高分子鎖を自在に築きあげる精密重合：形態に基づく機能創発を目指して

• Project/Area Number: 14J02544
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Polymer chemistry
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 上宮田 源 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 環拡大重合 / カチオン重合 / リビング重合 / 精密重合 / トポロジー / 環状高分子 / リングポリマー

Outline of Annual Research Achievements

高分子鎖はモノマーが多数連結した巨大分子であり，その繋がり方は高分子鎖の絡み合いや集合挙動などに影響を与える。中でも環状高分子は，末端がないというトポロジー的制約を持ち，対応する直鎖状ポリマーとは異なる物性や集合構造から興味が持たれる。本研究では，申請者がこれまで独自に展開してきた「環拡大カチオン重合」をより発展させ，環状高分子側鎖官能基の拡張および誘導体合成とともに，環状高分子の物理的特徴の解明を行った。平成２８年度は以下２点で成果を得た。
（１）環状高分子側鎖官能基の拡張および誘導体合成
環状高分子鎖の官能基に加え，環状高分子を基盤とした誘導体へと展開を図った。カチオン重合性の異なる種々アルキル基を有するビニルエーテルでも，環拡大成長反応が進行することを明らかにした。加えて，環融合を起こした環状ポリマーを二官能性ビニルエーテルで架橋を進行させると，環状高分子をベースとしたゲルが構築可能であることを明らかにした。
（２）環状高分子の物理的特徴の解明
上記（１）で展開したビニルエーテルを利用し，バルクでの環状高分子のガラス転移温度，並びに溶液中での感温性を，直鎖状高分子と比較して調べた。その結果，バルクでは環状高分子は直鎖状高分子と比較して自由体積が小さいことに起因してガラス転移温度が小さいことがわかった。一方，有機溶媒中では環状高分子が直鎖状高分子と比較して溶媒和に寄与可能な溶媒分子の数が少なくなることから，曇点や上限臨界溶解温度が小さくなることが分かった。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A Study on Physical Properties of Cyclic Poly(vinyl ether)s Synthesized via Ring-Expansion Cationic Polymerization (2017)
  • Author(s): Hajime Kammiyada, Makoto Ouchi, Mitsuo Sawamoto
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 50 Issue: 3 Pages: 841-848
  • DOI: 10.1021/acs.macromol.6b02704
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Expanding Vinyl Ether Monomer Repertoire for Ring-Expansion Cationic Polymerization: Various Cyclic Polymers with Tailored Pendant Groups (2017)
  • Author(s): Hajime Kammiyada, Makoto Ouchi, Mitsuo Sawamoto
  • Journal Title: Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry Volume: 50
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A convergent approach to ring polymers with narrow molecular weight distributions through post dilution in ring expansion cationic polymerization (2016)
  • Author(s): Hajime Kammiyada, Makoto Ouchi, and Mitsuo Sawamoto
  • Journal Title: Polymer Chemistry Volume: 7 Issue: 45 Pages: 6911-6917
  • DOI: 10.1039/c6py01683a
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Ring-Expansion Living Cationic Polymerization of Vinyl Ethers: Optimized Ring Propagation (2015)
  • Author(s): H. Kammiyada, M. Ouchi, M. Sawamoto
  • Journal Title: Macromolecular Symposia Volume: 350 Issue: 1 Pages: 105-116
  • DOI: 10.1002/masy.201400044
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Ring-Expansion Living Cationic Polymerization: A Powerful Tool to Construct Well-Defined Ring-Based Polymers (2016)
  • Author(s): Hajime Kammiyada, Makoto Ouchi, Mitsuo Sawamoto
  • Organizer: 第２５２回米国化学会National Meeting
  • Place of Presentation: フィラデルフィアコンベンションセンター（フィラデルフィア，アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2016-08-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 環拡大リビングカチオン重合による環状高分子の精密合成：環融合の制御とモノマー設計 (2016)
  • Author(s): 上宮田 源，大内 誠，澤本 光男
  • Organizer: 第６５回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2016-05-25
• [Presentation] Ring-Expansion Living Cationic Polymerization: Precision SYnthesis of Ring-Based Functional Polymers (2015)
  • Author(s): Hajime Kammiyada, Makoto Ouchi, Mitsuo Sawamoto
  • Organizer: 環太平洋国際化学会議2015
  • Place of Presentation: ホノルル ( アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ring-Based Macromolecular Engineering with Ring-Expansion Living Cationic Polymerization (2015)
  • Author(s): Hajime Kammiyada, Makoto Ouchi, Mitsuo Sawamoto
  • Organizer: IUPAC 11th International Conference on Advanced Polymers via Macromolecular Engineering
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（ 神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2015-10-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 環拡大リビングカチオン重合で構築する環状ベースポリマー：環状に基づく構造と機能 (2015)
  • Author(s): 上宮田 源，大内 誠，澤本 光男
  • Organizer: 第６４回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（ 北海道札幌市）
  • Year and Date: 2015-05-27
• [Presentation] 環拡大リビングカチオン重合：リングポリマーの制御と機能 (2014)
  • Author(s): 上宮田 源，大内 誠，澤本 光男
  • Organizer: 第45回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • Place of Presentation: 中部大学春日井キャンパス（春日井市松本町）
  • Year and Date: 2014-11-29 – 2014-11-30
• [Presentation] 環拡大リビングカチオン重合による機能性環状高分子の精密合成 (2014)
  • Author(s): 上宮田 源，大内 誠，澤本 光男
  • Organizer: 第６３回高分子学会討論会
  • Place of Presentation: 長崎大学文教キャンパス（長崎市文京町）
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] Ring Expansion Living Cationic Polymerization: Presicion Synthesis of RIng-Based Architectures (2014)
  • Author(s): Hajime Kammiyada, Makoto Ouchi, Mitsuo Sawamoto
  • Organizer: 第248回米国化学回National Meeting
  • Place of Presentation: モスコーンセンター（サンフランシスコ，アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2014-08-10 – 2014-08-14
• [Presentation] 環拡大リビングカチオン重合：環状ポリマーの選択的精密合成 (2014)
  • Author(s): 上宮田 源，大内 誠，澤本 光男
  • Organizer: 第６３回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋市熱田区）
  • Year and Date: 2014-05-28 – 2014-05-30
• [Remarks] 京都大学大学院工学研究科高分子化学専攻高分子合成講座高分子生成論分野ホームページ
  • URL: http://www.living.polym.kyoto-u.ac.jp/index.html
• [Remarks] 京都大学大学院工学研究科高分子化学専攻 澤本研究室ホームページ
  • URL: http://living.polym.kyoto-u.ac.jp/index.html