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嵩高いジスルフィド結合をもつ環状分子による空間連結型高分子の構築

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ1267
補助金の研究課題番号 21J20562 (2021-2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2021-2022)
応募区分国内
審査区分 小区分35010:高分子化学関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

高嶋 力任  東京工業大学, 物質理工学院, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2023年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2022年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2021年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードカテナン / 特殊構造高分子 / 環状高分子 / 超分子 / 高分子合成 / 動的共有結合 / ジスルフィド / ポリロタキサン / 刺激応答性分子 / 高分子 / 空間連結型高分子 / 電荷移動錯体 / 大環状分子
研究開始時の研究の概要

本研究では、動的な環状分子を用いて「環構造の形成」と 「架橋構造の形成」を同時に達成 する新しい『空間連結型の高分子の合成法を確立』し、得られる架橋高分子の物性・機能を明 らかにすることを目的とする。具体的には加熱するだけでラジカル的に開裂し、発生したラジ カルを介して結合交換反応を引き起こすビス(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-イル)ジス ルフィド(BiTEMPS)骨格に着目し、環状分子の合成およびその重合を行った。

研究実績の概要

本研究では、動的な環状分子を用いて「環構造の形成」と 「架橋構造の形成」を同時に達成 する新しい『空間連結型の高分子の合成法を確立』し、得られる架橋高分子の物性・機能を明 らかにすることを目的とする。動的な化学構造としてビス(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-イル)ジス ルフィド(BiTEMPS)骨格に着目し、その特性を活用して種々の特殊構造高分子合成を行った。
BiTEMPSは加熱するだけでラジカル的に開裂し、発生したラジカルを介して結合交換反応を引き起こす。本研究では、BiTEMPS骨格で連結された動的な大環状分子 (MM) を用いた『空間連結型の高分子』の合成方法を確立することを目的に研究を行っている。
2021年度は、環状高分子と環状高分子が空間的に連結した高分子 (MICP) の合成手法の確立を目指し研究を進めた。MM中に超分子相互作用部位を導入し、それらの相互作用を駆動力とした合成法を試みた。その結果、MICPの生成を示唆する結果が得られたため「BiTEMPS含有大環状分子に超分子相互作用導入することでMICPを加熱のみで得る」というコンセプトが実証された。
2022年度は、MMの合成法を利用したカテナン分子の単離と特性評価を中心に研究を進めた。特に大環状ビピリジンを利用した銅触媒アジド-アルキンクリック反応を活用したロタキサン合成に着目してBiTEMPSを両端にもつロタキサンを合成し、その環化反応を行うことでカテナン合成を達成した。合成したカテナンについて、NMRやMS、単結晶X線構造解析によりその構造を明らかにした。
2023年度は、研究期間で実施した実験についてのブラッシュアップやデータの論文化を完了させた。研究課題に関連する論文を2023年度中に新たに3本以上執筆し、すべてアクセプトされた。特にカテナン合成に関する論文はOrg. Biomol. Chem.誌のカバーピクチャーに採択された。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 9件)

  • [雑誌論文] A thermally driven rotaxane-catenane interconversion with a dynamic bis(hindered amino) disulfide2024

    • 著者名/発表者名
      Takashima Rikito、Aoki Daisuke、Takahashi Akira、Otsuka Hideyuki
    • 雑誌名

      Organic & Biomolecular Chemistry

      巻: 22 号: 5 ページ: 927-931

    • DOI

      10.1039/d3ob01693e

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ring-chain equilibria of dynamic macrocycles with a bis(hindered amino)disulfide linker2023

    • 著者名/発表者名
      Takashima Rikito、Aoki Daisuke、Kuwata Shigeki、Otsuka Hideyuki
    • 雑誌名

      Polymer Chemistry

      巻: 14 号: 37 ページ: 4344-4351

    • DOI

      10.1039/d3py00808h

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Maleimidophenyl isocyanates adducts as versatile post‐polymerization modification agents for biobased furan polymers2023

    • 著者名/発表者名
      Takashima Rikito、Aoki Daisuke、Otsuka Hideyuki
    • 雑誌名

      Journal of Polymer Science

      巻: 61 号: 17 ページ: 2076-2083

    • DOI

      10.1002/pol.20230316

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Isolation of hetero-telechelic polyethylene glycol with groups of different reactivity at the chain ends2022

    • 著者名/発表者名
      Sato Tatsuki、Takashima Rikito、Aoki Daisuke、Otsuka Hideyuki
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 54 号: 11 ページ: 1321-1329

    • DOI

      10.1038/s41428-022-00676-2

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthetic Strategy for Mechanically Interlocked Cyclic Polymers via the Ring-Expansion Polymerization of Macrocycles with a Bis(hindered amino)disulfide Linker2021

    • 著者名/発表者名
      Takashima Rikito、Aoki Daisuke、Otsuka Hideyuki
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 54 号: 17 ページ: 8154-8163

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.1c01067

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 嵩高いジスルフィドを用いた熱駆動によるロタキサン-カテナンの変換2024

    • 著者名/発表者名
      髙嶋力任, 青木大輔, 高橋明, 大塚英幸
    • 学会等名
      第72回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of a Catenane via the Exchange Reaction of Bis(hindered amino)disulfide Linkage and its polymerization2023

    • 著者名/発表者名
      Rikito Takashima, Daisuke Aoki, Hideyuki Otsuka
    • 学会等名
      ACSFall2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 嵩高いジスルフィドの交換反応を利用した大環状分子の合成とその重合挙動2022

    • 著者名/発表者名
      高嶋力任,青木大輔,大塚英幸
    • 学会等名
      第71回高分子年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 嵩高いジスルフィドを有する大環状分子の環-鎖平衡反応とその応用2022

    • 著者名/発表者名
      高嶋力任,青木大輔,大塚英幸
    • 学会等名
      第71回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of Macrocycles via Exchange Reactions of Bis(hindered amino)disulfide Linkages and Their Polymerization Behavior2022

    • 著者名/発表者名
      高嶋力任,青木大輔,大塚英幸
    • 学会等名
      MACRO 2022 - THE 49TH WORLD POLYMER CONGRESS
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation of Macrocycles via Exchange Reactions of Bis(hindered amino)disulfide Linkages and Their Ring-expansion2022

    • 著者名/発表者名
      高嶋力任,青木大輔,大塚英幸
    • 学会等名
      IUMRS_ICYRAM 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthetic Strategy for Mechanically Interlocked Cyclic Polymers by Utilizing the Dynamic Behavior of Bis(hindered amino)disulfide2022

    • 著者名/発表者名
      高嶋力任,青木大輔,大塚英幸
    • 学会等名
      PACIFIC POLYMER CONFERENCE (PPC-17)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthetic strategy for mechanically interlocked cyclic polymers using the exchange reaction of bis(hindered amino)disulfide2022

    • 著者名/発表者名
      Takashima Rikito、Aoki Daisuke、Otsuka Hideyuki
    • 学会等名
      ACS spring 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 嵩高いジスルフィドの交換反応を利用した環状高分子が空間的に連結した高分子の合成2021

    • 著者名/発表者名
      高嶋力任,青木大輔,大塚英幸
    • 学会等名
      第70回高分子年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 糖由来ポリカーボネートの合成とそのリサイクルシステムの構築2021

    • 著者名/発表者名
      阿部拓海,高嶋力任,青木大輔,大塚英幸
    • 学会等名
      第70回高分子年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 嵩高いジスルフィドの結合交換反応を用いた環状高分子が空間的に連結した高分子の合成2021

    • 著者名/発表者名
      高嶋力任,青木大輔,大塚英幸
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 均一な網目構造をもつゲルの合成を志向したマレイミドフェニルイソシアネートによる高分子修飾反応の開発2021

    • 著者名/発表者名
      高嶋力任,大平征史,青木大輔,リシャン,大塚英幸
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] バイオベースポリカーボネートの合成とその新規リサイクルシステムの構築2021

    • 著者名/発表者名
      阿部拓海,高嶋力任,青木大輔,大塚英幸
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Polymer modification with maleimidophenyl isocyanates: their applications to the synthesis of block copolymers and functionalization of bio-based furan polymers2021

    • 著者名/発表者名
      Takashima Rikito、Kida Jumpei、 Aoki Daisuke、Otsuka Hideyuki
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermally induced radical ring-expansion polymerization based on dynamic property of bis(hindered amino)disulfide-containing macrocycles2021

    • 著者名/発表者名
      Takashima Rikito、Aoki Daisuke、Otsuka Hideyuki
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Utility of Dynamic Behavior of Cyclic Monomer with a Bis(hindered amino)disulfide Linker for the Preparation of End-functionalized Polymers2021

    • 著者名/発表者名
      Hirogi Yokochi、Rikito Takashima、Daisuke Aoki、Hideyuki Otsuka
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Chemical Recycling of Carbohydrate-based Aliphatic Polycarbonate,2021

    • 著者名/発表者名
      Takumi Abe、Rikito Takashima、Daisuke Aoki、Hideyuki Otsuka
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-12-25  

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