2018 Fiscal Year Annual Research Report
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17J06075
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
西森 加奈 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | 交互共重合 / 配列 / スチレン / マレイミド / 精密重合 / 配列制御 / 機能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
共重合体は高分子材料の開発に広く使われており，その共重合体の特性はモノマー種の組み合わせのみならず，配列によって制御される。例えば，二種モノマーからなる二元共重合体において，交互共重合体はポリマー鎖間で組成分布の無い周期的な配列を有しており，このことから均一な特性や置換基設計によって周期的集合構造の形成が期待できる。しかし，この交互共重合体は古くから知られているにも関わらず，その配列の詳細な解析や，置換基設計による集合構造の研究，さらに材料への展開はそれほどなされてこなかった。
そこで，本研究では置換基設計が可能なスチレンとマレイミドの交互共重合に着目し，精密ラジカル重合と分子設計により，配列解析，配列精密制御，配列機能の創出，集合構造解析を目指してきた。本研究員はこれまで，電子吸引性を高めたマレイミドや開始剤が交互配列ポリマーの配列解析や配列精密制御を可能にすることを見出した。
昨年度は，交互配列ポリマーの集合構造解析および配列機能の創出を目指して，長鎖アルキルとフェノールを側鎖にもつ交互配列ポリマーを合成した。交互配列ポリマーの溶解性を調べたところ，芳香族溶媒中で感温性物理ゲルを形成することを見出した。ゲルの硬さやゲル化温度は，ポリマーの濃度や分子量，アルキル長さによってチューニング可能であった。ゲルの1H NMR，SANSやクライオTEM測定から，ゲルはフェノール部位をコアにして，周囲をアルキル基が覆っているようなフィブリルが絡まり合った構造を持つことが分かった。
これらの結果は，交互配列ポリマーの機能創出と集合構造解析を達成した数少ない例であり，今後の交互配列ポリマーの研究に対して重要な研究成果である。なお，これらの研究はフランスの大学ESPCIとの共同研究であり，まとめた論文は高分子系トップジャーナルであるPolymer Chemistry（RSC）に受理された。
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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
交互配列ポリマーの集合構造解析と機能創出のために長鎖アルキルとフェノールを側鎖にもつ交互配列ポリマーを合成し，交互配列ポリマーが芳香族溶媒中で感温性物理ゲルを形成することを見出した。ゲルは，1H NMRや小角中性子散乱，クライオTEM等の測定から，フェノール部をコアにして，その周りをアルキル基が覆っているようなフィブリルが絡まりあった構造を取っていることを明らかにした。これらの研究成果は交互配列ポリマーの機能創出と集合構造解析を達成した数少ない例であり，今後の交互配列ポリマーの研究に対して重要な研究成果である。なお，この研究成果はフランスの大学ESPCIとの共同研究であり，まとめた論文は高分子系トップジャーナルであるPolymer Chemistry（RSC）に受理された。以上の観点から，「おおむね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，昨年度までに明らかにした芳香族溶媒中で感温性物理ゲルを形成する長鎖アルキルとフェノールの交互配列ポリマーに対して，新たな架橋剤となるビピリジンを添加し，自己修復機能という新たな機能をゲルに付与することを目指す。この時，添加するビピリジンの構造によってゲルのレオロジーをチューニングできるのではないかと予想している。ビピリジン添加後のゲルは，1H NMRやレオメーター，小角中性子散乱，クライオTEM等によって評価する。
また，様々な機能基を交互配列の精度が高いポリマーに組み込むための戦略として，側鎖に活性エステルを組み込んだ電子吸引性の高いマレイミドを設計する。活性エステルは，その電子吸引性によってマレイミドの電子吸引性を高めると同時に，一級アミンを作用させることで容易にアミドに変換することができる。側鎖に活性エステルを組み込んだマレイミドとスチレン誘導体を交互共重合し，様々な一級アミンを作用させることで，交互配列の精度が高い交互配列ポリマーに様々な機能基を導入する。合成したポリマーの評価はMALDI-TOF-MSやNMR，SECによって行う。
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| Remarks |
京都大学大学院工学研究科高分子化学専攻 大内研究室ホームページ
http://www.living.polym.kyoto-u.ac.jp/
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