2020 Fiscal Year Research-status Report
分子設計に基づくアンビデキストラウスゲル化剤の創製とその非相溶系溶媒への応用
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19K05440
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
柘植 顕彦 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (80179986)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | アンビデキストラウスゲル化剤 / 水素結合 / アミノ酸骨格 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、ソフトマテリアルが注目されている。 その中でゲルは典型的なソフトマテリアルであり、物質科学の中で最も重要な分野の一つであり、ゲルのしなやかでやわらかいという特性を活用することで、新規機能性材料、あるいは生体材料の開発が可能になるものと考えられる。 これまで多種多様なゲル化剤が開発されているが、それらは水をゲル化するヒドロゲル化剤と有機溶媒をゲル化するオルガノゲル化剤とに大きく分類することができ、それぞれ様々な機能性を付与した「機能性ゲル化剤」としての開発研究が世界中で活発に展開されている。 しかしながら、水と有機溶媒（特に非極性な有機溶媒）の両方をゲル化できるゲル化剤（アンビデキストラウスゲル化剤）は、非常に限られており、これまで系統的な研究例はほとんどない。 そこで本研究では、両親媒性化合物を基盤とした新規アンビデキストラウスゲル剤の開発を目的とした。 グルタミン酸骨格とベンゼン環を基盤とした化合物群に関する研究に引き続き、アスパラギン酸骨格を有する新規アンビデキストラウスゲル剤の合成を系統的に行った。 ここでも分子構成ユニットの１）疎水性長鎖アルキル基部位、２）親水性長鎖部位に着目して、多様な化合物群の合成を行い、アンビデキストラウスゲル化能を有するゲル化剤を得ることができた。 さらに、親水基としてエタノールアミン部位を導入した化合物に関しても、アルキル鎖長（ｎ）に依存したアンビデキストラウスゲル化能を明らかにすることができた。
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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
優れたアンビデキストラウスゲル化能を発揮するためには、水と有機溶媒に可溶であることが要求される。 すなわち両親媒性的な特性が重要であることから、まずは、疎水性基と親水性基を併せ持つ化合物の合成を行った。 アスパラギン酸骨格を基本とし、親水性エチレングリコール鎖と疎水性アルキル鎖を導入した化合物群を合成した、それらはベンゼン、トルエン、水に対してゲル化能を示すことを見出した。 また、対応するグルタミン酸骨格から構成される化合物と比較検討することで、分子構造とアンビデキストラウスゲル化特性の相関関係を明確にしつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず分子の形状（構造異性体）とアンビデキストラウスゲル化能との相関関係について調べる。 具体的には、疎水基と親水基を併せ持つ二置換ベンゼン型の化合物において、オルト、メタ、パラ異性体をそれぞれ合成し、その形状に着目して、ゲル特性を明確にする。 グルタミン酸骨格、アスパラギン酸骨格以外の主骨格と芳香環を基盤とした化合物群の合成とゲル化特性を調べる。 ここでは分子構成ユニットの３）水素結合部位、４）芳香族部位に着目して、長鎖アルキル基と親水性長鎖部位を併せ持つ化合物の系統的な合成を行い、アンビデキストラウスゲル化能を有するゲル化剤を開発する。 ゲル形成には分子ネットワークの形成が不可欠であり、水素結合部位、及びπ－π相互作用を示す芳香族部位は重要な働きをする。 具体的には、アミノ酸部位として、グルタミン酸にバリン、ロイシンやフェニルアラニンを結合させた部位の導入を行う。 また、芳香族部位としては、ベンゼン環の代わりにナフタレン、アントラセン、ピレン部位を導入する。 合成した化合物のゲル化能を調べ、それらと分子構造との相関関係を明確にする。 次に非相溶系二成分から成る単一ゲル層の特性解明を行う。 アンビデキストラウスゲル化剤を用いることで、溶液状態では混ざることのない二成分系（例えば、水とトルエンなど）をゲル化することができる。 すなわち、非相溶系の二成分（例えば、水とトルエン）が単一のゲル層として得られることが期待でき、このゲル層の構造特性には非常に興味が持たれる。 この特性について、SEM、ＡＦＭ等を駆使して詳細に検討する。
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| Causes of Carryover |
予定していた試薬類、消耗品の消費が少なかったため。
次年度に予定している新規有機化合物の合成に使用する。
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Research Products
(5 results)
