ラジカル開環重合による自壊性高分子の創出

Research Project

Project/Area Number	22K14723
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 35010:Polymer chemistry-related
Research Institution	Shinshu University
Principal Investigator	川谷諒信州大学, 繊維学部, 特任助教 (50911947)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000) Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords	ラジカル重合 / ラジカル開環重合 / 分解性高分子
Outline of Research at the Start	化石資源の枯渇への対応として、資源循環型の材料の開発が望まれている。自壊性高分子は、迅速に低分子まで分解する高分子であり、マテリアルリサイクルできる材料として注目されているが、その分子構造に限りがあり、合成も困難という課題がある。本研究はその課題を解決できる、自壊性高分子の創出を目的として、工業的にも一般的に利用されているラジカル開環重合を用いて、自壊性高分子を創出する。ラジカル重合した高分子をアニオン的に分解することで、「重合しやすい＝分解しにくい」という従来までの概念を超えて、「重合しやすい　かつ　分解しやすい」という高分子を生み出すことを目指した研究である。
Outline of Annual Research Achievements	2022年度はラジカルで合成した高分子をラジカル以外の駆動力を用いて迅速に低分子へと解重合できる高分子の合成を目的としてモノマーの合成を行った.まず,５員環ラクトン型のモノマーの合成を達成した.しかし,当該モノマーは開環反応が起こりやすい設計を行ったが,５員環がかなり安定であるため,開環重合もビニル重合もせず,重合性が無いことが明らかとなった.次に,比較的開環しやすい環員数である６員環のラクトンかつ,そこにラジカルの連鎖移動反応を起こしやすい硫黄原子（スルホン基）を導入したモノマーの合成を行った.当該モノマーの生成を1HNMRスペクトル分析によって確認したが,極性の高いスルホン基を有したビニルエステル型のモノマーであるためか,水に対して不安定であったため,単離後に安定して保存が難しく重合検討には至らなかった.次に、安定に単離および保存が可能なモノマーとして,アクリル型のビニル基を有する６員環ラクトンのモノマーかつ,連鎖移動能の高い炭素骨格の置換基を導入したモノマーを合成した.当該モノマーの生成を1HNMRスペクトル分析によって確認し,モノマーを単離することができた.当該モノマーは保存性も良好であったため,重合検討へと移行した.その結果,単独重合性はなくアクリレート,メタクリレート,スチレンとの共重合性を確認し,酢酸ビニルとは共重合しないことを明らかとした.また,期待に反してこのモノマーは開環反応を起こさす,ビニル重合によって共重合体に組み込まれることが明らかとなった.
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 2022年度はモノマー合成および合成が完了したモノマーの重合検討を行う予定となっていたため,おおむね順調に進行している.
Strategy for Future Research Activity	２０２２年度の研究結果より,ラジカル開環重合が可能なモノマーについて,その構造の必要条件が明らかとなりつつあり,主鎖に導入可能な置換基の選択肢が広がった.この結果を受けて,２０２３年度以降は研究の目的を自壊性高分子の合成に絞ることなく,様々な置換基を主鎖に導入が可能なアクリレートモノマーを合成し,それを重合することで機能性高分子材料の合成へと修正する.