2019 Fiscal Year Research-status Report
Synthesis of polysaccharide-based block copolymers via olefin metathesis and evaluation of their physical properties
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19KK0163
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
上高原 浩 京都大学, 農学研究科, 教授 (10293911)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉岡 まり子 京都大学, 農学研究科, 准教授 (30220594)
杉村 和紀 京都大学, 農学研究科, 助教 (30711783)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| Keywords | セルロースエステル / セルロースエーテル / ブロックコポリマー / オレフィンメタセシス / デキストラン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
石油由来ポリマーを代替し得る生分解性の天然多糖ベースの機能性材料の開発を目指し、オレフィンメタセシス反応を鍵反応とした多糖系ブロックコポリマー（A. セルロース系ブロックコポリマーならびにB. デキストラン系ブロックコポリマー）の合成スキームについて、共同研究先のアメリカ合衆国Virginia Tech、Kevin J. Edgar教授とZoomを使った遠隔会議を行った。
A. セルロース系ブロックコポリマーの合成については、まず、工業的に重要な汎用エステル誘導体である“セルロースアセテートCA”と、コレステリック液晶（ラセン積層構造）を形成する“エチルセルロースEC”（エーテル誘導体）の2つを出発試料に選択した。次に、CAと相溶／非相溶なビニルポリマー、ECと同じ／逆のラセン旋回方向のコレステリック液晶形成能を有する(アシル化)EC、をそれぞれの対ブロック鎖（第2成分）とし、オレフィンメタセシス反応に適したセルロース鎖/第2セグメント鎖の末端機能化とブロック化スキームについて、意見交換を行った。特に、簡便且つ選択的なオレフィンメタセシス反応の条件や、反応中におけるエステル・エーテル基の脱離あるいは分子量低下を防ぐ方法について、有効な合成スキームが確認されつつある。
B. デキストラン系ブロックコポリマーの合成については、還元末端あるいは非還元末端への官能基導入と、導入するブロック鎖（第2成分）、オレフィンメタセシスの反応条件について、意見交換を行った。なお、いくつかのデキストラン系ブロックコポリマーについては、既にEdgar研究室にて合成が開始されている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウイルスが蔓延し、2020年3月に予定していた共同研究先への訪問と打ち合わせをキャンセルせざるを得なかったため、オレフィンメタセシス反応による多糖系ブロックコポリマーの合成に関する具体的な実験ノウハウを蓄積できていない。ただし、出発試料の選定を終えるとともに、オレフィンメタセシス反応の条件検討や、エステルあるいはエーテル化セルロースの分子末端への機能性官能基の導入といった、こちらで着手可能な実験は行えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現時点では、新型コロナウイルスの蔓延状況の収束が見えず、今年度（2020年度）に予定していた杉村博士のアメリカ長期滞在を断念せざるを得ない状況にある。そのため、Zoomを使った遠隔会議を1ヶ月に1回程度開催し、研究の進捗を検討する方針である。
まずは、こちらで既に十分な合成ノウハウを有するクリック反応（Huisgen1,3-双極子付加環化反応）により、各種セルロース系ブロックコポリマー（CA-block-ビニルポリマー、EC-block-(アシル化)EC）を合成する。具体的には、CAまたはECの還元末端にアジド基（-N3）を導入し、ついでアルキン基（-C≡C-）を導入したビニルポリマーあるいは(アシル化)ECと反応させる。並行して、オレフィンメタセシス反応に適したセルロース鎖/第2セグメント鎖の末端機能化を検討する。
デキストラン系ブロックコポリマーについては、薬物輸送システムDDSへの応用を目指して、分子設計による親／疎水性のミセル形成能・ゲル形成能の制御を試みる。導入するブロック鎖（第2成分）を選択するとともに、オレフィンメタセシスの反応条件について、検討を進める。
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| Causes of Carryover |
予定していた出張、すなわちPhiladelphiaで開催される予定であったアメリカ化学会年次大会への参加および発表、共同研究者であるVirginia TechのKevin Edgar教授研究室訪問と研究打ち合わせがCOVID-19の影響でキャンセルされたため。
翌年度として請求した助成金と合わせた使用計画は下記の通りである。
アメリカへの出張と共同研究が最も大きなウエイトを占める予定である。今後、アメリカの入国制限が解かれ次第、計画通り研究分担者の杉村和紀助教がアメリカでの研究を開始する。
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