2017 Fiscal Year Research-status Report

セルロース水酸基を基点とする高位置選択的グラフト化ボトルブラシの創製

Research Project

Project/Area Number	16K17914
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	榊原圭太京都大学, 化学研究所, 助教 (20618649)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	セルロース / ヤヌス型ボトルブラシ / SEC-MALS / みみず鎖 / らせんみみず鎖 / 剛直性パラメータ
Outline of Annual Research Achievements	主鎖をセルロースに、異種グラフト側鎖を位置選択的に導入した高分子ヤヌス型ボトルブラシが形成する新規高次構造の創出を目的に研究を遂行している。昨年度、6位水酸基にポリスチレン（PS）鎖を、2,3位水酸基にポリエチレングリコール（PEG）鎖を有するセルロース系ヤヌス型ボトルブラシの希薄溶液中における分子鎖形態について、サイズ排除クロマトグラフィー-多角度光散乱（SEC-MALS）測定および小角X線散乱（SAXS）測定による分子鎖特性解析を行うことで、らせんみみず鎖（HW）モデルによって記述できることを示唆する結果を得た。今年度、上記結果をさらに理解するために、PS/PEG側鎖長さと分子鎖形態の相関を調べた。具体的には、まず、PS鎖長およびPEG鎖長の異なるセルロース系ヤヌス型ボトルブラシを合成した。次に、SEC-MALSとSAXS測定により、希薄溶液中における分子鎖形態を予測し、分子モデルと比較した。その結果、(1)PS鎖のみ側鎖に有するセルロース系ボトルブラシは、従来型ボトルブラシと同様にみみず鎖モデル（KP）で再現できた点、(2)PS鎖の増大に伴い剛直性パラメータも増大（すなわち剛直化）した点、（3)短鎖PEGを有するヤヌス型ボトルブラシはHWモデルで記述できる一方、長鎖PEG系ではKPモデルで記述されること、すなわちPEG鎖長はボトルブラシ主鎖のたわみを決定づける要因の一つである点、を見出した。以上の結果は、セルロースを主鎖とするボトルブラシに独特な挙動と捉えることができる。このメカニズムは異種側鎖間のミクロ相分離に由来すると考察しており、用いる溶媒を変化させた場合の分子鎖形態に関する実験にも着手した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 側鎖長の異なる種々のセルロース系ヤヌス型ボトルブラシの合成に成功したが、今年度の後半にSEC-MALS装置に不具合が生じ、良質なデータを得ることができず、進捗に遅れが生じた。
Strategy for Future Research Activity	メンテナンスによりSEC-MALSデータを取得できるようになったため、当初の予定通り、合成したボトルブラシの分子鎖形態を異なる溶媒中で観測するとともに、その薄膜系における高次構造観察も遂行する計画である。
Causes of Carryover	SEC-MALS装置に不具合が生じ、良質なデータを得られず論文をまとめられなかったため、補助事業期間を延長した。ゆえに、次年度使用額は、今年度に遅れた測定の消耗品の購入、および成果発表のために、主として使用する。