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2014 Fiscal Year Research-status Report

らせん状の高分子動的鋳型によるカイラル型単層カーボンナノチューブ精製への挑戦

Research Project

Project/Area Number 26620034
Research InstitutionOsaka Prefecture University

Principal Investigator

太田 英輔  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20550320)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywordsポリマー / 高次構造 / らせん形分子 / 溶媒極性 / ホスト-ゲスト化学 / カーボンナノチューブ
Outline of Annual Research Achievements

本研究計画では、ジチエニルケトンとジエチニルベンゼン部からなるポリマーを合成し、その直鎖状、あるいはらせん状の高次構造を溶媒極性により制御し、らせん状構造において生じる内部空孔にさまざまなゲスト分子を包摂することを目指している。特に、カーボンナノチューブを包摂することができた際は、ホストとなるポリマーのらせん構造に対応したらせん形のカーボンナノチューブのみを包摂し、溶媒に可溶化することが可能と期待される。
本年度は、ジチエニルケトンとジエチニルベンゼンの各種誘導体を用いた共重合を検討し、目的とするポリマーの合成に成功した。ジエチニルベンゼン部には、さまざまなアルキル鎖導入した誘導体を用いてポリマーを合成しており、今後の検討によってポリマーの構造を変更する必要が生じた際も、すぐに対応できる状況にある。なお、ポリマーの分子量および分子量分散は、GPC法により決定済である。
現在、1H NMR・UV-Vis吸収・蛍光スペクトルを各種溶媒中で測定し、溶媒極性の変化によるポリマーの高次構造の変化について検討を進めている。これまで得られたポリマーは、スペクトルに溶媒の種類による大きな差異はみられず、高次構造が変化していないものと推定される。また、ジチエニルケトン部に対するプロトンの付加によってもコンホメーションが変化するかどうかを検討するため、酸の添加によるスペクトル変化についても検討したが、高次構造の変化について知見を得るには至っていない。
今後は、溶媒極性の変化によってより強固な相互作用を発現させるべく、ポリエチレングリコール鎖を導入したモノマーを用いてポリマーを合成する予定である。このポリマーでは、極性溶媒中では疎溶媒性効果によってポリエチレングリコール鎖が集合し、強力にポリマーの高次構造が規定されるものと期待される。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度は、交付申請書の平成26年度研究計画に記した、ジチエニルケトンとジエチニルベンゼンの共重合ポリマーの合成を完了できた。平成27年度の研究計画である高次構造の調査にもすでに着手しており、本研究は、研究計画の通りのスケジュールにて進展している。しかし、本研究計画の目的に掲げた、溶媒極性による高次構造の変化については、それを示す観測結果が得られておらず、これより先の研究においては、ポリマーの構造を適宜調整していく必要が生じている。本研究において採用している合成経路では、ポリマーの原料となるジエチニルベンゼン部にさまざまな置換基を導入することが可能であり、現在行っている検討において得られた知見をもとにポリマーの構造を最適化することは十分に可能である。以上の事項より、総合的に本研究計画の達成度は、「おおむね順調に進展している」と判断できる。

Strategy for Future Research Activity

上述のように、溶媒極性によるポリマーの高次構造の変化については未だ知見を得るには至っていない。そこ研究代表者は、現在アルキル鎖を導入しているジエチニルベンゼン部に、アルキル鎖に代えてポリエチレングリコール鎖を導入したポリマーを設計した。このポリマーでは、極性溶媒中では疎溶媒性効果によりポリエチレングリコール部が集合し、ポリマー主鎖部分が重なったらせん構造がより有利になると考えられる。これにより、非極性溶媒中ではランダムコイル構造、あるいは直鎖形構造をとり、極性溶媒中ではらせん形構造となるポリマーが実現できると期待される。
溶媒極性によるコンホメーションの制御を達成した後は、らせん形をとった際に生じる空孔に対し、様々なゲスト分子を包摂するかどうかを検討する予定である。特に、空孔のサイズからは、カーボンナノチューブの包摂を期待している。極性溶媒中でらせん形となったポリマーが、カーボンナノチューブを包摂して可溶化できたならば、この包摂挙動をもちいたカーボンナノチューブの精製に挑戦する。すなわち、極性溶媒にカーボンナノチューブをポリマーを分散し、可溶化した上澄み部のみをデカンテーションして、溶媒を非極性溶媒に置換すれば、ポリマーが包摂能をもたないコンホメーションに変化し、再度カーボンナノチューブが不溶化するはずである。このようにして得られたカーボンナノチューブの特性を評価し、本手法による精製の効果について検討したい。

  • Research Products

    (18 results)

All 2015 2014

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (13 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Bis(10-methylacridinium)s as a Versatile Platform for Redox-active Functionalized Dyes and Novel Structures2015

    • Author(s)
      T. Suzuki, T. Takeda, E. Ohta, K. Wada, R. Katoono, H. Kawai, and K. Fujiwara
    • Journal Title

      The Chemical Record

      Volume: 15 Pages: 180-294

    • DOI

      10.1002/tcr.201402073

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Theoretical Study Demonstrating that Silylene Bridging Brings about LUMO Energy Lowering without Increasing the Reorganization Energy for Single Electron Transfer2014

    • Author(s)
      E. Ohta, T. Ogaki, T. Aoki, and H. Ikeda
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 43 Pages: 755-757

    • DOI

      10.1246/cl.140023

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] One-pot Photochemical Synthesis of Novel Thienobis[1]benzothiophene with an Angularly-fused Structure that Promotes Unique Intermolecular S-S Contacts in the Crystalline State2014

    • Author(s)
      T. Ogaki, E. Ohta, A. Yamamoto, H. Sato, K. Mizuno, and H. Ikeda
    • Journal Title

      Tetrahedron Letters

      Volume: 55 Pages: 4269-4273

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2014.05.096

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Unexpected Formation of a Phenonium Ion-containing Salt by Single Electron-transfer Oxidation of a Cage Compound Possessing Triphenylamine Moieties2014

    • Author(s)
      Y. Kuramoto, Y. Matsui, E. Ohta, H. Sato, and H. Ikeda
    • Journal Title

      Tetrahedron Letters

      Volume: 55 Pages: 4366-4369

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2014.05.103

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] The "Excited State C-C Bond Cleavage―Luminescence" Phenomenon of a Biphenyl-substituted Methylenecyclopropane Triggered by Intermolecular Energy Transfer from Triplet Benzophenone2014

    • Author(s)
      Y. Matsui, T. Kido, E. Ohta, and H. Ikeda
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 50 Pages: 13963-13966

    • DOI

      10.1039/C4CC06847E

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] シリレン架橋型シクロオリゴチエニレンの理論化学的計算および合成研究2015

    • Author(s)
      太田英輔・大垣拓也・ 青木 徹・小田容己子・松井康哲・池田 浩
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会(2015)
    • Place of Presentation
      日本大学船橋キャンパス(千葉県・船橋市)
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [Presentation] ナフト縮環48π共役系シクロドデカチエニレンの分子構造,電子構造および合成の検討2015

    • Author(s)
      太田英輔・大和田琢磨・松井康哲・池田 浩
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会(2015)
    • Place of Presentation
      日本大学船橋キャンパス(千葉県・船橋市)
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [Presentation] Theoretical Investigation on Structure and Electronic Properties of Si-Bridged π-Conjugated Systems2015

    • Author(s)
      E. Ohta, T. Ogaki, T. Aoki, Y. Oda, Y. Matsui, and H. Ikeda
    • Organizer
      11th International Conference of Computational Methods in Science and Engineering
    • Place of Presentation
      ギリシャ(アテネ)
    • Year and Date
      2015-03-20 – 2015-03-23
    • Invited
  • [Presentation] Theoretical Study on Structure and Electronic Properties of Si-Bridged p-Conjugated Systems2014

    • Author(s)
      E. Ohta, T. Ogaki, T. Aoki, Y. Oda, Y. Matsui, and H. Ikeda
    • Organizer
      感応性化学種第2回若手国際シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪大学基礎工学国際棟(大阪府・豊中市)
    • Year and Date
      2014-12-09 – 2014-12-10
  • [Presentation] 電子輸送に有利なアクセプターを指向したケイ素架橋型π共役系の理論的検討と合成研究2014

    • Author(s)
      太田英輔・大垣拓也・ 青木 徹・小田容己子・松井康哲・池田 浩
    • Organizer
      第41回有機典型元素化学討論会
    • Place of Presentation
      宇部市文化会館文化ホール(山口県・宇部市)
    • Year and Date
      2014-11-27 – 2014-11-29
  • [Presentation] Theoretical Calculation for Electronic Properties and Synthetic Study of Si-Bridged π-Conjugated Systems2014

    • Author(s)
      E. Ohta, T. Ogaki, T. Aoki, Y. Oda, Y. Matsui, and H. Ikeda
    • Organizer
      International Symposium on Integrated Synthesis-9
    • Place of Presentation
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県・淡路市)
    • Year and Date
      2014-11-14 – 2014-11-15
  • [Presentation] 有機薄膜太陽電池の高効率化を目指した革新的ケイ素架橋型アクセプターの創成2014

    • Author(s)
      太田英輔
    • Organizer
      和歌山大学・大阪府立大学「工学研究シーズ合同発表会」
    • Place of Presentation
      浪切ホール(大阪府・岸和田市)
    • Year and Date
      2014-11-10 – 2014-11-10
    • Invited
  • [Presentation] Theoretical Investigation on Electronic Properties and Synthetic Study of Si-Bridged π-Conjugated Systems2014

    • Author(s)
      E. Ohta, T. Ogaki, T. Aoki, Y. Oda, and H. Ikeda
    • Organizer
      International Symposium on the Synthesis and Application of Curved Organic p-Molecules and Materials
    • Place of Presentation
      京都大学黄檗プラザ(京都府・宇治市)
    • Year and Date
      2014-10-19 – 2014-10-21
  • [Presentation] Efficient One-pot Synthesis of a Thiophene-fused Aromatic Compound by Using Two-stage Cyclization-Dehydrogenation Photoreaction and Its MCD Property2014

    • Author(s)
      E. Ohta, A. Yamamoto, N. Kishigami, N. Tsukahara, H. Sato, Y. Matsui, K. Mizuno, T. Furuyama, N. Kobayashi, and H. Ikeda
    • Organizer
      Michinoku International Symposium on Porphyrins, Phthalocyanines and Functional π Molecules
    • Place of Presentation
      宮城蔵王ロイヤルホテル(宮城県・蔵王市)
    • Year and Date
      2014-10-13 – 2014-10-16
  • [Presentation] Theoretical Investigation on Electronic Properties and Synthetic Study of Si-Bridged π-Conjugated Compounds2014

    • Author(s)
      E. Ohta, T. Ogaki, T. Aoki, Y. Oda, Y. Matsui, and H. Ikeda
    • Organizer
      第61回有機金属化学討論会
    • Place of Presentation
      九州大学医学部百年講堂(福岡県・福岡市)
    • Year and Date
      2014-09-23 – 2014-09-25
  • [Presentation] Theoretical Study on One-Electron σ Bond Appearing in the Radical Anion of 2,2'-Bis(diarylboryl)biphenyl2014

    • Author(s)
      E. Ohta, K. Nishimura, R. Yokoyama, A. Wakamiya, Y. Murata, and H. Ikeda
    • Organizer
      XXXI International Conference on Organometallic Chemistry
    • Place of Presentation
      ロイトン札幌(北海道・札幌市)
    • Year and Date
      2014-07-13 – 2014-07-18
  • [Presentation] 光誘起電子環状反応-脱水素化反応によるテトラチエノナフタレンの合成と性質2014

    • Author(s)
      太田英輔・山本惇司・岸上奈央・塚原典宏・冨依勇佑・佐藤寛泰・狩野佑介・松井康哲・水野一彦・池田 浩
    • Organizer
      第38回有機電子移動化学討論会
    • Place of Presentation
      長良川国際会議場(岐阜県・岐阜市)
    • Year and Date
      2014-06-26 – 2014-06-27
  • [Presentation] Theoretical Study on the Formation of One-Electron σ Bond Associated with Dynamic Structural Changes upon Reduction of Bis(diarylboryl)biphenyl2014

    • Author(s)
      E. Ohta, K. Nishimura, R. Yokoyama, A. Wakamiya, Y. Murata, and H. Ikeda
    • Organizer
      The International Symposium on Reactive Intermediates and Unusual Molecules
    • Place of Presentation
      アステールプラザ(広島県・広島市)
    • Year and Date
      2014-04-01 – 2014-04-06

URL: 

Published: 2016-05-27  

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