2011 Fiscal Year Annual Research Report
新奇多環状トポロジー高分子の精密設計に基づくブレークスルー機能の創出
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23350050
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
手塚 育志 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (80155457)
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| Keywords | トポロジー高分子 / ESA-CF法 / 高分子トポロジー化学 / 新奇多環状高分子 |
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| Research Abstract |
申請者らはこれまでに、環状オニウム塩基を有する末端官能性高分子前駆体(テレケリクス)の高分子間静電相互作用による自己組織化と選択的共有結合変換を組み合わせた効率的合成システム(ESA-CF法)を基礎に、右のスキームに示す多環状トポロジー高分子およびこれらと直鎖状高分子セグメントを組み合わせたハイブリッド・トポロジー高分子の精密設計を進めてきた。本研究では、さらにこれを発展させるとともに、広範な環状トポロジー高分子による画期的ブレークスルー機能を創出することを目指した。これによって、今後この分野の研究を基礎・応用両面で牽引する技術基盤を確立する。
本研究では、高分子合成化学の到達点を大きく前進させる新奇多環状高分子の効率的・実用的合成プロセスを開発した。具体的には、(1)三環状高分子トポロジーのうち二重縮合型、および(2)四環状高分子トポロジーのうち、「非平面グラフ」としてのユニークなトポロジー幾何学的性質を持つ、三重縮合型トポロジーに焦点を絞り研究を推進した。これらはいずれも世界に先駆けての合成となるもので、高分子材料化学を超えて、ナノテクノロジーによる新材料創製を推進する基盤技術としても期待される。加えて本研究では、高分子の「かたち」に基づくブレークスルー機能の創出を目指し、(1)環状ブロック共重合体のトポロジー効果に基づく新奇ミセル・ベシクル特性の創出、(2)分子ねじれ単位を含む環状高分子の合成とメカノケミカル特性評価、および(3)アミノ酸、糖、核酸などのバイオ機能単位、および金属配位子、フォト、エレクトロ、マグネト機能単位を含む環状および多環状高分子(Functional Rings)の設計・合成についても検討を進めた。これらを統合し、高分子の「かたち」(トポロジー効果)に基づく新規な特性・機能を実現する「高分子トポロジー化学」体系を構築する。
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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
平成23年度中に研究成果をJournal of the American Chemical Societyに論文発表した。(Sugai, N. ; Heguri, H. ; Yamamoto, T. ; ^*Tezuka, Y. A Programmed Polymer Folding : Click and Clip Construction of Doubly Fused Tricyclic and Triply Fused Tetracyclic Polymer Topologies, J.Am.Chem.Soc.2011, 133, 19694-19697.)さらに、招待講演を含む多数の学会発表を行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これらの成果を踏まえ、さらに3種(α、β、およびγグラフ図形)の高分子トポロジー設計に挑戦する。このうちγグラフ高分子は、これまでに申請者らが確立したESA-CF法およびclick法を適用し、双環状手錠型高分子の特定の位置にアリル基を導入した高分子前駆体を合成し、さらにメタセシス縮合環化反応することによって合成できる。また同様に、アリル基を導入したスピロ型3環状高分子前駆体を合成し、さらにこれをメタセシス縮合環化すると、これまで例のない4環3重縮合高分子トポロジー構築も実現できると思われる。
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