誘起キラリティーによるジブロック共重合体への螺旋構造付与と階層構造評価

• 研究課題/領域番号: 19K05590
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分35010:高分子化学関連
• 研究機関: 大阪工業大学
• 研究代表者: 平井 智康 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (60585917)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 有機ー無機ハイブリッド材料 / キラル / シリカ / らせん / アニオン重合 / 立体規則性高分子 / ポリへドラルオリゴメリックシルセスキオキサン / らせん構造 / 立体規則性 / 有機ー無機ハイブリッド / リビングアニオン重合 / 螺旋構造 / X線回折

研究開始時の研究の概要

高分子に対してキラル分子を添加することで一方巻きに制御された動的螺旋構造形成が可能になる。しかしながら、この概念は剛直な主鎖型高分子には適応できるものの、柔軟な主鎖を持つビニル系高分子への適応は困難を極める。本研究課題では、嵩高い置換基を側鎖に有し、さらに立体規則性を精密に制御したメタクリレート骨格からなるブロック共重合体を精密重合法に基づき調製し、立体規則性および置換基の嵩高さが動的螺旋構造形成ひいては動的螺旋構造が自己組織的に集合することで形成する階層的な秩序構造形成におよぼす影響を明らかにする。

研究成果の概要

有機ー無機ハイブリッド材料であるポリへドラルオリゴメリックシルセスキオキサン(POSS)を含有する新規立体規則性高分子(PMAPOSS)の合成を行った。PMAPOSSに対して少量のキラル分子を添加することで、一方方向に巻き方向が制御されたらせん構造が形成されること、さらにこの試料を焼成することでらせんが保持されたキラルシリカが得られることを見出した。本研究を通じて、POSSを利用したキラルシリカの新規調製法を確立した。得られた知見は、医薬品の分野において応用展開されると期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題は、これまでに煩雑なプロセスを必要とされてきたキラルシリカの簡便な調製法、さらに本手法で調製したキラルシリカは従来材料を遥かに凌駕する微細らせん空孔を有することを明確に示したものであり、学術的には極めてインパクトが大きい。また、本研究より得られるキラルシリカは、医薬品開発の要となる光学分離の機関材料として機能することが十分に期待され、研究より得られる社会的な意義は極めて大きい。

研究成果

• [国際共同研究] 国立陽明交通大学 （台湾）(その他の国・地域)
• [国際共同研究] National Chiao Tung University(その他の国・地域 台湾)
• [雑誌論文] Preferred-handed helical conformation in organic-inorganic hybrid block copolymers with well-controlled stereoregularity (2022)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kometani, Tomoki Kato, Kei Manabe, Tamio Seko, Yu-Ning Chang, Huai-Rou Luo, Yoshihiro Agata, Noboru Ohta, Teruaki Hayakawa, Syuji Fujii, Yoshinobu Nakamura, Ming-Chia Li, Tomoyasu Hirai
  • 雑誌名: Journal of Polymer Science 巻: 60 号: 5 ページ: 766-773
  • DOI: 10.1002/pol.20210761
• [雑誌論文] Chiral Silica with Preferred-Handed Helical Structure via Chiral Transfer (2021)
  • 著者名/発表者名: Kei Manabe, Sung-Yu Tsai, Satoshi Kuretani, Satoshi Kometani, Katsuyuki Ando, Yoshihiro Agata, Noboru Ohta, Yeo-Wan Chiang, I-Ming Lin, Syuji Fujii, Yoshinobu Nakamura, Yu-Ning Chang, Yuta Nabae, Teruaki Hayakawa, Chien-Lung Wang, Ming-Chia Li, and Tomoyasu Hirai
  • 雑誌名: JACS Au 巻: 1 号: 4 ページ: 375-379
  • DOI: 10.1021/jacsau.1c00098
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hairy Particles Synthesized by Living Anionic Polymerization-induced Self-assembly and Evaluation of Their Nanostructure (2021)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Terao, Hibiki Shiraishi, Mikito Yamazaki, Teruaki Hayakawa, Noboru Ohta, Syuji Fujii, Yoshinobu Nakamura, and Tomoyasu Hirai
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 50 号: 5 ページ: 920-923
  • DOI: 10.1246/cl.200957
  • NAID: 130008040433
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of polymethyl methacrylate with well-controlled stereoregularity using anionic polymerization in ionic liquid (2020)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Otozawa, Rio Hamajima, Masataka Yoshioka, Raito Kato, Arisa Tanaka, Hiroto Fukuma, Toshiki Terao, Kei Manabe, Syuhu Fujii, Yoshnobu Nakamura, Atsushi Takahara, Tomoyasu Hirai
  • 雑誌名: Journal of Polymer Science 巻: 58 号: 14 ページ: 1960-1964
  • DOI: 10.1002/pol.20200244
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anionic Polymerization of Methacrylate-Functionalized Ionic Monomers in Ionic Liquid (2020)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Otozawa, Masataka Yoshioka,Daiki Ihara, Rio Hamajima, Raito Kato, Toshiki Terao, Hiroto Fukuma, Satoshi Kuretani, Tamio Seko, Syuji Fujii, Yoshinobu Nakamura, Motoyasu Kobayashi, Atsushi Takahara, Tomoyasu Hirai
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 49 号: 12 ページ: 1459-1461
  • DOI: 10.1246/cl.200546
  • NAID: 130007956008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane-Containing Block Copolymer with Well-Controlled Stereoregularity (2019)
  • 著者名/発表者名: Sung-Yu Tsai, Satoshi Kuretani, Kei Manabe, Toshiki Terao, Takahiro Komamura, Yoshihiro Agata, Noboru Ohta, Syuji Fujii, Yoshunobu Nakamura, Chien-Lung Wang, Teruaki Hayakawa, Tomoyasu Hirai
  • 雑誌名: Journal of Polymer Science Polymer Chemistry 巻: 57 号: 21 ページ: 2181-2189
  • DOI: 10.1002/pola.29498
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Controlling of One-Handed Helical Conformation and Memory of Helicity in Poly(Methacrylate-Functionalized Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane) with Well-Controlled Stereoregularity (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomoyasu Hirai, Kei Manabe, Syuji Fujii, Yoshinobu Nakamura
  • 学会等名: Pacifichem
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 精密合成法に基づく立体規則性高分子の調製とその分子鎖凝集構造評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 平井智康
  • 学会等名: 第70回高分子学会年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] Preparation of novel polymers with well-controlled stereoregularity and evaluation of its molecular aggregation state (2020)
  • 著者名/発表者名: Tomoyasu Hirai
  • 学会等名: PACCON2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 精密重合法に基づく立体規則性高分子の調製とその構造・物性評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 平井智康
  • 学会等名: 第69回高分子学会年次大会係
  • 招待講演
• [学会発表] Precise synthesis of stereoregular polymer with polyhedral oligomeric silsesquioxane side chain (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomoyasu Hirai, Sung-Yu Tsai, Satoshi Kuretani, Kei Manabe, Shuji Fujii, Yoshinobu Nakamura, Chien-Lung Wang, Teruaki Hayakawa
  • 学会等名: 第68回高分子年次大会
• [学会発表] 新規立体規則性有機―無機ブロック共重合体の調製とその分子鎖凝集構造評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 平井智康、榑谷仁志、真鍋圭、藤井秀司、中村吉伸、早川晃鏡
  • 学会等名: 第38回無機高分子研究討論会
• [学会発表] Precise synthesis of novel polymer with well-controlled stereoregularity (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomoyasu Hirai, Sung-Yu Tsai, Satoshi Kuretani, Kei Manabe, Syuji Fujii, Yoshinobu Nakamura, Chien-Lung Wang, Teruaki Hayakawa
  • 学会等名: 第30回エラストマー討論会
• [学会発表] 精密重合法に基づく高分子の立体規則性の制御とその分子鎖凝集構造 (2019)
  • 著者名/発表者名: 平井智康
  • 学会等名: 第169回東海高分子研究会講演会
  • 招待講演
• [備考] 機能性材料として注目の人工らせん高分子
  • URL: https://www.u-presscenter.jp/article/post-45784.html
• [備考] 機能性材料として注目の人工らせん高分子_らせん構造キラルシリカを簡便調製
  • URL: http://www.oit.ac.jp/japanese/pressrelease/show.php?id=7558