円偏光発光性材料に向けた蛍光性ラセンポリマーの合成と特性評価

• Project Area: Creation of Element-Block Polymer Materials
• Project/Area Number: 25102510
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 小山 靖人 北海道大学, 触媒化学研究センター, 准教授 (10456262)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2014: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2013: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 高分子合成 / 超分子化学 / 有機合成 / 元素ブロック / らせんポリマー / 円偏光発光

Outline of Annual Research Achievements

光学活性な有機化合物と無機化合物とを合理的に複合化することで、有用な機能性素子・素材が創出される。不斉有機金属触媒、分離分割材料、円偏光発光性材料などがこれらの代表的な例である。不斉場と無機物の合理的な複合化は、今後の革新的な素子・素材創製において重要なコンセプトであると言える。
らせんポリマーは、その繰り返し構造間で生じる「空孔」や「溝」といった光学活性低分子には存在しない特異な不斉場を有する。そのためラセン高分子を機能性材料の土台として活用する研究が近年盛んに研究されている。こうした背景の下、我々は①高次構造が完全に片方巻きで、②様々な無機化合物と容易に複合化でき、③多彩な用途に利用することができ、さらに④ラセンの高次空間を外部刺激によって自在にコントロールできるような、「元素ブロックのラセン集積ツール」の開発を目的に研究を推進している。
本研究では(i)元素ブロック材料を簡便に合成する新しい高分子合成法と(ii)汎用性・信頼性の高いラセン集積場の創製に分類して研究を実施しており、本年度は(i)、(ii)についてそれぞれ成果を得、発表した。結果として、(i)高分子ニトリルオキシド反応剤を用いる簡便な無機ガラス表面修飾法を見出し発表した。また２官能性ニトリルオキシドを用いる高分子連結法をこれまでに報告しているが、その分子連結点に蛍光性素子であるボロンエナミノケトネートを導入する方法論を開発し発表した。さらに(ii)については、糖鎖の剛直な片巻きらせん構造の有用性に着目した研究を推進し、天然由来の1,2-beta-グルコピラナンやアミロースの構造に化学的に手を加えることで、元素ブロックの集積に対し有用な土台となることを明らかとした。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Fluorescent Poly(boron enaminoketonate): Synthesis via The Direct Modification of Polyisoxazoles Obtained by Click Polymerization of Homoditopic Nitrile N-Oxide and Diynes (2014)
  • Author(s): Yasuhito Koyama, Tohru Matsumura, Osamu Ishitani, Toshikazu Takata
  • Journal Title: Polym. J. Volume: 46 Issue: 9 Pages: 609-617
  • DOI: 10.1038/pj.2014.31
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Synthesis of Highly Reactive Polymer Nitrile N-Oxides for Effective Solvent-free Grafting (2014)
  • Author(s): Chen-Gang Wang, Yasuhito Koyama, Satoshi Uchida, Toshikazu Takata,
  • Journal Title: ACS Macro Lett. Volume: 3 Issue: 3 Pages: 286-290
  • DOI: 10.1021/mz500069f
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Efficient Grafting and Cross-linking Reaction Exploiting Nitrile <i>N</i>-oxide Agents via Click Protocol (2014)
  • Author(s): 小山靖人, 高田十志和
  • Journal Title: NIPPON GOMU KYOKAISHI Volume: 87 Issue: 3 Pages: 96-102
  • DOI: 10.2324/gomu.87.96
  • NAID: 130004551514
  • ISSN: 0029-022X, 1884-0442
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Catalyst-Free Click Cascade Functionalization of Unsaturated Bond-Containing Polymers Using Masked Ketene-Tethering Nitrile N-Oxide (2013)
  • Author(s): Sumitra Cheawchan, Yasuhito Koyama, Satoshi Uchida, Toshikazu Takata
  • Journal Title: Polymer Volume: 54 Issue: 17 Pages: 4501-4510
  • DOI: 10.1016/j.polymer.2013.06.020
  • NAID: 120005946782
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 44)Polymer Nitrile N-Oxide Directed toward Catalyst- and Solvent-Free Click Grafting, (2013)
  • Author(s): Chengang Wang, Yasuhito Koyama, Morio Yonekawa, Satoshi Uchida, Toshikazu Takata,
  • Journal Title: Chem. Commun. Volume: 49 Issue: 70 Pages: 7723-7725
  • DOI: 10.1039/c3cc42992j
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Fluorescence Control of Boron Enaminoketonate Using A Rotaxane Shuttle (2013)
  • Author(s): Yasuhito Koyama, Tohru Matsumura, Osamu Ishitani, Toshikazu Takata
  • Journal Title: Org. Lett. Volume: 15 Issue: 18 Pages: 4686-4689
  • DOI: 10.1021/ol401984j
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 6.Synthesis and Structure of (1→2)-beta-D-Glycopyranan Prepared from Cyclic Sulfite as a Monomer (2014)
  • Author(s): Y. Koyama, S. S. Shetty, T. Nakano
  • Organizer: Vietnam Malaysia International Chemical Congress
  • Place of Presentation: Hanoi, Vietnam.
  • Year and Date: 2014-11-08
  • Invited
• [Presentation] 7.A Synthetic Study of (1→2)-beta-D-Glycopyranan via Ring-Opening Condensation Polymerization Using Cyclic Sulfite (2014)
  • Author(s): Y. Koyama, S. S. Shetty, T. Nakano
  • Organizer: Malaysian International Chemical Congress
  • Place of Presentation: Kuala Lumpur, Malaysia.
  • Year and Date: 2014-11-04
  • Invited
• [Presentation] ニトリルオキシドを用いる高分子連結法と連結点の機能化法の開発 (2013)
  • Author(s): 小山靖人
  • Organizer: 新学術領域研究「元素ブロック高分子材料の創出」第1回若手シンポジウム
  • Place of Presentation: 和光純薬工業株式会社湯河原研修所（熱海市）
  • Invited
• [Book] クリックケミストリー-基礎から応用まで- (2014)
  • Author(s): 高田十志和, 小山靖人, 深瀬浩一
  • Total Pages: 260
  • Publisher: 株式会社シーエムシー出版
• [Remarks] http://researchmap.jp/read0103366/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 含フッ素ニトリルオキシド化合物 (2014)
  • Inventor(s): 神原將,野口剛,毛利晴彦,高田十志和,小山靖人,打田聖,王晨綱
  • Industrial Property Rights Holder: 神原將,野口剛,毛利晴彦,高田十志和,小山靖人,打田聖,王晨綱
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2014-03-07
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] 多官能ニトリルオキシド化合物 (2014)
  • Inventor(s): 神原將,野口剛,高田十志和,打田聖,小山靖人,王晨綱,他3名
  • Industrial Property Rights Holder: 神原將,野口剛,高田十志和,打田聖,小山靖人,王晨綱,他3名
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2014-045585
  • Filing Date: 2014-03-07