| 研究課題/領域番号 |
23K04839
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分35010:高分子化学関連
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| 研究機関 | 奈良先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
安藤 剛 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (60324654)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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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 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 精密重縮合 / 二官能型触媒 / ヒドロキシベンゾトリアゾール / L-プロリン / 重合制御 / 精密重合 / 重縮合 / 触媒 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究課題では、一般に精密重合が困難であると言われてている重縮合に対し、成長末端の活性化部位とモノマー捕捉部位の立場が互いに入れ替わる循環機構を持つ、他にはない全く新しい触媒を設計し、重縮合における新しい制御概念を確立する。
そのために、二分子の触媒をリンカーで連結した触媒を提案する。これにより、モノマーを含む全ての重合度のポリマーのランダムな成長という重縮合制御の最大の問題を解決し、精密重縮合を実現する。
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| 研究実績の概要 |
初めに本研究課題の核となる触媒の設計・合成を行った。触媒部位として、カルボン酸-アミンの縮合に有効なヒドロキシベンズトリアゾール(HOBt)骨格を選択し、リンカーを介して二分子の触媒部位が結合した分子を合成した。その後、重合の開始点(N末端キャッピング剤)となるアセチル基を触媒部位のHOBtに導入した。
得られた開始点導入二官能型触媒を用い、縮合剤である水溶性カルボジイミド(EDC-HCl)と組み合わせてL-プロリン(L-Pro)の重合を水中で検討した。L-Proの重合が進行し、重合溶液をアセトンに沈澱させることで生成ポリマーとしてpoly(L-Pro)を得た。生成ポリマーの分子量分析としてSEC測定を行ったが、従来のRI検出器による分析では系内の無機塩などによる大きな信号のために分析が困難であったのに対し、新たにUV検出器を用いた分析を行うことで、ポリマーの分子量分析が行いやすくなることを見出した。更に、重合時間を変えて分子量評価を行ったところ、重合開始から数時間の間は分散度の狭いポリマーが生成しており、重合が制御されている可能性が示唆された。
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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
重合触媒の合成はほぼ確立することができ、過去の手法よりもステップ数を若干減らすことに成功した。また、L-Proの重合においても、以前の研究では長い反応時間でのみ解析しており、重合初期の振る舞いが十分に調べられていなかったが、重合初期の生成ポリマーを解析することにより、特に初期には分子量分散度の狭いポリマーが得られていることがわかった。さらに、分子量、分子量分散度の評価方法の改善ができ、今後の生成ポリマーの評価が容易になった。
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| 今後の研究の推進方策 |
初年度に達成した触媒の合成手段、ポリマー分析手段の改良を踏まえ、2年度以降では、触媒に導入する開始基の種類を変える他、重合の際の開始剤濃度、触媒濃度、モノマー濃度に加え、重合温度と重合溶液のpHなど多数のパラメータを変更して重合を行い、目標として分子量10,000以上のポリマーが得られる重縮合制御に適切な条件を見出す。さらに、各種アミノ酸の精密重縮合を検討する。特に、α－炭素上の置換基のかさ高さやN上の置換基の有無が重合の制御に与える影響に着目して検討し、適切なリンカー長、リンカーの柔軟性を明らかにし、触媒設計へフィードバックする。また、得られた知見を元に、アミノ酸NCAでは重合することができないβ－アミノ酸、ω－ヒドロキシカルボン酸などの縮合系モノマーへの拡張を図る。加えて、触媒分子の活性を向上させるために、[1-ヒドロキシ-7-アザベンゾトリアゾール(HOAt)構造の適用など、触媒分子の設計も見直す。
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