| 研究課題/領域番号 |
26410231
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
阿部 英喜 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (70271541)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 規則性連鎖共重合体 / 脂肪族ポリエステル / 酵素化学触媒重合 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、昨年度までに調製した3-ヒドロキシブタン酸と乳酸からなる周期性共重合体ならびに3-ヒドロキシブタン酸とグリコール酸からなる交互共重合体の物性評価を行った。R体同士の両モノマーから合成される交互共重合体の融点230℃を凌駕する共重合体は得られなかったものの、3-ヒドロキシブタン酸とグリコール酸からなる交互共重合体ではその融点が170℃程度に達することがわかった。この値は、（R)-3-ヒドロキシブタン酸と（S)-乳酸からなる交互共重合体の融点（83℃）より高いことより、モノマーのキラリティーによって、その結晶の熱安定性が決定づけられることを意味している。また、S体同士のモノマーの組合せによって調製した交互共重合体を調製したところ、R体同士の共重合体と同等の耐熱性を示すことが明らかとなり、これら共重合体の結晶融解において、結晶の単位格子内における分子の充填密度がその制御因子であることを明確にした。
共重合体の合成方法の効率化・簡便化技術の開発においては、ポリヒドロキシ酸加水分解酵素の逆反応を利用したオリゴマー化技術の開発に取り組んだ。3-ヒドロキシブタン酸エステルならびに乳酸エステルを原料としてポリヒドロキシ酸加水分解酵素を触媒とする酵素重合反応を行いその転化率と生成物の構造・分布解析を行った。3-ヒドロキシブタン酸エステルと乳酸エステルを混合条件で反応を行ったところ両モノマーからなる平均重合度3程度のオリゴマーが混合状態で得られた。興味深いことはいずれのオリゴマーもカルボン酸末端に乳酸ユニットを配していることにあった。すなわち、ポリヒドロキシ酸加水分解酵素の基質認識機構を反映して縮合反応を触媒しており、マクロモノマーの連鎖制御調製につながる方法論が見出された。
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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
申請時の計画にしたがい、連鎖構造ならびにキラリティーの異なる周期ならびに交互共重合ポリエステルの合成とその物性解析結果より、耐熱性に優れた脂肪族ポリエステルの創製には、その結晶格子内に分子を密に充填することが必要であり、そのためには結晶内におけるモノマー分子のコンフォメーションが鍵を握っていることを明らかにできた。合成方法の簡便化においても酵素化学重合触媒を用いたマクロモノマー合成に取組み、分子鎖末端のモノマーユニット構造の選択性に関する知見も得た。ワンステップでのポリマー合成法の開発には至っていないものの、多段階ステップを必要とした合成法をはるかに簡便化できる原料調製法の提案につながる知見を得ており、次年度以降の研究課題に向けた足がかりを掴んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度において得られたマクロモノマー調製手法の更なる効率化と分子選択性の向上を達成する条件探索を進め、目的規則性連鎖構造ポリマーの効率生産法の開発を引き続き進める。また、生物有機資源から得られる不斉中心を有する有機酸分子をモノマーとして、新たな高性能規則性連鎖構造ポリマーの創製を目指す。リンゴ酸、グリセリン酸、レブリン酸をそのターゲットとする他、アミノ酸原料の導入を図る。また、生成ポリマーの更なる高分子量化に向けた合成条件の開発も同時に進める。
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