有機分子触媒を活用した環境低負荷な新規精密重合法の開発

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Advanced Molecular Transformations by Organocatalysts
• Project/Area Number: 24105503
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 佐藤 敏文 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80291235)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: 有機分子触媒 / リビング重合 / 開環重合

Research Abstract

本研究では、重合用有機分子触媒として有機ブレンステッド酸を用い、種々の環状エステルおよび環状カーボネートの新たな精密重合系を開発した。また、有機超塩基触媒を用いたエポキシドのリビング開環重合と（メタ）アクリル系モノマーのグループトランスファー重合についても新規に開発した。さらに、これら有機分子触媒を用いた精密重合系による特殊構造高分子の精密合成と機能化についても検討した。具体的には、有機ブレンステッド酸触媒の一種であるリン酸ジフェニルやトリフリルイミドなどを用いたブチロラクトン、バレロラクトン、カプロラクトン、トリメチレンカーボネートの精密重合を達成し、金属残渣を含まないポリエステルあるいはポリカーボネートを効率的に調製することが可能となった。また、この重合法ではポリマーの末端官能基化が容易であり、末端官能基化を経た新規な環状、星型、グラフト型特殊構造高分子の精密合成も達成した。さらに、有機超塩基触媒であるフォスファゼン塩基触媒 (t-Bu-P4) を用いた各種エポキシド（脂肪族エポキシド、芳香族エポキシド、グリシジルエーテル、グリシジルアミンなど）の精密重合も達成し、分子量分布の狭いポリエーテル類の合成が可能となった。それに加え、有機酸触媒や有機塩基触媒を用いたメタクリル酸エステル、アクリル酸エステル、ジエン酸エステル、アクリルアミド類のグループトランスファー重合を開発し、金属残渣を含まない（メタ）アクリル系ポリマーの合成法を確立した。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Binaphthol-derived phosphoric acids as efficient chiral organocatalysts for the enantiomer-selective polymerization of rac-lactide (2014)
  • Author(s): Makiguchi, K., Yamanaka, T., Kakuchi, T., Terada, M., Satoh, T.
  • Journal Title: Chem. Commun. Volume: 50 Pages: 2883-2885
  • DOI: 10.1039/C4CC00215F
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Diphenyl phosphate/4-dimethylaminopyridine as an efficient binary organocatalyst system for controlled/living ring-opening polymerization of L-lactide leading to diblock and end-functionalized poly(L-lactide)s (2014)
  • Author(s): Makiguchi, K., Kikuchi, S., Yanai, K., Ogasawara, Y., Sato, S.-i., Satoh, T., Kakuchi, T.
  • Journal Title: J. Polym. Sci., Part A Polym. Chem. Volume: 52 Pages: 1047-1054
  • DOI: 10.1002/pola.27089
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of Linear, Cyclic, Figure-Eight-Shaped, and Tadpole-Shaped Amphiphilic Block Copolyethers via t-Bu-P4-Catalyzed Ring-Opening Polymerization of Hydrophilic and Hydrophobic Glycidyl Ethers (2014)
  • Author(s): Takuya Isono, Yusuke Satoh, Kana Miyachi, Yougen Chen, Shin-ichiro Sato, Kenji Tajima, Toshifumi Satoh, and Toyoji Kakuchi
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 47 Pages: 2853–2863
  • DOI: 10.1021/ma500494e
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bis(4-nitrophenyl) Phosphate as an Efficient Organocatalyst for Ring-Opening Polymerization of β-Butyrolactone Leading to End-Functionalized and Diblock Polyesters (2014)
  • Author(s): Kosuke Makiguchi, Tatsuya Saito, Toshifumi Satoh, and Toyoji Kakuchi
  • Journal Title: J. Polym. Sci., Part A Polym. Chem. Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1002/pola.27211
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8-, 9-, 10-, 11-, and 12-Armed Star-shaped Poly(styrene oxide) Ru(II) Complexes by Click-to-Chelate Approach (2014)
  • Author(s): Yougen Chen, Nao Xiao, Toshifumi Satoh, and Toyoji Kakuchi
  • Journal Title: Polymer Chemistry Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1039/C4PY00314D
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thermoresponsive Properties of 3-, 4-, 6-, and 12-Armed Star-Shaped Poly[2-(dimethylamino)ethyl methacrylate]s Prepared by Core-First Group Transfer Polymerization (2014)
  • Author(s): Seiya Kikuchi, Yougen Chen, Keita Fuchise, Kenji Takada, Junsuke Kitakado, Shin-ichiro Sato, Toshifumi Satoh, and Toyoji Kakuchi
  • Journal Title: Polymer Chemistry Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1039/C4PY00290C
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sub-10 nm Nano-Organization in AB2- and AB3-Type Miktoarm Star Copolymers Consisting of Maltoheptaose and Polycaprolactone (2013)
  • Author(s): Isono, T., Otsuka, I., Kondo, Y., Halila, S., Fort, S., Rochas, C., Satoh, T., Borsali, R., Kakuchi, T.
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 46 Pages: 1461-1469
  • DOI: 10.1021/ma3026578
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of block and end-functionalized polyesters by triflimide-catalyzed ring-opening polymerization of ε-caprolactone, 1,5-dioxepan-2-one, and rac-lactide (2013)
  • Author(s): Makiguchi, K., Kikuchi, S., Satoh, T., Kakuchi, T.
  • Journal Title: J. Polym. Sci., Part A Polym. Chem. Volume: 51 Pages: 2455-2463
  • DOI: 10.1002/pola.26631
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Diphenyl Phosphate as an Efficient Acidic Organocatalyst for Controlled/Living Ring-Opening Polymerization of Trimethylene Carbonates Leading to Block, End-Functionalized, and Macrocyclic Polycarbonates (2013)
  • Author(s): Makiguchi, K., Ogasawara, Y., Kikuchi, S., Satoh, T., Kakuchi, T.
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 46 Pages: 1772-1782
  • DOI: 10.1021/ma4000495
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of Star- and Figure-Eight-Shaped Polyethers by t-Bu-P4-Catalyzed Ring-Opening Polymerization of Butylene Oxide (2013)
  • Author(s): Isono, T., Kamoshida, K., Satoh, Y., Takaoka, T., Sato, S.-i., Satoh, T., Kakuchi, T.
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 46 Pages: 3841-3849
  • DOI: 10.1021/ma4006654
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and Stereocomplex Formation of Star-Shaped Stereoblock Polylactides Consisting of Poly(L-lactide) and Poly(D-lactide) Arms (2013)
  • Author(s): Isono, T., Kondo, Y., Otsuka, I., Nishiyama, Y., Borsali, R., Kakuchi, T., Satoh, T.
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 46 Pages: 8509-8518
  • DOI: 10.1021/ma401375x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis, Self-Assembly, and Thermal Caramelization of Maltoheptaose-Conjugated Polycaprolactones Leading to Spherical, Cylindrical, and Lamellar Morphologies (2013)
  • Author(s): Isono, T., Otsuka, I., Suemasa, D., Rochas, C., Satoh, T., Borsali, R., Kakuchi, T.
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 46 Pages: 8932-8940
  • DOI: 10.1021/ma4019526
• [Journal Article] Recent progress in organocatalytic group transfer polymerization (2013)
  • Author(s): Fuchise, K., Chen, Y., Satoh, T., Kakuchi, T.
  • Journal Title: Polym. Chem. Volume: 4 Pages: 4278-4291
  • DOI: 10.1039/C3PY00278K
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Organocatalytic ring-opening polymerization of cyclic esters, cyclic carbonates, and epoxides (2013)
  • Author(s): Makiguchi, K., Kakuchi, T., Satoh, T.
  • Journal Title: Yuki Gosei Kagaku Kyokaishi Volume: 71 Pages: 706-715
  • DOI: 10.5059/yukigoseikyokaishi.71.706
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ヒドロシラン/ボラン開始系によるメタクリル酸メチルのグループトランスファー重合 (2014)
  • Author(s): 北野 広大 ,土田 晋士, 菊地 誠也,高田 健司, 佐藤 信一郎, 覚知 豊次
  • Organizer: 化学系学協会北海道支部 2014年 冬季研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学（札幌市）
  • Year and Date: 20140128-20140129
• [Presentation] 有機ブレンステッド酸触媒を用いた環状エステルおよび環状カーボネートのリビング開環重合 (2013)
  • Author(s): 佐藤敏文
  • Organizer: 合同シンポジウム- 日本プロセス化学会 2013 ウインターシンポジウム・新学術領域研究「有機分子触媒による未来型分子変換」第3回公開シンポジウム-
  • Place of Presentation: 仙台市民会館（仙台市）
  • Year and Date: 20131128-20131129
  • Invited
• [Presentation] Synthesis and Characterization of Stereo-Miktoarm Star-Shaped Polylactide (2013)
  • Author(s): Toshifumi Satoh, Takuya Isono, Yohei Kondo, Issei Otsuka, Yoshiharu Nishiyama, Redouane Borsali and Toyoji Kakuchi
  • Organizer: The 13th Pacific Polymer Conference (PPC13)
  • Place of Presentation: Grand Hi-Lai Arena（高雄市・台湾）
  • Year and Date: 20131117-20131122
  • Invited
• [Presentation] Group Transfer Polymerization of n-Butyl Acrylate using Hydrosilane/Tris(pentafluorophenyl)borane Inisiating System (2013)
  • Author(s): 土田晋士・渕瀬啓太・佐藤敏文・覚知豊次
  • Organizer: Japan-Korea Joint Symposium 2013
  • Place of Presentation: 東京工業大学（東京都目黒区）
  • Year and Date: 20131031-20131101
• [Presentation] Enantiomer-Selective Polymerization of rac-Lactide using Chiral Phosphoric acid as an Efficient Organocatalyst (2013)
  • Author(s): Toshifumi Satoh
  • Organizer: Japan-Korea Joint symposium 2013(JKJS 2013)
  • Place of Presentation: 東京工業大学（東京都目黒区）
  • Year and Date: 20131031-20131101
  • Invited
• [Presentation] A Novel Group Transfer Polymerization: B(C6F5)3-Catalyzed GTP of n-Butyl Acrylate Using Hydrosilane as a Potential Initiator (2013)
  • Author(s): 土田晋士・渕瀬啓太・佐藤敏文・覚知豊次
  • Organizer: IUPAC International Symposium on Ionic Polymerization 2013
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台（淡路市）
  • Year and Date: 20130923-20130928
• [Presentation] Group Transfer Polymerization of n-Butyl Acrylate: New Approach of Initiation by Tris(pentafluorophenyl)borane (2013)
  • Author(s): 土田晋士・渕瀬啓太・佐藤敏文・覚知豊次
  • Organizer: 第20回国際先端錯体工学研究会シンポジウム
  • Place of Presentation: 長春理工大学（長春市・中国）
  • Year and Date: 20130911-20130914
• [Presentation] Synthesis of End-functionalized Poly(n-butyl acrylate)s by Silicon Lewis Acid-catalyzed Group Transfer Polymerization (2013)
  • Author(s): 高田健司, 佐藤敏文，佐藤信一郎, 覚知豊次
  • Organizer: 第20回国際先端錯体工学研究会シンポジウム
  • Place of Presentation: 長春理工大学（長春市・中国）
  • Year and Date: 20130911-20130914
• [Presentation] 有機強酸を触媒としたアクリル酸エステルおよびN,N-ジアルキルアクリルアミドのグループトランスファー重合 (2013)
  • Author(s): 高田健司, 渕瀬啓太, 陳友根, 久保田直也, 佐藤信一郎, 覚知豊次, 佐藤敏文
  • Organizer: 第62回高分子討論会
  • Place of Presentation: 金沢大学（金沢市）
  • Year and Date: 20130911-20130913
• [Presentation] 有機ブレンステッド酸を触媒に用いた環状エステルおよび環状カーボネートのリビング開環重合 (2013)
  • Author(s): 牧口孝祐,菊地誠也,佐藤信一郎,覚知豊次,佐藤敏文
  • Organizer: 第62回高分子討論会
  • Place of Presentation: 金沢大学（金沢市）
  • Year and Date: 20130911-20130913
• [Presentation] ヒドロシランを潜在性開始剤とする新規グループトランスファー重合 (2013)
  • Author(s): 土田晋士・渕瀬啓太・佐藤敏文・覚知豊次
  • Organizer: 2013年度北海道高分子若手研究会
  • Place of Presentation: 札幌市アイヌ文化交流センター（札幌市）
  • Year and Date: 20130830-20130831
• [Presentation] 有機分子触媒を利用したソルビン酸エチルのグループトランスファー重合 (2013)
  • Author(s): 高木悠・久保田直也・高田健司・酒井直哉・渕瀬啓太・佐藤信一郎・佐藤敏文・覚知豊次
  • Organizer: 2013年度北海道高分子若手研究会
  • Place of Presentation: 札幌市アイヌ文化交流センター（札幌市）
  • Year and Date: 20130830-20130831
• [Presentation] ヒドロシランを潜在性開始剤としたアクリル酸 n-ブチルのグループトランスファー重合 (2013)
  • Author(s): 土田晋士・渕瀬啓太・高田健司・菊地誠也・吉田誠一郎・佐藤敏文・覚知豊次
  • Organizer: 第62回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 京都国際会館（京都市）
  • Year and Date: 20130529-20130531
• [Presentation] 有機分子触媒を用いたグループトランスファー重合によるポリソルビン酸エステルの精密合成 (2013)
  • Author(s): 高木悠・久保田直也・高田健司・酒井直哉・渕瀬啓太・佐藤敏文・覚知豊次
  • Organizer: 第62回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 京都国際会館（京都市）
  • Year and Date: 20130529-20130531
• [Presentation] 有機超強酸を触媒としたソルビン酸エステルのグループトランスファー重合
  • Author(s): 高木悠、久保田直也、高田健司、酒井直哉、渕瀬啓太、佐藤信一郎、佐藤敏文、覚知豊次
  • Organizer: 日本化学会北海道支部2013年夏季研究発表会
  • Place of Presentation: 北見工業大学（北見市）
• [Presentation] 有機分子触媒を用いたグループトランスファー重合による星型ポリアクリル酸 n-ブチルの合成
  • Author(s): 伊藤貴弘・高田健司・佐藤信一郎・覚知豊次
  • Organizer: 第48回高分子学会北海道支部研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学（札幌市）
• [Presentation] リン酸ジフェニルを触媒に用いた環状エステルエーテルの精密重合
  • Author(s): 朝倉千裕･牧口孝祐･佐藤信一郎･佐藤敏文･覚知豊次
  • Organizer: 第48回高分子学会北海道支部研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学（札幌市）
• [Presentation] 有機分子触媒を用いた環状エステル、環状カーボンネートおよび環状エーテルの開環重合
  • Author(s): 佐藤敏文
  • Organizer: 一般社団法人日本ゴム協会 講演会
  • Place of Presentation: 北海道大学（札幌市）
  • Invited