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精密合成されたラダーポリマーを基盤とする発動分子科学

Publicly Offered Research

Project AreaMolecular Engine: Design of Autonomous Functions through Energy Conversion
Project/Area Number 21H00400
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

石割 文崇  大阪大学, 大学院工学研究科, 講師 (00635807)

Project Period (FY) 2021-09-10 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywordsラダーポリマー / 高分子反応 / 一方向運動 / 屈曲運動 / 精密重合 / 刺激応答性 / 精密合成
Outline of Research at the Start

本研究では1本の化学結合からなる通常の高分子とは大きく異なる、主鎖に沿って2本以上の結合を持つ精密合成されたラダーポリマーを基盤とし、生体系に匹敵する、あるいは生体系では実現不可能な高度な運動挙動と機能発現を目指し、高効率な運動・変形挙動の伝搬より、屈曲運動や一方向並進運動などを示す発動ラダーポリマー類の開発と機能開拓を行う。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、精密合成されたラダーポリマーを基盤とし、 生体系に匹敵する、あるいは生体系では実現不可能な高度な運動挙動と機能発現を目指し、高効率な運動・変形挙動の伝搬より、[研究項目1] 屈曲運動や[研究項目2]一方向並進運動を示す発動ラダーポリマー類の開発と機能開拓を行う。2021年度は、それぞれ の下記のような研究を行った。
[研究項目1] 窒素上にさまざまな置換基を有するジアザシクロオクタン(DACO)骨格の、中性及び、さまざまな等量の酸存在下における動的挙動を、NMRを用いたトリフルオロ酢酸の滴定、単結晶X線構造解析、温度可変NMR及び、DFT計算による遷移状態計算から詳細に調査した。その結果、DACOの動的挙動は、窒素上の置換基の影響を大きく受けることがわかった。現在、その研究成果に関して論文として取りまとめ中である。さらに、その検討過程で、窒素原子上に酢酸基を有するDACO誘導体における興味深い有機反応や結晶化挙動を偶然発見することができた。現在、この反応性についてさらに知見を得るための実験や、量子化学計算を実施中であるとともに、結晶の物性調査を進めている。
[研究項目2]一方向並進運動を示す発動ラダーポリマーの開発: 2021年度に見出した設計指針の実現のために、新しい構造要素を制御したラダーポリマーの合成が必要であった。2022年度では、そのようなラダーポリマーの実現に向けた合成戦略を実証することができた。これら研究項目1,2のの後続研究にて、2023年度から新しく基盤研究をスタートさせることができたため、今後も継続して研究を続けていく。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (68 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (9 results) Journal Article (18 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 18 results,  Open Access: 5 results) Presentation (37 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 6 results) Remarks (3 results) Funded Workshop (1 results)

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      Izumi Saika、Inoue Keiki、Nitta Yuya、Enjou Tomoya、Ami Takahiro、Oka Kouki、Tohnai Norimitsu、Minakata Satoshi、Fukushima Takanori、Ishiwari Fumitaka、Takeda Youhei
    • Journal Title

      Chemistry A European Journal

      Volume: 29 Issue: 14

    • DOI

      10.1002/chem.202202702

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    • Journal Title

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      Volume: 145 Issue: 2 Pages: 1031-1039

    • DOI

      10.1021/jacs.2c10555

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      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 62 Issue: 8

    • DOI

      10.1002/anie.202217704

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      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 127 Issue: 4 Pages: 2088-2097

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.2c08390

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      Y. Chen, F. Ishiwari, T. Fukui, T. Kajitani, H. Liu, X. Liang, K. Nakajima, M. Tokita, T. Fukushima
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      Chem. Sci.

      Volume: 14 Issue: 9 Pages: 2431-2440

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      Kranthiraja Kakaraparthi、Nomura Mayuka、Ishiwari Fumitaka、Saeki Akinori
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      Volume: 35 Issue: 3 Pages: 205-211

    • DOI

      10.2494/photopolymer.35.205

    • ISSN
      0914-9244, 1349-6336
    • Year and Date
      2022-12-16
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      Nishikawa Chisato、Nishikubo Ryosuke、Ishiwari Fumitaka、Saeki Akinori
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      Volume: 5 Issue: 5 Pages: 6291-6301

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      Nakanishi Eita、Nishikubo Ryosuke、Ishiwari Fumitaka、Nakamura Tomoya、Wakamiya Atsushi、Saeki Akinori
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      ACS Materials Letters

      Volume: 4 Issue: 6 Pages: 1124-1131

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      10.1021/acsmaterialslett.2c00229

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      Volume: 3 Issue: 12 Pages: 4861-4869

    • DOI

      10.1039/d2ma00385f

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      Miyake Yuta、Kranthiraja Kakaraparthi、Ishiwari Fumitaka、Saeki Akinori
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      Chemistry of Materials

      Volume: 34 Issue: 15 Pages: 6912-6920

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      Volume: 126 Issue: 42 Pages: 17894-17903

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      10.1021/acs.jpcc.2c06285

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      Frontiers in Chemistry

      Volume: 10

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      10.3389/fchem.2022.1025977

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      Volume: 127 Issue: 1 Pages: 746-758

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      Volume: in press Issue: 6 Pages: 1377-1381

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      Journal of Materials Chemistry C

      Volume: 9 Issue: 24 Pages: 7545-7554

    • DOI

      10.1039/d1tc01631h

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      Ishiwari Fumitaka、Kawahara Shintaro、Kajitani Takashi、Fukushima Takanori
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      Chemistry Letters

      Volume: 50 Issue: 12 Pages: 2006-2010

    • DOI

      10.1246/cl.210476

    • NAID

      130008131938

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      Ishiwari Fumitaka、Okabe Gen、Kajitani Takashi、Fukushima Takanori
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      Volume: 10 Issue: 12 Pages: 1529-1534

    • DOI

      10.1021/acsmacrolett.1c00660

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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] N,N’-ジアシルジアザシクロオクタン骨格を主鎖にもつラダーポリマーの合成と物性および配座変換挙動2022

    • Author(s)
      井上 恵希・石割 文崇・福島 孝典
    • Organizer
      日本化学会第102春季年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 二次元構造を持つ高分子・分子集合体の開発2022

    • Author(s)
      石割 文崇
    • Organizer
      日本化学会第102春季年会 進歩賞受賞講演
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 高い構造対称性を有するN,N'-ジアルキルおよびN,N'-ジアシルジアザシクロオクタン含有ラダーポリマーの合成と性質2021

    • Author(s)
      井上 恵希・石割 文崇・福島 孝典
    • Organizer
      第70回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ジベンゾジアザシクロオクタン類のプロトン化による段階的配座制御2021

    • Author(s)
      三宅 小百合・石割 文崇・井上 恵希・廣瀬 敬治・福島 孝典・佐伯 昭紀
    • Organizer
      第18回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 二面性π共役ラダーポリマーの合成2021

    • Author(s)
      室谷一晴・石割文崇・佐伯昭紀
    • Organizer
      第18回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 二面性をデザインしたπ共役ポリマーの高次構造形成能と光電子物性2021

    • Author(s)
      石割 文崇・阿部 大樹・Yin Yalun・佐伯 昭紀・福島 孝典
    • Organizer
      第18回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Synthesis and properties of N,N’-diacylated diazacyclooctane-containing flexible ladder polymers exhibiting conformational change2021

    • Author(s)
      Keiki Inoue, Fumitaka Ishiwari, Takanori Fukushima
    • Organizer
      第70回高分子討論会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 二面性ラダーポリマーの合成と物性2021

    • Author(s)
      室谷一晴・石割文崇・佐伯昭紀
    • Organizer
      第70回高分子討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 動的な二面性構造を持つπ共役系ポリマーのダイナミクスと光電子物性2021

    • Author(s)
      石割文崇・阿部大樹・Yin Yalun・ 佐伯昭紀・福島孝典
    • Organizer
      第70回高分子討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] プロトン化によるジベンゾジアザシクロオクタン類の段階的配座制御2021

    • Author(s)
      三宅小百合・石割文崇・井上恵希・廣瀬敬治・福島孝典・佐伯昭紀
    • Organizer
      第31回基礎有機化学討論会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] C3キラルな二面性トルキセン類の合成と特異なキロプティカル特性2021

    • Author(s)
      大峰拓也・石割文崇・佐伯昭紀
    • Organizer
      第31回基礎有機化学討論会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] C3キラルな二面性トルキセン類の特異な円偏光発光特性の発現とそのメカニズム2021

    • Author(s)
      大峰拓也・石割文崇・森 直・佐伯昭紀
    • Organizer
      基礎有機化学会 若手オンラインシンポジウム (第1回)
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 新しい構造特性を持つラダーポリマーの開拓2021

    • Author(s)
      石割 文崇
    • Organizer
      第180回東海高分子研究会講演会
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      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 「面」を持つ新しい高分子の開発と展望2021

    • Author(s)
      石割 文崇
    • Organizer
      東京大学 化学生命工学専攻 2021年度 談話会
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    • Invited
  • [Remarks] Dr. Fumitaka Ishiwari, Home Page

    • URL

      https://sites.google.com/view/fishiwari/home

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  • [Remarks] 石割文崇ホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/view/fishiwari/home?authuser=0

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      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 大阪大学大学院工学研究科 佐伯研究室ホームぺージ

    • URL

      http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~saeki/cmpc/

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  • [Funded Workshop] The 2nd Workshop on Ladder Polymer Science2022

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Published: 2021-10-22   Modified: 2024-12-25  

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