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可逆的活性化に基づくリビングアニオン重合を駆使した精密構造制御

研究課題

研究課題/領域番号 22K05209
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
研究機関名古屋大学

研究代表者

内山 峰人  名古屋大学, 工学研究科, 講師 (10779680)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード高分子合成 / アニオン重合 / リビング重合 / 炭素-水素結合 / 立体規則性 / 塩基触媒 / 特殊構造高分子 / 精密重合 / 末端官能性高分子 / 立体特異性重合
研究開始時の研究の概要

本研究では、生長末端の可逆的活性化に基づくリビングアニオン重合系を確立し、精密高分子構造へと展開することで、精密アニオン重合の新たな学理の構築を目的とする。とくに、開始剤やモノマー設計により、末端構造や分岐構造などの自在な構造制御を達成する。さらに、触媒量のキラル試薬を用いた立体構造制御や、従来困難であった水などのプロトン性化合物存在下でのリビングアニオン重合を実現し、新たな精密アニオン重合手法を開拓する。

研究実績の概要

高分子合成において、分子量や末端構造などの一次構造を精密に制御することは、優れた機能性高分子材料を開発する上で重要であり、既存の重合法に加え、更なる精密重合手法の開発が必要不可欠である。
本研究では、炭素―水素結合をドーマント種として用いた可逆的活性化に基づく新規リビングアニオン重合を確立し、その特徴を生かした高分子の精密構造制御を目的とした。本年度は、主に、(1)種々のビニルモノマーの重合制御、(2)分子量と立体規則性の同時制御について検討し、以下の成果を得た。
(1)では、炭素―水素結合をドーマント種として用いたリビングアニオン重合において、モノマーの適応性を確認するために様々なビニルモノマーの重合を検討した。可逆的停止剤としてアルコールを添加することで、様々な側鎖を有するメタクリレートの分子量制御が可能であった。さらに、塩基触媒や添加剤などの適切な重合条件を設計することで、アクリレートやアクリルアミドに加え、2-ビニルピリジンの重合制御にも可能であった。
(2)では、炭素―水素結合をドーマント種に用いたアニオン重合の特徴を活かし、対カチオンを設計することで、立体規則性と分子量の同時制御を検討した。本年度はとくに、ジエチルアクリルアミドの重合において、カリウム塩基に対する配位子や設計することで、立体規則性と分子量の同時制御を達成した。得られたポリマー立体規則性に応じて異なる温度応答性挙動を示した。

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

本年度目的とした研究いずれも順調に進行し、良好な結果が得られたと考えられる。

今後の研究の推進方策

次年度も、本年度に引き続き、種々のモノマーの重合制御について検討し、新規リビングアニオン重合としての確立を目指す。とくに、スチレンなどのより反応性の低いモノマーの重合制御を達成する。さらに、種々のモノマーの組み合わせからなるブロック共重合やこの系の特徴を活かした特殊構造高分子の合成を検討する。また、生長末端への選択的一分子付加反応を利用したポリマーの高機能化などについても検討を行う。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 可逆的連鎖移動に基づくカチオン重合を用いた分子量と立体構造の同時制御2023

    • 著者名/発表者名
      内山峰人
    • 雑誌名

      高分子

      巻: 72 ページ: 276-277

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Precision Polymer Synthesis by Cationic and Anionic Polymerizations Based on Reversible Chain-Transfer Mechanism2023

    • 著者名/発表者名
      Mineto Uchiyama
    • 学会等名
      The 13th International Polymer Conference (IPC2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Living Anionic Polymerization of 2-Vinylpyridine Based on Reversible Activation of C-H Bonds2023

    • 著者名/発表者名
      K. Sakai, Y. Sakata, C. Hommna, M. Uchiyama, M. Kamigaito
    • 学会等名
      The 13th International Polymer Conference (IPC2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Stereospecific Living Anionic Polymerization of Methacrylates via Reversible Chain Transfer to C-H Bonds2023

    • 著者名/発表者名
      K Sagawa, K Yamashita, C. Homma, M. Uchiyama, M. Kamigaito
    • 学会等名
      The 13th International Polymer Conference (IPC2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Stereospecific Living Anionic Polymerization of Methacrylates Based on Reversible Chain Transfer to C-H Bonds2023

    • 著者名/発表者名
      K Sagawa, M. Uchiyama, H. Watanabe, M. Kamigaito
    • 学会等名
      NanoPol (Nanostructured Polymers: from Precision Synthesis to Physical Properties)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭素―水素結合を介した可逆的連鎖移動による立体特異性リビングアニオン重合の開発2023

    • 著者名/発表者名
      佐川勝俊, 山下このみ, 本間千裕, 内山峰人, 上垣外正己
    • 学会等名
      第72回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭素―水素結合の可逆的活性化に基づく2-ビニルピリジンのリビングアニオン重合2023

    • 著者名/発表者名
      坂井紘希, 坂田勇樹, 本間千裕, 内山峰人, 上垣外正己
    • 学会等名
      第72回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 環状チオアセタールを用いたリビングカチオン重合による異種の分解性ユニットを有するビニルポリマーの合成2023

    • 著者名/発表者名
      内山峰人, 的場馨, 上垣外正己
    • 学会等名
      ムーンショット型研究開発事業目標4 伊藤プロジェクト第6回班会議
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭素―水素結合の可逆的活性化に基づく2-ビニルピリジンのリビングアニオン重合2023

    • 著者名/発表者名
      坂井紘希, 渡邉大展, 内山峰人, 上垣外正己
    • 学会等名
      第187回東海高分子研究会講演会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 可逆的連鎖移動機構に基づく不斉リビングカチオン重合による光学活性ポリベンゾフランの精密合成2023

    • 著者名/発表者名
      内山峰人, 渡辺大智, 田中友平, 佐藤浩太郎, 上垣外正己
    • 学会等名
      第72回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭素―水素結合をドーマント種とした可逆的活性化に基づく2-ビニルピリジンのリビングアニオン重合2023

    • 著者名/発表者名
      坂井紘希, 渡邉大展, 内山峰人, 上垣外正己
    • 学会等名
      第72回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭素―水素結合への可逆的連鎖移動による立体特異性リビングアニオン重合の開発:対カチオンの設計に基づく立体規則性の制御2023

    • 著者名/発表者名
      佐川勝俊, 渡邉大展, 内山峰人, 上垣外正己
    • 学会等名
      第72回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭素―水素結合の可逆的活性化に基づく2-ビニルピリジンのリビングアニオン重合2023

    • 著者名/発表者名
      坂井紘希, 渡邉大展, 内山峰人, 上垣外正己
    • 学会等名
      第13回CSJ化学フェスタ2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭素―水素結合を介した可逆的連鎖移動による立体特異性リビングアニオン重合2023

    • 著者名/発表者名
      佐川勝俊, 渡邉大展, 内山峰人, 上垣外正己
    • 学会等名
      第13回CSJ化学フェスタ2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Precision Polymer Synthesis by Cationic RAFT Polymerization2022

    • 著者名/発表者名
      Mineto Uchiyama
    • 学会等名
      The 17th Pacific Polymer Conference (PPC17)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 炭素―水素結合を介した可逆的連鎖移動に基づくリビングアニオン重合を用いた特殊構造高分子の合成2022

    • 著者名/発表者名
      山下このみ, 内山峰人, 上垣外正己
    • 学会等名
      第71回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭素―水素結合を介した可逆的連鎖移動に基づく環境低負荷型リビングアニオン重合を用いた特殊構造高分子の合成2022

    • 著者名/発表者名
      山下このみ, 内山峰人, 上垣外正己
    • 学会等名
      第11回JACI/GSCシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭素―水素結合への可逆的連鎖移動に基づくリビングアニオン重合を用いた精密高分子合成2022

    • 著者名/発表者名
      山下このみ, 内山峰人, 上垣外正己
    • 学会等名
      第71回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭素―水素結合を介した可逆的連鎖移動に基づくリビングアニオン重合を用いた特殊構造ポリマーの精密合成2022

    • 著者名/発表者名
      山下このみ, 大平奈津美, 内山峰人, 上垣外正己
    • 学会等名
      第53回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 名古屋大学 大学院工学研究科 有機・高分子化学専攻 上垣外研究室

    • URL

      http://chembio.nagoya-u.ac.jp/labhp/polymer2/

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書
  • [備考] 名古屋大学 研究者詳細

    • URL

      https://profs.provost.nagoya-u.ac.jp/html/100009132_ja.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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