外部刺激を駆動力として伸縮運動する二重らせん高分子の創製と応用

• 研究課題/領域番号: 21K05166
• 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: 名城大学
• 研究代表者: 田浦 大輔 名城大学, 理工学部, 准教授 (20622450)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 超分子 / 二重らせん / 超分子化学 / 高分子化学

研究開始時の研究の概要

本研究では、外部刺激に応答して可逆的に伸縮運動する二重らせん高分子の合成およびその制御と機能化を目指すとともに、伸縮運動を巨視的な運動に変換可能なシステムの構築にも取り組む。すなわち、二重らせん高分子を基盤とする動的不斉触媒や不斉識別材料の開発、ならびに、二重らせん高分子の基板への固定化および一次元配向フィルムやハニカム構造を有する二次元シートの作製により、外部刺激による可逆的・微視的な伸縮運動に伴う変化を巨視的レベルに増幅可能な機能性材料の開発に挑戦する。

研究成果の概要

本研究では、以下に示す成果を得た。(1) 外部刺激に応答して可逆的に伸縮運動する二重らせんホウ素ヘリケート (単量体) の段階的な高分子化を目指し、二量体 (配位子) として、オクタフェノール誘導体を合成した。(2) 伸縮可能な二重らせん分子・高分子の基板への固定化を目指し、両末端にトリメチルシリルエチニル基を有する二重らせんホウ素ヘリケートを合成するとともに、その構造を保持したまま、エチニル基へと変換した。(3) 伸縮可能な二重らせん骨格からなるハニカム構造を有する二次元シートの作製を目指し、ベンゼン環の1,3,5位にテトラフェノール誘導体を導入した三分岐型分子 (配位子) を合成した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で目指す、外部刺激に応答して可逆的に伸縮運動する二重らせん高分子の創製と伸縮性材料への応用に関する報告例は皆無である。現状では、鍵となる配位子および二重らせんホウ素ヘリケートを合成した段階に過ぎないものの、今後、得られる成果は、精緻に構造の制御されたデオキシリボ核酸 (DNA) が示す高度な機能発現に二重らせん構造が重要であることを実証するだけではなく、生体系をも凌駕する革新的な伸縮性キラル材料の開拓にも繋がると考えられることから、その学術的・社会的意義は極めて大きい。