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Development of On-demand Hybrid Catalysts based on Stimuli-Responsive Polymers

Publicly Offered Research

Project AreaHybrid Catalysis for Enabling Molecular Synthesis on Demand
Project/Area Number 18H04638
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

佐田 和己  北海道大学, 理学研究院, 教授 (80225911)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Keywordsハイブリッド触媒 / 温度応答性高分子 / 有機触媒 / 下部臨界共溶温度 / 高分子溶液 / 相転移 / エステル化反応 / DMAP / オンデマンド触媒 / 刺激応答性高分子
Outline of Annual Research Achievements

これまで開発してきたピレン環を繰り返し構造としてもつ温度応答性高分子システムをベースに、共重合反応により、高分子鎖に有機触媒として、DMAP (4-(N,N-dimethylammo)pyridine)を導入した新しい刺激応答性高分子触媒の合成に成功した。この高分子触媒の溶液に適切なエフェクター(電子アクセプター)を加えることにより、高分子の凝集状態が変化することを明らかにした。
さらに、DMAP の触媒活性を調べるために、カルボン酸無水物と第二級アルコールとのエステル化反応について検討した。エフェクターのない場合により、初速で8倍の加速効果があることを明らかにした。さらに温度応答性については、下部臨界共溶型の温度応答性(LCST型温度応答性)を示すエフェクターを用いた場合、高温側で高分子の相分離が生じ、触媒が部分的に遮蔽されるため、高温側での触媒活性の低下が確認された。これに対して、上部臨界共溶型の温度応答性(UCST型温度応答性)を示すエフェクターを用いた場合、低温側で高分子の相分離が生じ、高温側で均一相になるため、高温側で触媒活性が上昇が確認された。
したがって、この高分子触媒が温度やエフェクター(低分子有機化合物)を刺激とした触媒活性の制御が可能なシステムであることが明らかになった。特に添加するエフェクター分子の分子種によって、高温(もしくは低温)での加速と減速が可能になった。
これらは従来の有機触媒とは異なる制御機構を持ち、共存する物質による有機化学反応の制御につながり、自律的な反応系であるフィードバック系などへの応用が可能である。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Supramolecularly Designed Thermoresponsive Polymers in Different Polymer Backbones2020

    • Author(s)
      Naya, Masami; Kokado, Kenta; Landenberger, Kira Beth; Kanaoka, Shokyoku; Aoshima, Sadahito; Sada, Kazuki
    • Journal Title

      Macromol. Chem. Phys.

      Volume: 221 Issue: 1 Pages: 1900455-1900455

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2020.01.082

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 有機触媒を担持した温度応答性高分子の相転移挙動による触媒活性と基質選択性の制御2020

    • Author(s)
      三島康太、深谷直紀、小門憲太、佐田和己
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Multiple thermo-responsiveness derived from supra-molecular complex formation between TADDOL moieties of polymer side chains and a guest molecule2020

    • Author(s)
      Naya, Masami; Kokado, Kenta; Sada, Kazuki
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会東京理科大学野田キャンパス
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] UiO 型 MOF のアルコール分子に対する分子認識2020

    • Author(s)
      山下将人、三島康太、小門憲太、佐田和己
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会東京理科大学野田キャンパス
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] On-Demand Hybrid Catalysts based on Stimuli-Sensitive Polymers2019

    • Author(s)
      Sada, Kazuki, Mishima, Kouta, Fukaya, Naoki, Naya, Masami, Kokado Kazuki
    • Organizer
      The 16th Pacific Polymer Conference
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] On-Demand Hybrid Catalysts based on Stimuli-Sensitive Polymers2019

    • Author(s)
      Sada, Kazuki
    • Organizer
      The 15th Nanjing University-Hokkaido University-NIMS Joint SymposiumNanjing University
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 低分子との相互作用により触媒活性が制御される有機触媒担持高分子の開発2019

    • Author(s)
      三島康太、深谷直紀、小門憲太、佐田和己
    • Organizer
      第68回高分子討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Phase-Transition Behavior of Thermoresponsive Polymer Gels in the presence of Hydrogen-Bonding Effector2019

    • Author(s)
      Yu, Danqing.; Wang, Xinmeng; Kokado, Kenta; Sada, Kazuki
    • Organizer
      2019年度北海道高分子若手研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 高分子触媒のUCST型およびLCST型相転移に伴う触媒活性制御2019

    • Author(s)
      三島康太、深谷直紀、小門憲太、佐田和己
    • Organizer
      2019年度北海道高分子若手研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 電荷移動錯体を形成する高分子を用いた温度応答性触媒の開発2019

    • Author(s)
      三島康太、深谷直紀、小門憲太、佐田和己
    • Organizer
      第68回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 電荷移動相互作用部位および水素結合部位を持つ高分子溶液の相転移挙動における会合度の評価2019

    • Author(s)
      深谷直紀・小門憲太・佐田和己
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 触媒担持温度応答性高分子の相転移挙動による触媒活性の制御2019

    • Author(s)
      三島康太・深谷直紀・黒島佳希・小門憲太・佐田和己
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 目指せ、触媒を制御できるポリマー -刺激応答性ポリマーの分子設計-2018

    • Author(s)
      佐田和己
    • Organizer
      第8回CSJ化学フェスタ
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      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 異なる相互作用によって発現する温度応答性高分子の相転移挙動2018

    • Author(s)
      深谷直紀・黒島佳希・小門憲太・佐田和己
    • Organizer
      第67回高分子討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 電荷移動相互作用を利用した高分子溶液のLCST型温度応答性の制御と多様な溶媒への展開2018

    • Author(s)
      上西恭平・小門憲太・佐田和己
    • Organizer
      第67回高分子討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 光学活性な側鎖を有する温度応答性高分子の有機溶媒中におけるキラル認識2018

    • Author(s)
      納谷昌実・小門憲太・佐田和己
    • Organizer
      第67回高分子討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 低分子との相互作用を複数利用した共重合体の相転移挙動2018

    • Author(s)
      深谷直紀・黒島佳希・小門憲太・佐田和己
    • Organizer
      2018年北海道高分子若手研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 側鎖に尿素官能基を有する高分子のLCST型温度応答性を利用したキラル認識2018

    • Author(s)
      納谷昌実・小門憲太・佐田和己
    • Organizer
      第67回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 水素結合と電荷移動相互作用を複合的に用いた温度応答性高分子の設計2018

    • Author(s)
      深谷直紀・黒島佳希・小門憲太・佐田和己
    • Organizer
      第67回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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