Creation of chiral helical polymer with reversible inversion of conjugated-unconjugated main-chain based on acid-base switching

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K14288
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 吉田 嘉晃 九州工業大学, 分子工学研究所, 特任助教 (00642555)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: らせん高分子 / らせん反転 / 不斉増幅 / 酸・塩基応答性 / 着色変化

Outline of Annual Research Achievements

本研究では, 酸・塩基環境下で共役－非共役が可逆的にスイッチする不斉らせんポリマーの創成を目的とする。はじめに, 安価で入手容易な不斉源として種々のアミノ酸を用いて光学活性なモノマーを合成し, 種々のアミノ酸部位を有するモノマーのラジカル重合によって光学活性なポリマーを合成した。合成したモノマーおよびポリマーの旋光度を測定したところ, いずれの場合もモノマーと比較してポリマーの旋光度が顕著に大きくなっていたことから, Ｎ置換基の不斉因子が重合の過程で主鎖の二次構造へ転写される可能性が示唆された。
次に、アキラル, ラセミ体, R体およびS体の構造を有するN置換マレイミドを合成し、ラジカル重合によって対応するポリマーを合成した。得られたポリマーは溶液中において溶媒の極性や酸・塩基の添加によって溶液の着色変化を示すことが明らかとなった。さらに、溶液の着色の変化に伴って紫外可視吸収スペクトルおよび円偏光二色性スペクトルが顕著に変化した。以上の結果は, 光学活性な官能基を有するモノマーの重合によって得られたポリマーの主鎖は立体規則的に配列され, 溶媒の極性や酸・塩基に応答してその構造を変化させることを示唆した。さらに, アキラルモノマーから合成されたポリマーについてもキラルアミンの添加によって, そのランダムな主鎖の構造に規則構造を誘起する可能性を示唆した。ただし、今回得られた結果のみでは, 再現性を含め, 十分に有意であるかは疑問が残るところである。本研究結果によって外部刺激によるらせん構造制御の可能性は示唆されたが, 光学異性体への応答挙動, らせん反転の可逆性や外部刺激応答の限界サイクル数など, それらの証明を含めた結果を示すためにはさらに詳細な研究が必要になると考えている。