KR101566999B1 - 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질 선택 방법 및 이를 이용한 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질 선택 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 혼합물의 물리화학적 특성을 평가하기 위한 새로운 방안으로 혼합물의 특성을 대표할 수 있는 구성물질을 선택할 수 있는 계산 방법인 SelOneMix(Selection Method of One component representing a Mixture)를 이용하여 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질 선택 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것이다.

Description

혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질 선택 방법 및 이를 이용한 시스템{METHOD FOR SELECTING A SUBSTANCE WHICH REPRESENTS THE PHYSICAL AND CHEMICAL CHARACTERISTICS OF A MIXTURE AND SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질 선택 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 혼합물의 물리화학적 특성을 평가하기 위한 새로운 방안으로 혼합물의 특성을 대표할 수 있는 구성물질을 선택할 수 있는 계산 방법인 SelOneMix(Selection Method of One component representing a Mixture)를 이용하여 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질 선택 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것이다.
혼합물은 2개 이상의 물질이 화학적 결합 없이 서로 혼합되어 있는 물질로 혼합물 내의 각각의 물질을 구성물질이라고 한다. 즉, 혼합물의 구성물질들은 각각의 고유한 성질을 유지한 채 혼합되어 있다. 혼합물의 물리화학적 특성은 구성물질의 종류, 고유 성질, 그리고 혼합물의 구성물질 조성에 따라 크게 변하기 때문에 이를 측정하는 것은 매우 어렵다. 이러한 혼합물의 물리화학적 특성을 체계적으로 파악하는 방법이 있다면 혼합물을 이용하는데 매우 유용할 것이다.
혼합물의 특성을 직접적으로 측정하는 것은 매우 어렵기 때문에 혼합물 내의 구성물질을 이용해 혼합물의 특성을 유추하는 편이 현실적인 해결책일 수 있다. 혼합물의 구성물질을 A, B, C, D, E 라고 했을 때, A의 양이 다른 구성물질에 비해서 아주 많다면 혼합물의 전체 특성은 구성 물질 A와 매우 유사할 것이다. 하지만 혼합물 내 구성물질들의 양이 서로 유사하다면 혼합물의 특성은 모든 구성물질에 영향을 받기 때문에 이를 측정하는 것은 여전히 어렵다.
본 발명은 혼합물 구성물질들의 양이 유사한 경우 혼합물의 특성을 측정하기 위한 새로운 방법으로 혼합물의 전체 특성을 대표해서 나타낼 수 있는 구성물질을 선택하는 SelOneMix(Selection Method of One component representing a Mixture)에 관한 것이다. 혼합물의 구성성분 비가 거의 동일한 경우, SelOneMix는 혼합물의 특성을 대표할 수 있는 구성물질이 존재하면 이를 찾아내어 혼합물의 특성을 유추할 수 있게 한다. 이와 같은 대표 구성물질을 선택하기 위해서는 각 구성물질의 고유 성질 평가가 반드시 필요하다.
물질 사이의 용해성(solubility)이나 혼합성(miscibility)을 판단하기 위해서는 물질의 고유 물성을 사용해 서로 유사성 비교를 해야 한다. 용해성이나 혼합성에 영향을 주는 고유 물성은 여러 가지가 있지만, 그 중에서도 물질 내의 결합(interaction) 정도를 정량적인 값으로 나타내는 용해도 인자(Solubility Parameters)가 가장 많이 사용된다. 즉 각 물질은 고유한 용해도 인자 값을 가지고 용해도 인자 값이 유사한 물질끼리는 서로 잘 용해 되거나 섞인다.
다양한 이론이나 개념에 근거해 용해도 인자가 제안되고 사용되고 있지만 그 중에서도 1967년에 Dr.C.Hansen이 제안한 한센 용해도 인자(Hansen Solubility Parameter: 이하 HSP)가 가장 정확하게 용해도 특성을 나타낼 수 있다고 알려져 있다. HSP에서는 물질 내 결합 정도를 다음과 같은 3가지 인자로 세분화해서 고려한다.
(1) 무극성 분산 결합으로 인해 발생하는 용해도 인자(δD)
(2) 영구 쌍극자로 인한 극성결합으로 인해 발생하는 용해도 인자(δP)
(3) 수소결합으로 인해 발생하는 용해도 인자(δH)
이와 같이 HSP는 다른 용해도 인자보다 더 자세하게 물질 내의 결합 정보를 제공해 주기 때문에 더 정확하고 체계적으로 물질의 용해성이나 혼합성을 평가할 수 있어 널리 사용된다.
HSP=(δD, δP, δH), (J/㎤)½ (1)
δTot =(δD2+δP2+δH2)½,(J/㎤)½ (2)
HSP는 3가지 요소로 이루어진 공간에서 크기와 방향성을 가지는 벡터(Vector)이고, δTot는 HSP 벡터의 크기(magnitude)를 나타낸다. HSP를 나타내는 기본 단위는 (J/㎤)½이다. 이러한 HSP값은 HSP를 제안한 Dr.Hansen 그룹에서 개발한 HSPiP(Hansen Solubility Parameters in Practice)라는 프로그램을 사용하여 계산한다.
앞서 언급했듯이 두 물질의 HSP값이 유사하면 서로 잘 용해되는데 HSP는 벡터이기 때문에 서로 유사하다고 판단하기 위해서는 각 물질의 3가지 HSP 성분과 HSP의 크기가 모두 유사해야 한다. 모든 물질은 고유의 HSP를 가지고 두 물질의 HSP가 서로 유사하면 잘 용해된다. 이렇듯 HSP는 다른 용해도 상수와 마찬가지로 ‘A like likes a like’ 라는 개념을 바탕으로 제안되어 사용되고 있다.
구체적으로, SelOneMix에서 두 물질 A 와 B 사이의 HSP 비교는 하기 식 1에 나타난 HSP-Diff를 이용하였다.
[식 1]
Figure 112013069008360-pat00001
상기 식에서, A와 B는 혼합물의 구성물질을 나타내고, 상기 α1,α2,α3는 0 보다 큰 실수로 특별한 제한은 없지만 바람직한 범위는 α1는 0.5 내지 4.5의 실수, α2는 0.5 내지 3의 실수, α3는 0.5 내지 2.5의 실수이고, β는 0 보다 큰 실수로 특별한 제한은 없지만 바람직한 범위는 1.0 내지 2.5의 실수이고, γ는 0이 아닌 실수로 특별한 제한은 없지만 바람직한 범위는 -2.5 내지 -0.1 또는 0.1 내지 2.5의 실수이다.
HSP-Diff(A,B)는 0.0보다 큰 값을 나타내고 A와 B가 동일 물질인 경우에 HSP-Diff(A,B)가 0.0의 값을 가진다. HSP-Diff(A,B)가 큰 값을 가질수록 결합 특성 차이가 커서 서로 유사한 물질이 아니라는 것을 나타낸다.
본 발명자는 HSP-Diff를 혼합물의 구성물질들에 적용해 결합 특성을 평가하고 이를 바탕으로 혼합물 내의 특정 구성물질이 다른 구성물질의 특성을 나타낼 수 있어 최종적으로 혼합물의 특성을 대표할 수 있는 구성물질을 찾아내었다. 따라서, 이전에는 평가하기 어려웠던 혼합물의 물리화학적 특성을 혼합물의 구성물질 중에서 대표할 수 있는지 여부를 평가해 이를 대표할 수 있는 대표 구성물질을 제시하는 SelOneMix법을 개발하였고, 이로 인해 향후 혼합물을 보다 체계적으로 이용할 수 있을 것으로 기대된다.
C. M. Hansen. 1967. J. Paint Techn. 39 (505). 104-117. C. M. Hansen. 1967. J. Paint Techn. 39 (511). 505-510. C. M. Hansen et. al. Hansen Solubility Parameters in Practice (HSPiP).
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질을 선택하는 새로운 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질을 선택하는 방법으로,
a) 혼합물의 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 측정하는 단계;
b) 상기 a)단계에서 측정한 혼합물의 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 기준으로 물리화학적 특성 평가에 사용될 구성물질들을 선택하는 단계;
c) 상기 b)단계에서 선택된 구성물질들에 대하여 고유 결합 특성 차이를 평가하는 단계; 및
d) 상기 c)단계에서 고유 결합 특성 차이가 평가된 구성물질들 중 대표 구성물질을 선택하는 단계를 포함하는 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질을 선택하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은,
혼합물의 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 측정하여 데이터를 입력받는 제 1 데이터 입력 모듈;
상기 제 1 데이터 입력 모듈에서 측정한 혼합물의 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 기준으로 물리화학적 특성 평가에 사용될 구성물질들을 선택하는 제 1 선택 모듈;
상기 제 1 선택 모듈에서 선택된 구성물질들에 대하여 고유 결합 특성 차이를 평가하는 데이터를 입력받는 평가 모듈;및
상기 평가 모듈에서 고유 결합 특성 차이가 평가된 구성물질들 중 대표 구성물질을 선택하는 제 2 선택 모듈을 포함하는 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질을 선택하는 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질 선택 방법인 SelOneMix(Selection Method of One component representing a Mixture)법에 의해 선택된 대표 구성물질은 기존의 방법으로는 평가하기 어려웠던 혼합물의 물리화학적 특성을 대표할 수 있고, 혼합물 내 구성물질들의 비율이 유사한 경우에 혼합물을 대표할 수 있는 구성물질을 찾아내고, 찾아낸 대표 구성물질을 통해 혼합물의 특성을 알 수 있어 향후 혼합물을 보다 체계적으로 이용하는데 그 효용성이 클 것으로 기대할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질을 선택하는 방법은,
a) 혼합물의 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 측정하는 단계;
b) 상기 a)단계에서 측정한 혼합물의 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 기준으로 물리화학적 특성 평가에 사용될 구성물질들을 선택하는 단계;
c) 상기 b)단계에서 선택된 구성물질들에 대하여 고유 결합 특성 차이를 평가하는 단계;및
d) 상기 c)단계에서 고유 결합 특성 차이가 평가된 구성물질들 중 대표 구성물질을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명자는‘혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질 선택 방법’을 “SelOneMix(Selection Method of One component representing a Mixture)”이라고 명명하였다.
본 발명은, 상기 a)단계에서 혼합물의 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 측정하는 단계를 포함한다.
더욱 자세하게는, 혼합물의 구성물질 비, 즉 무게 비(Weight ratio)를 알고 있는 경우는 따로 측정을 할 필요가 없고, 구성물질의 비를 알고 있지 않은 경우, 가스크로마토그래피(Gas Chromatography:GC) 분석법 또는 고성능액체크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography:HPLC) 분석법을 사용하여 혼합물의 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 정량적으로 측정할 수 있다.
본 발명은, 상기 b)단계에서 상기 a)단계에서 측정한 혼합물의 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 기준으로 물리화학적 특성 평가에 사용될 구성물질들을 선택하는 단계를 포함한다.
더욱 구체적으로, 상기 b)단계의 물리화학적 특성 평가에 사용될 구성물질들을 선택하는 것은
i) 혼합물 구성물질의 무게 비(Weight ratio)중에서 최대값을 R0로 정하는 단계;
ii) 각각의 혼합물 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 상기 i)단계에서 정한 R0로 나누어 정규화(normalized)된 무게비(R(k))를 구하는 단계;
iii) 상기 ⅱ) 단계에서 정규화된 무게비가 0.85 이상인 값을 갖는 구성물질들의, 전체 구성물질 대비 무게 백분율(Res %)을 하기 식 2로 계산하는 단계;및
iv) 상기 ⅲ)단계에서 계산된 무게 백분율(Res %)이 80% 이상인 경우 정규화된 무게 비가 0.85 이상인 nR개의 구성물질들을 물리화학적 특성 평가에 사용될 구성물질들(A1,A2,…,AnR)로 선택하는 단계를 포함한다.
[식 2]
Figure 112013069008360-pat00002
상기 식 2에서 n0는 혼합물 내의 구성물질의 전체 개수이고, nR은 무게 비가 0.85 이상인 구성물질의 개수이다. R(k)는 각각의 구성물질(Ak)의 정규화된 무게 비를 나타낸다.
혼합물의 구성물질 비는 몰 비(Mole or Molar ratio)와 무게 비(Weight ratio)로 나타낼 수 있고, 몰 비는 혼합물 내에서 각 구성물질의 몰 수에 대한 비율을 나타낸다. 예를 들어 혼합물이 구성물질 A와 B로 구성되어 있고, A와 B가 각각 0.5몰과 1.0몰이 있는 경우에 혼합물 내의 구성물질 A와 B의 몰 비는 A : B = 0.5몰 : 1.0 몰 = 1 : 2 이다. 무게 비는 각 구성물질이 가지는 무게에 대한 비율을 의미한다. 상기 경우에 A와 B의 몰 비는 1 : 2 이다. 이 경우 A와 B의 몰 무게 (Molar mass)가 각각 10g/mol과 5g/mol이라고 하면 A와 B의 무게 비는 A : B = 1*10g : 2*5g = 10g : 10g = 1 : 1 이다. 따라서 A와 B의 몰 비는 1 : 2 이고, 무게 비는 1 : 1이 되는 것이다.
본 발명의 특성 평가에 사용될 구성물질들의 선택은 구성물질들의 무게 비를 기준으로 결정한다. 특히 다른 구성물질들에 비해 미량으로 포함된 구성물질은 혼합물의 전체 특성에 큰 영향을 주지 않을 가능성이 높기 때문에 특성 평가에는 포함하지 않는다. 이를 바탕으로 혼합물의 구성물질들 중 특성 평가에 사용될 구성물질들은 하기의 설명된 4단계를 거쳐 선택할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서는,
i) 혼합물 구성물질들의 무게 비에서 가장 큰 값을 R0로 정한다.
[예] 무게 비 = 1.0 : 3.3 : 3.3 : 3.6 인 경우에 R0=3.6이다.
ⅱ) 각각의 혼합물 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 상기 i)단계에서 정한 R0(=3.6)로 나누어서 무게 비를 정규화(normalized)한다.
[예] 무게 비 = (1.0/R0):(3.3/R0):(3.3/R0):(3.6/R0)
= 0.28 : 0.92 : 0.92 : 1.00
ⅲ) 상기 ⅱ)단계에서 정규화된 무게 비가 0.85 이상인 값을 갖는 구성물질에 대한 무게 백분율(Res %)을 하기 식 2로 계산한다.
[식 2]
Figure 112013069008360-pat00003
상기 식 2에서 n0는 혼합물 내의 구성물질의 전체 개수이고, nR은 무게 비가 0.85 이상인 구성물질의 개수이다. R(k)는 각각의 구성물질(Ak)의 정규화된 무게 비를 나타낸다.
[예]
Figure 112013069008360-pat00004
ⅳ) 상기 ⅲ)단계에서 계산된 무게 백분율(Res %)이 80% 이상인 경우 무게 비가 0.85 이상인 nR개의 구성물질을 물리화학적 특성 평가에 사용될 구성물질(A1,A2,…,AnR)로 선택한다. 계산된 무게 백분율(Res %)이 80% 미만인 경우에는 특성 평가에 사용될 구성 물질을 선택할 수 없기 때문에 SelOneMix를 종료하게 된다.
본 발명은, 상기 c)단계에서 상기 b)단계에서 선택된 구성물질들에 대하여 고유 결합 특성 차이를 평가하는 단계를 포함한다.
더욱 구체적으로, 상기 c)단계의 고유 결합 특성 차이의 평가는 상기 b)단계에서 선택된 nR개의 구성물질들에 대해 다른 구성물질과의 고유 결합 특성 차이를 평가하기 위하여 구성물질 Ak에 대해 다른 구성물질과의 한센 용해도 인자의 차이(HSP-Diff)를 각각 구하고 그 산술평균(Avg_HSP[Ak])과 표준편차(SD_HSP[Ak])를 하기 식 1, 식 3 및 식 4를 이용하여 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
[식 1]
Figure 112013069008360-pat00005
[식 3]
Figure 112013069008360-pat00006
[식 4]
Figure 112013069008360-pat00007
상기 식 1에서 한센 용해도 인자는 HSP=(δD, δP, δH)이고, 상기 δD는 무극성 분산 결합으로 인해 발생하는 용해도 인자, δP는 영구 쌍극자로 인한 극성결합으로 인해 발생하는 용해도 인자, δH는 수소결합으로 인해 발생하는 용해도 인자이고, Ak,Am는 구성물질, 상기 α1,α2,α3는 0 보다 큰 실수로 특별한 제한은 없지만 바람직한 범위는 α1는 0.5 내지 4.5의 실수, α2는 0.5 내지 3의 실수, α3는 0.5 내지 2.5의 실수이고, β는 0 보다 큰 실수로 특별한 제한은 없지만 바람직한 범위는 1.0 내지 2.5의 실수이고, γ는 0이 아닌 실수로 특별한 제한은 없지만 바람직한 범위는 -2.5 내지 -0.1 또는 0.1 내지 2.5의 실수이다.
HSP는 3가지 요소로 이루어진 공간에서 크기와 방향성을 가지는 벡터이고, δTot는 HSP 벡터의 크기(magnitude)를 나타내는 것이다. HSP를 나타내는 기본 단위는 (J/㎤)½이다.구체적으로,본 발명자들은 상기 HSP값을 HSP를 제안한 Dr.Hansen 그룹에서 개발한 HSPiP(Hansen Solubility Parameters in Practice)라는 프로그램을 사용하여 계산하였다.
HSP는 다른 용해도 인자보다 더 자세하게 물질 내의 결합 정보를 제공해 주기 때문에 더 정확하고 체계적으로 물질의 용해성이나 혼합성을 평가할 수 있어 널리 사용된다.
본 발명은, 상기 d)단계에서 c)단계에서 고유 결합 특성 차이가 평가된 구성물질들 중 대표 구성물질을 선택하는 단계를 포함한다.
더욱 구체적으로, d)단계의 고유 결합 특성 차이가 평가된 구성물질들 중 대표 구성물질을 선택하는 단계는,
i) nR개의 구성물질 Ak(k는 1 내지 nR)에 대해 계산된 산술평균(Avg_HSP[Ak]) 중에서 0.0에 가장 가까운 최소값을 산출하고, 최소값을 나타내는 구성물질 Ak를 Amin으로 정하는 단계;
ii) 상기 i)단계에서 산출된 최소값(Avg_HSP[Amin])이 임계값(cut-off, 1.0 내지 10.0의 실수)보다 작은 경우 변동계수(Coefficient of Variation: CV)를 하기 식 5 를 이용하여 계산하는 단계;및
iii) 상기 ⅱ) 단계에서 계산된 변동계수값이 3.0 이하일 경우 Amin을 혼합물의 특성을 대표하는 구성물질로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
[식 5]
Figure 112013069008360-pat00008
구체적으로, 상기 ⅱ)단계에서 임계값(cut-off)은 기준이 되는 값으로, 즉 산술평균(Average)값이 미리 정해 놓은 임계값보다 크기가 작은 경우에만 선택된 물질이 의미가 있음을 나타낸다.
상기 계산에 따라 변동계수값이 3.0보다 작은 경우에는 Amin이 혼합물의 특성을 대표하는 구성물질로 최종 선택되고, 변동계수값이 3.0보다 큰 경우에는 혼합물의 특성을 대표할 수 있는 구성물질은 존재하지 않는 것으로 결론내려지게 된다.
또한, 본 발명은 상기에서 살펴본 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질을 선택하는 방법을 이용한 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질을 선택하는 시스템을 제공한다.
상기 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질을 선택하는 시스템은,
혼합물의 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 측정하여 데이터를 입력받는 제 1 데이터 입력 모듈;
상기 제 1 데이터 입력 모듈에서 측정한 혼합물의 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 기준으로 물리화학적 특성 평가에 사용될 구성물질들을 선택하는 제 1 선택 모듈;
상기 제 1 선택 모듈에서 선택된 구성물질들에 대하여 고유 결합 특성 차이를 평가하는 데이터를 입력받는 평가 모듈; 및
상기 평가 모듈에서 고유 결합 특성 차이가 평가된 구성물질들 중 대표 구성물질을 선택하는 제 2 선택 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 데이터 입력 모듈의 혼합물의 구성물질의무게비(Weight ratio)를 측정하는 것은 가스크로마토그래피(Gas Chromatography:GC) 분석법 또는 고성능액체크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography:HPLC) 분석법을 사용하여 혼합물의 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 정량적으로 측정할 수 있다.
또한, 상기 제 1 선택 모듈의 물리화학적 특성 평가에 사용될 구성물질들을 선택하는 것은
i) 혼합물 구성물질의 무게 비(Weight ratio)중에서 최대값을 R0로 정하는 단계;
ii) 각각의 혼합물 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 상기 i)단계에서 정한 R0로 나누어 정규화(normalized)된 무게비(R(k))를 구하는 단계;
iii) 상기 ⅱ)단계에서 정규화된 무게비가 0.85 이상인 값을 갖는 구성물질들의, 전체 구성물질 대비 무게 백분율(Res %)을 하기 식 2로 계산하는 단계;및
iv) 상기 ⅲ)단계에서 계산된 무게 백분율(Res %)이 80% 이상인 경우 정규화된 무게 비가 0.85 이상인 nR개의 구성물질들을 물리화학적 특성 평가에 사용될 구성물질들(A1,A2,…,AnR)로 선택하는 단계에 의하여 구성물질을 선택하는 모듈일 수 있다.
[식 2]
Figure 112013069008360-pat00009
상기 식 2에서 n0는 혼합물 내의 구성물질의 전체 개수이고, nR은 무게 비가 0.85 이상인 구성물질의 개수이다. R(k)는 각각의 구성물질(Ak)의 정규화된 무게 비를 나타낸다.
또한, 상기 평가 모듈의 고유 결합 특성 차이의 평가는 상기 제 1 선택 모듈에서 선택된 nR개의 구성물질들에 대해 다른 구성물질과의 고유 결합 특성 차이를 평가하기 위하여 구성물질 Ak에 대해 다른 구성물질과의 한센 용해도 인자의 차이(HSP-Diff)를 각각 구하고 그 산술평균(Avg_HSP[Ak])과 표준편차(SD_HSP[Ak])를 하기 식 1, 식 3 및 식 4를 이용하여 계산하는 단계에 의하여 고유 결합 특성 차이의 평가하는 모듈일 수 있다.
[식 1]
Figure 112013069008360-pat00010
[식 3]
Figure 112013069008360-pat00011
[식 4]
Figure 112013069008360-pat00012
상기 식 1에서 한센 용해도 인자는 HSP=(δD, δP, δH)이고, 상기 δD는 무극성 분산 결합으로 인해 발생하는 용해도 인자, δP는 영구 쌍극자로 인한 극성결합으로 인해 발생하는 용해도 인자, δH는 수소결합으로 인해 발생하는 용해도 인자이고, Ak,Am는 구성물질, 상기 α1,α2,α3는 0 보다 큰 실수로 특별한 제한은 없지만 바람직한 범위는 α1는 0.5 내지 4.5의 실수, α2는 0.5 내지 3의 실수, α3는 0.5 내지 2.5의 실수이고, β는 0 보다 큰 실수로 특별한 제한은 없지만 바람직한 범위는 1.0 내지 2.5의 실수이고, γ는 0이 아닌 실수로 특별한 제한은 없지만 바람직한 범위는 -2.5 내지 -0.1 또는 0.1 내지 2.5의 실수이다.
또한, 상기 제 2 선택 모듈의 고유 결합 특성 차이가 평가된 구성물질들 중 대표 구성물질을 선택하는 모듈은,
i) nR개의 구성물질 Ak(k는 1 내지 nR)에 대해 계산된 산술평균(Avg_HSP[Ak]) 중에서 0.0에 가장 가까운 최소값을 산출하고, 최소값을 나타내는 구성물질 Ak를 Amin으로 정하는 단계;
ii) 상기 i)단계에서 산출된 최소값(Avg_HSP[Amin])이 임계값(cut-off, 1.0 내지 10.0의 실수)보다 작은 경우 변동계수(Coefficient of Variation: CV)를 하기 식 5 를 이용하여 계산하는 단계;및
iii) 상기 ⅱ) 단계에서 계산된 변동계수값이 3.0 이하일 경우 Amin을 혼합물의 특성을 대표하는 구성물질로 선택하는 단계에 의하여 구성물질 중 대표 구성물질을 선택하는 모듈 일 수 있다.
[식 5]
Figure 112013069008360-pat00013
또한, 본 명세서에서 기재한 모듈(module)이란 용어는 특정한 기능이나 동작을 처리하는 하나의 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 상세하게 설명하지만, 하기에 개시되는 본 발명의 실시 형태는 어디까지 예시로써, 본 발명의 범위는 이들의 실시 형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 표시되었고, 더욱이 특허 청구범위 기록과 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 포함하고 있다.
실시예
혼합물의 물리화학적 특성을 대표할 수 있는 구성물질을 선택하기 위하여 하기의 [표 1]의 구성물질과 구성물질의 무게 비로 나타내어진 혼합물에 대해서 SelOneMix를 적용해서 대표 구성물질을 구하였다. 하기 [식 1]의 HSP-Diff를 이용해서 구성물질 사이의 HSP를 비교하였다.
[식 1]
Figure 112013069008360-pat00014
상기 식에서, Ak와 Am는 혼합물의 구성물질을 나타내고, 본 실시예에서 사용된 상기 α1,α2,α3는 0.8, 1.0, 1.0으로 설정하였고, β는 2.0 설정하였고, γ는 0.5으로 설정하였다. 임계값(cut-off)은 1.5로 설정했다.
번호 구성물질 이름 무게 비 정규화된 무게 비
1 1-클로로-2-에톡시 벤젠
(1-Chloro-2-Ethoxy Benzene)		 1.0 0.28
2 벤조페논(Benzophenone) 3.3 0.92
3 벤조일클로라이드
(Benzoyl Chloride)		 3.3 0.92
4 브로모톨루엔(Bromotoluene) 3.6 1.0
상기 혼합물의 4종의 구성물질(n0=4) 중에서 정규화된 무게비가 0.85 이상인 3종의 구성물질(nR=3)에 대해 계산된 무게 백분율(Res %)은 91%이었다. 따라서 특성 평가에 사용하기 위해 선택된 구성물질은{벤조페논(Benzophenone), 벤조일클로라이드(Benzoyl Chloride), 브로모톨루엔(Bromotoluene)}이었다. 상기 3종의 물질에 대해서 Avg_HSP를 계산한 결과, 벤조페논(Benzophenone), 벤조일클로라이드(Benzoyl Chloride), 브로모톨루엔(Bromotoluene)이 각각 0.61, 0.38, 0.50의 값을 나타내었다. 따라서 Avg_HSP값이 0에 가장 가까운 최소값을 나타내는 구성물질(Amin)은 벤조일클로라이드(Benzoyl Chloride)이었다. 계산된 Avg_HSP [벤조일클로라이드(Benzoyl Chloride)]의 값이 임계값인 1.5보다 작기 때문에 벤조일클로라이드(Benzoyl Chloride)에 대한 변동계수값을 계산한 결과 0.98로 3.0보다 작았다. 따라서 혼합물의 특성을 대표하는 구성물질로 벤조일클로라이드(Benzoyl Chloride)를 최종적으로 선택하였다.

Claims (12)

  1. 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질을 선택하는 방법으로,
    a) 혼합물의 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 측정하는 단계;
    b) 상기 a)단계에서 측정한 혼합물의 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 기준으로 물리화학적 특성 평가에 사용될 구성물질들을 선택하는 단계;
    c) 상기 b)단계에서 선택된 구성물질들에 대하여 고유 결합 특성 차이를 평가하는 단계; 및
    d) 상기 c)단계에서 고유 결합 특성 차이가 평가된 구성물질들 중 대표 구성물질을 선택하는 단계를 포함하는 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질을 선택하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 a)단계의 혼합물의 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 측정하는 것은 가스크로마토그래피(Gas Chromatography:GC) 분석법 또는 고성능액체크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography:HPLC) 분석법을 사용하여 혼합물의 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 정량적으로 측정하는 것임을 특징으로 하는, 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질을 선택하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 b)단계의 물리화학적 특성 평가에 사용될 구성물질들을 선택하는 것은
    i) 혼합물 구성물질의 무게 비(Weight ratio)중에서 최대값을 R0로 정하는 단계;
    ii) 각각의 혼합물 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 상기 i)단계에서 정한 R0로 나누어 정규화(normalized)된 무게비(R(k))를 구하는 단계;
    iii) 상기 ⅱ)단계에서 정규화된 무게비가 0.85 이상인 값을 갖는 구성물질들의, 전체 구성물질 대비 무게 백분율(Res %)을 하기 식 2로 계산하는 단계;및
    iv) 상기 ⅲ)단계에서 계산된 무게 백분율(Res %)이 80% 이상인 경우 정규화된 무게 비가 0.85 이상인 nR개의 구성물질들을 물리화학적 특성 평가에 사용될 구성물질들(A1,A2,…,AnR)로 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질을 선택하는 방법.
    [식 2]
    Figure 112013069008360-pat00015

    상기 식 2에서 n0는 혼합물 내의 구성물질의 전체 개수이고, nR은 무게 비가 0.85 이상인 구성물질의 개수이다. R(k)는 각각의 구성물질(Ak)의 정규화된 무게 비를 나타낸다.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 c)단계의 고유 결합 특성 차이의 평가는 상기 b)단계에서 선택된 nR개의 구성물질들에 대해 다른 구성물질과의 고유 결합 특성 차이를 평가하기 위하여 구성물질 Ak에 대해 다른 구성물질과의 한센 용해도 인자의 차이(HSP-Diff)를 각각 구하고 그 산술평균(Avg_HSP[Ak])과 표준편차(SD_HSP[Ak])를 하기 식 1, 식 3 및 식 4를 이용하여 계산하는 단계인 것을 특징으로 하는 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질을 선택하는 방법.
    [식 1]
    Figure 112013069008360-pat00016

    [식 3]
    Figure 112013069008360-pat00017

    [식 4]
    Figure 112013069008360-pat00018

    상기 식 1에서 한센 용해도 인자는 HSP=(δD, δP, δH)이고, 상기 δD는 무극성 분산 결합으로 인해 발생하는 용해도 인자, δP는 영구 쌍극자로 인한 극성결합으로 인해 발생하는 용해도 인자, δH는 수소결합으로 인해 발생하는 용해도 인자이고, Ak,Am는 구성물질, α1,α2,α3는 0 보다 큰 실수이고, β는 0 보다 큰 실수이고, γ는 0이 아닌 실수이다.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 α1는 0.5 내지 4.5의 실수, α2는 0.5 내지 3의 실수, α3는 0.5 내지 2.5의 실수이고, β는 1.0 내지 2.5의 실수이고, γ는 -2.5 내지 -0.1 또는 0.1 내지 2.5의 실수인 것을 특징으로 하는, 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질을 선택하는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 d)단계의 고유 결합 특성 차이가 평가된 구성물질들 중 대표 구성물질을 선택하는 단계는,
    i) nR개의 구성물질 Ak(k는 1 내지 nR)에 대해 계산된 산술평균(Avg_HSP[Ak]) 중에서 0.0에 가장 가까운 최소값을 산출하고, 최소값을 나타내는 구성물질 Ak를 Amin으로 정하는 단계;
    ii) 상기 i)단계에서 산출된 최소값(Avg_HSP[Amin])이 임계값(cut-off, 1.0 내지 10.0의 실수)보다 작은 경우 변동계수(Coefficient of Variation: CV)를 하기 식 5 를 이용하여 계산하는 단계;및
    iii) 상기 ⅱ)단계에서 계산된 변동계수값이 3.0 이하일 경우 Amin을 혼합물의 특성을 대표하는 구성물질로 선택하는 단계를 포함하는, 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질을 선택하는 방법.
    [식 5]
    Figure 112013069008360-pat00019
  7. 혼합물의 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 측정하여 데이터를 입력받는 제 1 데이터 입력 모듈;
    상기 제 1 데이터 입력 모듈에서 측정한 혼합물의 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 기준으로 물리화학적 특성 평가에 사용될 구성물질들을 선택하는 제 1 선택 모듈;
    상기 제 1 선택 모듈에서 선택된 구성물질들에 대하여 고유 결합 특성 차이를 평가하는 데이터를 입력받는 평가 모듈;및
    상기 평가 모듈에서 고유 결합 특성 차이가 평가된 구성물질들 중 대표 구성물질을 선택하는 제 2 선택 모듈을 포함하는 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질을 선택하는 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 제 1 데이터 입력 모듈의 혼합물의 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 측정하는 것은 가스크로마토그래피(Gas Chromatography:GC) 분석법 또는 고성능액체크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography:HPLC) 분석법을 사용하여 혼합물의 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 정량적으로 측정하는 것임을 특징으로 하는, 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질을 선택하는 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 제 1 선택 모듈의 물리화학적 특성 평가에 사용될 구성물질들을 선택하는 것은
    i) 혼합물 구성물질의 무게 비(Weight ratio)중에서 최대값을 R0로 정하는 단계;
    ii) 각각의 혼합물 구성물질의 무게 비(Weight ratio)를 상기 i)단계에서 정한 R0로 나누어 정규화(normalized)된 무게비(R(k))를 구하는 단계;
    iii) 상기 ⅱ)단계에서 정규화된 무게비가 0.85 이상인 값을 갖는 구성물질들의, 전체 구성물질 대비 무게 백분율(Res %)을 하기 식 2로 계산하는 단계;및
    iv) 상기 ⅲ)단계에서 계산된 무게 백분율(Res %)이 80% 이상인 경우 정규화된 무게 비가 0.85 이상인 nR개의 구성물질들을 물리화학적 특성 평가에 사용될 구성물질들(A1,A2,…,AnR)로 선택하는 단계에 의하여 구성물질을 선택하는 모듈인 것을 특징으로 하는, 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질을 선택하는 시스템.
    [식 2]
    Figure 112013069008360-pat00020

    상기 식 2에서 n0는 혼합물 내의 구성물질의 전체 개수이고, nR은 무게 비가 0.85 이상인 구성물질의 개수이다. R(k)는 각각의 구성물질(Ak)의 정규화된 무게 비를 나타낸다.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 평가 모듈의 고유 결합 특성 차이의 평가는 상기 제 1 선택 모듈에서 선택된 nR개의 구성물질들에 대해 다른 구성물질과의 고유 결합 특성 차이를 평가하기 위하여 구성물질 Ak에 대해 다른 구성물질과의 한센 용해도 인자의 차이(HSP-Diff)를 각각 구하고 그 산술평균(Avg_HSP[Ak])과 표준편차(SD_HSP[Ak])를 하기 식 1, 식 3 및 식 4를 이용하여 계산하는 단계에 의하여 고유 결합 특성 차이의 평가하는 모듈인 것을 특징으로 하는 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질을 선택하는 시스템.
    [식 1]
    Figure 112013069008360-pat00021

    [식 3]
    Figure 112013069008360-pat00022

    [식 4]
    Figure 112013069008360-pat00023

    상기 식 1에서 한센 용해도 인자는 HSP=(δD, δP, δH)이고, 상기 δD는 무극성 분산 결합으로 인해 발생하는 용해도 인자, δP는 영구 쌍극자로 인한 극성결합으로 인해 발생하는 용해도 인자, δH는 수소결합으로 인해 발생하는 용해도 인자이고, Ak,Am는 구성물질, α1,α2,α3는 0 보다 큰 실수이고, β는 0 보다 큰 실수이고, γ는 0이 아닌 실수이다.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 α1는 0.5 내지 4.5의 실수, α2는 0.5 내지 3의 실수, α3는 0.5 내지 2.5의 실수이고, β는 1.0 내지 2.5의 실수이고, γ는 -2.5 내지 -0.1 또는 0.1 내지 2.5의 실수인 것을 특징으로 하는, 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질을 선택하는 시스템.
  12. 청구항 7에 있어서, 상기 제 2 선택 모듈의 고유 결합 특성 차이가 평가된 구성물질들 중 대표 구성물질을 선택하는 모듈은,
    i) nR개의 구성물질 Ak(k는 1 내지 nR)에 대해 계산된 산술평균(Avg_HSP[Ak]) 중에서 0.0에 가장 가까운 최소값을 산출하고, 최소값을 나타내는 구성물질 Ak를 Amin으로 정하는 단계;
    ii) 상기 i)단계에서 산출된 최소값(Avg_HSP[Amin])이 임계값(cut-off, 1.0 내지 10.0의 실수)보다 작은 경우 변동계수(Coefficient of Variation: CV)를 하기 식 5 를 이용하여 계산하는 단계;및
    iii) 상기 ⅱ)단계에서 계산된 변동계수값이 3.0 이하일 경우 Amin을 혼합물의 특성을 대표하는 구성물질로 선택하는 단계에 의하여 구성물질 중 대표 구성물질을 선택하는 모듈인 것을 포함하는, 혼합물의 물리화학적 특성을 대표하는 구성물질을 선택하는 시스템.
    [식 5]
    Figure 112013069008360-pat00024
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