2021 Fiscal Year Research-status Report
Template synthesis of cyclic polymers utilizing nanographenes
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21K19009
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
関谷 亮 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (00376584)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | ナノグラフェン / グラフェン / 炭素材料 / 高分子材料 / ポリマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではナノグラフェンをテンプレートとして用い、環状ポリマーの合成を目指すものである。ナノグラフェンはエッジ部分にカルボキシ基が多数存在し、それに反応活性な有機置換基を導入することで、機能性ナノグラフェンを合成することができる。有機置換基間の距離は１０Å程度であることがわかっており、これを利用することで、有機置換基同士を化学結合で連結し、環状ポリマーを得ることができる可能性がある。研究初年度は環状ポリマーの前駆体となる有機置換基の設計合成とテンプレートとして機能するナノグラフェンの合成を行う分画を行った。
エッジ部分での結合形成に必要な有機置換基の合成を行った。具体的には、芳香環のメタ位に二重結合を有する反応活性な部位を導入した有機置換基を設計した。これはオレフィンメタセシスにより炭素炭素結合を形成することを目的としたためである。有機置換基はいくつかのルートで合成を試み、最適なルートを確立した。有機置換基の構造については各種分光法により確認した。一方、テンプレートとして必要なナノグラフェンの合成は研究者のグループにより確立された方法で行い、目的のナノグラフェン混合物を得た。この混合物を研究者のグループにより確立された分画法によりサイズ分画を行い、目的のサイズのナノグラフェンを得た。
研究成果に関しては、ナノグラフェンの研究を及び関連分野について学会発表を行い、それらについて学術論文の作成と投稿を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究初年度の目標はナノグラフェンに導入する有機置換基の設計合成と、テンプレートとして必要なナノグラフェンの分取である。
有機置換基の設計合成に関しては関連する研究を基盤とし、芳香環のメタ位にオレフィンメタセシスによる炭素―炭素結合形成が可能な部位を導入した有機置換基の設計を行った。合成に関してはいくつかの合成スキームについて試し、最適と思われる合成スキームを確立した。目的の有機置換基に成功し、各種分光法によりその構造を確認した。
ナノグラフェンの分取に関しては、これまで研究者の研究により確立した方法によりナノグラフェンを酸化的分解により得た。このナノグラフェンをやはり研究者の研究により確立した複数の透析膜を連続的に用いる方法によるサイズ分画を行うことで、目的とするナノグラフェンの分取を達成した。
関連するナノグラフェンの研究についても順調に研究成果を上げ、学術論文および依頼論文の執筆・投稿・公開までを行った。学会活動に関しても各種学会に積極的に参加し、研究成果の発表と情報の収集を行った。
以上の結果より、「おおむね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
候補となる有機置換基の合成に成功し、かつテンプレートとして用いるナノグラフェンの分画を達成した。そこで、次のステップである有機置換基のナノグラフェンのエッジへの導入を行う。エッジ部分への導入に関しては研究者の研究により確立した方法を用いる。すなわち、エッジ部分に存在するがん酸素官能基を反応活性な状態に化学的に変換し、その後この活性化されたナノグラフェンと有機置換基との反応を行うことで目的のナノグラフェンを得る。化学修飾ナノグラフェンの帰属の方法については既に確立しており、その方法に基づいて行う。最終的にはエッジ部分での反応を行い、有機置換基同士の反応が起こることを確認する。反応が予想通り進行した場合は、反応部位の切り出しを行う。反応がいかない場合は、有機置換基の再設計が必要であるので、それを行う。その後の方針は上に記述した方針で行う。
ナノグラフェンの研究成果についてはすでにいくつかの成果を上げつつあり、それらについて順次学術論文として投稿・発表することを予定している。学会活動についても積極的に行う予定である。
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