Precision oxidative polymerization catalyzed by an artificial enzyme to synthesize aromatic polyethers with high performances and functions

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K05610
• Research Institution: Okayama University of Science
• Principal Investigator: 東村 秀之 岡山理科大学, 理学部, 教授 (00562224)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 人工酵素 / フェノール類 / 酸化触媒 / 芳香族ポリエーテル

Outline of Annual Research Achievements

本研究者は、人工酵素触媒によるフェノール類の精密酸化重合という低環境負荷・低コストの重合法を見出しており、先端材料に不可欠な芳香族ポリエーテル類を高選択的に合成することに成功している。本研究では、人工酵素触媒の特徴を最大限に引き出し、得られるポリマーのさらなる高性能化と機能性の付与により、本法のスコープを拡大することを目指す。
具体的には、（A）これまでに得られたポリマーをポスト官能化し、分子間に空隙を持たせて誘電率を低くする。(B)反応性基をもつポリマーを合成し、発泡剤共存下での熱架橋により多孔質化させ、誘電率をさらに低くする。(C)push-pull置換基をもつポリマーを合成し、高誘電性を発現させる。（A）及び（B）のポリマーは高速通信デバイスの絶縁材料として、（C）のポリマーは、高耐熱性フィルムコンデンサー材料として有望である。
2020年度は、主に（A）と（C)について取り組んだ。（A)のターゲットである分子間に空隙を持つポリマーとして、2-(2-アダマンチル)フェノールを人工酵素触媒を用いて酸化重合することにより、新規ポリマーを得ることができた。本ポリマーはアダマンチル側鎖の立体障害により分子間空隙を形成し、低誘電率化が期待できる。また（C)については、2-位に電子供与性基を、5-位に電子吸引基をもつ、新規モノマーの2-メトキシ-5-シアノフェノールの酸化重合を検討した。人工酵素触媒では2-メトキシ基の隣接基関与で重合が阻害することが予想されたが、フリーラジカルを生じる従来触媒で新規ポリマーが得られることを見出した。本モノマーは、パラ位置換のpush-pull効果でポリマーの高誘電性が期待され、フェノールの2,5-位置換としたことでフリーラジカルでも高選択性を発現したと考えられる。

Current Status of Research Progress

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

Reason

（A)については、重合後のポリマー変性でなく、重合前のモノマー修飾という、より簡便な方法で、目的物を得ることができた。（C）については、モノマー構造の設計により、ポリマーの高機能性だけでなく、重合における高選択性も発現させることができた。

Strategy for Future Research Activity

今後は、上記(A)と(C)で得られた新規ポリマーについて、重合条件の詳細検討を行い、誘電率等の基本物性を把握する。また（B)については、予備検討として2-エチニルフェノールの酸化重合を行ったが、モノマー純度が低いことが判ったので、精製から再度検討予定である。

Causes of Carryover

酸化重合の反応装置を大幅に増強するため、当該年度を40万円増額したが、該反応装置を予定より安価に導入することができたので、予算計画を元に戻す。