| 研究課題/領域番号 |
15K17868
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
松岡 真一 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10432288)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 二量化反応 / Ｎ－ヘテロ環状カルベン / 交差二量化反応 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、（メタ）アクリル酸エステルや（メタ）アクリロニトリルなどの極性ビニルモノマー類を原料として、ポリエステルやポリアミドを合成する新たな高分子材料合成プロセスの開発を行っている。脂肪族系ポリエステルやポリアミドの原料となるモノマーの種類は実は限定的である。例えば様々な置換基を有するアジピン酸誘導体などもほとんど合成されていないのが現状である。そのような多種多様な二官能性モノマーを安価な原料から効率よく合成することができれば、その意義は大きい。我々はこれまでN-ヘテロ環状カルベン(NHC)触媒により極性ビニルモノマーのtail-to-tail二量化反応が進行することを見出している。これは、一官能エステルであるアクリル酸誘導体を二官能物質へと変換できる有効な手法である。この反応を利用することで、ビニルモノマーから縮合系高分子の合成が可能となる。昨年度まで、金属触媒に比べ基質適用範囲が広いことを明らかにしてきた。今年度は、触媒活性の向上と交差二量化反応に成功した。具体的には、様々な反応条件を検討したところ、マイクロウエーブ反応装置を用い２００℃程度の高温条件において反応を行うことで、触媒が0.2mol%においてもメタクリル酸n-ブチルの二量化反応が効率よく進行した。触媒回転数146回を達成することができ、実用化に近づけることができた。また、メタクリル酸エステルとアクリル酸エステルとの交差二量化反応においては、高反応性のアクリル酸エステルを系中に滴下することで、メタクリル酸エステルから生成した中間体と選択的な反応が実現し、各種の新規交差二量体の合成に成功した。
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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
今年度、二量化反応の触媒回転数の大幅な向上に成功した。触媒であるNHCは数ステップの合成を経る必要があるが、この条件により、極少量の触媒から二量体を効率よく合成できることを示すことができ、実用化に近づけることができた。この成果については３月の日本化学会で発表している。また、交差二量化反応においては、これまでに本研究室で明らかにしてきた反応機構に基づき、滴下条件を適切に設定することで、これを達成している。これにより、単独二量化反応よりも、圧倒的に多数の二量体を合成することができるようになった。メタクリル酸エステルとアクリル酸エステルとの交差二量体は、金属触媒からでも合成することができないため、その意義は大きい。本成果は、最近、学術論文Chem. Lett.への掲載が採択された。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後はこれまで見出してきた二量化反応を基に、高分子合成への展開を行う。具体的には、メタクリル酸エステルとジオールとの反応をNHC触媒により行うことで、二量化反応とエステル交換反応とのタンデム反応を行う。また、メタクリル酸2-ヒドロキシエチルなどのOH基含有ビニルモノマーのNHC触媒による反応を行う。これらの系から直接的に新規ポリエステルを合成することにより、NHC触媒を適切な条件下でビニルモノマーに作用させることにより、縮合系高分子へと誘導できることを示す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
合成実験に必要な試薬・溶剤などの消耗品、測定機器利用料の一部を、学内の競争的資金で賄うことができたため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度以降も合成実験を中心に進めるため、試薬・溶剤類、ガラス器具、合成実験用補助機材類を購入する予定である。また触媒反応を効率よく進行させるために、グローブボックス反応装置の窒素ガス精製循環装置の購入を計画している。
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