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2016 Fiscal Year Research-status Report

高反応性超分子架橋剤を用いたロタキサン架橋高分子の高効率合成と機能創出

Research Project

Project/Area Number 16K17955
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

曽川 洋光  東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (90709297)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywordsロタキサン / ニトリル-N-オキシド / ポリロタキサンネットワーク / ロタキサン架橋高分子 / 後架橋 / 超分子 / エラストマー
Outline of Annual Research Achievements

近年、合成技術の進歩とともに、特殊な架橋構造を形成させることで、強靭性を付与した架橋高分子が報告されている。本研究では、高反応性ロタキサン型架橋剤を鍵分子として合成し、汎用高分子(エラストマー)に可動型架橋点構造を簡便且つ効率的に組み込む手法を確立することで、既存高分子に強靱性・伸張性を付与した新素材を創出することを目的としている。
本年度は、クラウンエーテル及び二級アンモニウム塩構造を有するロタキサンの各構成成分にニトリル-N-オキシド基を導入したロタキサン型架橋剤の合成と安定性評価、不飽和結合を有する高分子であるスチレン-ブタジエンゴム(SBR)や天然ゴム(NR)の無触媒架橋反応を行った。ロタキサン型架橋剤はニトリル-N-オキシドの前駆体となるアルデヒド基を有するロタキサンを先立って合成し、その構造を維持したままニトリル-N-オキシドへと変換することにより合成した。また合成した架橋剤は低温下で比較的長い時間安定にその構造を維持できることを明らかとした。SBRの無触媒架橋反応では、架橋剤を0.5 mol%以上添加した場合に各種溶媒に不溶な架橋体が得られた。NRはより多置換の二重結合を主鎖中に有していることから、SBRと比較してその収率は低下したものの、中程度の収率で架橋体が得られた。SBRを用いて得られた架橋体の引張試験を行った結果、架橋前と比較してその破断応力が格段に向上していたことが分かり、可動なロタキサン架橋点構造が効率的に導入されたことが示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

高反応性部位を有するロタキサン型架橋剤の合成を達成し、無触媒架橋反応により得られたSBR由来の架橋体が優れた力学特性を示したため。

Strategy for Future Research Activity

基本的には当初の計画通りに研究を展開する。更に多様なポリマーへの導入、可動型架橋点由来の特性評価、架橋剤の安定性向上を図った分子設計等を中心に行っていく予定である。また高反応性官能基として、新たにエポキシ基を導入したロタキサン型架橋剤の合成に取り組む。

  • Research Products

    (16 results)

All 2017 2016

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (14 results)

  • [Journal Article] Kinetically Stabilized Aliphatic Nitrile N-Oxides as Click Agents: Synthesis, Structure, and Reactivity2017

    • Author(s)
      T. Tsutsuba, H. Sogawa, S Kuwata, T. Takata
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 46 Pages: 315-318

    • DOI

      10.1246/cl.161098

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Preparation of a highly reactive polymer click reagent, PEG nitrile N-oxide, and its application in block and star polymer synthesis2017

    • Author(s)
      T. Tsutsuba, H. Sogawa, T. Takata
    • Journal Title

      Polymer Chemistry

      Volume: 8 Pages: 1445-1448

    • DOI

      10.1039/c7py00100b

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Catalyst-free Synthesis of Network Polymer Utilizing Nitrile N-Oxide Cross-linkers2017

    • Author(s)
      Hiromitsu Sogawa, Misako Tani, Toyokazu Tsutsuba, Toshikazu Takata
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会2017
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学 日吉キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-16
  • [Presentation] ニトリル-N-オキシド基含有ロタキサン型反応剤の合成と無触媒架橋2017

    • Author(s)
      曽川 洋光、谷 美紗子、澤田 隼、高田 十志和
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会2017
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学 日吉キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-16
  • [Presentation] Synthesis of nitrile N-oxide-based orthogonal reagent and their application to catalyst-free polymer linking2017

    • Author(s)
      Hiromitsu Sogawa, Cheawchan Sumitra, Toshikazu Takata
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会2017
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学 日吉キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-16
  • [Presentation] Synthesis and Catalyst-free Click Reaction of Nitrile N-Oxide-functionalized Polymers2016

    • Author(s)
      Hiromitsu Sogawa, Toyokazu Tsutsuba, Shouhei Takamatsu, Toshikazu Takata
    • Organizer
      IPC2016
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場
    • Year and Date
      2016-12-14
  • [Presentation] Catalyst-free Synthesis of Rotaxane Cross-linked Polymers Using Nitrile N-Oxide-containing Rotaxane Cross-linker2016

    • Author(s)
      Hiromitsu Sogawa, Misako Tani, Toshikazu Takata
    • Organizer
      IPC2016
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場
    • Year and Date
      2016-12-14
  • [Presentation] Efficient Conversion of Rubbers Using Cascade Functionalization Tool Containing Masked-ketene and Nitrile N-Oxide Functions2016

    • Author(s)
      Hiromitsu Sogawa, Sumitra Cheawchan, Toshikazu Takata
    • Organizer
      IRC2016
    • Place of Presentation
      九州国際会議場
    • Year and Date
      2016-10-26
  • [Presentation] Synthesis of nitrile N-oxide moiety-containing rotaxane linkers directed forward Rubber Modification2016

    • Author(s)
      Hiromitsu Sogawa, Misako Tani, Toshikazu Takata
    • Organizer
      IRC2016
    • Place of Presentation
      九州国際会議場
    • Year and Date
      2016-10-26
  • [Presentation] ニトロアルカン構造を有する重合開始剤を活用した高分 子ニトリル-N-オキシドの合成と無触媒高分子連結2016

    • Author(s)
      曽川 洋光、筒場 豊和、高松 将平、高田 十志和
    • Organizer
      第65回高分子学会討論会
    • Place of Presentation
      神奈川大学
    • Year and Date
      2016-09-16
  • [Presentation] Catalyst-free cascade functionalization of unsaturated bonds-containing polymers using masked ketene-tethering nitrile N-oxide2016

    • Author(s)
      Sumitra Cheawchan, Hiromitsu Sogawa, Toshikazu Takata
    • Organizer
      PCT-6
    • Place of Presentation
      Pathumwan Princess Hotel, Bangkok, Thailand
    • Year and Date
      2016-06-30
  • [Presentation] アミノ酸含有ニトリル-N-オキシドの合成とクリック反 応2016

    • Author(s)
      曽川 洋光、高松 将平, 筒場 豊和, 高田 十志和
    • Organizer
      第65回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      2016-05-25
  • [Presentation] ニトリル-N-オキシド基含有ロタキサン反応剤の合 成と click 反応への応用2016

    • Author(s)
      曽川 洋光、谷 美紗子, 高田 十志和
    • Organizer
      第65回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      2016-05-25
  • [Presentation] アミノ酸含有ニトリル-N-オキシドの合成とエラストマーの無触媒修飾,2016

    • Author(s)
      曽川 洋光、高松 将平、高田 十志和
    • Organizer
      日本ゴム協会2016年年次大会
    • Place of Presentation
      大宮ソニックシティ
    • Year and Date
      2016-05-19
  • [Presentation] 光開裂性基含有安定ニトリル-N-オキシド反応剤の合成とエラストマーの無触媒修飾2016

    • Author(s)
      Sumitra Cheawchan、曽川 洋光、高田 十志和
    • Organizer
      日本ゴム協会2016年年次大会
    • Place of Presentation
      大宮ソニックシティ
    • Year and Date
      2016-05-19
  • [Presentation] ニトリル-N-オキシド基含有ロタキサン反応剤の合 成と click 反応への応用2016

    • Author(s)
      谷 美紗子、曽川 洋光、高田 十志和
    • Organizer
      日本ゴム協会2016年年次大会
    • Place of Presentation
      大宮ソニックシティ
    • Year and Date
      2016-05-19

URL: 

Published: 2018-01-16  

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