Design and synthesis of ester-free type degradable polymers as alternatives to the five major polymers

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02799
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35020:Polymer materials-related
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: AJIRO Hiroharu 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (50437331)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 生分解性高分子 / トリメチレンカーボネート / 高分子合成

Outline of Final Research Achievements

We synthesized approximately 30 new derivatives of trimethylene carbonate (TMC), emphasizing our unique ester-free approach, providing them as monomers for new degradable polymers. Substituents introduced into the side chains include bulky aromatic substituents, cycloalkyl groups, photo-crosslinkable cinnamyl groups, various cyclic substituents, and so on. We demonstrated that the chemical structure of these side chains allows for the control of thermal resistance, mechanical strength, as well as hydrophilicity and functionality of the resulting polymers. Furthermore, we prepared polymer materials by blending the new biodegradable polymers with natural polymers such as cellulose and chitosan, showing that their thermal properties and mechanical strength can be controlled by the polymer structure.

Free Research Field

高分子合成

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

学術的意義は、エステルフリー型の新しいトリメチレンカーボネート誘導体を分子設計して実際に合成し構造解析したこと、これらの重合反応特性を明らかとしたことである。得られた新規高分子化合物の熱的特性・力学特性を分析し、新規の化学構造と物性を相関させたことにも、意義がある。
社会的意義は、環境低負荷型分解性高分子として分解性高分子を多様化し、多様な高分子材料を提供可能となった点である。分解性高分子は化学構造および物理的特性が限られており、様々な用途に向けて利用可能となる点に意義がある。分解しても分解生成物は中性を維持するという特徴は、多くの実用の場面で有利な特徴となると期待される。