高分子らせん集合体の同調的構造変化を駆動要素とする動的ソフトマテリアルの開発
| Project/Area Number |
22K05233
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 35020:Polymer materials-related
|
|---|
| Research Institution | Ryukoku University |
|---|
Principal Investigator |
河内 岳大 龍谷大学, 先端理工学部, 教授 (70447853)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
|
| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
|
|---|
| Keywords | 包接錯体 / らせん / 分子認識 / ゲル / ポリメタクリル酸メチル / 超分子 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
本研究では、分子包接能を有する高分子ラセン（螺旋）の集合体（微結晶）が架橋点を形成している物理ゲルにおいて、トリガー分子（ゲスト）の包接により誘起されるラセン構造全体の協調的かつ非線形な構造変化について明らかにし、局所刺激がカスケード的にマクロな構造変化を引き起こす動的な生体軟組織模倣ゲルを構築する。また、包接錯体形成に起因する分子認識能、光学活性、ゲストの一次元配列などの分子機能の動的制御についても検討し、汎用高分子であるPMMA（アクリル樹脂）を原料としつつも、全く新規な機能性ソフトマテリアルを開発する。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
シンジオタクチック-ポリメタクリル酸メチル（st-PMMA）は、トルエン中でラセン構造を形成することで結晶化し、ゲル化する。このラセン構造はホストとして作用し、フラーレン類などのゲスト分子を包接して結晶性の錯体が得られる。これまでに、ゲストとしてC60とC70が共存した場合、C70が優先的に包接されることを明らかにしている。本年度は、このst-PMMAラセンによるゲスト分子認識について詳細に検討した。
st-PMMAは、トルエン中、TiCl4/Et3Alを開始剤とする立体特異性配位重合により合成した（Mn = 580k, rr = 95%）。C60/C70混合トルエン溶液（6 mL）にst-PMMA（3.0 mg）加え、110℃まで加熱し、均一溶液とした後、25℃で一晩静置し、ゲル化させた。遠心分離後、上澄み液とゲルを分けた。上澄み液と母液をHPLC測定することで、包接されたゲスト分子の量（包接量）及び包接率を求めた。
まず、C60とC70をそれぞれ単独でゲスト分子として用いたところ、同じゲスト濃度では、C70の方が高い包接量を示すことを確認した。フラーレン濃度0.26 mg/mLにおいて、C70の方が3.3倍程度包接され易い。次に、C60とC70の混合物をゲストとしたところ、C60/C70混合モル比50/50の条件では、C60はほとんど包接されず、包接フラーレンの割合はC60/C70 = 0.2/99.8 [mol/mol]と、高い選択性であった。C60を過剰とした母液C60/C70混合モル比89/11においてもC70が選択的に包接された（包接フラーレンの割合 C60/C70 = 0.3/99.7 [mol/mol] ）。興味深いことに、C70のみをゲスト分子とした濃度におけるC70包接量は、C60が共存しないC70単独での包接量と一致する値であることがわかった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画通りに進展している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
トルエン中で作製したst-PMMAゲルにはフラーレン類が包接されるが、この包接錯体形成は自発的に起こる。一方、ピレンやフェナントレンもst-PMMAと包接錯体を形成するものの、トルエン中では自発的に形成しない（トルエンの結合定数の方が高い）。次年度以降、トルエン中で自発的に包接錯体を形成する新規ゲスト分子を探索し、st-PMMAラセンのサイズ識別能およびゲストの一次元配列による光学特性変化などについて検討する。
|
Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
