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

• Project Area: Advanced Molecular Transformations by Organocatalysts
• Project/Area Number: 26105703
• 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: 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
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2015: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2014: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• 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）昨年度までに有機リン酸であるリン酸ジフェニルを触媒とした各種環状エステル類の無溶媒重合系の開発を行ってきた。今年度は、様々な分子構造を有する有機リン酸類縁体を触媒とした重合を検討した。その結果、リン酸フェニル二ナトリウムがラクチドの無溶媒開環重合において優れた触媒となることを見出した。リン酸ジフェニルを触媒としたラクチドの無溶媒開環重合には長時間を要していたが、今回新たに見出した触媒ではより短時間で分子量分散度の狭いポリ乳酸を与えることが明らかとなった。本重合系はポリ乳酸の環境調和型合成プロセスとして有用と考えられる。
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重合系を用い、非直鎖状の構造を有する両親媒性ブロックコポリエーテルの精密合成を行った。本重合系は種々のエポキシドの開環重合において極めて有用であることがこれまでに明らかになっており、その知見をもとに様々な非直鎖状両親媒性ブロックコポリエーテルの合成へと応用した。本重合系を利用することではじめて分子量と分子量分散度が高度に制御された一連のブロックコポリエーテルを得ることができ、そのサンプルを使って非直鎖状構造と水溶液中での会合挙動の相関関係を理解すること出来た。ここで得られた知見は高機能性界面活性剤の開発などにおいて貢献するものと期待される。
３）これまでに開発してきたジリン酸ジフェニル触媒による開環重合系を基盤として、新規ブロックコポリマーを開発した。具体的には、リン酸ジフェニルを触媒として末端官能基化ポリカプロラクトンを合成し、オリゴ糖との複合化を行った。ここで得られたブロックコポリマーは水溶液中ではナノパーティクル、固体中ではミクロ相分離構造を形成することが見出された。これらのナノ構造はDDS用キャリアやリソグラフィー材料として期待される。

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 Well-Defined Amphiphilic Star-Block and Miktoarm Star Copolyethers via t-Bu-P4-Catalyzed Ring-Opening Polymerization of Glycidyl Ethers (2016)
  • Author(s): Satoh, Y., Miyachi, K., Matsuno, H., Isono, T., Tajima, K., Kakuchi, T.,Satoh, T.
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 49 Issue: 2 Pages: 499-509
  • DOI: 10.1021/acs.macromol.5b02459
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] B(C6F5)3-Catalyzed Group Transfer Polymerization of N,N-Disubstituted Acrylamide Using Hydrosilane: Effect of Hydrosilane and Monomer Structures, Polymerization Mechanism, and Synthesis of α-End-Functionalized Polyacrylamides (2016)
  • Author(s): Kikuchi, S., Chen, Y., Kitano, K., Sato, S.-i., Satoh, T.,Kakuchi, T.
  • Journal Title: Macromolecules Volume: in press Issue: 8 Pages: 3049-3060
  • DOI: 10.1021/acs.macromol.6b00190
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Controlled/Living Ring-Opening Polymerization of Glycidylamine Derivatives Using t-Bu-P4/Alcohol Initiating System Leading to Polyethers with Pendant Primary, Secondary, and Tertiary Amino Groups (2015)
  • Author(s): Isono, T., Asai, S., Satoh, Y., Takaoka, T., Tajima, K., Kakuchi, T., Satoh, T.
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 48 Issue: 10 Pages: 3217-3229
  • DOI: 10.1021/acs.macromol.5b00556
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Organophosphate-catalyzed bulk ring-opening polymerization as an environmentally benign route leading to block copolyesters, end-functionalized polyesters, and polyester-based polyurethane (2015)
  • Author(s): Saito, T., Aizawa, Y., Tajima, K., Isono, T., Satoh, T.
  • Journal Title: Polymer Chemistry Volume: 6 Issue: 24 Pages: 4374-4384
  • DOI: 10.1039/c5py00533g
  • 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 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] 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 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 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 Issue: 9 Pages: 2853-2863
  • DOI: 10.1021/ma500494e
  • Peer Reviewed
• [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): Kosuke Makiguchi, Tatsuya Saito, Toshifumi Satoh, and Toyoji Kakuchi
  • Journal Title: J. Polym. Sci., Part A Polym. Chem. Volume: 印刷中 Issue: 14 Pages: 2032-2039
  • DOI: 10.1002/pola.27211
  • Peer Reviewed
• [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
• [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] 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] 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): T. Isono, Y. Kondo, S. Ozawa, Y. Chen, R. Sakai, S.-i. Sato, K. Tajima, T. Kakuchi, T. Satoh
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 47 Issue: 20 Pages: 7118-7128
  • DOI: 10.1021/ma501647m
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Organophosphate-Catalyzed Bulk Ring-Opening Polymerization of Cyclic Esters (2015)
  • Author(s): Tatsuya Saito, Yusuke Aizawa, Takuya Isono, Kenji Tajima, Toyoji Kakuchi, Toshifumi Satoh
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: ホノルル（米国）
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synthesis of Architecturally Complex Block Copolymers Consisting of Oligosaccharides and Polyester via Organocatalytic Ring-Opening Polymerization (2015)
  • Author(s): Takuya Isono, Toshifumi Satoh
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: ホノルル（米国）
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 有機リン酸類を触媒に用いたラクチドのバルク重合 (2015)
  • Author(s): 相澤佑輔、齋藤達也、磯野拓也、田島健次、寺田眞浩、佐藤敏文
  • Organizer: 第5回CSJ化学フェスタ
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • Year and Date: 2015-10-13
• [Presentation] Organophosphate-catalyzed bulk ring-opening polymerization leading to block copolyesters, end-functionalized polyesters, and polyester-based polyurethane (2015)
  • Author(s): Toshifumi Satoh
  • Organizer: France-Japan Joint Seminar On Functional Block Copolymer
  • Place of Presentation: グルノーブル（フランス）
  • Year and Date: 2015-09-19
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 有機リン酸触媒を用いた環状エステルの無溶媒重合 (2015)
  • Author(s): 齋藤達也、相澤佑輔、磯野拓也、田島健次、佐藤敏文
  • Organizer: 第64回高分子討論会
  • Place of Presentation: 東北大学 川内キャンパス（仙台市）
  • Year and Date: 2015-09-15
• [Presentation] 有機リン酸類を触媒に用いたラクチドのバルク重合 (2015)
  • Author(s): 相澤佑輔、齋藤達也、磯野拓也、田島健次、寺田眞浩、佐藤敏文
  • Organizer: 2015年度 北海道高分子若手研究会
  • Place of Presentation: 定山渓グランドホテル瑞苑（札幌市）
  • Year and Date: 2015-08-28
• [Presentation] 種々の有機リン酸類を触媒に用いた 環状エステルの開環重合 (2015)
  • Author(s): 相澤佑輔、齋藤達也、磯野拓也、田島健次、寺田眞浩、佐藤敏文
  • Organizer: 日本化学会北海道支部2015年夏季研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道教育大学函館校（函館市）
  • Year and Date: 2015-07-18
• [Presentation] Enantiomer-Selective Lactide Polymerization using Chiral Phosphoric Acids (2015)
  • Author(s): Takuya Isono, Yusuke Aizawa, Tatsuya Saito, Masahiro Terada, Toshifumi Satoh
  • Organizer: The 39th Naito Conference on The chemistry of organocatalysts
  • Place of Presentation: シャトレーゼ ガトーキングダム（札幌市）
  • Year and Date: 2015-06-06
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] コアファースト法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 (2015)
  • Author(s): 伊藤貴弘、高田健司、陳友根、佐藤敏文、覚知豊次
  • Organizer: 第64回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • Year and Date: 2015-05-27
• [Presentation] HSiMe2Ph/B(C6F5)3 を用いたメタクリル酸エステルのグループトランスファー重合 (2015)
  • Author(s): 北野広大1・菊地誠也1・高田健司1・陳友根3・佐藤敏文2・覚知豊次
  • Organizer: 第64回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • Year and Date: 2015-05-27
• [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回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • Year and Date: 2015-05-27
• [Presentation] グル-プトランスファー重合による両末端官能基化ポリ(N,N-ジエチルアクリルアミド)の合成 (2015)
  • Author(s): 一戸瑛治1・菊地誠也1・陳友根3・佐藤敏文2・覚知豊次
  • Organizer: 第64回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • Year and Date: 2015-05-27
• [Presentation] ラセミラクチドのエナンチオマー選択的バルク重合 (2015)
  • Author(s): 相澤佑輔、齋藤達也、磯野拓也、田島健次、寺田眞浩、佐藤敏文
  • Organizer: 第64回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • Year and Date: 2015-05-27
• [Presentation] 有機リン酸触媒を用いた環状エステルのバルク重合 (2015)
  • Author(s): 齋藤達也、相澤佑輔、磯野拓也、田島健次、佐藤敏文
  • Organizer: 第64回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
  • Year and Date: 2015-05-27
• [Presentation] フォスファゼン塩基触媒によるグリシジルアミン誘導体のリビングアニオン開環重合 (2015)
  • Author(s): 磯野拓也、覚知豊次、佐藤敏文
  • Organizer: 第８回有機分子触媒シンポジウム
  • Place of Presentation: 沖縄県市町村自治会館・自治会館ホール（那覇市）
  • Year and Date: 2015-05-10
• [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