| 研究課題/領域番号 |
26850108
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
ロジャース 有希子 東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員 (90726530)
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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 | ヘミセルロース / キシラン / グルコマンナン / 桂皮酸 / 架橋 / フィルム |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、ヘミセルロースの誘導体化と架橋によるその高強度材料化を目指した。一般的に、ヘミセルロースは、構造が不均一な上、分子量が低いという理由から、その誘導体の合成や成形加工が困難な上、得られたとしても機械的強度は不十分と考えられるなどの理由から、材料化が進んでいなかった。我々のこれまでの研究で、キシランのエステル誘導体やコポリマーの合成に成功しており、フィルムなどを作製できてはいたが、さらなる機械的物性の向上が求められていた。そこで、キシラン分子鎖間を化学的に架橋することにより、その高強度化あるいは高耐熱性材料化を試みた。架橋のための官能基として、2重結合を有し、これが光により2量体化することが知られている桂皮酸を採用し、キシラン桂皮酸エステルを合成した。まずすべての水酸基を桂皮酸のみで置換したキシラン桂皮酸エステルを合成したが、この誘導体は汎用有機溶媒に対して低い溶解性を示し、フィルムも形成しなかった。そこで、桂皮酸と種々の長鎖カルボン酸との組み合わせやその比率を制御した混合エステルを合成し、フィルム形成能が最も高くなる条件の最適化を行った。得られたフィルムに紫外線を照射したところ、わずかに2量体化が進行したことが示唆された。しかしながら、得られたフィルムの物性の劇的な改善には至らなかった。架橋点回りの立体障害のため、桂皮酸の二量体化が効率的に進行しなかったと考えられる。今後、誘導体の分子デザイン、架橋剤の構造、架橋条件などを詳細に検討する必要がある。
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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
本研究では、多糖エステル分子鎖を架橋した新規の材料開発を目指している。初年度は、光により2量体化する官能基である桂皮酸をキシラン分子鎖の水酸基に導入し、さらに長鎖アルキル基との混合エステルにすることで、フィルムを形成する最適な置換度の組み合わせを見つけることができた。この点では、架橋に向けた条件検討の第一歩を進めることができ、順調に進行しているといえる。一方、得られた誘導体は紫外線照射のみではほとんど架橋していないと考えられ、今後、さらなる分子設計により改良が必要であるという課題が残った。
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| 今後の研究の推進方策 |
初年度はキシラン鎖の水酸基に直接桂皮酸を導入し、さらにフィルム化してから架橋するという手順を踏んだが、明確な架橋はほとんど起こらなかった。反応サイトの周りの立体障害が大きいこと、反応サイトの動きが大きく制限されていることなどが原因と考えられるので、反応サイトを多糖主鎖からスペーサーを介して導入するなど、分子設計を大きく見直す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当該年度で、紫外線照射装置の購入を計画していたが、所属研究室にある低出力の装置で予備実験を行ったため、予定していた物品費の支出がなかったためと、予定していた学会参加を取りやめ次年度に延期し、旅費の支出がなかったため
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度はより高出力の紫外線照射装置を購入し、学会参加により旅費を支出する予定である
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