| 研究課題/領域番号 |
18K05241
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| 研究機関 | 芝浦工業大学 |
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研究代表者 |
永 直文 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (40314538)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 高分子モノリス |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、架橋点となる多官能性ジョイント分子と架橋点を繋ぐリンカー分子との付加反応により、ネットワーク構造に（金属元素を含まない）有機反応の触媒として機能する有機化合物の構造を導入したジョイント－リンカー型高分子モノリスの合成と、その有機分子触媒への応用を検討する。
研究計画に従い、平成３０年度は有機分子触媒構造を有するジョイント-リンカー型高分子モノリスの合成と構造制御を検討した。まず、これまでの検討で見出しているジョイント-リンカー型高分子モノリスをベースに、ウレア結合、チオウレア結合、グアニジン結合を有する高分子モノリスを合成する方法について検討した。その結果、多官能チオール化合物／ジフェニルメタンジイソシアネート／アニリン反応系において、目的とするチオウレア結合を有するジョイント-リンカー型高分子モノリスの合成が可能であることを見出した。また、反応条件により、高分子モノリスの構造（三次元共連続構造の形状，比表面積，空孔粒子径サイズと分布）の制御が可能であることが明らかになった。他の結合部位を有する高分子モノリスについても、類似の方法で合成が可能であることも確認した。
また、ジョイント分子として多官能アミン化合物、リンカー分子としてジイソシアネート化合物、ジイソチオシアネート化合物の付加反応を用いた合成法によるジョイント-リンカー型高分子モノリスの合成も検討した。同合成法では反応性が高く、モノリス構造を誘発する相分離が起こる前に高分子が析出するため、現段階では目的とする高分子モノリスは得られていない。
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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
研究実績の概要にも記したように、これまでの検討で見出しているジョイント-リンカー型高分子モノリスをベースに、有機分子触媒構造を有するジョイント-リンカー型高分子モノリスの合成と構造制御を検討し、目的とする構造の一つであるチオウレア結合を有するジョイント-リンカー型高分子モノリスの合成が可能であることを見出すことができた。また、反応条件により、高分子モノリスの構造の制御が可能であることも明らかにしている。当初の計画にあった別の方法による合成検討については、合成条件を検討中であるが、次のステップの触媒性能評価と並行しての検討が可能であるため、研究計画を変更することなく引き続き検討を進めていける状況である。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の計画どおり、今年度は昨年度に合成したジョイント－リンカー型高分子モノリスの触媒性能評価を中心に検討を進める予定である。具体的には、チオウレア有機分子触媒系での反応例が報告されている、マロン酸エステルへのマイケル付加反応を検討する。ネットワーク中の有機分子触媒構造（分子構造）、高分子モノリス構造（三次元構造）と触媒性能（反応性，選択性）の相関についてガスクロマトグラフィー，核磁気共鳴装置を用いて定量的に解析し、触媒の分子設計，構造設計にフィードバックする。
また、昨年度の検討では目的とする高分子モノリスが得られなかった、ジョイント分子として多官能アミン化合物、リンカー分子としてジイソシアネート化合物、ジイソチオシアネート化合物を用いた合成法についても、反応条件の最適化による高分子モノリスの調製を検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
初年度については、実験の内容がこれまでの検討をベースにしたものが中心であったため、実験器具、試薬についてはこれまで使用していたものを転用することが可能であった。また、新しく必要な試薬についても、製造している企業からサンプルとして提供していただけたものが多くあり、当初の予想よりこれらの支出がかなり少額になった。今年度については、検討の幅を広げることを計画しており、物品費については当初予算より高額となることが予想される。また、分析、解析についても既存の設備にはないものも（外部で）使用する予定である。よって、基金化された予算を有効に執行し、より多くの成果が得られるように今後の研究を遂行していきたいと考えている。
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