| 研究課題/領域番号 |
22K18199
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分90120:生体材料学関連
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| 研究機関 | 福井工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
山脇 夢彦 福井工業高等専門学校, 物質工学科, 助教 (90887085)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 光有機触媒 / 光重合 / 二分子型光有機触媒 / 脱炭酸反応 / ウイルス対策材料 / 有機光触媒 / ポリマー合成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、有機光触媒を使用した穏和な条件でウイルス受容性有機分子へ容易にポリマーを付与できる技術開発を行う。本研究は、以下の特徴により新規性・独創性に優れ、波及性が高い。
・可視光LEDによる穏和な反応により、糖やペプチドにポリマーを付与できる。
・2分子型有機光触媒よる選択的反応と触媒回収が容易なクリーンな技術である。
・RAFT剤の適応により分子レベルで制御された抗ウイルス材料やウイルス検知薬を作れる。
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| 研究実績の概要 |
令和５年度【有機光触媒の種類に応じた選択的ポリマー付与技術の確立】
本研究の有機光触媒はその種類や組み合わせによって酸化還元電位が変化し、1級カルボン酸や3級カルボン酸などを選択的に反応できる。この様々な有機光触媒の組み合わせにより位置選択的なポリマー付与技術の確立を行った。
様々な種類のモノマーで検討を行ったところ、モノマーがアクリル酸メチルの場合、得られたポリマーは反応転換率81 %、分子量が26900、多分散度が2.21であった。続いて、アクリロニトリルの場合、得られたポリマーは反応転換率が trace量で、分子量が12900、多分散度が1.20であった。続いて、酢酸ビニルの場合、得られたポリマーは反応転換率が22 %、分子量が32200、多分散度が1.48であった。続いてアクリル酸t-ブチルの場合、得られたポリマーは反応転換率が10 %、分子量が12200、多分散度が1.24であった。続いて、N-イソプロピルアクリルアミドの場合、得られたポリマーは反応転換率が51 %、分子量89900、多分散度が2.41であった。このことから、様々なモノマーでポリマーが得られることがわかった。
さらに、上記の結果よりカルボン酸をN-Boc-Glu-OH、モノマーをアクリル酸メチル、光触媒をDBCとDCBとして重合を行ってポリマーを合成した後、モノマーをアクリル酸t-ブチル 、光触媒をBPとDCAとして重合を行い、目的とするポリマーを得られた。具体的には、一段階目で生成したポリマーは、反応転換率70 %、分子量が40900、多分散度が2.11であった。それに対し、二段階目で生成したポリマー13は反応転換率30 %、分子量が44500、多分散度が2.77であった。
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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
令和５年度【有機光触媒の種類に応じた選択的ポリマー付与技術の確立】の目標は、N-Boc-Glu-OHを用いて達成された。N-Boc-Glu-OHは二級と三級のカルボン酸を分子内に有し、二級部分をDBC,1,4-DCBで選択的に脱炭酸させ、アクリル酸メチルをポリマーとして付加させた後、異なる二分子型触媒のBP, DCAにより一級部分を脱炭酸させてアクリル酸tブチルをポリマーとして付与させた。この異なる二つのポリマーがついた物質はNMRでそれぞれのモノマー由来のピークおよびGPCの分子量増加の確認が確認された。
上記より、おおむね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの2年間で概ね順調に研究が進展しているため、当初の予定通り、【RAFT剤の適応によるポリマー鎖の長さを揃える技術の確立】つまりは、可視光LEDおよび有機光触媒を用いるため、有機光触媒が先に光を吸収することにより、RAFT剤自身が反応することなくポリマー鎖の長さを揃える技術の確立を目指す。
また、これまでの成果を学術論文誌にまとめることを目指す。
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