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Polymer reaction based on the cyclic monomers with dynamic nature

Research Project

Project/Area Number 20H02783
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 35010:Polymer chemistry-related
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

青木 大輔  東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (80736950)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2020: ¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000)
Keywords動的共有結合 / ジスルフィド / トポロジー / 環状分子 / 環状高分子 / ラジカル / 分子量制御 / 環状モノマー / 環拡大重合 / 架橋高分子 / 一次構造制御
Outline of Research at the Start

動的共有結合は共有結合でありながら可逆的な解離-付加が実現できるため、あるときは共有結合として振る舞うが、特定の外部刺激によってその構造が解離し組み変わる特徴(動的特性)を有する。本研究課題では、動的特性を有する環状化合物が生み出す特異な「構造再編成」を利用することで、従来の手法では達成することができなかった高分子・超分子の合成法を確立する。具体的には、大環状化合物の合成、動的な高分子の一次構造制御、架橋高分子の精密修飾を達成する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、動的特性を有する環状化合物が生み出す特異な「構造再編成」を利用することで、従来の手法では達成することができなかった高分子・超分子の合成法を確立する。具体的には、大環状化合物の合成、動的な高分子の一次構造制御、架橋高分子の精密修飾を達成する。
本年度は、熱によってその動的特性を制御可能な(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-イル)ジスルフィド(BiTEMPS)を1つのみ有する種々の環状化合物を合成することに成功した。さらに得られた環状分子をモノマーに用いて1)環拡大重合による環状高分子の合成と、2)末端が制御された動的な共有結合からなる高分子の合成に成功した。以下にその詳細をまとめる。
1)得られた環状分子を加熱することで簡便な手法で環状高分子を得た。環状高分子のモノマーとなる環状化合物には所望の官能基や機能団を導入できることから、「共重合」をすることで特異な機能・物性を発現する環状ポリマーを環拡大重合によって自在に合成することが期待できる。
2)BiTEMPS骨格を1つのみ有する環状化合物に対して、末端として機能する直鎖状のBiTEMPS誘導体を重合系中に添加することで、末端の一次構造が厳密に制御された動的共有結合ポリマーの合成に成功した。また環状体に対して直鎖状BiTEMPS誘導体を添加する量を変化させることで、得られるポリマーの分子量制御についても制御できることがわかった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

熱によってその動的特性を制御可能な(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-イル)ジスルフィド(BiTEMPS)を1つのみ有する種々の環状化合物を比較的簡便に合成できたことで、それらを用いた発展研究をより円滑に進めることができた。

Strategy for Future Research Activity

本年度は動的な環状分子を用いて環状高分子や線状高分子を簡便に合成する手法を開発することができた。今後は架橋高分子の精密修飾についても検討することで、新しい架橋高分子の修飾法の確立と架橋高分子の機能化を達成する。

Report

(1 results)
  • 2020 Annual Research Report

Research Products

(16 results)

All 2020

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 5 results)

  • [Journal Article] Characterization of N-phenylmaleimide-terminated poly(ethylene glycol)s and their application to a tetra-arm poly(ethylene glycol) gel2020

    • Author(s)
      Takashima Rikito、Ohira Masashi、Yokochi Hirogi、Aoki Daisuke、Li Xiang、Otsuka Hideyuki
    • Journal Title

      Soft Matter

      Volume: 16 Pages: 10869-10875

    • DOI

      10.1039/d0sm01658f

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Rational Entry to Cyclic Polymers via Thermally Induced Radical Ring-Expansion Polymerization of Macrocycles with one Bis(hindered amino)disulfide Linkage2020

    • Author(s)
      R. Takashima, D. Aoki, H. Otsuka
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 53 Pages: 4670-4677

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.0c00798

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Using the Dynamic Behavior of Macrocyclic Monomers with a Bis(hindered amino)disulfide Linker for the Preparation of End-functionalized Polymers2020

    • Author(s)
      H. Yokochi, R. Takashima, D. Aoki, H. Otsuka
    • Journal Title

      Polym. Chem.

      Volume: 11 Pages: 3557-3563

    • DOI

      10.1039/d0py00366b

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] A Rational Entry to Cyclic Topology via Topology Transformation2020

    • Author(s)
      青木大輔
    • Organizer
      The polymer society of Korea 2020 Spring Meeting
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ビスヒンダードアミノジスルフィド結合の組み換え反応を用いた環状高分子の合成2020

    • Author(s)
      高嶋力任、青木大輔、大塚英幸
    • Organizer
      第69回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 動的共有結合を有する大環状モノマーを用いた高分子の一次構造制御2020

    • Author(s)
      横地浩義、高嶋力任、青木大輔、大塚英幸
    • Organizer
      第69回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 高分子トポロジー変換を利用する機能材料開発2020

    • Author(s)
      青木大輔
    • Organizer
      第69回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] トポロジー変換を利用した高分子合成の新展開2020

    • Author(s)
      青木大輔
    • Organizer
      東海高分子研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 嵩高いジスルフィド結合の組み換え反応を利用した環状高分子の合成2020

    • Author(s)
      高嶋力任, 青木大輔, 大塚英幸
    • Organizer
      第69回高分子討論会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] A Rational Entry to Macrocycles via Spontaneous Cyclization Reaction2020

    • Author(s)
      青木大輔、鶴見奈央、大塚英幸
    • Organizer
      Biomacromolecular RIKEN Seminar (Online)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Using the Dynamic Behavior of macrocycles with a Bis(hindered amino)disulfide Linker for the Preparation of End-functionalized Polymers2020

    • Author(s)
      横地浩義、高嶋力任、青木大輔、大塚英幸
    • Organizer
      3rd G'L'owing Polymer Symposium in Kanto
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Post-polymerization Modification with Maleimidophenyl isocyanates: Their Characterization and Application for Synthesis of Tetra-PEG Gel2020

    • Author(s)
      Rikito Takashima, Masashi Ohira, Hirogi Yokochi, Daisuke Aoki, Xiang Li, Hideyuki Otsuka
    • Organizer
      3rd G'L'owing Polymer Symposium in Kanto
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 高分子トポロジー変換を利用した機能性高分子の創製2020

    • Author(s)
      青木大輔
    • Organizer
      第66回高分子研究発表会[神戸]ヤングサイエンティスト講演賞 WEB講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 高分子メカノケミカル反応を制御可能なメカノフォア設計に関する研究2020

    • Author(s)
      木田淳平、青木大輔、大塚英幸
    • Organizer
      関東高分子若手研究会 2020 年度学生発表会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 動的なビス(ヒンダードアミノ)ジスルフィド結合を有する大環状分子を利用した高分子の一次構造制御2020

    • Author(s)
      横地浩義、高嶋力任、青木大輔、大塚英幸
    • Organizer
      第69回高分子討論会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 動的なビス(ヒンダードアミノ)ジスルフィド結合を有する大環状モノマーを利用した高分子の一次構造制御2020

    • Author(s)
      横地浩義、高嶋力任、青木大輔、大塚英幸
    • Organizer
      第10回CSJ化学フェスタ
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2022-04-19  

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