2021 Fiscal Year Annual Research Report
多様な環状構造の可逆変換－トランスフォーマブルマクロサイクルの創成
| Project/Area Number |
19K05417
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
中薗 和子 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (30467021)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | マクロサイクル / トポロジー変換 / ロタキサン / 超分子 / 多環状高分子 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
末端を持たないマクロサイクル特有の物性や化学特性の発現を内在する変換可能な材料の創製を目的として、ロタキサンの機械的結合の動的特性を利用した新しい環化プロセスを開発し、可逆的な構造変換が可能なマクロサイクルの開発を行った。
本研究ではHandcuff型ロタキサンと呼ばれる手錠型に連結した２つの環状ユニットの内孔に鎖状の分子が貫通したロタキサン骨格を基盤骨格として用いてきた。初年度に開発したHandcuff型ロタキサンの高効率合成法に基づいて、二年度には動的共有結合も組み合わせて、より複雑な構造変換可能なマクロサイクルの開発を検討し、モデルロタキサンを用いてチオール-ジスルフィドの可逆的な結合の導入法を開発した。これを用いて最終年度はHandcuff型ロタキサンへのジスルフィド結合の導入検討を進めてほぼ構造決定を完了した。一方、初年度に開発したマクロサイクルのサイズが変換可能なHandcuff型ロタキサンに重合特性を付与し、多環状高分子の合成検討を重点的に進めた。まず、重合性官能基としてフェニルエチニレンユニットを導入したHandcuff型ロタキサンを合成した。これをモノマー としてアセチレンの酸化的カップリング重合を検討し、重合条件の最適化により多数のHandcuff型ロタキサンの軸末端が連結したポリロタキサンを得た。ポリロタキサンの生成は、NMRを用いた構造評価からHandcuff型ロタキサンを繰り返し構造に有する高分子の生成を確認し、重合度は10~20程度のポリロタキサンが純度よく得られたことを確認した。またポリロタキサンの繰り返しユニット中のマクロサイクル構造のサイズ変換にも成功し、環状の側鎖構造を有する多環状高分子と、主鎖中に環状構造が導入されている高分子とのトポロジー変換を達成した。
|
