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2021 年度 実績報告書

刺激応答性高分子―ナノ多孔性配位高分子ハイブリッドによるオンデマンド触媒の開発

公募研究

研究領域分子合成オンデマンドを実現するハイブリッド触媒系の創製
研究課題/領域番号 20H04796
研究機関北海道大学

研究代表者

佐田 和己  北海道大学, 理学研究院, 教授 (80225911)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワードハイブリッド触媒 / 有機触媒 / 温度応答性高分子 / 有機金属構造体 / オンデマンド触媒 / 刺激応答性触媒
研究実績の概要

これまでのフラスコ内での有機合成化学反応の開発は化学反応の新奇な活性種を作りだし、一般性の高い反応、すなわち、(1)高選択的でかつ高収率で、(2)基質特異性が低く、様々な立体構造や官能基を持つ基質群を、生成物へと化学変換する有機反応系の開発が最も重要視されている。生体内の酵素のような調節機能を持つ触媒系を利用して、複数の反応を並列的に取り扱うことがいまだに困難であり、有機化学の課題の一つである。このような状況のもと、反応性の官能基を配位子としてもつナノ多孔性配位高分子を利用して、内部空孔や表面に触媒を固定化し、刺激応答性高分子や環境制御基と複合化により、触媒基の触媒作用の自在な制御を目指して研究を行った。オンデマンド触媒である有機触媒と刺激応答性高分子のハイブリッドを直接ナノ多孔性配位高分子への修飾修飾による導入や刺激応答性高分子と有機触媒の同時修飾など、様々な観点から検討を行ったが、有効な合成法の開発には課題が残った。しかしながら、触媒基と反応活性制御を指向した低分子(環境制御基)の事後修飾反応では、適切な環境制御基により活性の制御が可能となった。特に、ヨードフェニル基を新規に導入した場合、環境制御基により活性が向上することを明らかにした。事後修飾反応が可能な新しい温度応答性高分子の探索を行い、使用する混合溶媒を限定することにより、数多くの汎用高分子が温度応答性を示すことを見出し、これらの利用が可能であることを明らかにした。さらに、北大・吉野との領域内共同研究では、TETRADのヘテロディールス-アルダー反応およびその逆反応を利用し、可逆的に高分子間を架橋することで新しいタイプの刺激・温度応答性高分子の開発に成功した。特に化学的に誘導されたゾル-ゲル転移の力学物性の評価を高分子科学の立場から評価した。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] 1,2-Disubstituted 1,2-Dihydro-1,2,4,5-tetrazine-3,6-dione as a Dynamic Covalent Bonding Unit at Room Temperature2022

    • 著者名/発表者名
      Kawai Kentaro、Ikeda Kazuki、Sato Akane、Kabasawa Akira、Kojima Masahiro、Kokado Kenta、Kakugo Akira、Sada Kazuki、Yoshino Tatsuhiko、Matsunaga Shigeki
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 144 ページ: 1370~1379

    • DOI

      10.1021/jacs.1c11665

    • 査読あり
  • [学会発表] 規則的に配置されたヨード基を持つUiO型MOFを触媒とした選択的酸化2022

    • 著者名/発表者名
      堀井元章・山下将人・佐田和己
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] ポリ(4-ビニルフェノール)の刺激応答性の発現2022

    • 著者名/発表者名
      橋本晃汰・稲葉奈月・佐田 和己
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] ノボラックの混合溶媒中におけるLCST型温度応答性2022

    • 著者名/発表者名
      稲葉奈月・久保田美羽・佐田 和己
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] 混合溶媒中におけるポリ(4-ビニルフェノール)の温度応答性2021

    • 著者名/発表者名
      稲葉奈月・久保田 美羽・佐田 和己
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
  • [学会発表] フッ素系溶媒中における有機高分子の温度応答性の発現2021

    • 著者名/発表者名
      久保田美羽・稲葉奈月・佐田和己
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
  • [学会発表] ポリ(4-ビニルフェノール)の温度応答性の発現2021

    • 著者名/発表者名
      稲葉奈月・久保田 美羽・佐田 和己
    • 学会等名
      第70回高分子学会年次大会
  • [学会発表] フッ素系混合溶媒における様々な有機高分子の温度応答性の発現2021

    • 著者名/発表者名
      久保田美羽 ・小門 憲太・佐田和己
    • 学会等名
      第70回高分子学会年次大会

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公開日: 2022-12-28  

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