2019 Fiscal Year Research-status Report
Synthesis of Sequence-Controlled Silicones
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19K05468
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
松本 和弘 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究チーム付 (40512182)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | シリコーン / ポリシロキサン / シロキサン / 配列制御 / ワンポット合成 / 合成化学 / スピロ化合物 / 大環状化合物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シリコーン（ポリシロキサン）は、オイルやゴムなどの汎用製品からLEDの封止材や低燃費エコタイヤなどの高機能製品に至るまで幅広い分野で利用されている有用なポリマー材料である。しかしながら、現行のシリコーン合成法では、その主骨格を形成しているシロキサンの配列構造を精密に制御して合成することはできない。そこで本研究では、研究代表者がこれまでに開発しているワンポット配列制御合成法により数個～十数個のケイ素原子からなる配列制御されたオリゴシロキサンを合成し、これを重合させることでこれまでに誰も成し得ていないシリコーンの配列制御合成法を開発する。
令和元年度は、上記のワンポット配列制御合成法を用いてスピロ構造を有するオリゴシロキサンを合成し、これをトリス（ペンタフルオロフェニル）ボラン触媒存在下にてトリヒドロシランと交互共重合させることにより、そのスピロ構造を保持したままポリシロキサンが得られることを明らかにした。また、各種NMRやMALDI-TOFMSによる解析により、大環状体が選択的に得られることも判明した。加えて、得られたポリシロキサンが規則的にSi-H基を有することから、様々なオレフィン類とのヒドロシリル化を行った。その結果、エポキシ基や水酸基、クロロ基を有する有機基を定量的に導入することに成功した。
今回合成に成功したポリシロキサンは、そのスピロ環構造に起因して剛直であることから、従来の一本鎖状のポリシロキサンとは異なる物性を示すことが期待される。
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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
当初の研究計画の通り、アルコキシ基を２つ有するスピロシロキサン化合物を合成し、これをトリヒドロシランと交互共重合することによりポリマー化することに成功した。バックバイティングなどの副反応を効果的に抑制することで、スピロ環構造を保持したまま重合することができ、なおかつ得られたポリシロキサンは大環状構造を形成していることがわかった。また、このスピロ構造を有する大環状ポリシロキサンは規則的にSi-H基を有していることから、白金触媒による各種オレフィン類のヒドロシリル化を行うことで、定量的に修飾できることもわかった。スピロ構造を主鎖中に有する大環状ポリシロキサンの合成はこれが初めてである。
以上から、「（２）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 |
当初の計画の通り、両末端にアルコキシ基を有する配列制御オリゴシロキサンについて、令和元年度に実施したスピロシロキサン以外についても合成を行い、トリヒドロシランとの交互共重合を検討する。合わせて、令和元年度に見出したスピロ構造を有する大環状ポリシロキサンについて、オレフィンのヒドロシリル化やスピロ環の開環重合などを利用した硬化反応を行い、得られた硬化物の物性評価を検討する。
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| Causes of Carryover |
令和元年度は、研究代表者が材料・化学領域研究戦略部研究企画室企画主幹（主務）に異動になったため、次年度使用額が生じた（兼務で、材料・化学領域触媒化学融合研究センター触媒固定化設計チーム付であったため、研究は継続）。令和２年度は、再び材料・化学領域触媒化学融合研究センター触媒固定化設計チーム主任研究員に主務として復帰したため、翌年度分として請求した助成金と合わせて当初の研究計画を推進する。
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