| 研究課題/領域番号 |
18H02022
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
林 実 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (20272403)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | ホスフィン / 高分子 / オリゴマー / 機能性材料 / ハイブリッド材料 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の中心課題は、構造の規定された有機ホスフィンオリゴマーを様々な有機・無機高分子で連結することによる新物質の創成である。
本年度は、長さや形状の異なる直鎖状および環状のオリゴマー合成と精製について検討し、その精密合成を達成した。特に、本経費で昨年度導入したリサイクル分取GPCシステムを用いることにより、環状ホスフィンオリゴマーの分離精製を効率よく行い、現在までに、環状３量体から環状１５量体までを単離することに成功している。また、複雑なジアステレオ混合物となる環状オリゴマーについて単一の異性体の単離に成功し、特に環状３量体はＸ線構造解析にも成功している。これらは今後ポリマー化した際の金属との相互作用の方向制御に重要であり、機能開発を目指すために重要な知見である。
さらに、これまでに得られているホスフィン高分子がクロスカップリング反応触媒の高分子配位子として機能することを見出した他、合成したホスフィン高分子が高分散した貴金属粒子を内包する現象およびその物質が特異な触媒活性を示す現象も見出しており、独特なホスフィンポリマー触媒開発が期待できる成果を得ている。
一方、各種有機・無機高分子によってホスフィン部位を連結したハイブリッド高分子合成の基礎技術検討のため、２官能性の有機および無機高分子マクロモノマーの合成についても検討した。すなわち、比較的分子量分布の狭い市販PEGをはじめ、ATRP等の既存の分子量制御重合手法を用いたポリスチレンやシリコーン等から２つのヨウ化ベンゼン末端を持つ２官能性マクロモノマーの合成を達成し、それらマクロモノマーを用いたクロスカップリング重合にも成功した。得られたポリマーは連結部にリン原子１つを有する基本形であり、今後その物性を調査すると共に、オリゴホスフィンモノマーを用いたハイブリッドポリマー合成へと展開する準備が整ったところである。
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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
本年度当初の研究計画通り、官能性有機・無機マクロモノマーの合成検討を進め、ポリスチレンやPMMA、シリコーン等が連結部位となるマクロモノマーの合成を達成したほか、オリゴホスフィン側の前駆体として、直鎖状体については、P2、P3以上の多数のリン原子を含むオリゴホスフィン誘導体やリン原子間の連結有機部分の構造の異なる誘導体についても合成・精製を行い、それらから得られるポリマーの重合度や物性への影響について調査でき、高分子配位子として触媒反応に使えることを見出している。これらの検討に加え、環状オリゴマーについては、予定以上の精密合成に成功している。
また、予定通り分岐状オリゴホスフィン類の金属包接能に着目した検討を進め、特異な触媒活性を見出している。得られる新規ポリマーの反応性・物性についても検討を進めており、耐熱性や触媒活性、金属包接能など特徴のある物性を見出しつつある。
これらのことから、本研究は概ね計画通り順調に進展しているといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究の最大の特徴は、構造の規定された有機ホスフィンオリゴマーを様々な有機・無機高分子で連結することによる新物質の創成であり、そのためには構造が規定され、かつ重合可能な官能性有機ホスフィンオリゴマーの合成が必須である。既に、申請者らの研究室で有するホスフィン合成ノウハウを駆使した昨年度までの検討により、直鎖状・環状のオリゴマー合成と精製を達成している。また、各種有機・無機高分子によってホスフィン部位を連結したハイブリッド高分子合成の基礎技術の確立に向けた検討が進んでいる他、連結形態の異なる(直鎖方向・分岐等)オリゴマーの合成も達成できた。そこで今後は、ハイブリッド高分子の合成を進めると共に、得られた各種精密構造制御されたホスフィン高分子やハイブリッド高分子の物性調査を行う。具体的には、これまで検討を加えてきたPEG鎖連結高分子に加え、ポリスチレンやPMMAの2官能性マクロモノマーを使った重合から得られるホスフィン高分子、制御重合で得られるシリコーンを連結部分に持つホスフィン高分子、オリゴホスフィンモノマーから得られる高分子等の合成検討が進んでいることから、新たに得られる各種ホスフィン高分子についての調査を進める。さらに、これまでに得られている各種ホスフィン高分子の触媒担体への応用についてもさらなる検討を行う。既に、ビスホスフィンモノマーから合成したPEG連結ホスフィン高分子が水中でのクロスカップリング反応触媒の高分子配位子として機能することを見出している他、合成したホスフィン高分子中に高分散した金属が特異な触媒活性を示す現象も見出しており、高分子成分中のホスフィンオリゴマーの構造と触媒活性の相関について、多様な形態のホスフィンオリゴマーから合成した高分子を用いて調査を行う。
これらの検討を進めることにより、新規な機能性ホスフィン高分子材料の創成に繋げる。
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