インターロック構造を基盤とするソフト界面の新接着法

• Project Area: Molecular Soft-Interface Science
• Project/Area Number: 21106508
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 小山 靖人 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (10456262)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2010: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2009: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: ロタキサン / ポリロタキサンネットワーク / インターロック接着 / 刺激応答性 / クリック反応

Research Abstract

ロタキサン分子構造を基盤とするインターロック接着系の開発と、新しい研究領域・分野をつくることを目的に、新規なポリロタキサンネットワーク合成法の開発とそれらの特性評価を行った。その結果、(1)サイズ相補性末端鎖基を持つロタキサンや、(2)芳香族ジスルフィドを軸成分に持つロタキサン素子を開発し、(3)それらを架橋点として持つような刺激応答分解性ポリロタキサンネットワークを合成した。またそれらが(4)通常の化学ゲルと同程度の安定性を保ちながらも特殊な刺激(溶媒和、中和反応、対アニオン交換反応やUV照射等)に定量的な分解反応が進行することを明らかとした。尚、これらの分解性は分子設計により容易にデザイン・制御可能であることを示した。こうした結果を通して、架橋高分子の新しいケミカルリサイクルシステムを提案した。さらに(5)のサイズ相補性末端鎖基を両末端に持ち且つ輪成分に重合活性なビニル基を持つような[3]ロタキサン架橋剤と(6)芳香族ジスルフィドを軸成分に持つ[3]ロタキサン架橋剤を新規に合成し、ビニルモノマーのラジカル重合系に添加することで、ロタキサン構造をあらゆるビニルポリマーの架橋点に複合化させることが可能となり、ビニルポリマーの物性の付与された多様なポリロタキサンネットワークの刺激分解特性について詳細に物性を評価した。
さらに本研究で得られた知見を総括することで、モデル系(ナノスケール)での分子挙動とマクロスケールに現れる現象をそれぞれ比較・評価し、相関関係を精査した。

Research Products

• [Journal Article] An Efficient Synthetic Entry to Rotaxane Utilizing Reversible Cleavage of Aromatic Disulfide Bond (2011)
  • Author(s): Takahiro Yoshii, Yasuhiro Kohsaka, Taichi Moriyama, Takao Suzuki, Yasuhito Koyama, Toshikazu Takata
  • Journal Title: Supramolecular Chemistry Volume: 23 Pages: 65-68
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] C-C Bond-Forming Click Synthesis of Rotaxanes Exploiting Nitrile N-Oxide (2010)
  • Author(s): Tohru Matsumura, Fumitaka Ishiwari, Yasuhito Koyama, Toshikazu Takata
  • Journal Title: Organic Letters Volume: 12 Pages: 3828-3831
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of acetylene-functionalized [2]rotaxane monomers directed tow and side chain-type polyrotaxanes (2010)
  • Author(s): Kazuko Nakazono, Keiishiro Fukasaka, Takashi Sato, Yasuhito Koyama, Toshikazu Takata
  • Journal Title: Polymer Journal Volume: 42 Pages: 208-215
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-Yield One-Pot Synthesis of Permethylated α-Cyclodextrin-based Polyorotaxane in Hydrocarbon Solvent through an Efficient Heterogeneous Reaction (2010)
  • Author(s): Kazuko Nakazono, Tomoyuki Takashima, Takayuki Arai, Yasuhito Koyama, Toshikazu Takata
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 43 Pages: 691-696
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Successive Catalytic Reactions Specific to Pd-Based Rotaxane Complexes as a Result of Wheel Translation along the Axle (2010)
  • Author(s): Norihito Miyagawa, Masanori Watanabe, Takenori Matsuyama, Yasuhito Koyama, Toshiyuki Moriuchi, Toshikazu Hirao, Yoshio Furusho, Toshikazu Takata
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 46 Pages: 1920-1922
  • NAID: 130004597206
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of a Kinetically Stabilized Homoditopic Nitrile N-Oxide Directed toward Catalyst-free Click Polymerization (2010)
  • Author(s): Young-Gi Lee, Morio Yonekawa, Yasuhito Koyama, Toshikazu Takata
  • Journal Title: Chemistry Letters (in press)
  • NAID: 10027179841
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of Main Chain-Type Polyrotaxanes by New Click Reaction Using Homoditopic Nitirle N-Oxides via Rotaxanation-Polymerization Protocol (2010)
  • Author(s): Young-Gi Lee, Yasuhito Koyama, Morio Yonekawa, Toshikazu Takata
  • Journal Title: Macromolecules (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] New Click Chemistry : Polymerization Based on 1,3-Dipolar Cycloaddition of a Homo Ditopic Nitrile N-Oxide and Transformation of the Resulting Polymers into Reactive Polymers (2009)
  • Author(s): Young-Gi Lee, Yasuhito Koyama, Morio Yonekawa, Toshikazu Takata
  • Journal Title: Macromolecules 42 Pages: 7709-7717
  • Peer Reviewed
• [Presentation] トポロジー変化に駆動されるインターロック架橋法の開発 (2011)
  • Author(s): Yasuhito Koyama
  • Organizer: 第12回男性研究者・女性研究者合同研究発表会
  • Place of Presentation: 東京都 東京工業大学
  • Year and Date: 2011-02-01
• [Presentation] Synthesis of Main Chain-Type Polyrotaxanes by New Click Polymerizatio Using Homoditopic Nitirle N-Oxides via Rotaxanation-Polymerization Protocol (2010)
  • Author(s): Yasuhito Koyama, Young-Gi Lee, Morio Yonekawa, Toshikazu Takata
  • Organizer: Pacifichem2010
  • Place of Presentation: ハワイ ホノルル
  • Year and Date: 2010-12-17
• [Presentation] Successive Catalytic Reactions Specific to Pd-Based Rotaxane Complexes Axle as a Result of Wheel Translation along the Polymer Axle (2010)
  • Author(s): Yasuhito Koyama, Ayumi Kawasaki, Norihito Miyagawa, Toshikazu Takata
  • Organizer: 第57回有機金属化学討論会
  • Place of Presentation: 東京都 中央大学
  • Year and Date: 2010-09-18
• [Presentation] トポロジー変化が駆動するインターロック架橋法の開発 (2010)
  • Author(s): Yasuhito Koyama
  • Organizer: 日本化学会第91春季年会(2011)
  • Place of Presentation: 神奈川県 神奈川大学
  • Year and Date: 2010-03-26
• [Presentation] 安定ニトリルオキシドを用いた高分子修飾法及び架橋法の開発 (2009)
  • Author(s): 小山靖人
  • Organizer: 第21回エラストマー討論会
  • Place of Presentation: 東京理科大学森戸記念館
• [Presentation] Modification and Cross-linking Reaction of Polymer with Unsaturated Linkages Exploiting Stable Nitrile N-Oxides (2009)
  • Author(s): 小山靖人
  • Organizer: 11th Pacific Polymer Conference 2009
  • Place of Presentation: オーストラリア、ケアンズ
• [Remarks]
  • URL: http://www.op.titech.ac.jp/polymer/lab/takata/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.op.titech.ac.jp/polymer/lab/takata/index.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] ニトリルオキシドで変性した変性高分子材料及びその製造方法 (2009)
  • Inventor(s): 瀬尾明繁、今井英幸、岩瀬直生、高田十志和、小山靖人
  • Industrial Property Rights Holder: 豊田合成株式会社+国立大学法人東京工業大学
  • Industrial Property Number: 2009-200716
  • Filing Date: 2009-08-31