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2021 Fiscal Year Annual Research Report

嵩高いジスルフィド結合をもつ環状分子による空間連結型高分子の構築

Research Project

Project/Area Number 21J20562
Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

高嶋 力任  東京工業大学, 物質理工学院, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2021-04-28 – 2024-03-31
Keywords動的共有結合 / 超分子 / 高分子 / 環状高分子 / ジスルフィド / 空間連結型高分子 / 電荷移動錯体 / 大環状分子
Outline of Annual Research Achievements

ビス(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-イル)ジス ルフィド(BiTEMPS)骨格は加熱するだけでラジカル的に開裂し、発生したラジカルを介して結合交換反応を引き起こす。本研究では、BiTEMPS骨格で連結された動的な大環状分子 (MM) を用いた『空間連結型の高分子』の合成方法を確立することを目的に研究を行っている。2021年度は、MM中に超分子相互作用部位としてナフタレンジイミド骨格とアルコキシナフタレン骨格を導入し、それらの相互作用を駆動力とした環状高分子と環状高分子が空間的に連結した高分子 (MICP) の合成を試みた。合成したモノマーの超分子相互作用について、UV-visスペクトルやプロトンNMRから確認した。それらMMの重合系中において超分子相互作用を最大限高める条件として、バルク重合に着目した。今までの研究で、得られたMMは結晶性が高く常温で固体であったため、高温条件でもバルク重合が進行しなかった。そこで、バルク重合可能な液状の大環状モノマーを新しく開発しそれらMMの重合の挙動およびその生成物をレオメーターやGPCで分析した。その結果、MICPの生成を示唆する結果が得られたため「BiTEMPS含有大環状分子に超分子相互作用導入することでMICPを加熱のみで得る」というコンセプトが実証された。すでにこの成果について論文を執筆し、論文はMacromolecules誌に掲載された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

すでに1報査読付きの論文が受理されている。また、現在、空間連結型高分子(MICP構造)のより効率的な合成法の模索とその構造・特性の評価を試みている。さらに、大環状モノマーの重合挙動の調査なども進めておりMICP合成に重要な知見を深めるている。以上のように研究は順調に進んでおり、今年度も論文を投稿できる準備ができている。

Strategy for Future Research Activity

大環状モノマーを利用したカテナンやロタキサンの合成手法を確立する。得られたカテナン構造中に 重合活性部位を導入し架橋剤とすれば、ビニルモノマーと共重合させることでカテナンで架橋された架橋高分子の合成へ展開できる。この時に用いる大環状モノマーの分子構造を変えることで、カテナン架橋における架橋点の分子運動制御についても検討する。カテナン構造で架橋された架橋高分子の物性評価 は、フィルムやゲルを作製し、引っ張り試験や動的粘弾性試験、熱機械分析など用いて行う。 物性評価を通じて、架橋点のカテナン構造の運動性が架橋高分子のマクロな物性に与える影響を明らかにする。また、その他、大環状モノマーの重合メカニズムの詳細を解明するなど、大環状モノマーについての知見を深める。

  • Research Products

    (11 results)

All 2022 2021

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] Synthetic Strategy for Mechanically Interlocked Cyclic Polymers via the Ring-Expansion Polymerization of Macrocycles with a Bis(hindered amino)disulfide Linker2021

    • Author(s)
      Takashima Rikito、Aoki Daisuke、Otsuka Hideyuki
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 54 Pages: 8154~8163

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.1c01067

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Synthetic strategy for mechanically interlocked cyclic polymers using the exchange reaction of bis(hindered amino)disulfide2022

    • Author(s)
      Takashima Rikito、Aoki Daisuke、Otsuka Hideyuki
    • Organizer
      ACS spring 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 嵩高いジスルフィドの交換反応を利用した環状高分子が空間的に連結した高分子の合成2021

    • Author(s)
      高嶋力任,青木大輔,大塚英幸
    • Organizer
      第70回高分子年次大会
  • [Presentation] 糖由来ポリカーボネートの合成とそのリサイクルシステムの構築2021

    • Author(s)
      阿部拓海,高嶋力任,青木大輔,大塚英幸
    • Organizer
      第70回高分子年次大会
  • [Presentation] 嵩高いジスルフィドの結合交換反応を用いた環状高分子が空間的に連結した高分子の合成2021

    • Author(s)
      高嶋力任,青木大輔,大塚英幸
    • Organizer
      第70回高分子討論会
  • [Presentation] 均一な網目構造をもつゲルの合成を志向したマレイミドフェニルイソシアネートによる高分子修飾反応の開発2021

    • Author(s)
      高嶋力任,大平征史,青木大輔,リシャン,大塚英幸
    • Organizer
      第70回高分子討論会
  • [Presentation] バイオベースポリカーボネートの合成とその新規リサイクルシステムの構築2021

    • Author(s)
      阿部拓海,高嶋力任,青木大輔,大塚英幸
    • Organizer
      第70回高分子討論会
  • [Presentation] Polymer modification with maleimidophenyl isocyanates: their applications to the synthesis of block copolymers and functionalization of bio-based furan polymers2021

    • Author(s)
      Takashima Rikito、Kida Jumpei、 Aoki Daisuke、Otsuka Hideyuki
    • Organizer
      Pacifichem 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Thermally induced radical ring-expansion polymerization based on dynamic property of bis(hindered amino)disulfide-containing macrocycles2021

    • Author(s)
      Takashima Rikito、Aoki Daisuke、Otsuka Hideyuki
    • Organizer
      Pacifichem 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Utility of Dynamic Behavior of Cyclic Monomer with a Bis(hindered amino)disulfide Linker for the Preparation of End-functionalized Polymers2021

    • Author(s)
      Hirogi Yokochi、Rikito Takashima、Daisuke Aoki、Hideyuki Otsuka
    • Organizer
      Pacifichem 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Chemical Recycling of Carbohydrate-based Aliphatic Polycarbonate,2021

    • Author(s)
      Takumi Abe、Rikito Takashima、Daisuke Aoki、Hideyuki Otsuka
    • Organizer
      Pacifichem 2021
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-12-28   Modified: 2023-08-01  

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