水溶性デンドリマーのワンポット大量合成およびＵＶ硬化型分子カプセルへの応用

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K05451
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 青木 健一 東京理科大学, 理学部第二部化学科, 准教授 (40385943)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: デンドリマー / クリック反応 / マイケル付加反応 / ウレタン系正反応 / 分子カプセル / 紫外線硬化

Outline of Annual Research Achievements

デンドリマー型分子カプセルの創製と機能化を目指し、まず、骨格母体であるデンドリマーの大量合成法を検討した。当研究室では、これまでに、マイケル付加反応とウレタン形成反応の２種類の付加反応（クリック反応）を利用して、ポリアクリレートデンドリマーを大量合成する手法を開拓しているが、本研究課題では、その手法を改良し、３２末端まで世代拡張を行った。その結果、反応条件を最適化することにより、単分散性に優れた３２末端ポリアクリレートデンドリマー（Ａｃ３２）を大量合成することに成功した。また、反応溶媒や反応時間等を工夫することにより、すべての世代拡張工程をワンポットで行うことが可能となり、骨格母体であるデンドリマー合成を大幅に簡略化することができた。
得られたＡｃ３２の末端に、ピリジン中でメルカプトプロピオン酸を付加させることにより、末端にカルボン酸が露出したデンドリマー（ＣＡ３２）を合成できた。本デンドリマーは、希アンモニア水、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ性水溶液に高い溶解性を示すことが分かった。
つぎに、ＣＡ３２を０．５Ｍ－アンモニア水に溶解させ、疎水性ゲスト分子を添加し、その包接挙動を検討した。まず、ゲスト分子としてライハルト色素を選択したところ、本色素の溶解性が大幅に向上することが分かった。おそらく、ライハルト色素がＣＡ３２の内部空隙に包接され水媒体に高濃度で分散されたためと考えられ、現在詳細な解析を行っている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

新型コロナ感染防止対策をしながらの研究活動であったにも関わらず、初年度にデンドリマー型分子カプセル・プロトタイプの合成することができ、本研究課題は、おおむね順調に進展しているものと考える。

Strategy for Future Research Activity

初年度に合成したＣＡ３２分子カプセルについて、その包接能（包接可能なゲスト分子の種類、包接量、安定性・・・など）を総合評価するとともに、分光測定や２Ｄ－ＮＯＥＳＹ測定などにより、包接メカニズムを検討する。
上記の知見をもとに、より包接能に優れた水溶性デンドリマーを分子設計し、大量合成を試みる。また、ＣＡ３２の末端の一部に光重合や光二量化を起こす官能基を導入し、ゲスト分子を包接したデンドリマーの塗膜処理とＵＶ硬化を検討する。

Causes of Carryover

２０２０年度は、新型コロナウィルス感染防止のための自粛により、研究規模を縮小したため、消耗品（薬品類、ガラス器具など）の購入量が少なくなったため、約１２万円分の繰り越しが生じた。今年度は、次年度に比べ研究活動が再開できる見通しであるため、本繰り越し金を、消耗品として利用したい。