2020 Fiscal Year Annual Research Report
高分子鎖からなるソフトな巨大カゴ状分子システムの構築
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19K22209
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
佐藤 敏文 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80291235)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 拓矢 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30525986)
磯野 拓也 北海道大学, 工学研究院, 助教 (70740075)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | 特殊構造高分子 / 精密高分子合成 / カゴ型高分子 / 星型高分子 / 超分子化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、高分子鎖からなる巨大カゴ状分子の合成と構造・物性研究を行うと同時に、カゴの表面／内面の機能化による新規材料創出に挑戦し、「ソフトな巨大カゴ状分子」を新たなカテゴリーのカゴ状分子システムとして確立すること目標としている。
今年度も昨年度に引き続き、ソフトな高分子鎖であるポリカプロラクトン（PCL）を主査骨格とした巨大カゴ状分子の合成ならびに構造・物性評価を重点的に行った。昨年度までに、星型PCLの分子内連鎖的環化によりカゴ状分子の合成に成功しており、今年度はこの手法をさらに発展させることで、カゴ状ユニットが一分子内に高密度に連なった構造体（カゴ型グラフトPCL）の構築に挑戦した。すなわち、星型PCLの各末端にノルボルネニル基を有するマクロモノマーを大希釈条件下でGrubbs第3世代触媒を用いて環化重合させることによりカゴ型グラフトPCLを得た。興味深いことに、カゴ型グラフトPCL全体の分子量がほぼ同等であるにも関わらず、側鎖カゴ型ユニット中のアーム数が増加するに従って分子サイズ（流体力学的半径）が減少することが示された。このような傾向はカゴ状ユニット単体では確認されず、カゴ状ユニットを高密度に集積することで初めて発現する性質であることが判明した。また、ここで確立した合成法は種々の高分子主鎖骨格に適用可能であり、例えばポリエチレンオキシドやポリ乳酸などからなるカゴ型グラフトポリマーの合成にも成功している。このような構造体はカゴ状構造単体では達成できない高効率なゲスト分子取り込みなどの超分子化学的な機能性発現に興味が持たれる。
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