2020 Fiscal Year Research-status Report

Precise analysis and multidimensional control of LCST behavior of monofunctional dual stimuli-responsive polymers in organic solvents

Research Project

Project/Area Number	19K05587
Research Institution	Osaka City University
Principal Investigator	佐藤絵理子大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (30422075)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	下限臨界共溶温度 / オルガノゲル / 刺激応答性ゲル / 光応答性 / 共貧溶媒
Outline of Annual Research Achievements	本研究は、クロロホルムなどの非プロトン性有機溶媒中におけるクマリン誘導体ポリマーの下限臨界共溶温度（LCST）挙動の詳細な解析および刺激応答性の多次元制御を行うことを目的とする。クマリン誘導体ポリマーは、単一の官能基が温度と光に応答する「一官能二重刺激応答性ポリマー」であり、共重合によって複数の刺激応答性基を導入した従来の二重刺激応答性ポリマーでは達成困難な「刺激応答部位の均一分散・高密度導入」が可能であることから、高感度な刺激応答性材料としての応用が期待される。 2020年度は、主としてクマリン誘導体ポリマーのクロロホルム溶液への第三成分の添加による温度応答性制御に取り組んだ。ナフタレンやクマリン誘導体などの共役した平面構造をもつ芳香族化合物を第三成分として添加することにより、温度応答性の鋭敏さを保持したまま、応答温度を制御することに成功した。また、応答温度を上昇させる効果のある第三成分とクマリン誘導体ポリマー間に特異的な分子間相互作用が存在することを示唆する分光学的データを得ており、将来的に第三成分の積極的な分子設計を行うための基礎的知見と言える。さらに、前年度の研究過程で、N,N-ジメチルホルムアミドなど非芳香族系の化合物を添加した際、特異な温度応答挙動を示すことが示唆されており、これを新たな課題として詳しく検討した結果、クロロホルムとN,N-ジメチルホルムアミドはクマリン誘導体ポリマーの良溶媒であるが、混合溶液は共貧溶媒として働くことを見いだした。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason 1年度分の計画であった芳香族系の第三成分の添加によるクマリン誘導体ポリマークロロホルム溶液の温度応答性制御を達成し、ポリマーと添加物の間に相互作用が存在することを分光学的に明らかにした。さらに、前年度の研究過程で見いだした非芳香族系化合物の添加効果について詳しく検討し、共貧溶媒性を示すことを新たに見いだした。
Strategy for Future Research Activity	第三成分の添加によってクマリン誘導体ポリマーのクロロホルム溶液の温度応答性を制御可能という研究成果をさらに発展させ、光照射などの外部刺激によって第三成分の構造を変化させることで温度応答性を制御することを検討し、非プロトン性有機溶媒中での温度応答性の多次元制御を目指す。また、本研究への取り組み過程で新たに見いだしたクマリン誘導体ポリマーに対して共貧溶媒性を示す系について、他の混合溶媒について検討すると共にその発現メカニズムに関する検討を行う。
Causes of Carryover	2020年度は、コロナ禍により大学構内での研究活動（実験）が2ヶ月程度禁止されたため、試薬や消耗品等の購入が予定より少なかった。2020年度に使用しなかった分は、さらに実験効率の向上を目的とした消耗品の購入や、論文の英文添削費用などに充て、効率的な研究推進および成果公表を図る。