JP5155845B2 - 構造推定装置、構造推定方法、構造推定プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Description

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。

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。

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）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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）。

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。

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。

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_２）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。

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。

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。

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。

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。

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_１）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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

〔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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

表２に分類Ａおよび分類Ｂの例を示す。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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）。

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）。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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）。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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）。

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。

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。

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。

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。

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）。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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_２）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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 触媒反応のエネルギーダイヤグラムを示す図である。 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。 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。 実測ＵＶスペクトルの一例を示す図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

符号の説明

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）

Claims (12)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。

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