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環境低負荷触媒による生分解性脂肪族ポリエステルの実践的合成法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17J01046
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 高分子化学
研究機関北海道大学

研究代表者

齋藤 達也  北海道大学, 大学院総合化学院, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード生分解性高分子 / 有機分子触媒 / 脂肪族ポリエステル / 脂肪族ポリカーボネート / 精密重合 / リビング重合 / 開環重合
研究実績の概要

本研究の目的は、カルボン酸アルカリ金属塩を用いた環状エステルの開環重合法を確立し、実践的な生分解性高分子材料の合成へと展開することである。前年度には、カルボン酸アルカリ金属塩を用いた各種環状エステル類の開環重合法の学術的体系化を図った。本年度は前年度の触媒スクリーニングの知見に基づき、カルボキシレートとアンモニウムカチオンを構造中に併せ持つ天然由来化合物であるトリメチルグリシンを触媒に用い、脂肪族ポリエステル類をより環境低負荷に合成する手法の開発に挑んだ。
トリメチルグリシン (TMG) を触媒に用い、各種環状エステル類の重合を行った結果、環状エステルであるL-ラクチドや、環状カーボネートであるトリメチレンカーボネート (TMC) の重合が進行することが明らかとなった。なかでも、TMG は TMC の開環重合に特に有効であり、生成したポリマーの構造を 1H NMR、SEC および MALDI-TOF MS 測定により解析したところ、構造の明確なポリトリメチレンカーボネート (PTMC) が得られていることが明らかとなった。また、動力学的解析およびポスト重合の結果より、本重合系はリビング的に進行していることが明らかとなった。
また、本重合系の応用として、種々のアルコールを開始剤に用いることで、末端に官能基を有する PTMC や、星型構造を有する PTMC の精密合成が可能であった。さらに、重合開始点を二つ有する開始剤を用いた TMC の重合と、ジイソシアネートとの重付加反応を同一系内で連続的に行うことで、生分解性ポリウレタンのワンポット合成法へと展開した。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] Trimethyl Glycine as an Environmentally-Benign and Biocompatible Organocatalyst for Ring-Opening Polymerization of Cyclic Carbonate2019

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Saito, Kaoru Takojima, Takafumi Oyama, Shintaro Hatanaka, Takashi Konno, Takuya Yamamoto, Kenji Tajima, Takuya Isono, Toshifumi Satoh
    • 雑誌名

      ACS Sustainable Chemistry & Engineering

      巻: 印刷中 号: 9 ページ: 8868-8875

    • DOI

      10.1021/acssuschemeng.9b00884

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Alkali Metal Carboxylate as an Efficient and Simple Catalyst for Ring-Opening Polymerization of Cyclic Esters2018

    • 著者名/発表者名
      Saito, T.; Aizawa, Y.; Yamamoto, T.; Tajima, K.; *Isono, T.; *Satoh, T.
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 51 号: 3 ページ: 689-696

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.7b02566

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 二重活性化を鍵とする環境低負荷触媒を用いた脂肪族ポリエステル類の合成2018

    • 著者名/発表者名
      齋藤達也、蛸島薫、磯野拓也、山本拓矢、田島健次、佐藤敏文
    • 学会等名
      第67回高分子討論会(中止に伴い原稿のみ発表)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 有機酸塩を触媒に用いた環状エステル類の開環重合2017

    • 著者名/発表者名
      齋藤達也
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] カルボン酸塩を触媒に用いた脂肪族ポリエステルの精密合成2017

    • 著者名/発表者名
      齋藤達也
    • 学会等名
      第7回CSJ化学フェスタ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] RING-OPENING POLYMERIZATION OF LACTIDE USING CARBOXYLIC ACID SALT AS A CATALYST2017

    • 著者名/発表者名
      齋藤達也
    • 学会等名
      Europian polymer Congress Lyon 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会・シンポジウム開催] Europian polymer Congress Lyon 20172017

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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