算する演
算装置であって、 前記分子の構造を入力して記憶する手段と、 記憶されたされた分子構造中のヘテロ原子を炭素に、そ
して（又は）多重結合を単結合に、仮想的に置き換え、
置き換えられた母核を記憶する操作手段と、 その置き換えた母核構造中のすべての炭素原子のＮＭＲ
化学シフトを、リンデマン−アダムスの方法で演算する
演算手段と、 前もって、ヘテロ原子位置および多重結合位置における
官能基の夫々について、各官能基の種類と、各官能基の
中心原子と対象原子との距離毎に、当該官能基による官
能基効果を演算し、その演算値を官能基効果値として記
憶するメモリ手段と、 前記メモリ中から、前記母核構造中のヘテロ原子位置に
おける官能基の夫々について、該各官能基の夫々の対象
原子について、各官能基の種類と、各官能基の中心原子
と対象原子との距離とをキーにして前記メモリ手段中の
官能基効果値を索引して読み取る手段とを具備し、 前記演算手段で計算された化学シフトと読み取り手段で
読み取られた官能基効果値とに基づいて当該分子のＮＭ
Ｒ化学シフトを演算することを特徴とする有機化合物の
ＮＭＲ化学シフトの演算装置。 - 【請求項３】 請求項２の演算装置において、官能基効
果γは、リンデマン−アダムスの方法で演算された化学
シフト値σと比例定数ｐとの積と初期値ｑとの和で近似
され、各官能基についての前記比例定数ｐと初期値ｑ
は、前もって、官能基中心原子と分子中の各原子との距
離と、各原子の種類と、その各原子の混成と、その各原
子と非水素原子の結合数とをパラメータとしてテーブル
化され、前記メモリ手段に記憶されている。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4190579A JPH0634730A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 有機化合物のｎｍｒ化学シフトの演算方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4190579A JPH0634730A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 有機化合物のｎｍｒ化学シフトの演算方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0634730A true JPH0634730A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16260413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4190579A Pending JPH0634730A (ja) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | 有機化合物のｎｍｒ化学シフトの演算方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0634730A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014207670A1 (en) * | 2013-06-25 | 2014-12-31 | Council Of Scientific & Industrial Research | Simulated carbon and proton nmr chemical shifts based binary fingerprints for virtual screening |
-
1992
- 1992-07-17 JP JP4190579A patent/JPH0634730A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014207670A1 (en) * | 2013-06-25 | 2014-12-31 | Council Of Scientific & Industrial Research | Simulated carbon and proton nmr chemical shifts based binary fingerprints for virtual screening |
| US10216910B2 (en) | 2013-06-25 | 2019-02-26 | Council Of Scientific & Industrial Research | Simulated carbon and proton NMR chemical shifts based binary fingerprints for virtual screening |
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