| 研究課題/領域番号 |
21H04689
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分35:高分子、有機材料およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
大塚 英幸 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (00293051)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
41,340千円 (直接経費: 31,800千円、間接経費: 9,540千円)
2024年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2023年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2022年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2021年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
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| キーワード | 高分子反応 / 分子鎖切断 / ポリマーラジカル / 分子プローブ / 蛍光検出 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
熱・光・力などの外部刺激により高分子鎖が切断される際には、ポリマーラジカルと呼ばれる化学種が発生すると考えられている。本研究では、微量かつ不安定なポリマーラジカルと速やかに反応して長寿命かつ蛍光を発する分子プローブ群の開発と高分子切断の多角的な解析を目的とする。これまで系統的な研究が行われてこなかった高分子鎖切断に関する学術基盤を構築し、高分子科学の次の100年に貢献する研究成果を生み出す。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、外部刺激により高分子鎖が切断される際に発生する、微量かつ不安定なポリマーラジカルと速やかに反応して長寿命かつ蛍光を発する分子プローブ群の開発と高分子切断の多角的な解析を目的としている。
本年度は、前年度に続いて蛍光性ラジカルを与える分子プローブ群の構築を継続した。分子プローブの設計は、２つのアプローチで進めた。１つは、ジアリールアセトニトリル誘導体に代表される連鎖移動型分子プローブで、高分子鎖の切断により生成するポリマーラジカル（P.）が分子プローブから水素ラジカル（H.）を引き抜く連鎖移動反応が進行することで、分子プローブ由来の蛍光性ラジカルを与えるアプローチである。もう１つは、1,1-ジフェニルエチレン誘導体に代表される付加反応型分子プローブで、P.が分子プローブに付加して、分子プローブ由来の蛍光性ラジカルを与えるアプローチである。今年度は、両方のアプローチを進めた。分子プローブの合成は、既報に準じるか、既報を修正して反応条件および精製方法を探索し、合成の確認は、核磁気共鳴測定、赤外分光測定、質量分析、元素分析等により実施した。付加反応型分子プローブして、アリール基上の官能基が異なる一連の誘導体を合成し、分子プローブ群を構築した。官能基は、電子供与性、電子求引性、アルキル基、立体的に嵩高い置換基などを導入した。これらの合成と並行して、DFT計算を利用したシミュレーションを行い、生成するラジカルの安定性や光学物性の予測および解析を行った。合成された分子プローブを用いて、外部刺激により切断された高分子鎖から発生するP.の検出に関する実験を行った。典型的な高分子サンプルとして、高分子量のポリスチレンを用いて、プローブとして機能評価した。さらに、新しく連鎖移動型分子プローブも合成して、P.の検出を行った。架橋高分子への適用研究に関しても予備的な検討を実施した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初計画において、2022年度は前年度に続いて「ステージ１：蛍光性ラジカルを与える分子プローブ群の構築」を進め、「ステージ２：分子プローブへの機能付与と評価」、「ステージ３：プローブの高分子化と評価」を精力的に実施した。さらに、「ステージ４：直鎖状高分子への分子プローブの適用研究」、「ステージ５：架橋高分子への分子プローブの適用研究」に関しても研究を実施し、順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
順調に進展しているので、このまま計画通りに研究を推進する。予想外のことが起きた場合には、臨機応変に対応する計画である。
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