水素結合性主鎖を有する超分子繊維の創製とその機能開発

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14350482
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 荒木 孝二 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (40134639)
• 研究分担者: 務台 俊樹 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (80313112)
• キーワード: 水素結合 / 超分子ポリマー / 繊維

研究概要

これまでの研究で、共有結合で形成された主鎖を持つ高分子ではなく,一次元多重水素結合により形成された疑似高分子鎖を持つ超分子繊維を溶融紡糸により作製することに成功している。基本となる分子設計の指針は、多重水素結合で形成される擬似高分子鎖が比較的剛直なため、柔軟な置換基でその周囲を覆い、側鎖部位の選択的加熱溶融により、水素結合性疑似高分子鎖を配列させた超分子繊維を作製するというものである。この指針に基づき、塩基間多重水素結合に基づくグアノシン超分子繊維だけでなく、トリアミドシクロヘキサン誘導体間の三重水素結合を利用した超分子繊維を作製しており、この分子設計指針の有効性を実証した。
このような超分子繊維は、共有結合性主鎖を持つ高分子材料とは異なる機能・特性の発現が可能であると期待される。そこでその一環として、非共有結合形成の可逆性に着目し、トリアミドシクロヘキサン系超分子繊維を用いた検討から、側鎖の嵩高さを利用した疑似高分子鎖の一次配列制御が容易に実現できることを示した。また新たな機能性付与を目指し、シクロヘキサンを芳香環に変えたベンゼントリアミド誘導体を設計・合成し、分子構造最適化を行ったところ、赤外吸収スペクトルおよびUVの淡色効果から三重水素結合で形成された疑似高分子鎖内でベンゼン環がπスタッキングしていることが確認され、さらに溶融紡糸で超分子繊維とすることができた。X線回折から、溶融紡糸した繊維の軸方向に、ベンゼン環が3.57Å間隔でπスタッキングしていることが示唆され、芳香環がπスタックした疑似高分子鎖を持つ超分子繊維の作製に成功した。

研究成果

• [文献書誌] R.Takasawa, I.Yoshikawa, K.Araki: "Use of an adjustable soft segment as an effective molecular design for crystal engineering of hydrogen-bonded tape motifs"Org.Biomol.Chem.. 2004(in press). (2004)
• [文献書誌] I.Yoshikawa, J.Li, Y.Sakata, K.Araki: "Design and fabrication of a flexible and self-supporting supramolecular film by hierarchical control of the interaction between hydrogen-bonded sheet assemblies"Angew.Chem.Int.Ed.. Vol.43, No.1. 100 (2004)
• [文献書誌] G.B.Jung, K.Araki, K.Kuroda et al.: "Design of Nonlinear Optical Chromophores for High-Performance Photorefractive Polymers"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. 2699-2704 (2003)
• [文献書誌] J.Otsuki, T.Akasaka, T.Takido, K.Araki, S.Fukuzumi et al.: "Synthesis and Structural, Electrochemical, and Optical Properties of Ru(II) Complexes with Azobis(2,2'-bipyridine)s"Inorg.Chem.. 42. 3057-3066 (2003)
• [文献書誌] T.Akasaka, T.Mutai, J.Otsuki, K.Araki: "Photo-induced energy transfer and its switching in dyad and triad chromophore systems composed of coumarin, Ru(II) and Os(II) complexes"Dalton Trans.. 2003. 1534-1544 (2003)
• [文献書誌] R.Takasawa, K.Murota, I.Yoshikawa, K.Araki: "Steric Factor-Directed Alternating Pseudo-Copolymer Composed Hydrogen-Bonded Cyclohexanetricarboxamide Units"Macromol.Rapid Commun.. 24(4). 335-339 (2003)