超分子化学による主鎖型フラーレンポリマーの自在構造制御と機能発現

• Project/Area Number: 13J02077
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Polymer chemistry
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 平尾 岳大 広島大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: フラーレン / 超分子ポリマー / フラーレンポリマー / カリックスアレーン / ポルフィリン / ホスト-ゲスト相互作用 / ホスト・ゲスト相互作用

Outline of Annual Research Achievements

合成高分子材料の性質はモノマーユニットの組成や立体構造に依存する。従って，モノマーの組成や立体構造を精密に制御することができれば新たな特性を有する高分子材料を合成できると期待される。中でも，性質の異なる複数のモノマーを重合した共重合体は単一のモノマーからなる重合体と異なる物理物性を示すことが知られている。複数種類のモノマーユニットの配列を制御するためには重合反応に高い特異性が求められる。しかし，三種類のモノマーすべてに高い特異性を組み込むことは非常に困難である。そこで我々はこの課題を解決する手法として分子認識を用いることを考えた。
我々の研究室ではビスカリックス[5]アレーンとフラーレン，ビスポルフィリンとトリニトロフルオレノンが非常に高選択的に包接錯体を形成することを見出している。また，ハミルトンらはハミルトン型レセプターが水素結合によりバルビツール酸誘導体と包接錯体を形成することを報告している。我々はこれら三種類のホストゲスト錯体に着目し，三つのホスト部位とゲスト部位を別々に組み込んだ三種類のモノマー分子を合成した。
溶液中での超分子ポリマー生成を確認するため濃度別粘度測定を行った。その結果，それぞれ独立に溶かした溶液及び二種類混合した溶液の粘度は濃度を10mMまでの範囲でほとんど変化が見られなかった。ところが，三種類混合した溶液の粘度は濃度10mMで大きく上昇した。この結果から主鎖に三種類のモノマー分子の繰り返し配列構造を有する一次元の超分子ポリマーの生成が示唆された。
固体状態における超分子ポリマーの生成確認のため､原子間力顕微鏡を用いた直接観察を行った。三種類のモノマーを混合した溶液を基盤の上にキャストし，観察したところ，一次元鎖の配列したポリマー様の組織が見られたことから､基盤上で超分子ポリマーの形成が示唆された。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Liposome collapse resulting from an allosteric interaction between 2,6-dimethyl-β-cyclodextrins and lipids (2015)
  • Author(s): Atsushi Ikeda, Noboru Iwata, Shodai Hino, Tomoya Mae, Yuki Tsuchiya, Kouta Sugikawa, Takehiro Hirao, Takeharu Haino, Kazuaki Ohara, Kentaro Yamaguchi
  • Journal Title: RSC Advance Volume: 5 Issue: 95 Pages: 77746-77754
  • DOI: 10.1039/c5ra14970c
  • NAID: 120006469203
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Synthesis of optically active conjugated polymers containing platinum in the main chain: Control of the higher-order structures by substituents and solvents (2015)
  • Author(s): Miyagi, Yu Hirao, Takehiro Haino, Takeharu Sanda, Fumio
  • Journal Title: Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry Volume: 53 Issue: 21 Pages: 2452-2461
  • DOI: 10.1002/pola.27759
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Supramolecular Porphyrin Copolymer Assembled via Host-Guest Interactions and Metal-Ligand Coordination (2015)
  • Author(s): Kanashi Kinjo, Takehiro Hirao, Shinichi Kihara, Yukiteru Katsumoto, Takeharu Haino
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edition Volume: 54 Issue: 49 Pages: 14830-14834
  • DOI: 10.1002/anie.201508475
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Supramolecular Fullerene Polymers and Networks Directed by Molecular Recognition between Calix[5]arene and C-60 (2014)
  • Author(s): Takehiro Hirao, Masatoshi Tosaka, Shigeru Yamago, Takeharu Haino
  • Journal Title: Chemistry-A European Journal Volume: 20 Issue: 49 Pages: 16138-16146
  • DOI: 10.1002/chem.201404328
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Self-Assembly of Oligo (phenylisoxazolyl) benzenes Induced by Multiple Dipole-Dipole Interactions (2014)
  • Author(s): Takeharu Haino, Yuko Ueda, Takehiro Hirao, Toshiaki Ikeda, Masahiro Tanaka
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: (in press) Issue: 4 Pages: 414-416
  • DOI: 10.1246/cl.131023
  • NAID: 130004868038
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of Optically Active Poly (m-phenyleneethynylene-aryleneethynylene) s Bearing Hydroxy Groups and Examination of the Higher Order Structures (2013)
  • Author(s): Hiromitsu Sogawa, Masashi Shiotsuki, Takehiro Hirao, Takeharu Haino, and Fumio Sanda
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 46 Issue: 20 Pages: 8161-8170
  • DOI: 10.1021/ma4017295
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Synthesis of the noncovalently-linked sequence-regulated polymers formed by molecular recognition (2015)
  • Author(s): Takehiro Hirao, Takeharu Haino
  • Organizer: PACIFICHEM 2015
  • Place of Presentation: Honolulu, U.S.A.
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 超分子三元周期共重合体の創製 (2015)
  • Author(s): 平尾岳大，灰野岳晴
  • Organizer: 第9回有機π電子系シンポジウム
  • Place of Presentation: 愛知県犬山市
  • Year and Date: 2015-11-20
• [Presentation] 特異な分子認識により生成する配列制御された超分子三元交互共重合体 (2015)
  • Author(s): 平尾岳大，灰野岳晴
  • Organizer: 第26回基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 愛媛県松山市
  • Year and Date: 2015-09-24
• [Presentation] 分子認識により生成する高度に配列制御された超分子三元共重合体 (2015)
  • Author(s): 平尾岳大，灰野岳晴
  • Organizer: 第64回高分子討論会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2015-09-15
• [Presentation] 三種のホストゲスト錯体による分子認識を駆動力とした超分子ポリマーの構築 (2015)
  • Author(s): 平尾岳大，灰野岳晴
  • Organizer: 第61回高分子研究発表会
  • Place of Presentation: 兵庫
  • Year and Date: 2015-07-17
• [Presentation] 三種のホストゲスト錯体による分子認識を駆動力とした超分子ポリマーの構築 (2015)
  • Author(s): 平尾岳大，灰野岳晴
  • Organizer: 第61回高分子研究発表会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-07-15
• [Presentation] 分子認識を駆動力としたhead-to-tail型超分子ポリフィリンポリマーの架橋によるネットワーク構造の構築 (2014)
  • Author(s): 金城可愛志, 渡辺亮英, 平尾岳大, 池田俊明, 木原伸一, 灰野岳晴
  • Organizer: 第8回有機π電子系シンポジウム
  • Place of Presentation: 佐賀
  • Year and Date: 2014-11-21 – 2014-11-22
• [Presentation] Supramolecular polymers formed by molecular associatioin of dumbbell-shaped fullerene and calix[5]arene-based hosts (2014)
  • Author(s): Takehiro Hirao, Masatoshi Tosaka, Shigeru Yamago, Takeharu Haino
  • Organizer: International Symposium on the Synthesis and Application of Curved Organic π-Molecules and Materials
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2014-10-19 – 2014-10-21
• [Presentation] ダンベル型フラーレンとカリックス[5]アレーン多量体を基盤とした超分子ポリマー (2013)
  • Author(s): 平尾岳大, 池田俊明, 灰野岳晴
  • Organizer: 第3回CSJ化学フェスタ
  • Place of Presentation: 東京都, 江戸川区
  • Year and Date: 2013-10-23
• [Presentation] ダンベル型フラーレンと複数のフラーレン包接部位をもつホスト分子から生成する超分子集合体の会合挙動 (2013)
  • Author(s): 平尾岳大, 池田俊明, 灰野岳晴
  • Organizer: 第30回有機合成化学セミナー
  • Place of Presentation: 岡山県, 倉敷市
  • Year and Date: 2013-09-18
• [Presentation] カリックス[5]アレーンとフラーレンのホストゲスト相互作用を利用した超分子フラーレンポリマーネットワーク (2013)
  • Author(s): 平尾岳大, 池田俊明, 灰野岳晴
  • Organizer: 第62回高分子討論会
  • Place of Presentation: 金沢市
  • Year and Date: 2013-09-11
• [Presentation] カリックス[5]アレーン多抗体とダンベル型フラーレンを基盤とした主鎖型超分子フラーレンポリマー (2013)
  • Author(s): 平尾岳大, 池田俊明, 灰野岳晴
  • Organizer: 第29回若手化学者のための化学道場
  • Place of Presentation: 広島市
  • Year and Date: 2013-08-30
• [Presentation] Supramolecular Polumer Formed by Molecular Association of Calix [S] arene-Based Homoditopic Host and Dumbbell-Fullerene (2013)
  • Author(s): Takehiro Hirao, Katstishi Sakamoto, Yoko Matsumoto, Toshiaki Ikeda and Takeharu Haino
  • Organizer: 15th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
  • Place of Presentation: Taiwan, Taipei
  • Year and Date: 2013-07-30
• [Presentation] ヘキサキスカリックス[5]アレーンとダンベル型フラーレンにより形成される多次元超分子フラーレンネットワーク (2013)
  • Author(s): 平尾岳大, 池田俊明, 灰野岳晴
  • Organizer: 第62回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 京都市
  • Year and Date: 2013-05-29
• [Presentation] カリックス[5]アレーンとフラーレンのホストゲスト相互作用により形成する超分子フラーレンポリマー (2013)
  • Author(s): 平尾岳大, 池田俊明, 灰野岳晴
  • Organizer: 第10回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 和歌山市
  • Year and Date: 2013-05-25