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Designing racemic monomer consisting of one molecule of lactic acid and synthesis of crystalline poly(racemic lactic acid) by its stereoselective polymerization

Research Project

Project/Area Number 19K05579
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 35010:Polymer chemistry-related
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

Nomura Nobuyoshi  名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (70291408)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大石 理貴  東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (20376940)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsポリ乳酸 / ラセミ乳酸 / イソタクチック / 結晶性 / 融点 / 立体選択性 / ステレオコンプレックス / 植物由来 / 立体選択的重合 / 開環重合 / 脱離 / 触媒 / 乳酸 / ラセミ / グリセロール / 資源循環 / ポリ(ラセミ乳酸) / 開館重合 / 立体選択的
Outline of Research at the Start

資源循環型プラスチックであり、生分解性も併せ持つポリ乳酸は、大きな注目を集めている。市販のポリ乳酸は、高い光学純度のL-乳酸を原料とする光学活性ポリマーで、工業的には2分子のL-乳酸を脱水環化したL-ラクチドから合成されている。しかしL-乳酸は、ラセミ化しやすいことが問題となっている。本申請研究では、取り扱いが容易なラセミ乳酸を1分子含むモノマーを設計し、ステレオコンプレックスを形成出来るイソタクチック選択的重合触媒を開発する。高い立体選択性を得られれば、市販の光学活性ポリ(L-乳酸)より高い融点を有する高機能性ポリ乳酸を合成できる。

Outline of Final Research Achievements

The stereoselective polymerization of racemic lactide which is a cyclic dimer of racemic lactic acid is one of the effective methods for synthesis of crystalline poly(lactic acid) from racemic lactic acid. However, in the process of racemic lactide synthesis, undesired isomer, meso-lactide, is also produced about 35-50% yield, and purification of racemic lactide is required.
In this research, a new monomer consisting of one molecule of racemic lactic acid was designed. In this case, diastereomers do not exist, and racemic lactic acid is effectively utilized without formation of undesired compound. The designed monomer was iso-selectively polymerized to form crystalline poly(lactic acid).

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

プラスチックが大きな社会問題となる一方、プラスチックを使わずに快適な生活を送ることは難しい。そこで注目されているのが、植物由来の資源循環型、かつ生分解性をも有するポリ乳酸である。市販のポリ乳酸は、光学活性なL-乳酸を原料とするが、リサイクルや耐熱性の改善には、ラセミ乳酸が望ましい。しかしラセミ乳酸を用いると、モノマーであるラクチドの合成時に異性体も生成してしまい、非効率である。
本研究では、ラセミ乳酸1分子を含むモノマーを用い、結晶性ポリ乳酸を合成できることを初めて実証した。ラセミ乳酸から合成したポリ乳酸の有効活用の手段となる可能性を有している。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (11 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] A synergic catalysis of (salicylaldiminate)2AlEt and (BnO)2AlEt in the ring-opening polymerization of ε-caprolactone2019

    • Author(s)
      Nomura Nobuyoshi、Yamakawa Daisuke、Marutani Tomohiro、Aoyama Takuji、Oishi Masataka
    • Journal Title

      Polymer Journal

      Volume: 51 Issue: 8 Pages: 791-794

    • DOI

      10.1038/s41428-019-0187-2

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dinuclear Pentacoordinated Organoyttrium Biphenolates as Initiators for the Synthesis of High-Molecular Weight Isotactic Poly(2-vinylpyridine)2019

    • Author(s)
      Masataka Oishi, Reiji Yoshimura, Nobuyoshi Nomura
    • Journal Title

      INORGANIC CHEMISTRY

      Volume: 58 Issue: 20 Pages: 13755-13760

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.9b02385

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ring-Opening Polymerization of ε-Caprolactone Initiated by Multinuclear Aluminum Methanetris(aryloxido) Complexes2019

    • Author(s)
      Oishi Masataka、Ichinose Yuri、Iwata Naomi、Nomura Nobuyoshi
    • Journal Title

      Organometallics

      Volume: 38 Issue: 21 Pages: 4233-4243

    • DOI

      10.1021/acs.organomet.9b00540

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      2019 Research-status Report
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    • Author(s)
      田村美旺, 野村信嘉
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      第70回高分子討論会
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      第69回高分子学会年次大会
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      白木和季、大石理貴、野村信嘉
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      第69回高分子討論会
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      第68回高分子学会年次大会
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      金武弘晃, 野村信嘉
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      酒井一帆, 野村信嘉
    • Organizer
      第68回高分子討論会
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    • Author(s)
      Masataka OISHI, Yuri ICHINOSE, Naomi IWATA, Nobuyoshi NOMURA
    • Organizer
      錯体化学会第69回討論会
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      2019 Research-status Report
  • [Remarks] 名古屋大学大学院生命農学研究科高分子生物材料化学研究室

    • URL

      https://www.agr.nagoya-u.ac.jp/~kobunshi/

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      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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