Creation of Highly Functional Dual Elemental Inorganic Polymers through Synergy of Organoboron Chemistry and Organosilicon Chemistry

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K05876
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 松見 紀佳 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (40323745)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): VEDARAJAN R 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (40638756) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ポリ（ボロシロキサン） / 無機高分子 / 有機ケイ素高分子 / 有機ホウ素高分子 / 自己修復

Outline of Annual Research Achievements

令和二年度の研究では、さらに異なるヘテロ環構造を有するボロン酸誘導体を用いて、新骨格を有する新規（ポリボロシロキサン）の合成を検討した。触媒として二価のパラジウム錯体を用いてジフェニルシランジオールとボロン酸誘導体とをTHF溶液中で重合させることにより、目的のポリマーを良好な収率で得た。ポリマーの構造は1H-、11B-NMRやIRスペクトルにより決定した。また、ヘテロ環構造の導入以外にも、アセチル基を有するフェニルボロン酸誘導体を用いた重合についても検討し、同様に目的とする新規（ポリボロシロキサン）を得た。一連のポリマーにおいては、いずれも11B-NMRにおいて主なピークが強い強度で観測され、我々により既報のポリ（ボロシロキサン）誘導体と同様にユニットの交互性が高いことが示唆された。また、いずれのポリマーもTHFのみならずトルエンやクロロホルムなどの一般的な有機溶媒に良好な溶解性を示した。また、溶媒キャストにより良好なフィルム形成能を示した。新たに合成したポリボロシロキサン誘導体も自己修復性を有することが示唆された。さらに、シリコン粒子の表面を硫酸/過酸化水素処理によって酸化、シラノール基を導入した後にポリ（ボロシロキサン）を表面修飾することを試みた。径が30 nm以下のシリコンナノ粒子に対して硫酸/過酸化水素で80oCでに２時間の処理を行い、遠心分離、水で洗浄、乾燥した。処理済みのシリコン粒子に対してメシチルボラン、ジフェニルシランジオール、パラジウム触媒を加えてTHF溶液中でモノマーの重合反応と同様の処理を行った。未反応のモノマーや触媒をトルエンで除去した後に真空乾燥により、目的のポリマーを修飾したシリコン粒子を得た。得られた材料をTEMにより分析すると、シリコン粒子がポリマーにコートされた複合材料が得られていることが分かった。