有機超強酸を用いた精密重合法による特殊構造ポリマーの合成と機能性材料の開発

• Project/Area Number: 13J03764
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Polymer chemistry
• Research Institution: Kanazawa University (2015); Hokkaido University (2013-2014)
• Principal Investigator: 高田 健司 金沢大学, 自然システム学系, 特任助教
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,630,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 有機分子触媒 / 精密重合 / グループトランスファー重合 / 特殊構造ポリマー / ブロックポリマー / リビング重合 / 末端官能基化 / 星型ポリマー

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、新規に合成した開始剤を用いたグループトランスファー重合により特殊構造ポリマーの精密合成を行い、得られたポリマーの物性評価により、高度な機能性を有する材料の開発を目的とした。
平成27年度は、特殊な構造を有するポリマー合成について検討を行った。前年度で得た、末端に官能基を有したポリマーの合成に関する知見を活かして星形ポリマーの合成を試みた。実際には、シリルケテンアセタール構造を複数有する開始剤を合成し、その開始剤がグループトランスファー重合に適用可能であるかを検討した。開始剤はペンタエリトリトールを出発原料として、アルコール系デンドリマーの合成、エステル化、シリル化の手順を踏み、合成した。構造はNMRおよびサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)により決定した。得られた開始剤を用いてグループトランスファー重合を試みたところ、本年度において合成した開始剤はアクリレート系モノマーの制御重合に適していることが明らかとなり、分岐数、分子量、ブロックコポリマー配列の制御された特殊構造ポリマーが合成可能であることを示した。精密合成された特殊構造ポリマーの物性評価と構造の相関を明らかにするまでには至らなかったが、海外の研究者とのコラボレーションにより今後、一つの研究分野として発展していくことが期待されるものとなった。
本研究全体を通して「アニオン重合によりこれまで達成されていないアクリレート系ポリマーの精密合成とその特殊構造ポリマーの合成」が達成されたことは高分子合成の分野において大きなインパクトを与えたといえる。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Sequential Mukaiyama-Michael reaction induced by carbon acids (2016)
  • Author(s): Yanai, H., Kobayashi, O., Takada, K., Isono, T., Satoh, T.,Matsumoto, T.
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 52 Issue: 16 Pages: 3280-3283
  • DOI: 10.1039/c5cc10115h
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Synthesis of AB block and A2B2 and A3B3 miktoarm star-shaped copolymers using ω-end-functionalized poly(methyl methacrylate) with a hydroxyl group prepared by organocatalyzed group transfer polymerization (2015)
  • Author(s): Eric, O.-T., Chen, Y., Takada, K., Sato, S.-i., Satoh, T.,Kakuchi, T
  • Journal Title: Polymer Chemistry Volume: 6 Issue: 45 Pages: 7841-7850
  • DOI: 10.1039/c5py01112d
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Organic acids as efficient catalysts for group transfer polymerization of N,N-disubstituted acrylamide with silyl ketene acetal: polymerization mechanism and synthesis of diblock copolymers (2015)
  • Author(s): Kikuchi, S., Chen, Y., Kitano, K., Takada, K., Satoh, T., Kakuchi, T
  • Journal Title: Polymer Chemistry Volume: 6 Issue: 38 Pages: 6845-6856
  • DOI: 10.1039/c5py01104c
  • 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): Kenji Takada, Takahiro Ito, Kodai Kitano, Shinji Tsuchida, Yu Takagi, Chen Yougen, Toshifumi Satoh, Toyoji Kakuchi
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 48 Issue: 3 Pages: 511-519
  • DOI: 10.1021/ma502298v
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [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 Yougen, Kenji Takada, Naoya Kubota, Eric Ofos-Twun, Takahiro Ito, Takuya Isono, Toshifumi Satoh, Toyoji Kakuchi
  • Journal Title: Polymer Chemistry Volume: 6 Issue: 10 Pages: 1830-1837
  • DOI: 10.1039/c4py01564a
  • Peer Reviewed / Open Access / 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 Terminators (2014)
  • Author(s): Kenji Takada, Keita Fuchise, Naoya Kubota, Takahiro Ito, Chen Yougen, Toshifumi Satoh, Toyoji Kakuchi
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 47 Issue: 16 Pages: 5514-5525
  • DOI: 10.1021/ma501106e
  • Peer Reviewed / Open Access / 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): Keita Fichise, Shinji Tsuchida, Kenji Takada, Chen Yougen, Toshifumi Satoh, Toyoji Kakuchi
  • Journal Title: ACS Macro Letter Volume: 3 Issue: 10 Pages: 1015-1019
  • DOI: 10.1021/mz5004689
  • Peer Reviewed / Open Access / 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): Seiya Kikuchi, Chen, Yougen, Keita Fuchise, Kenji Takada, Junsuke Kitakado, Shin-ichiro Sato, Toshifumi Satoh, Toyoji Kakuchi
  • Journal Title: Polymer Chemistry Volume: 5 Issue: 16 Pages: 4701-4709
  • DOI: 10.1039/c4py00290c
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Precise synthesis of multiblock acrylate polymers using organocatalyzed group transfer polymerization (2015)
  • Author(s): Kenji Takada
  • Organizer: Japan-Taiwan Bilateral Polymer Symposium 2015
  • Place of Presentation: 札幌(北海道)
  • Year and Date: 2015-09-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synthesis of Well-Defined Multiblock Acrylate Polymers Using Organocatalyzed Group Transfer Polymerization of Various Acrylate Monomers (2015)
  • Author(s): Kenji Takada, Toyoji Kakuchi
  • Organizer: IUPAC International Symposium on Ionic Polymerization 2015 Bordeaux
  • Place of Presentation: Bordeaux(France)
  • Year and Date: 2015-07-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synthesis of Multiblock Acrylate Polymers by Organocatalyzed Group Transfer Polymerization (2015)
  • Author(s): Kenji Takada, Takahiro Ito, Yougen Chen, Toshifumi Satoh, Toyoji Kakuchi
  • Organizer: 第64回高分子年次大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター(北海道)
  • Year and Date: 2015-05-27
• [Presentation] Novel Group Transfer Polymerization of Methyl Methacrylate by Hydrosilane and Boron Catalyst (2014)
  • Author(s): Kodai Kitano, Shinji Tsuchida, Seiya Kikuchi, KenjiTakada, Yougen Chen, Shin-ichiro Sato, Toshifumi Satoh, Toyoji Kakuchi
  • Organizer: AGH-HU Joint Symposium
  • Place of Presentation: ポーランド・AGH科学技術大学 (クラクフ)
  • Year and Date: 2014-09-03 – 2014-09-06
• [Presentation] 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エステルの精密合成 (2014)
  • Author(s): 伊藤 貴弘、高田健司、陳 友根、佐藤 敏文、覚知 豊次
  • Organizer: 日本化学会北海道支部 2014 年 夏季研究発表会
  • Place of Presentation: 日本・定山渓ビューホテル (北海道・札幌市)
  • Year and Date: 2014-08-29
• [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: 日本化学会北海道支部 2014年 夏季研究発表会
  • Place of Presentation: 日本・定山渓ビューホテル (北海道・札幌市)
  • Year and Date: 2014-08-29
• [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(分子活性化 - 有機分子触媒合同シンポジウム)
  • Place of Presentation: 日本・北海道大学 (北海道・札幌市)
  • Year and Date: 2014-06-20 – 2014-06-21
• [Presentation] Synthesis of α,ω-End-functionalized Poly(n-butyl acrylate)s by Group Transfer Polymerization Using Functional Initiators and Terminating Agents (2014)
  • Author(s): Kenji Takada, Naoya Kubota, Takahiro Ito, Chen Yougen, Toshifumi Satoh, Toyoji Kakuchi
  • Organizer: The 3rd Frontier Chemistry Center International Symposium “Challenges at the Frontier of Chemical Sciences”
  • Place of Presentation: 日本・北海道大学 (北海道・札幌市)
  • Year and Date: 2014-06-13
• [Presentation] ヒドロシランを潜在性開始剤とした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: 第 63 回 高分子年次大会
  • Place of Presentation: 日本・名古屋国際会議場 (愛知県・名古屋市)
  • Year and Date: 2014-05-29 – 2014-05-31
• [Presentation] 有機酸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エステルの合成 (2014)
  • Author(s): 伊藤 貴弘、高田 健司、佐藤 信一郎、覚知 豊次
  • Organizer: 第 63 回 高分子年次大会
  • Place of Presentation: 日本・名古屋国際会議場 (愛知県・名古屋市)
  • Year and Date: 2014-05-29 – 2014-05-31
• [Presentation] Precise Synthesis of End-functionalized Polyacrylates by Organocatalytic Group Transfer Polymerization (2014)
  • Author(s): Kenji Takada, Keita Fuchise, Naoya Kubota, Takahiro Ito, Toshifunai Satoh, Toyoii Kakuchi
  • Organizer: 1^<st> International Symposium on "Ambitious Leader's Program"
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌)
  • Year and Date: 2014-03-07
• [Presentation] Synthesis of End-functionalized Poly(n-butyl acrylate) by Organocatalytic Group Transfer Polymerization (2013)
  • Author(s): Kenji Takada, Keita Fuchise, Toshifumi Satoh, Toyoji Kakuchi
  • Organizer: 2013 SNU-HU Joint Symposium
  • Place of Presentation: 韓国・ソウル大学校(ソウル)
  • Year and Date: 2013-12-13
• [Presentation] Expand the scope of group transfer polymerization of acrylates catalyzed by organic strong acid : synthesis of end-functional polymers (2013)
  • Author(s): Kenji Takada, Toshifumi Satoh, Toyoji Kakuchi
  • Organizer: FCC the 2^<nd> International Symposium
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌)
  • Year and Date: 2013-12-09
• [Presentation] 有機強酸触媒を用いたグループトランスファー重合による末端官能基化高分子量ポリアクリル酸エステルの精密合成 (2013)
  • Author(s): 高田健司、渕瀬啓太、久保田直也、佐藤敏文、覚知豊次
  • Organizer: 八大学工学系連合会 博士学生フォーラム
  • Place of Presentation: 京都大学(京都)
  • Year and Date: 2013-11-08
• [Presentation] Synthesis of High-Molecular-Weight Polyacrylates with Hydroxyl- and Ethynyl-End Functional Groups by Me_3SiNTf_2-catalyzed Group Transfer Polymerization (2013)
  • Author(s): Kenji Takada, Toshifumi Satoh, Shin-ichiro Sato, Toyoji Kakuchi
  • Organizer: IUPAC International Symposium of Ionic Polymerization 2013
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場(淡路島)
  • Year and Date: 2013-09-25
• [Presentation] Synthesis of End-functionalized Poly(n-butyl acrylate)s by Silicon Lewis Acidcatalyzed Group Transfer Polymerization (2013)
  • Author(s): Kenji Takada, Toshifumi Satoh, Shinichiro Sato, and Toyoji Kakuchi
  • Organizer: 20^<th> International SPACC Symposium
  • Place of Presentation: 中国・長春理工大学(長春)
  • Year and Date: 2013-09-12
• [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、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)
  • Year and Date: 2013-09-11
• [Presentation] Synthesis of End-functionalized Polyacrylates by Group Transfer Polymerization (2013)
  • Author(s): Kenji Takada, Toshifumi Satoh, Toyoji Kakuchi
  • Organizer: HU-AGH Joint Symposium 2013
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌)定山渓万世閣ホテルミリオーネ(札幌)
  • Year and Date: 2013-07-20