KR101614430B1 - 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법 및 이를 이용한 시스템 - Google Patents

특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법 및 이를 이용한 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대상 물질 T의 특정영역의 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교하는 방법으로, a) 대상 물질 T 및, 이와 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교할 기준 물질 P1 및 P2 의 분자 오비탈 분포의 정량적 차이인 MOD-Dscore 값을 하기 방법에 의하여 각각 얻는 단계; i) 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교할 대상 물질 T, 기준 물질 P1 및 기준 물질 P2의 분자 오비탈에 대하여, 양자역학 계산법을 이용하여 이들의 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 계산하는 단계, ii) 각 분자 오비탈에 대한 RDM (radially discrete mesh) 계산 방법을 통하여 구조 특성을 계산한 후, 상기 i)단계에서 계산된 분자 오비탈(molecular orbital) 분포와 매칭하여 구조 특성에 따른 분자 오비탈 분포를 구하는 단계, 및 iii) 상기 ii) 단계에서 구한 대상 물질 T, 기준 물질 P1 및 P2의 구조 특성에 따른 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를　이용하여, 대상 물질 T 와 기준 물질 P1 및 대상 물질 T 와 기준 물질 P2 사이의 MOD-Dscore (Molecular Orbital Distribution-Deviation Score)값을 하기 식 2를 이용하여 구하는 단계; 및 b) 대응 물질 CP를 선택하여, 하기 식 4의 cp-MOD-R 값을 구하여 비교하는 단계를 포함하는 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법 및 이를 이용한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 시스템에 관한 것이다.
(식　２）
MOD-Dscore＝1.0-TPD
(상기 식에서 TPD는 하기 식 3과 같다.)
(식　3）
Figure 112013064769785-pat00017

상기　식에서， Prof(Ak)와 Prof(Bk)는 각각 RDM(k)에 속하는 분자 오비탈 값을 나타내고, N은 RDM의 총 개수이다.）
(식　4）
Figure 112013064769785-pat00018

(상기 식에서 MD(k)는 T, P1 및 P2 과 대응 물질 CP 사이의 각각의 MOD-Dscore 값이고, MD_R 은 MD(P1), MD(P2) 및 MD(T) 중 최대값이다.)

Description

특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법 및 이를 이용한 시스템{METHOD FOR QUANTITATIVE AND COMPARATIVE ANALYSIS OF DISTRIBUTIONS OF MOLECULAR ORBITALS IN SPECIFIC MOLECULAR REGION AND SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 정량적으로 분자 오비탈 (molecular orbital) 분포를 비교할 수 있는 새로운 분석방법을 이용한 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것이다.
물질 고유의 전기화학적 특성은 전자의 이동 및 분포 특성에 큰 영향을 받기 때문에 분자 내에서 전자의 거동을 모사하는 것은 물질 개발에 매우 중요하다. 전자의 거동은 분자 내 특정 지점에서 전자가 존재할 확률로서 나타낼 수 있는데, 이와 같은 전자의 거동을 모사하기 위해서 도입된 개념이 바로 분자 오비탈(molecular orbital)이다. 분자 구조 내의 특정 위치에서 확률적인 개념으로 전자의 분포를 나타내는 분자 오비탈은 실험적으로 구할 수 없고 양자역학적 방법을 이용한 슈뢰딩거 방정식(Schrodinger equation)을 계산하여 구할 수 있다.
현재까지 양자역학으로 계산된 분자의 분자 오비탈 분포는 등고선 플롯(contour plot)을 통한 3차원이나 2차원 그림을 생성해 시각적으로 비교하는, 예를 들어 “Analysis of Electron Delocalization in Aromatic Systems: Individual Molecular Orbital Contributions to Para-Delocalization Indexes (PDI)”에서와 같은 정성적인 방법(qualitative measurement)으로 평가하고 있다. 예를 들어 도 1은 OLED의 박막으로 사용되는 NPB (N,N’-Di[(1-naphthyl)-N,N’-diphenyl]-1,1’-(biphenyl)-4,4’-diamine)의 Neutral/HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital)의 분자 오비탈 분포를 나타낸 것이다. 도 1을 그리기 위해서 분자 오비탈 시각화 프로그램인 MATERIAL STUDIO의 프로그램인 visualizer를 사용하였다. 분자 오비탈 분포가 되어 있는 영역(노란색/녹색으로 표시된 영역)에만 전자가 위치할 확률이 있는 것으로, 도 1의 경우에는 전반적으로 분자 오비탈이 전체 분자 구조 내에 고르게 분포되어 있는 것을 알 수 있다.
하지만, 상기의 경우에서 알 수 있듯이 시각화를 통한 정성적 확인만으로는 동일한 분자 오비탈 분포에 대해서도 해석하는 기준에 따라 평가가 달라질 수 있어 정확하게 비교하기 어렵다. 예를 들어 위의 경우에서도 (1) 분자 오비탈이 전반적으로 분자 전체에 잘 분포하고 있기 때문에, “분자 오비탈이 잘 분포한다”라고 평가할 수 있지만, (2) 양 끝의 Naphthalene에서 분포가 잘 되지 않기 때문에 “분자 오비탈이 적당히 분포하고 있다.”와 같이 서로 다른 평가 결과가 나올 수 있다. 이러한 정성적인 비교 방법이 가지는 문제점은 위의 예와 같이 1개의 물질에 대한 분자 오비탈 분포 평가의 경우보다 2개의 분자 오비탈 분포를 서로 비교해야 할 경우 더 크게 부각된다. 즉 물질 개발에서는 분자 오비탈 A의 분포가 분자 오비탈 B의 분포와 서로 어느 정도 유사한지를 평가해서 전기화학적 물성 평가를 해야 하는 경우가 많은데, 이 경우 시각을 통한 정성적 비교는 기준에 따라 평가 결과가 크게 달라질 수 있기 때문에, 1개의 분자 오비탈을 평가하는 것보다 더 부정확하다. 이와 같은 문제점은 정성적인 방법을 통한 분자 오비탈 분포 비교에만 발생하는 것이 아니라 모든 정성적인 비교 방법이 가지는 가장 근본적인 한계점 중 하나이다. 현재까지 정성적인 비교만 가능한 분자 오비탈 분포를 효과적으로 정확하고 신뢰성 있게 비교할 수 있는 방법이 있다면, 물질 개발에서 전자 친화도(electron affinity) 등과 같은 전자의 이동으로 인해 결정되는 기본 물성과 더불어 분자 오비탈 분포를 더 효과적으로 이용할 수 있다.
이를 위하여, 본 발명의 발명자들은 기존의 정성적인 방법이 가지는 한계점을 극복하기 위해 분자 오비탈 분포 특성을 정량적으로 평가할 수 있는 새로운 방법으로 MOD-Dscore를 개발했다. 상기 MOD-Dscore 방법은 0.0에서 1.0사이의 값을 가지는데 두 분자 오비탈 분포가 동일한 경우 1.0의 값을 나타내고 분포 차이가 커질수록 1.0 보다 작은 값을 나타낸다. 상기 MOD-Dscore를 이용하면 두 물질 사이의 분자 오비탈 분포 차이를 Digitalized된 값으로 알 수 있어 정확하게 평가할 수 있다. 분자 오비탈은 분자 전체에 걸쳐 분포되어 있기 때문에 분포 형태나 패턴이 매우 다양하기 때문에 때로는 MOD-Dscore만으로 평가하기 미묘한 분자 오비탈 특성을 가지는 특정 영역이 존재할 경우가 있다. 다음이 그러한 미묘한 경우에 대해 나타낸 것이다.
구체적으로, 도 2에 4,4’-Bis(N-carbazolyl)1,1’-biphenyl에 대해 계산된 분자 오비탈 분포를 나타냈다. 분자 오비탈은 양자역학에 근간을 둔 어떠한 방법으로도 계산이 가능하고 여기서는 DFT에 근간을 둔 ACCELRYS사의 MATERIAL STUDIO의 DMol3를 이용해 계산했다. 분자 오비탈 분포 그림을 생성하는데 사용한 것은 MATERIAL STUDIO의 VISUALIZER이다. 도 2에서 분자 오비탈이 분포하는 영역인 노란색/녹색으로 나타낸 부분이고 그 외의 영역은 분자 오비탈이 분포하지 않는다. 먼저 전하 상태가 중성 (Neutral)의 HOMO 상태의 분자 오비탈은 분자 전체에 고르게 분포하고 있다는 것을 알 수 있다. 이에 반해 음이온 (Anion)의 LUMO 상태의 분자 오비탈 분포를 보면 중앙의 biphenyl에는 분자 오비탈이 분포하지 않고 양끝에만 분자 오비탈이 분포하는 것을 알 수 있다. 이러한 중성/HOMO와 음이온/LUMO 사이에서 MOD-Dscore를 계산하면 0.885로 이러한 분포 차이를 정확하게 정량적으로 나타낸다.
하지만 계산된 또 다른 분자 오비탈인 양이온/HOMO의 경우를 보면 양 끝에는 분자 오비탈이 고르게 분포되어 있어 이는 중성/HOMO와 음이온/LUMO와 동일하다는 것을 쉽게 알 수 있다. 하지만 중앙의 biphenyl을 보면 분자 오비탈 분포 정도가 그림상으로 판단했을 때 명확하게 나타나지 않는다. 대략적으로 보면 분자 오비탈이 분포되어 있기 때문에 (1) 중성/HOMO에 더 유사해 보이지만 (2) 분포된 정도가 작기 때문에 음이온/LUMO에도 유사해 보인다. 양이온/HOMO와 중성/HOMO에 대해 MOD-Dscore를 계산하면 0.971로 서로 분자 오비탈 분포가 유사하다는 것을 알 수 있다. 하지만 양이온/HOMO와 음이온/LUMO에 대해 MOD-Dscore를 계산하면 0.913으로 중성/HOMO 보다는 유사성이 떨어지지만 MOD-Dscore값이 0.9이상이기 때문에 서로 유사성이 여전히 높다는 것을 나타낸다. 이를 통해 양이온/HOMO는 중성/HOMO와 아주 유사한 분자 오비탈 분포 특성을 나타낸다는 것을 알 수 있지만 여전히 음이온/LUMO와도 유사한 분자 오비탈 분포 특성을 가지는 것을 알 수 있다. 양이온/HOMO의 분자 오비탈 분포의 이러한 모호함은 중앙에 위치한 biphenyl의 분자 오비탈 분포 차이 때문에 발생하는 것으로 양이온/HOMO의 분자 오비탈 분포 특성을 더 정확하게 평가하기 위해서는 이러한 특정 영역에 대해서 분자 오비탈 분포를 더 자세히 평가할 필요가 있다.
이와 관련하여 종래에는, 예를 들어 일본 공개특허 2011-173821호의 경우, 프런티어궤도 이외의 반응성 분자궤도를 고려한 양자학적 계산에 근거해 산출된 분자의 반응성 지표를 이용한 새로운 화학물질의 활성도 예측 방법에 대하여 개시하고 있으나, 이러한 방법으로는 분자 오비탈 분포 차이를 정확하게 정량적으로 비교할 수 있는 방법이 없었기 때문에 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포에 대한 평가에 분자 오비탈 분포 차이를 이용하지 못한다는 문제점이 있었다.
JP 2011-173821 A
Analysis of Electron Delocalization in Aromatic Systems: Individual Molecular Orbital Contributions to Para-Delocalization Indexes (PDI). J. Phys. Chem. A. 2006. 110. 11569-11574
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서,
분자 구조 내의 전체 영역에 대한 분자 오비탈 분포 특성을 정량적으로 평가하는 MOD-Dscore만으로는 정확한 차이를 알 수 없었던 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포 특성을 정량적으로 비교하기 위하여, 분자 내의 특정 영역에 대해 분자 오비탈 분포 특성을 자세히 정량적으로 평가할 수 있는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
대상 물질 T의 특정영역의 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교하는 방법으로, a) 대상 물질 T 및, 이와 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교할 기준 물질 P1 및 P2 의 분자 오비탈 분포의 정량적 차이인 MOD-Dscore 값을 하기 하기 i) 내지 iii) 단계에에 의하여 각각 얻는 단계; i) 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교할 대상 물질 T, 기준 물질 P1 및 기준 물질 P2의 분자 오비탈에 대하여, 양자역학 계산법을 이용하여 이들의 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 계산하는 단계, ii) 각 분자 오비탈에 대한 RDM (radially discrete mesh) 계산 방법을 통하여 구조 특성을 계산한 후, 상기 i)단계에서 계산된 분자 오비탈(molecular orbital) 분포와 매칭하여 구조 특성에 따른 분자 오비탈 분포를 구하는 단계, 및 iii) 상기 ii) 단계에서 구한 대상 물질 T, 기준 물질 P1 및 P2의 구조 특성에 따른 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를　이용하여, 대상 물질 T 와 기준 물질 P1 및 대상 물질 T 와 기준 물질 P2 사이의 MOD-Dscore (Molecular Orbital Distribution-Deviation Score)값을 하기 식 2를 이용하여 구하는 단계; 및 b) 대응 물질 CP를 선택하여, 하기 식 4의 cp-MOD-R 값을 구하여 비교하는 단계를 포함하는 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법을 제공한다.
(식　２）
MOD-Dscore＝1.0-TPD
(상기 식에서 TPD는 하기 식 3과 같다.)
(식　3）
Figure 112013064769785-pat00001
상기　식에서， Prof(Ak)와 Prof(Bk)는 각각 RDM(k)에 속하는 분자 오비탈 값을 나타내고, N은 RDM의 총 개수이다.）
(식　4）
Figure 112013064769785-pat00002
(상기 식에서 MD(k)는 T, P1 및 P2 과 대응 물질 CP 사이의 각각의 MOD-Dscore 값이고, MD_R 은 MD(P1), MD(P2) 및 MD(T) 중 최대값이다.)
또한, 본 발명은 대상 물질 T의 특정영역의 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교하는 시스템으로, a) 대상 물질 T 및, 이와 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교할 기준 물질 P1 및 P2 의 분자 오비탈 분포의 정량적 차이인 MOD-Dscore 값을 하기 하기 i) 내지 iii) 단계에 의하여 각각 얻는 MOD-Dscore 값 결정 모듈; i) 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교할 대상 물질 T, 기준 물질 P1 및 기준 물질 P2의 분자 오비탈에 대하여, 양자역학 계산법을 이용하여 이들의 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 계산하는 단계, ii) 각 분자 오비탈에 대한 RDM (radially discrete mesh) 계산 방법을 통하여 구조 특성을 계산한 후, 상기 i)단계에서 계산된 분자 오비탈(molecular orbital) 분포와 매칭하여 구조 특성에 따른 분자 오비탈 분포를 구하는 단계, 및 iii) 상기 ii) 단계에서 구한 대상 물질 T, 기준 물질 P1 및 P2의 구조 특성에 따른 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를　이용하여, 대상 물질 T 와 기준 물질 P1 및 대상 물질 T 와 기준 물질 P2 사이의 MOD-Dscore (Molecular Orbital Distribution-Deviation Score)값을 상기 식 2를 이용하여 구하는 단계; 및 b) 대응 물질 CP를 선택하여, 상기 식 4의 cp-MOD-R 값을 구하여 비교하는 비교 모듈을 포함하는 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법에 의하면, 분자 구조 내의 전체 영역에 대한 분자 오비탈 분포 특성을 정량적으로 평가하는 MOD-Dscore만으로는 정확한 차이를 알 수 없었던 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포 특성을 정량적으로 비교하여, 분자 내의 특정 영역에 대해 분자 오비탈 분포 특성을 자세히 정량적으로 평가할 수 있기 때문에, 정량적인 분자 오비탈 분포 특성을 평가하는 방법의 효용성을 크게 증대시켜 새로운 물질 개발 시에 분자 오비탈 분포 정보를 보다 효율적으로 이용할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 NPB 분자의 구조 및 분자 오비탈 분포를 나타낸 그림이다.
도 2는 NPB 분자의 중성/음이온/양이온 상태에 따른 분자 오비탈 분포를 나타낸 그림이다.
도 3은 RDM 계산방법을 나타낸 그림이다.
도 4은 cp-MOD-R 값을 수직선 상에 나타낸 그림이다.
도 5는 본 발명에 따른 cp-MOD-R 값의 계산 과정을 FLOW-CHART로 나타낸 그림이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 분자 오비탈 분포의 cp-MOD-R 값의 계산 과정을 나타낸 그림이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 cp-MOD-R 값을 수직선 상에 나타낸 그림이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법은 a) 대상 물질 T 및, 이와 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교할 기준 물질 P1 및 P2 의 분자 오비탈 분포의 정량적 차이인 MOD-Dscore 값을 하기 하기 i) 내지 iii) 단계에 의하여 각각 얻는 단계;
i) 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교할 대상 물질 T, 기준 물질 P1 및 기준 물질 P2의 분자 오비탈에 대하여, 양자역학 계산법을 이용하여 이들의 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 계산하는 단계, ii) 각 분자 오비탈에 대한 RDM (radially discrete mesh) 계산 방법을 통하여 구조 특성을 계산한 후, 상기 i)단계에서 계산된 분자 오비탈(molecular orbital) 분포와 매칭하여 구조 특성에 따른 분자 오비탈 분포를 구하는 단계, 및 iii) 상기 ii) 단계에서 구한 대상 물질 T, 기준 물질 P1 및 P2의 구조 특성에 따른 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를　이용하여, 대상 물질 T 와 기준 물질 P1 및 대상 물질 T 와 기준 물질 P2 사이의 MOD-Dscore (Molecular Orbital Distribution-Deviation Score)값을 하기 식 2를 이용하여 구하는 단계; 및
b) 대응 물질 CP를 선택하여, 하기 식 4의 cp-MOD-R 값을 구하여 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(식　２）
MOD-Dscore＝1.0-TPD
(상기 식에서 TPD는 하기 식 3과 같다.)
(식　3）
Figure 112013064769785-pat00003
상기　식에서， Prof(Ak)와 Prof(Bk)는 각각 RDM(k)에 속하는 분자 오비탈 값을 나타내고, N은 RDM의 총 개수이다.）
(식　4）
Figure 112013064769785-pat00004
(상기 식에서 MD(k)는 T, P1 및 P2 과 대응 물질 CP 사이의 각각의 MOD-Dscore 값이고, MD_R 은 MD(P1), MD(P2) 및 MD(T) 중 최대값이다.)
본 발명자는 상기 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법을 “cp-MOD-R (counterpart-Molecular Orbital Distribution-Ratio)”법이라고 명명하였다. 상기 cp-MOD-R 법은 분자 내의 특정 영역에 대해 분자 오비탈 분포 특성을 자세히 정량적으로 평가할 수 있기 때문에, 정량적인 분자 오비탈 분포 특성을 평가하는 방법의 효용성을 크게 증대시킬 수 있는 방법이다. 이하 cp-MOD-R 법을 자세히 설명한다.
본 발명은, 상기 ⅰ) 단계에서 분자 내 특정영역의 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교할 대상 물질 T 및 이와 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교할 기준 물질 P1 및 P2를 선택한 후, 양자역학 계산법을 이용하여 이들의 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 계산하는 것을 특징으로 한다. 분자 오비탈은 분자 내에서의 전자의 파동적(wave-like) 거동을 나타내는 수학적인 모사로 정의할 수 있다. 본 발명에 있어서, 분자 오비탈 분포를 비교하려는 대상 물질 T 및 이와 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교할 기준 물질 P1 및 P2 의 분자 오비탈은 1개의 분자에 대한 상이한 전자 상태에 대한 것이 될 수도 있고 (예를 들면, 동일한 분자에 대한 Neutral/HOMO와 Neutral/LUMO), 상이한 분자에 대한 동일하거나 아니면 서로 다른 전자 상태가 될 수 있다(예를 들면 A분자의 Neutral/HOMO와 B 분자의 Neutral/HOMO, 또는 A 분자의 Neutral/HOMO와 B 분자의 Anion/LUMO). 상기와 같이 분자 오비탈 분포의 비교를 위한 대상 물질 T 및 이와 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교할 기준 물질 P1 및 P2의 분자 오비탈을 정하고 나서 각각에 대한 양자역학 계산을 통해 분자 오비탈 분포를 구한다. 분자 오비탈 분포를 구하기 위한 양자역학적 계산은, 양자역학을 이용한 방법이라면 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 물질의 분자 구조에서 계산되는 각 지점에서의 오비탈 파동 함수(orbital wave function, ψ)의 제곱인 전자 밀도(ψ2)의 분포를 통하여 계산하는 것을 사용할 수 있고, 단일지점　에너지（single point energy）　계산　또는　기하학적　최적화　（geometry optimization）　계산을　이용할 수도 있다. 구체적으로, 본 발명의 발명자들은 DFT (Density Functional Theory) 에 근간을 둔 ACCELRYS 사에서 개발한 MATERIAL STUDIO의 DMol3를 이용하여 분자 오비탈의 분포를 계산하였다.
본 발명은, 상기 ⅱ) 단계에서 상기 T, P1 및 P2에 대해 RDM (radially discrete mesh) 계산 방법을 통하여 구조 특성을 계산한 후, 상기 a)단계에서 계산된 분자 오비탈(molecular orbital) 분포와 매칭하여 구조 특성에 따른 분자 오비탈 분포를 구하는 것을 특징으로 한다.
상기　구조 특성 계산은　(x，y，z)의　원자　좌표 (atomic　coordinates)를　이용하여　계산할 수 있으며, 이와 같은 정보를 구조 특성 계산을 통해 계산된 분자 오비탈 분포와 연결시켜야 한다. 상기와 같은 구조 특성화 계산 과정이 필요한 이유는 분자 구조의 좌표 (coordinates) 정보를 그대로 사용하면 분자 오비탈 분포는 그냥 분자 전체에 산개되어 있는 데이터 일 뿐, 아무런 정보를 주지 못하기 때문이다. 따라서, 주어진 분자 구조에 대한 특성화 계산은 분자 내 중심으로부터 출발하는 RDM (radially discrete mesh)을 구성한 후, 각 RDM에 속해 있는 영역을 구함으로써, 분자 구조 전체에 대한 RDM을 계산한다. 상기 RDM은 분자의 중심으로부터 출발해서 방사 방향 (radial direction)으로 일정한 간격을 가지고 증가하는 메쉬 (mesh)를 나타낸다. 상기 RDM에 의한 분자 구조 계산에 있어서, 분자의 중심 (xc, yc, zc)을 구하는 방법은 다음의 식 1-1 내지 1-3과 같다.
(식 1-1)
Figure 112013064769785-pat00005
(식 1-2)
Figure 112013064769785-pat00006
(식 1-3)
Figure 112013064769785-pat00007
상기 식 1-1 내지 1-3에서 NAT는 분자를 구성하는 원자 좌표의 총 개수를 나타낸다.
상기와 같이 구성된 RDM 방법을 사용함으로써, 분자 구조를 세분화 하여 이를 분자 오비탈 분포와 매칭시킨다.
RDM 계산은 도 3을 통하여 더욱 구체적으로 알 수 있는데, 분자 구조의 원자들이 모두 포함될 때까지 RDM (1), RDM (2), …, RDM (n)으로 증가하며, 여기서 RDM(1)은 분자 중심에 가장 가까운 RDM이고, RDM(n)은 모든 분자가 포함된 분자 중심에서 가장 외곽에 있는 RDM이다. 상기 RDM 계산에 있어서, RDM의 총 개수인 n 값은 비교 대상인 HOMO 및 LUMO 의 분자 오비탈에 대해서 동일하게 설정하며, 상기 n 값은 특별한 제한은 없으나 바람직하게는 50 내지 300의 범위를 갖고, 더욱 바람직하게는 100 내지 300의 범위를 갖는다. 이렇게 계산된 RDM에 대하여 각 RDM에 포함되는 분자 오비탈 분포를 계산한다. 이를 통해 분자 구조에 대해서 계산된 분자 오비탈 정보를 총 n 개의 RDM으로 변환된 구조 특성에 대한 분자 오비탈 정보로 매칭(matching) 시킨다. 상기에서 구해진 RDM 정보를 이용하여 후술할 c) 단계에서 이용한다.
본 발명은 상기 ⅲ) 단계에서, 상기 b) 단계에서 구한 상기 T, P1 및 P2의 분자 상태에 대해 RDM (radially discrete mesh) 계산 방법을 통하여 구조 특성을 계산한 후, 서로간의 분자 오비탈　분포의　차이를　하기　식　２의　MOD-Dscore (Molecular Orbital Distribution-Deviation Score) 값을 구하여 비교하는 것을 특징으로 한다.
(식　２）
MOD-Dscore＝1.0-TPD
(상기 식에서 TPD는 하기 식 3과 같다.)
(식　3）
Figure 112013064769785-pat00008
상기　식에서， Prof(Ak)와 Prof(Bk)는 각각 RDM(k)에 속하는 분자 오비탈 값을 나타내고, N은 RDM의 총 개수이다.）
본 발명은 상기 ⅱ) 단계에서 계산된 각각의 RDM에 대해서 분자 오비탈이 어떻게 분포가 되어 있는지 계산할 수 있으며, 이를 RDM-profile 이라고 한다. 본 발명에서는 상기 T, P1 및 P2의 분자 오비탈에 대한 RDM 구조 특성화를 통하여 매칭된 분자 오비탈 분포에 대하여 그래프 기반의 프로파일(graph-based profile)을 구성하여 그래프의 분자 오비탈 분포에 대한 프로파일 차이 (profile deviation), 즉 각각의 RDM에서의 분자 오비탈 분포의 차이를 구조 전체에 대하여 계산하는데, 하나의 RDM에서의 프로파일의 차이는 0 내지 1.0 사이의 값을 가지게 된다. 상기 프로파일의 차이가 0이면 두 프로파일은 동일한 것이고, 그 값이 커질수록 차이가 큰 것을 의미한다. 이와 같이 비교된 프로파일 비교를 통해 상기 T, P1 및 P2의 구조에 대하여 RDM 구성을 통하여 매칭된 분자 오비탈 분포에 대한 정량적인 차이를 알 수 있으며, 이는 상기에서 구한 모든 RDM의 경우에 대하여 합산한 상기 식 3의 TPD (total profile deviation)　값을 구함으로써, 더욱 구체화 할 수 있다.
또한, 상기 식 3의 TPD 값을 이용하여 상기 T, P1 및 P2의 분자 오비탈 분포의 차이를 더욱 정량적으로 비교할 수 있는 MOD-Dscore를 상기 식 2와 같이 계산할 수 있다.
상기와 같이 계산된 MOD-Dscore는 0.0 내지 1.0 사이의 값을 가지게 되며, 상기 T, P1 또는 P2 사이의 분자 오비탈 분포가 정확하게 동일할 때에는 TPD 값은 0.0이고, 최종 MOD-Dscore의 값은 1.0을 가지게 된다. 따라서 상기 T, P1 또는 P2 사이의 분자 오비탈 분포의 차이가 크면 클수록 MOD-Dscore는 1.0보다 작은 값을 가지게 된다. 이와 같이 상기 T, P1 또는 P2 사이의 분자 오비탈 사이의 분포 차이를 MOD-Dscore를 통하여 정량적으로 분석할 수 있다.
또한, 본 발명은 대응 물질 CP를 선택하여, 하기 식 4의 cp-MOD-R 값을 구하여 비교하여, 상기 T, P1 또는 P2 사이의 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 차이를 더욱 정량적으로 비교할 수 있다.
(식　4）
Figure 112013064769785-pat00009
(상기 식에서 MD(k)는 T, P1 및 P2 과 대응 물질 CP 사이의 각각의 MOD-Dscore 값이고, MD_R 은 MD(P1), MD(P2) 및 MD(T) 중 최대값이다.)
상기와 같은 cp-MOD-R 값의 계산 과정은 도 5를 통하여 더욱 상세하게 나타낼 수 있다. 상기 대응 물질 CP는 정량적으로 비교하고 싶은 특정 영역에 잘 분포하고 있는 분자 오비탈을 가지는 물질로서, 특정 영역에 분자 오비탈이 잘 분포하고 있다면 특별한 제한 없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는 기준 물질 P1 및 P2 와의 MOD-Dscore 값이 각각 0.50 내지 0.75인 것을 사용할 수 있다. 상기 대응 물질 CP가 상기 범위의 값을 갖는 경우, 선택된 대응 물질 CP의 분자 오비탈 분포가 P1 및 P2 에 대하여 상이한 것이므로, 대상 물질 T의 특정부분에 형성된 분자 오비탈 분포를 비교한 cp-MOD-R 값의 비교를 더욱 양호하게 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법에서 상기 대상 물질 T와 P1 및 상기 대상 물질 T와 P2간의 MOD-Dscore 값이 각각 0.9 이상인 것이 바람직하다. 상기 대상 물질 T와 P1 및 상기 대상 물질 T와 P2간의 MOD-Dscore 값이 0.9보다 작은 경우에, 각각의 분자 오비탈 분포의 차이가 큰 것이기 때문에 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석에 대한 필요성이 적어진다.
또한, 본 발명에 따른 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법에서 상기 P1 및 P2 사이의 MOD-Dscore 값이 0.9 이하인 것이 바람직하다. 상기 P1 및 P2 사이의 MOD-Dscore 값이 0.9보다 큰 경우에, P1 및 P2 의 분자 오비탈 분포의 차이가 적은 것이기 때문에, 대상 물질 T와 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석이 어려워지고, 비교의 필요성이 적어지게 된다.
상기에서 구한 cp-MOD-R의 값의 비교를 통해 특정 영역에서의 분자 오비탈 분포를 명확하게 평가할 수 있는데, 두 물질 사이의 cp-MOD-R값의 차이가 작을수록 특정 영역에서의 분자 오비탈 분포가 서로 유사하다는 것을 나타낸다. 도 4에서는 이를 보다 구체적으로 나타내기 위하여, 상기 d) 단계에서 구한 cp-MOD-R 값을 수직선 상으로 나타내어 대상 물질 T가 P1 및 P2 중 어느 분자 오비탈 분포와 유사한지를 비교하고 있다. 도 4에서는 MD_R이 MD(P1)인 경우에 대한 예를 나타낸다. 도 4의 CASE 1의 경우는 cp-MOD-R (T)와 cp-MOD-R (P1) 의 차이 (cp-MOD-R deviation)는 10-0 = 10% 이고, cp-MOD-R (T)와 cp-MOD-R (P2)의 차이는 30-10 = 20%이기 때문에 특정 영역의 분자 오비탈 분포 유사성 정도는 T-P1이 T-P2보다 2배 정도 더 크다라는 것을 나타낸다. 도 5의 CASE 2는 CASE 1과는 반대로 특정 영역에서의 분자 오비탈 유사도가 T-P2가 더 크다는 것을 알 수 있다. 즉 특정 영역에서 T-P2 의 분자 오비탈 유사도(30-20=10%)가 T-P1 (20-0=20%)의 경우보다 2배 더 크기 때문이다.
또한, 본 발명은 상기에서 살펴본 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법을 이용한 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 시스템을 제공한다.
상기 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 시스템은 a) 대상 물질 T 및, 이와 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교할 기준 물질 P1 및 P2 의 분자 오비탈 분포의 정량적 차이인 MOD-Dscore 값을 하기 방법에 의하여 각각 얻는 MOD-Dscore 값 결정 모듈;
i) 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교할 대상 물질 T, 기준 물질 P1 및 기준 물질 P2의 분자 오비탈에 대하여, 양자역학 계산법을 이용하여 이들의 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 계산하는 단계,
ii) 각 분자 오비탈에 대한 RDM (radially discrete mesh) 계산 방법을 통하여 구조 특성을 계산한 후, 상기 i)단계에서 계산된 분자 오비탈(molecular orbital) 분포와 매칭하여 구조 특성에 따른 분자 오비탈 분포를 구하는 단계, 및
iii) 상기 ii) 단계에서 구한 대상 물질 T, 기준 물질 P1 및 P2의 구조 특성에 따른 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를　이용하여, 대상 물질 T 와 기준 물질 P1 및 대상 물질 T 와 기준 물질 P2 사이의 MOD-Dscore (Molecular Orbital Distribution-Deviation Score)값을 하기 식 2를 이용하여 구하는 단계;
b) 대응 물질 CP를 선택하여, 하기 식 4의 cp-MOD-R 값을 구하여 비교하는 비교 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
(식　２）
MOD-Dscore＝1.0-TPD
(상기 식에서 TPD는 하기 식 3과 같다.)
(식　3）
Figure 112013064769785-pat00010
상기　식에서， Prof(Ak)와 Prof(Bk)는 각각 RDM(k)에 속하는 분자 오비탈 값을 나타내고, N은 RDM의 총 개수이다.）
(식　4）
Figure 112013064769785-pat00011
(상기 식에서 MD(k)는 T, P1 및 P2 과 대응 물질 CP 사이의 각각의 MOD-Dscore 값이고, MD_R 은 MD(P1), MD(P2) 및 MD(T) 중 최대값이다.)
상기 MOD-Dscore 값 결정 모듈에 있어서, 양자역학 계산법은 상기 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법에서와 같이, 물질의 분자 구조에서 계산되는 각 지점에서의 오비탈 파동 함수(orbital wave function, ψ)의 제곱인 전자 밀도(ψ2)의 분포를 통하여 계산할 수 있으며, 바람직하게는 단일지점　에너지（single point energy）　계산　또는　기하학적　최적화　（geometry optimization）　계산을　이용할 수 있다.
또한, 상기 MOD-Dscore 값 결정 모듈에 있어서,　구조 특성 계산은　상기 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법에서와 같이, (x，y，z)의　원자　좌표 (atomic　coordinates)를　이용하여　계산할 수 있으며, 상기 분자 구조 결정 모듈의　구조 특성 계산은　RDM　(radially discrete mesh) 계산방법을 이용할 수 있다.
상기 RDM 계산은 상기 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법에서와 같이, 각각의　RDM에　포함되는　분자 오비탈　분포를　매칭하여　RDM　정보를　얻는　것을 특징으로 한다.
상기 RDM (radially discrete mesh) 계산 방법의 RDM의 총 개수 (N)는 50 이상 300 이하의 정수인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 100 이상 300 이하의 정수일 수 있다.
또한, 상기 비교 모듈에 있어서,　구조 특성 계산은,　상기 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법에서와 같이, 프로파일 방법은　2개의 분자 오비탈의　각각의 RDM에서의　분자 오비탈　분포의　차이를　비교하는　RDM　프로파일　방법을　이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 시스템 은 대응 물질 CP를 선택하여, 하기 식 4의 cp-MOD-R 값을 구하여 비교하는 특정 영역 비교 모듈을 포함하여, 상기 T, P1 또는 P2 사이의 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 차이를 더욱 정량적으로 비교할 수 있다.
(식　4）
Figure 112013064769785-pat00012
(상기 식에서 MD(k)는 T, P1 및 P2 과 대응 물질 CP 사이의 각각의 MOD-Dscore 값이고, MD_R 은 MD(P1), MD(P2) 및 MD(T) 중 최대값이다.)
이 때 상기 대응 물질 CP는 상기 P1 및 P2 와의 MOD-Dscore 값이 각각 0.75 이하인 것을 선택하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 시스템 은 상기 특정 영역 비교 모듈에서 구한 cp-MOD-R 값을 수직선 상으로 나타내어 대상 물질 T가 P1 및 P2 중 어느 분자 오비탈 분포와 유사한지를 비교할 수 있다.
또한, 본 발명의 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 시스템에 있어서, 상기 대상 물질 T와 P1 및 상기 대상 물질 T와 P2간의 MOD-Dscore 값이 각각 0.9 이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법에서 상기 P1 및 P2 사이의 MOD-Dscore 값이 0.9 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에서 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 함유하고 있다.
실시예
본 발명의 식 4와 같이 개발된 cp-MOD-R계산을 이용하여, 4,4’-Bis(N-carbazolyl)1,1’-biphenyl에 대해 적용해 cp-MOD-R의 미묘한 특정 영역에 대한 분자 오비탈의 정량적 비교 능력을 평가했다. 도 6은 상기와 같은 cp-MOD-R의 적용에 대한 자세한 과정을 나타낸다.
도 6을 살펴보면, 대상 물질인 양이온/HOMO(T)의 분자 오비탈은 기준 물질인 중성/HOMO(P1)과 음이온/LUMO(P2)의 분자 오비탈에 대해 계산된 MOD-Dscore가 각각0.971과 0.913으로 모두 cut-off 값인 0.9보다 컸다. 또한 중성/HOMO (P1)과 음이온/LUMO(P2)의 사이에 계산된 MOD-Dscore는 0.885로 cut-off인 0.9보다 작았다. 따라서 양이온/HOMO (T)에는 MOD-Dscore만으로 분자 오비탈 분포 평가가 미묘한 특정 영역이 존재한다는 것을 알 수 있었다. 이 특정 영역은 앞서 그림으로 확인했던 중앙에 위치한 biphenyl이다. 이러한 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포 특성을 평가하기 위해서는 이 특정 영역에서 분자 오비탈이 명확하게 고르게 분포하고 있는 대응 물질 CP (counterpart)를 찾기 위하여, 본 실시예에서는 대상 물질 T에 대한 CP로 P1과 P2에 대한 MOD-Dscore가 0.685와 0.570인 음이온/HOMO를 선택하였다. 음이온/HOMO는 중앙의 biphenyl에만 분자 오비탈이 집중적으로 분포하고 있고 양 끝에는 분자 오비탈이 분포하지 않기 때문에 T의 특정 영역인 biphenyl에서의 분자 오비탈 분포를 평가하기 적합하였다. 음이온/HOMO를 CP로 해서 cp-MOD-R을 각각 계산해서 T의 biphenyl에서의 분자 오비탈 분포가 P1과 P2에 대해 정량적으로 어느 정도 유사한지를 평가했다. 상기 계산에서는 ACCELRYS 사에서 개발한 MATERIAL STUDIO의 DMol3를 이용하여 분자 오비탈의 분포를 계산하였으며, RDM의 계산을 위한 N 값은 200으로 설정하였다.
실시예 1: cp-MOD-R계산을 이용한 분자 오비탈 차이 비교
도 7에서와 같이, MD_R이 기준 물질 P1과 대응 물질 CP 사이의 MOD-Dscore 값인 MD(P1)이기 때문에 cp-MOD-R (P1) = 0%로 나타났다. 또한, T의 cp-MOD-R은 4%, P2의 cp-MOD-R은 17%로 나타났다. 따라서 T-P1의 cp-MOD-R deviation은 4%으로 매우 유사하고 T-P2의 cp-MOD-R deviation은 13%로 유사성 차이가 크게 나는 것을 알 수 있다. 즉 T (양이온/HOMO)의 미묘한 영역인 biphenyl 에서의 분자 오비탈 분포는 분포가 전혀 없는 P2 (음이온/LUMO)에 비해 분포가 잘 되어 있는 P1 (중성/HOMO)에 13/4 = 3.25배 더 유사하다는 것을 나타낸다. 결론적으로 아래의 표 1에 나타냈듯, 양이온/HOMO (T)의 분자 오비탈 특성을 정확하게 세밀하게 평가하기 위해서는 (1) 전체 영역에 대해 계산된 MOD-Dscore 와 (2) MOD-Dscore만으로 분포 특성을 평가하기 미묘한 특정 영역인 biphenyl에 대해 계산된 cp-MOD-R을 사용해야 한다는 것을 알 수 있다. 이를 바탕으로 평가해 본 결과 아래의 표 1에 나타낸 것과 같이 T-P1의 경우의 MOD-Dscore/cp-MOD-R Deviation = 0.971/4%로, T-P2의 경우의 (0.913/13%) 보다 더 큰 유사성을 나타낸다.
구분 MOD-Dscore cp-MOD-R Deviation
T-P1 0.971 4%
T-P2 0.913 13%

이와 같이 본 발명의 cp-MOD-R를 이용한 특정 영역에서의 분자 오비탈 분포의 정량적인 비교 분석 방법은, MOD-Dscore가 나타내지 못하는 특정 영역의 분자 오비탈 분포 특성을 정량적으로 평가할 수 있다.

Claims (20)

  1. 대상 물질 T의 특정영역의 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교하는 방법으로,
    a) 대상 물질 T 및, 상기 대상 물질 T와 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교할 기준 물질 P1 및 P2 의 분자 오비탈 분포의 정량적 차이인 MOD-Dscore 값을 하기 i) 내지 iii) 단계에 의하여 각각 얻는 단계:
    i) 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교할 대상 물질 T, 기준 물질 P1 및 기준 물질 P2의 분자 오비탈에 대하여, 양자역학 계산법을 이용하여 대상 물질 T, 기준 물질 P1 및 기준 물질 P2의 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 계산하는 단계, ii) 각 분자 오비탈에 대한 RDM (radially discrete mesh) 계산 방법을 통하여 구조 특성을 계산한 후, 상기 i)단계에서 계산된 분자 오비탈(molecular orbital) 분포와 매칭하여 구조 특성에 따른 분자 오비탈 분포를 구하는 단계, 및 iii) 상기 ii) 단계에서 구한 대상 물질 T, 기준 물질 P1 및 P2의 구조 특성에 따른 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를　이용하여, 대상 물질 T 와 기준 물질 P1 및 대상 물질 T 와 기준 물질 P2 사이의 MOD-Dscore (Molecular Orbital Distribution-Deviation Score)값을 하기 식 2를 이용하여 구하는 단계; 및
    b) 대응 물질 CP를 선택하여, 하기 식 4의 cp-MOD-R 값을 구하여 비교하는 단계를 포함하는 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법.
    (식　２）
    MOD-Dscore＝1.0-TPD
    (상기 식에서 TPD는 하기 식 3과 같다.)
    (식　3）
    Figure 112015122046218-pat00013

    상기　식에서， Prof(Ak)와 Prof(Bk)는 각각 RDM(k)에 속하는 분자 오비탈 값을 나타내고, N은 RDM의 총 개수이다.）
    (식　4）
    Figure 112015122046218-pat00014

    (상기 식에서 MD(k)는 T, P1 및 P2 과대응 물질 CP 사이의 각각의 MOD-Dscore 값이고, MD_R 은 MD(P1), MD(P2) 및 MD(T) 중 최대값이다.)
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 b) 단계에서 구한 cp-MOD-R 값을 수직선 상으로 나타내어 대상 물질 T가 P1 및 P2 중 어느 분자 오비탈 분포와 유사한지 비교하는 것을 특징으로 하는 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 대응 물질 CP는 기준 물질 P1 및 P2 와 MOD-Dscore 값이 각각 0.50 내지 0.75 인 것을 특징으로 하는 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 대상 물질 T와 기준 물질 P1 및 상기 대상 물질 T와 기준 물질 P2간의 MOD-Dscore 값이 각각 0.9 이상인 것을 특징으로 하는 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 기준 물질 P1 및 P2 사이의 MOD-Dscore 값이 0.9 이하인 것을 특징으로 하는 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 ⅰ) 단계의 양자역학 계산법은 물질의 분자 구조에서 계산되는 각 지점에서의 오비탈 파동 함수(orbital wave function, ψ)의 제곱인 전자 밀도(ψ2)의 분포를 통하여 계산하는 것을 특징으로 하는 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법.
  7. 청구항 １에 있어서,
    상기 ⅰ) 단계의 양자역학 계산법은 단일지점　에너지（single point energy）　계산　또는　기하학적　최적화　（geometry optimization）　계산을　이용하는　것을　특징으로　하는　특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 ⅰⅰ) 단계의 구조 특성 계산은　(x，y，z)의　원자　좌표 (atomic　coordinates)를　이용하여　계산하는　것을　특징으로　하는　특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 ⅰⅰ) 단계의 RDM (radially discrete mesh) 계산 방법은 분자의 중심으로부터 출발해서 방사 방향 (radial direction)으로 일정한 간격을 가지고 증가하는 메쉬 (mesh)를 생성하여 계산하는 것을 특징으로 하는 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 ⅰⅰ) 단계의 RDM (radially discrete mesh) 계산 방법의 RDM의 총 개수 (N)는 50 이상 300 이하의 정수인 것을 특징으로 하는 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법.
  11. 대상 물질 T의 특정영역의 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교하는 시스템으로,
    a) 대상 물질 T 및, 상기 대상 물질 T와 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교할 기준 물질 P1 및 P2 의 분자 오비탈 분포의 정량적 차이인 MOD-Dscore 값을 하기 i) 내지 iii) 단계에 의하여 각각 얻는 MOD-Dscore 값 결정 모듈;
    i) 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 비교할 대상 물질 T, 기준 물질 P1 및 기준 물질 P2의 분자 오비탈에 대하여, 양자역학 계산법을 이용하여 대상 물질 T, 기준 물질 P1 및 기준 물질 P2의 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를 계산하는 단계,
    ii) 각 분자 오비탈에 대한 RDM (radially discrete mesh) 계산 방법을 통하여 구조 특성을 계산한 후, 상기 i)단계에서 계산된 분자 오비탈(molecular orbital) 분포와 매칭하여 구조 특성에 따른 분자 오비탈 분포를 구하는 단계, 및
    iii) 상기 ii) 단계에서 구한 대상 물질 T, 기준 물질 P1 및 P2의 구조 특성에 따른 분자 오비탈(molecular orbital) 분포를　이용하여, 대상 물질 T 와 기준 물질 P1 및 대상 물질 T 와 기준 물질 P2 사이의 MOD-Dscore (Molecular Orbital Distribution-Deviation Score)값을 하기 식 2를 이용하여 구하는 단계; 및
    b) 대응 물질 CP를 선택하여, 하기 식 4의 cp-MOD-R 값을 구하여 비교하는 비교 모듈을 포함하는 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 시스템.
    (식　２）
    MOD-Dscore＝1.0-TPD
    (상기 식에서 TPD는 하기 식 3과 같다.)
    (식　3）
    Figure 112015122046218-pat00015

    상기　식에서， Prof(Ak)와 Prof(Bk)는 각각 RDM(k)에 속하는 분자 오비탈 값을 나타내고, N은 RDM의 총 개수이다.）
    (식　4）
    Figure 112015122046218-pat00016

    (상기 식에서 MD(k)는 T, P1 및 P2 과대응 물질 CP 사이의 각각의 MOD-Dscore 값이고, MD_R 은 MD(P1), MD(P2) 및 MD(T) 중 최대값이다.)
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 비교모듈에서 구한 cp-MOD-R 값을 수직선 상으로 나타내어 대상 물질 T가 P1 및 P2 중 어느 분자 오비탈 분포와 유사한지 비교하는 것을 특징으로 하는 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 시스템.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 대응 물질 CP는 기준 물질 P1 및 P2 와 MOD-Dscore 값이 각각 0.50 내지 0.75 인 것을 특징으로 하는 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 시스템.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 대상 물질 T와 기준 물질 P1 및 상기 대상 물질 T와 기준 물질 P2간의 MOD-Dscore 값이 각각 0.9 이상인 것을 특징으로 하는 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 기준 물질 P1 및 P2 사이의 MOD-Dscore 값이 0.9 이하인 것을 특징으로 하는 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 시스템.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 ⅰ) 단계의 양자역학 계산법은 물질의 분자 구조에서 계산되는 각 지점에서의 오비탈 파동 함수(orbital wave function, ψ)의 제곱인 전자 밀도(ψ2)의 분포를 통하여 계산하는 것을 특징으로 하는 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 시스템.
  17. 청구항 1１에 있어서,
    상기 ⅰ) 단계의 양자역학 계산법은 단일지점　에너지（single point energy）　계산　또는　기하학적　최적화　（geometry optimization）　계산을　이용하는　것을　특징으로　하는　특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 시스템.
  18. 청구항 11에 있어서,
    상기 ⅰⅰ) 단계의 구조 특성 계산은　(x，y，z)의　원자　좌표 (atomic　coordinates)를　이용하여　계산하는　것을　특징으로　하는　특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 시스템.
  19. 청구항 11에 있어서,
    상기 ⅰⅰ) 단계의 RDM (radially discrete mesh) 계산 방법은 분자의 중심으로부터 출발해서 방사 방향 (radial direction)으로 일정한 간격을 가지고 증가하는 메쉬 (mesh)를 생성하여 계산하는 것을 특징으로 하는 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 시스템.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 ⅰⅰ) 단계의 RDM (radially discrete mesh) 계산 방법의 RDM의 총 개수 (N)는 50 이상 300 이하의 정수인 것을 특징으로 하는 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 시스템.
KR1020130084622A 2013-07-18 2013-07-18 특정 영역에 대한 분자 오비탈 분포의 정량적 비교 분석 방법 및 이를 이용한 시스템 KR101614430B1 (ko)

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