| 研究概要 |
木質系セルロースのナノ粒子化による高機能化および新規複合材料の創製を目的として研究を進めた。木質セルロースは、グルコピラノース環がβ1,4グリコシド結合により連鎖したものである。従来のセルロースの機能化は、β1,4グリコシド結合の切断が困難であったため、グルコピラノース環上のOH基の化学修飾に限られていた。そこで、木質系セルロースのモデル化合物としてバクテリアセルロース(BC)のナノ粒子化に伴うβ-1,4グリコシド結合の切断に基づくBCブロック共重合体の合成を試みた。自作の装置を用い真空中77KでのBCの機械的破壊を行い、粉砕試料の電子スピン共鳴(ESR)観測、自作のシュミレーションプログラムを用いたESRスペクトルの解析から、BCセルロース主鎖のβ1,4グリコシド結合が切断し、主鎖末端型アルキルラジカル(BCメカノラジカル)とアルコキシラジカルが対で生成することを明らかにした。更に、BCメカノラジカルを開始剤としたメチルメタクリレート(MMA)のラジカル重合により、BC主鎖末端から成長したポリメチルメタクリレート(PMMA)ブロック共重合鎖(BC-block-PMMA)を合成した。ESRによるPMMA成長末端ラジカルの観測、FT-IRによるPMMAのカルボニル基の検知から共重合鎖の合成を明らかにした。更に、BC-block-PMMAのBCのOH基をアセチル化しBCTA-block-PMMAを合成し、BCTA-block-PMMAの^1H-NMR観測からグルコピラノース環の1,2,3,4,5,6,6'のプロトンおよびPMMAのメチレン基、メチル基、エステル基のプロトンを同時に検知したことからもBC-block-PMMAの合成を明らかにした。また、BC-block-PMMAに覆われたBCナノ粒子(動的光散乱による平均粒径:52nm)はクロロホルムに均一に分散し、ナノ粒子BCの均一分散透明液を得ることができた。これは従来全くなかったものであり、新規の化学修飾であるとともに新規機能性材料の創製になる。この研究に関しBiomacromoleculesに1本、特許を2件出願した。
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