有機分子触媒を活用した環境低負荷な機能性高分子材料の開発

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Advanced Molecular Transformations by Organocatalysts
• Project/Area Number: 26105703
• 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): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 高分子合成 / 高分子構造・物性 / 有機分子触媒

Outline of Annual Research Achievements

1）有機リン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無溶媒重合系の確立および触媒添加量の削減を目的に研究を行った。リン酸ジフェニル (DPP) を触媒に用いたカプロラクトンの無溶媒重合はリビング的に進行していることが明らかとなった。また、本重合系に最適な触媒量は開始剤に対して 0.05 当量であり、過去に報告された溶液重合系の 1/20 まで削減可能であった。さらに、同様の重合条件を 1,5-ジオキセパン-2-オン、バレロラクトン、およびトリメチレンカーボネートに適用した結果、いずれのモノマーを用いた場合でも重合はリビング的に進行した。従って、DPP を用いた環状エステルおよび環状カーボネートの無溶媒重合は脂肪族ポリエステルおよびポリカーボネートの合成に有用であることが明らかとなった。
２）フォスファゼン塩基の一種である t-Bu-P4 とアルコールからなる開始系を用いた重合系を適用することで種々のグリシジルアミン類の精密重合を達成することを目的とした。アルコール/t-Bu-P4 開始系を用いたN,N-ジベンジルグリシジルアミンの重合は均一系で進行し、重合制御に初めて成功した。さらに本重合系の適用範囲を確認する目的で、モノマーとして N,N-ジアリルグリシジルアミン、N,N-メチルベンジルグリシジルアミン、4-グリシジルモルホリン、およびビス (2-メトキシエチル) グリシジルアミンを用いて同様の重合を行った結果、すべてリビング重合で進行することを明らかにした。
３）キラルな有機分子触媒を用いたラセミラクチドやβ－ブチロラクトンのエナンチオマー選択重合を検討し、エナンチオマー選択性を確認した。また、メソラクチドの位置選択的な重合にも成功した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

有機リン酸化合物やフォスファゼン塩基などの有機分子触媒を用いた新しいリビング重合系の開発やキラル有機分子触媒を用いた新規不斉選択重合系の開発を達成しており、おおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

今年度に引き続き、有機分子触媒を用いた新規モノマー（ジエン酸エステルやラクタムなど）のリビング重合系の開発と有機分子触媒を用いた低環境負荷な機能性高分子材料（リソグラフィー用材料や医用材料など）の開発を行う。

Research Products

• [Journal Article] Synthesis of end-functionalized poly(methyl methacrylate) by organocatalyzed group transfer polymerization using functional silyl ketene acetals and α-phenylacrylates (2015)
  • Author(s): Chen, Y., Takada, K., Kubota, N., Eric, O.-T., Ito, T., Isono, T., Satoh, T., Kakuchi, T.
  • Journal Title: Polym. Chem. Volume: 6 Pages: 1830-1837
  • DOI: 10.1039/C4PY01564A
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Synthesis of Homopolymers, Diblock Copolymers, and Multiblock Polymers by Organocatalyzed Group Transfer Polymerization of Various Acrylate Monomers (2015)
  • Author(s): Takada, K., Ito, T., Kitano, K., Tsuchida, S., Takagi, Y., Chen, Y., Satoh, T., Kakuchi, T.
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 48 Pages: 511-519
  • DOI: 10.1021/ma502298v
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [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): Isono, T., Satoh, Y., Miyachi, K., Chen, Y., Sato, S.-i., Tajima, K., Satoh, T., Kakuchi, T.
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 47 Pages: 2853-2863
  • DOI: 10.1021/ma500494e
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [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): Makiguchi, K., Saito, T., Satoh, T., Kakuchi, T.
  • Journal Title: J. Polym. Sci., Part A Polym. Chem. Volume: 52 Pages: 2032-2039
  • DOI: 10.1002/pola.27211
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [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): Kikuchi, S., Chen, Y., Fuchise, K., Takada, K., Kitakado, J., Sato, S.-i., Satoh, T., Kakuchi, T.
  • Journal Title: Polym. Chem Volume: 5 Pages: 4701-4709
  • DOI: 10.1039/C4PY00290C
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] B(C6F5)3-Catalyzed Group Transfer Polymerization of n-Butyl Acrylate with Hydrosilane through In Situ Formation of Initiator by 1,4-Hydrosilylation of n-Butyl Acrylate (2014)
  • Author(s): Fuchise, K., Tsuchida, S., Takada, K., Chen, Y., Satoh, T., Kakuchi, T.
  • Journal Title: ACS Macro Lett. Volume: 3 Pages: 1015-1019
  • DOI: 10.1021/mz5004689
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Synthesis of α-, ω-, and α,ω-End-Functionalized Poly(n-butyl acrylate)s by Organocatalytic Group Transfer Polymerization Using Functional Initiator and Terminator (2014)
  • Author(s): Takada, K., Fuchise, K., Kubota, N., Ito, T., Chen, Y., Satoh, T., Kakuchi, T.
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 47 Pages: 5514-5525
  • DOI: 10.1021/ma501106e
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Stereoblock-like Brush Copolymers Consisting of Poly(L-lactide) and Poly(D-lactide) Side Chains along Poly(norbornene) Backbone: Synthesis, Stereocomplex Formation, and Structure-Property Relationship (2014)
  • Author(s): Isono, T., Kondo, Y., Ozawa, S., Chen, Y., Sakai, R., Sato, S.-i., Tajima, K., Kakuchi, T., Satoh, T.
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 47 Pages: 7118-7128
  • DOI: 10.1021/ma501647m
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] キラルリン酸触媒を用いたラクチドのエナンチオマー選択バルク重合 (2015)
  • Author(s): 相澤佑輔・齋藤達也・磯野拓也・田島健次・佐藤敏文
  • Organizer: 化学系学協会北海道支部2015年冬季研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学､札幌
  • Year and Date: 2015-01-27 – 2015-01-28
• [Presentation] 刺激応答性を有するポリグリシジルアミン誘導体の精密合成 (2015)
  • Author(s): 浅井俊介・佐藤悠介・磯野拓也・田島健次・佐藤敏文
  • Organizer: 化学系学協会北海道支部2015年冬季研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学､札幌
  • Year and Date: 2015-01-27 – 2015-01-28
• [Presentation] 有機リン酸触媒を用いた環状エステルの塊状重合 (2015)
  • Author(s): 齋藤達也、相澤佑輔、磯野拓也、田島健次、佐藤敏文
  • Organizer: 2014年度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
  • Year and Date: 2015-01-26
• [Presentation] Synthesis of cyclic and figure-eight-shaped amphiphilic block copolyether via ring-opening polymerization and click reaction (2014)
  • Author(s): Yusuke Satoh, Takuya Isono, Toyoji Kakuchi, Toshifumi Satoh
  • Organizer: Korea - Japan Joint Polymer Symposium 2014
  • Place of Presentation: KAIST, Daejeon, Korea
  • Year and Date: 2014-10-29 – 2014-10-31
  • Invited
• [Presentation] フォスファゼン塩基を触媒に用いたポリグリシジルアミン誘導体の精密合成 (2014)
  • Author(s): 浅井俊介・佐藤悠介・磯野拓也・田島健次・覚知豊次・佐藤敏文
  • Organizer: 第4回CSJ化学フェスタ2014
  • Place of Presentation: タワーホール船堀
  • Year and Date: 2014-10-14 – 2014-10-16
• [Presentation] 有機リン酸触媒を用いた環状エステルのリビング開環重合 (2014)
  • Author(s): 佐藤敏文・磯野拓也・覚知豊次
  • Organizer: 第63回高分子討論会
  • Place of Presentation: 長崎大学、長崎
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
  • Invited
• [Presentation] Precise Synthesis of End-Functional Polymers for Preparing Functional Block Copolymers (2014)
  • Author(s): Toshifumi Satoh
  • Organizer: France-Japan Joint Seminar on Functional Block Copolymer 2014
  • Place of Presentation: CERMAV-CNRS, Grenoble, France
  • Year and Date: 2014-09-14 – 2014-09-17
  • Invited
• [Presentation] メタクリル酸メチルの新規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・陳 友根・佐藤 敏文・覚知 豊次
  • Organizer: 2014年度北海道高分子若手研究会
  • Place of Presentation: 定山渓ビューホテル、札幌
  • Year and Date: 2014-08-29 – 2014-08-30
• [Presentation] ビス(4-ニトロフェニル)リン酸を触媒に用いた環状エステルの開環重合 (2014)
  • Author(s): 齋藤達也・牧口孝祐・磯野拓也・田島健次・覚知豊次・佐藤敏文
  • Organizer: 日本化学会北海道支部2014年夏期研究発表会
  • Place of Presentation: 苫小牧工業高等専門学校､苫小牧
  • Year and Date: 2014-07-18
• [Presentation] キラルリン酸を触媒に用いたラセミラクチドのエナンチオマー選択重合 (2014)
  • Author(s): 齋藤達也，牧口孝祐，磯野拓也，山中卓人，寺田眞浩，覚知豊次，佐藤敏文
  • Organizer: 「有機分子触媒による未来型分子変換」第4回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学、札幌
  • Year and Date: 2014-06-20 – 2014-06-21
• [Presentation] トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを触媒としたアクリルモノマーの新規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・陳友根・覚知豊次・佐藤敏文
  • Organizer: 「有機分子触媒による未来型分子変換」第4回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学、札幌
  • Year and Date: 2014-06-20 – 2014-06-21
• [Presentation] Enantiomer-selective polymerization of rac-lactide using chiral phosphoric acids as a catalyst (2014)
  • Author(s): Tatsuya Saito, Kosuke Makiguchi, Takuya Isono, Takuto Yamanaka, Masahiro Terada, Toyoji Kakuchi, Toshifumi Satoh
  • Organizer: 第63回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター、仙台
  • Year and Date: 2014-06-06 – 2014-06-07
• [Presentation] ビス(4-ニトロフェニル)リン酸を触媒に用いたβ-ブチロラクトンの開環重合 (2014)
  • Author(s): 齋藤達也・牧口孝祐・田島健次・覚知豊次・佐藤敏文
  • Organizer: 第63回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、名古屋
  • Year and Date: 2014-05-28 – 2014-05-30
• [Presentation] フォスファゼン塩基を触媒に用いたグリシジルアミン誘導体のリビング開環重合 (2014)
  • Author(s): 浅井俊介・佐藤悠介・磯野拓也・田島健次・覚知豊次・佐藤敏文
  • Organizer: 第63回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、名古屋
  • Year and Date: 2014-05-28 – 2014-05-30