空間結合の特性を利用するメカノクロミックエラストマーの創成

• 研究課題/領域番号: 24685023
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 機能物質化学
• 研究機関: 富山県立大学 (2015-2016); 北海道大学 (2012-2014)
• 研究代表者: 小山 靖人 富山県立大学, 工学部, 准教授 (10456262)
• 連携研究者: 高田 十志和 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (40179445)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 25,480千円 (直接経費: 19,600千円、間接経費: 5,880千円); 2015年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2014年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2013年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2012年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
• キーワード: 超分子化学 / 高分子合成 / 有機化学 / らせん高分子 / 空間集積 / メカノクロミズム / ラセン高分子 / 空間結合 / エラストマー

研究成果の概要

本研究では非共有結合でありながらも共有結合と同等の結合力を持つ「インターロック結合」を架橋点に持ち、且つ応力に応答して可逆な発光変化を示すエラストマーの開発を目指し検討を行った。具体的には、応力に応じて輪成分の移動が起きるポリロタキサンネットワークのスライディング弾性を利用し、(1)ロタキサン架橋点と(2)機能性素子の化学構造を複合化した(3)ソフトマテリアルを創成することを目的として、有機化学・超分子化学・高分子化学の全サイドから研究を推進した。その結果、ユニークな応力応答性を示す新素材の開発のみならず、様々な刺激に応答するロタキサン素子・素材の開発にも成功した。

研究成果

• [雑誌論文] One-pot synthesis of alternating peptides exploiting a new polymerization technique based on Ugi's 4CC reaction (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Koyama, P. G. Gudeangadi
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 53 号: 27 ページ: 3846-3849
  • DOI: 10.1039/c6cc09379e
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural Analysis and Inclusion Mechanism of Native and Permethylated α-Cyclodextrin-Based Rotaxanes Containing Alkylene Axles (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Akae, Y. Koyama, H. Sogawa, Y. Hayashi, S. Kawauchi, S. Kuwata, T. Takata
  • 雑誌名: Chemistry A Eurpean Journal 巻: 22 号: 15 ページ: 5335-5341
  • DOI: 10.1002/chem.201504882
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ionic Polymerization of a Sugar-based Cyclic Sulfite: Synthesis of (1→2)-D-Glucopyranan via Cationic Polymerization (2016)
  • 著者名/発表者名: S. S. Shetty, Y. Koyama, T. Nakano
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 45 号: 8 ページ: 1021-1023
  • DOI: 10.1246/cl.160416
  • NAID: 130005254539
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis and Properties of Modified Amylose Containing an Aryl Spacer at a Regular Interval in Its Main Chain (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Koyama, T. Nakano
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 45 号: 8 ページ: 1018-1020
  • DOI: 10.1246/cl.160383
  • NAID: 130005254531
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] One-Pot Synthesis of Glycyrrhetic Acid Polyglycosides based on Grafting-From Method Using Cyclic Sulfite (2016)
  • 著者名/発表者名: S. S. Sangeetha, Y. Koyama
  • 雑誌名: Tetrahedron Letters 巻: 57 号: 32 ページ: 3657-3661
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2016.07.001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] クリック反応のためのニトリルオキシド反応剤：炭素-炭素結合形成を伴う無触媒環化付加反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小山靖人, 高田十志和
  • 雑誌名: 有機合成化学協会誌 巻: 74 号: 9 ページ: 866-876
  • DOI: 10.5059/yukigoseikyokaishi.74.866
  • NAID: 130005421116
  • ISSN: 0037-9980, 1883-6526
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Linear-cyclic polymer structural transformation and its reversible control using a rational rotaxane strategy (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Ogawa, Naoya Usuki, Kazuko Nakazono, Yasuhito Koyama, Toshikazu Takata
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 51 号: 26 ページ: 5606-5609
  • DOI: 10.1039/c4cc08982k
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis of rotaxane cross-linked polymers derived from vinyl monomers using a metal-containing supramolecular cross-linker (2015)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Ogawa, Hiromitsu Sogawa, Yasuhito Koyama, Toshikazu Takata
  • 雑誌名: Polymer Journal 巻: 47 号: 8 ページ: 580-584
  • DOI: 10.1038/pj.2015.34
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Cyclodextrin-Based Size-Complementary [3]Rotaxanes: Selective Synthesis and Specific Dissociation (2014)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Akae, Yasuhito Koyama, Shigeki Kuwata, Toshikazu Takata
  • 雑誌名: Chemistry A European Journal 巻: 20 号: 51 ページ: 17132-17136
  • DOI: 10.1002/chem.201405005
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis of topologically crosslinked polymers with rotaxane-crosslinking points (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Koyama
  • 雑誌名: Polymer Journal 巻: 46 号: 6 ページ: 315-322
  • DOI: 10.1038/pj.2014.9
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Gigantic chiroptical enhancements in polyfluorene copolymers bearing bulky neomenthyl groups : importance of alternating sequences of chiral and achiral fluorene units (2014)
  • 著者名/発表者名: Kento Watanabe, Yasuhito Koyama, Nozomu Suzuki, Michiya Fujiki and Tamaki Nakano
  • 雑誌名: Polymer Chemistry 巻: 5 号: 3 ページ: 712-717
  • DOI: 10.1039/c3py01442h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photo-induced helix-helix transition of a polystyrene derivative (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Wang, T. Sakamoto, Y. Koyama, Y. Takanashi, J. Kumaki, J. Cui, X. Wan, T. Nakano
  • 雑誌名: Polymer Chemistry 巻: 5 号: 3 ページ: 718-721
  • DOI: 10.1039/c3py01492d
  • NAID: 120005540279
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stimuli-Degradable Cross-Linked Polymers Synthesized by Radical Polymerization Using A Size-Complementary [3]Rotaxane Cross-Linker (2014)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Iijima, Yasuhito Koyama, Satoshi Uchida, Toshikazu Takata
  • 雑誌名: Polym. J. 巻: 46 号: 1 ページ: 67-72
  • DOI: 10.1038/pj.2013.63
  • NAID: 40019921465
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Characterization of Macromolecular [2]Rotaxane Having Polymer Chain (2013)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Aoki, Kazuko Nakazono, Yasuhito Koyama, Satoshi Uchida, Toshikazu Takata,
  • 雑誌名: ACS MacroLett. 巻: 2 号: 6 ページ: 461-465
  • DOI: 10.1021/mz400197d
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Exact Helical Polymer Synthesis by Directionally Fixed Connection of C2-Chiral 9,9’-Spirobifluorene Unit with C2- or Cs-Symmetric Unit (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryota Seto, Yasuhito Koyama, Kun Xu, Susumu Kawauchi, Toshikazu Takata
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: 49 号: 48 ページ: 5486-5488
  • DOI: 10.1039/c3cc41685b
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 41)Polyester-containing α-Cyclodextrin-based Polyrotaxane: Synthesis by Living Ring-opening Polymerization, Polypseudorotaxanation, and End-capping Using Nitrile N-Oxide (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Iguchi, Satoshi Uchida, Yasuhito Koyama, Toshikazu Takata,
  • 雑誌名: ACS MacroLett. 巻: 2 号: 6 ページ: 527-530
  • DOI: 10.1021/mz4002518
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 9,9-Diaryl-4,5-diazafluorene-Based Cardo Polymer ; Synthesis and Characteristic Properties (2013)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Okuda, Yasuhito Koyama, Takahiro Kojima, Toshikazu Takata
  • 雑誌名: Journal of Polymer Science, Part A ; Polymer Chemistry 巻: 51(21) 号: 21 ページ: 4541-4549
  • DOI: 10.1002/pola.26870
  • 査読あり
• [雑誌論文] Click Annulation of Pseudo[2]rotaxane to [2]Catenane Exploiting Homoditopic Nitrile N-Oxide (2013)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Yuki, Yasuhito Koyama, Tohru, Matsumura, Toshikazu Takata
  • 雑誌名: Org. Lett. 巻: 15 号: 17 ページ: 4438-4441
  • DOI: 10.1021/ol401986u
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cascade fuctionalization of unsaturated bond-containing polymers using ambidentagents possessing both nitrile N-oxide and electrophilic functions (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasuhito Koyama, Kaori Miura, Sumitra Cheawchan, Akishige Seo, and Toshikazu
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 48 号: 83 ページ: 10304-10306
  • DOI: 10.1039/c2cc35158g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective Synthesis of a [3]Rotaxane Consisting of Size-Complementary Components and Its Stepwise Deslippage (2012)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Akae, Hisashi Okamura, Yasuhito Koyama, Takayuki Arai, and Toshikazu
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 14 号: 9 ページ: 2226-2229
  • DOI: 10.1021/ol300578q
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-pot Synthesis of Permethylated α-CD-based Rotaxanes Having Alkylene Chain Axles and Their Structural Characteristics (2012)
  • 著者名/発表者名: (Yosuke Akae), Takayuki Arai, Yasuhito Koyama, Hisashi Okamura, Kohei Johmoto, Hidehiro Uekusa, Shigeki Kuwata, and Toshikazu Takata
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 41 号: 8 ページ: 806-808
  • DOI: 10.1246/cl.2012.806
  • NAID: 130004426645
  • ISSN: 0366-7022, 1348-0715
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermoresponsive Shuttling of Rotaxane Containing Trichloroacetate Ion (2012)
  • 著者名/発表者名: (Yoko Abe), Hisashi Okamura, Kazuko Nakazono, Yasuhito Koyama, Satoshi Uchida, and Toshikazu Takata
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 14 号: 16 ページ: 4122-4125
  • DOI: 10.1021/ol301771w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Catalyst- and Solvent-Free Click Synthesis of Cyclodextrin-Based Polyrotaxanes Exploiting a Nitrile N-Oxide (2012)
  • 著者名/発表者名: Keumhee Jang, Kaori Miura, Yasuhito Koyama, and Toshikazu Takata
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 14 ページ: 3088-3091
  • 査読あり
• [学会発表] 主鎖にスペーサー構造を有する構造改変アミロースの合成と特異なゲスト包接挙動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小山靖人
  • 学会等名: 文部科学省 科学研究費 新学術領域研究「元素ブロック高分子材料の創出」第7回公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京ビッグサイト
  • 年月日: 2016-01-29
  • 招待講演
• [学会発表] 巨大分子間を無触媒で連結するニトリルオキシド反応剤の開発と応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小山靖人
  • 学会等名: 平成28年度トメックス第15回研究会
  • 発表場所: 富山県民会館
  • 招待講演
• [学会発表] オリゴ糖の２次構造を利用した機能性材料の創製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小山靖人
  • 学会等名: バイオテクノロジー講演会
  • 発表場所: 富山県民会館
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis and Complexation Behavior of Modified Amylose Containing Alkyl Spacer at a Regular Interval in the Main Chain (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Koyama, T. Nakano
  • 学会等名: 15th International Conference on Chiroptical Spectroscopy
  • 発表場所: 北海道大学、札幌
  • 年月日: 2015-08-31
  • 国際学会
• [学会発表] Synthesis and Properties of Modified Amylose Containing Alkyl Spacer at a Regular Interval in the Main Chain (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Koyama, T. Nakano
  • 学会等名: Spring Meeting of the Polymer Society of Korea
  • 発表場所: Daejoen, Korea
  • 年月日: 2015-04-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 5.Syntheses and Applications of Supramolecular Polymers Exploiting Saccharide Skeletons (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Koyama
  • 学会等名: Special Lecture at Chulalongkorn University
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2015-01-27
  • 招待講演
• [学会発表] Polymer Nitrile N-Oxide Directed toward Catalyst- and Solvent-Free Click Grafting (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasuhito Koyama, Cheng-Gang Wang, Morio Yonekawa, and Toshikazu Takata
  • 学会等名: International Symposium of Catalysis Research Center
  • 発表場所: 札幌、北海道大学
  • 年月日: 2013-02-05
• [学会発表] Efficient Polymer Reaction Using Macrocycle Catalyst as a Result of Wheel Translation along the Polymer Axle (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasuhito Koyama, Ayumi Kawasaki, Norihito Miyagawa, Masaki Nagashima, Toshikazu Takata
  • 学会等名: Joint Symposium of PCOSS, Xiamen Univ. and CRC, Hokkaido Univ
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
  • 招待講演
• [学会発表] マクロサイクル触媒システム：軸成分の移動に伴う高分子軸上での効率的な触媒反応 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小山靖人，長嶋将毅, 川崎あゆみ，宮川賀人，高田十志和
  • 学会等名: 第4回統合物質シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
  • 招待講演
• [学会発表] ロタキサン連結点を持つ超分子ポリマーの創成と応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小山靖人
  • 学会等名: 若手研究者のための有機化学札幌セミナー
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
  • 招待講演
• [学会発表] 安定ニトリルオキシド反応剤を用いるゴムの無触媒架橋・グラフト法の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小山靖人
  • 学会等名: 第187回ゴム技術シンポジウム
  • 発表場所: 東京、東京電業会館(招待講演)
  • 年月日: 2012-12-05
• [学会発表] Direct Grafting Method of Common Polymers Exploiting Nitrile N-Oxide-Terminated Vinyl Polymer (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasuhito Koyama, Cheng-Gang Wang, Morio Yonekawa, and Toshikazu Takata
  • 学会等名: IKCOC-12
  • 発表場所: 京都、京都国際会議場
  • 年月日: 2012-11-15
• [学会発表] 安定ニトリルオキシド反応剤を用いる汎用高分子の無触媒架橋・グラフト法の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小山靖人・王晨綱・米川盛生・高田十志和
  • 学会等名: 第102回有機合成シンポジウム
  • 発表場所: 東京、早稲田大学
  • 年月日: 2012-11-08
• [学会発表] ニトジルオキシドで末端停止したビニルポリマーを用いる汎用ポリマーの直截的グラフト法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小山靖人・王晨綱・米川盛生・高田十志和
  • 学会等名: 第61回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋、名古屋工業大学(招待講演)
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] マクロサイクル触媒:輪成分の移動に伴う高分子軸上での連続的触媒反応 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小山靖人・川崎あゆみ・宮川賀仁・高田十志和
  • 学会等名: 第9回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • 発表場所: 札幌、北海道大学
  • 年月日: 2012-05-27
• [図書] 元素ブロック高分子材料 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小山靖人、中野環
  • 総ページ数: 275
  • 出版者: 株式会社シーエムシー出版
• [備考] 研究室のweb cite
  • URL: http://www.pu-toyama.ac.jp/PH/koyama/
• [備考] http://researchmap.jp/read0103366/
• [備考]
  • URL: http://polymer.cat.hokudai.ac.jp/index.html
• [産業財産権] フッ素ニトリルオキシド化合物 (2013)
  • 発明者名: 神原將、野口剛、毛利晴彦、高田十志和、小山靖人、打田聖、王晨綱
  • 権利者名: ダイキン工業株式会社十国立大学法人東京工業大学
  • 産業財産権番号: 2013-045759
  • 出願年月日: 2013-03-07