2013 Fiscal Year Research-status Report
キラルナノ空孔をらせん状に配列した高分子分離膜の創製
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25390002
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
寺口 昌宏 新潟大学, 自然科学系, 助教 (30334650)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | らせんポリマー / ナノ空孔 / 分離膜 / 光学分割 / 光学活性ポリマー / らせん選択重合 / 誘起片巻きらせん構造 / 溶媒効果 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、有機高分子膜の膜状態での反応により、「不斉情報を転写したキラルナノ空孔をらせん状に配置した高分子膜」を合成し、その機能の１つとして光学異性体の高速かつ完全分離について検討することである。
本年度は、初期段階として、光学活性基を階層的に配列した高分子膜を合成するための片巻きらせん構造を持つ高分子を新たに合成した。
まず、本研究課題では高分子主鎖の階層構造を利用して、光学活性基を階層的に配列制御することが重要であるため立体規則性重合を利用して、らせん選択重合による片巻きらせん構造を持つポリフェニルアセチレン誘導体の合成を行った。また、キラル溶媒による相互作用を利用した誘起片巻きらせん構造を有するポリジフェニルアセチレン誘導体の合成を行った。
モデルとしてアキラルなシリル基であるトリメチルシリル基を有するポリ（4-トリメチルシリルジフェニルアセチレン）を五塩化タンタル触媒およびテトラブチルスズ共触媒を用いて重合した。生成したポリマーのテトラヒドロフラン溶液の円偏光二色性（CD）スペクトル測定において、主鎖を含むポリマーの吸収領域にコットン効果が見られないことから不斉ならせんねじれ構造を持たないことが確認できた。このポリマーを光学活性なD-あるいはL-リモネン中80℃で８時間以上加熱すると、CDスペクトルにコットン効果が現れ、主鎖に片巻きらせん構造が誘起されたことが確認できた。また、このポリマーのトルエン溶液をキャストすることで透過測定可能な丈夫な膜が得られることが確認できた。
4-(p-ホルミルベンジルオキシ)-3,5-ビス(ヒドロキシルメチル)フェニルアセチレンに対してイミン結合形成を利用して種々の置換基を導入し、それらモノマーのキラルなロジウム触媒系によるらせん選択重合により片巻きらせんポリマーを合成することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
種々のアキラルおよびキラルな置換基を有するポリジフェニルアセチレンの合成を行い、その片巻きらせん構造の解明、成膜性の確認を行うことを予定していたが、十分な量のモノマーおよびポリマーの合成が進んでいない。これは、最初に合成したポリジフェニルアセチレンが予想以上に分子量が高くなったことにより、溶解性の低下などから、十分に高い濃度で製膜用のキャスト液を調製することが困難であったことによる。
しかし、現状は重合条件の検討により分子量を抑えることに成功しているため、順次ポリマー合成を進める予定である。すでに合成したポリマーについては、透過測定に使用可能な十分に丈夫な膜が得られることを確認できている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ポリジフェニルアセチレン系、ポリフェニルアセチレン系について種々のアキラルおよびキラルな置換基を有するポリジフェニルアセチレンの合成を行い、その片巻きらせん構造の解明、成膜性の確認を行うとともに、膜状態での脱置換反応により膜中へのナノ細孔の生成を行う。
合成したナノ空孔を階層的に持つ高分子多孔膜の機能として、光学異性体分離を検討する。本研究課題で合成した膜は不斉ナノ空孔が階層的（片巻きらせん状）に連続して配置した構造を持ち効率の良い分離と高速な透過が期待できる。主鎖が片巻きらせん構造のポリマー、主鎖が不規則なコンホメーションのポリマーについて同様の反応を行い、透過実験のブランク測定を行い階層的に配列した不斉ナノ空孔の効果の解明を試みる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
最初に合成したポリジフェニルアセチレンの分子量が予想以上に高くなり、溶解性の低下などから、十分に高い濃度で製膜用のキャスト液を調製することが困難であったために重合条件の最適化に時間を要し、当初予定していたモノマーの合成を初年度に終えることができなかった。従って、それらモノマーおよびポリマーの合成に充当する予定であった予算を使用しなかった。
次年度使用予定の予算は初年度予定していた通り、主に新規モノマー、ポリマーの合成に関する試薬、ガラス器具等の消耗品費としての使用を予定している。
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Research Products
(2 results)
