2020 Fiscal Year Annual Research Report
Hybrid Catalyst-Driven New Prospects for Sequence Regulation in Polymer Science
| Project Area | Hybrid Catalysis for Enabling Molecular Synthesis on Demand |
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| Project/Area Number |
17H06453
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
大内 誠 京都大学, 工学研究科, 教授 (90394874)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 高分子合成 / 配列 / ワンポット合成 / 変換 / 共重合 / 触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度は配列制御重合（交互共重合，選択的環化重合）の後に側鎖置換基を導入しながら汎用モノマーに変換できるモノマーを二種類開発し，重合，変換をワンポットで行って効率的に配列制御高分子を合成し，その配列特性を評価した。
我々は2019年度に電子求引性基であるニトロ基を有するサリチル酸をスペーサーに用いて，アクリレートとアクリルアミドを有するジビニルモノマーを開発し，その選択的環化重合とアミノリシス変換によってオールアクリルアミド交互配列制御ポリマーの合成に成功した。しかし，ニトロ基はラジカル重合を阻害するため，高重合率まで重合させるのが難しく，得られるポリマーの収量が低くなる問題があった。2020年度は電子求引性の置換基をトリフルオロメチル基に変更したモノマーを新たに合成し，この問題を解決した。これにより，効率的に交互配列制御ポリマーを合成できるようになり，交互配列による撥水性の発現，幅広い温度応答性高分子の開発などにつながった。
また，サッカリンを側鎖に有するメタクリルアミドを合成し，これが単独重合性がない一方で，スチレンやジエンなどの共役系炭化水素モノマーと交互共重合が可能なモノマーであることを明らかにした。また，このモノマーのサッカリンアミド側鎖はモノマーの時点では安定であるが，共重合体に組み込まれた後はアルコールと定量的に反応し，反応させたアルコール由来のメタクリレートユニットに定量的に変換できることを明らかにした。このように側鎖が安定なモノマーを用いながら，重合後に側鎖の反応性が向上するのは，これまでの高分子合成で例が無く，興味深い結果である。これにより，様々な側鎖を有するメタクリレートとスチレンの交互共重合を簡便に合成できるようになった。また，スチレン以外にジエンでも交互共重合が進行することを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
重合と側鎖変換のワンポット合成によって，汎用モノマーの交互共重合体の合成に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
配列制御高分子の合成に，光触媒を用いたPET-RAFT重合を用い，分子量と配列の多重制御を行うとともに，光触媒と変換触媒を組み合わせたワンポットハイブリッド触媒系に展開する。また，触媒に関与する官能基を配列制御高分子に導入し，高分子が有する自己組織化特性や温度応答性と合わせて，酵素様の触媒機能を創出する。
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