有機分子触媒を活用した環境低負荷な新規精密重合法の開発

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: 有機分子触媒による未来型分子変換
• 研究課題/領域番号: 24105503
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 佐藤 敏文 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80291235)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 有機分子触媒 / リビング重合 / 開環重合

研究概要

本研究では、重合用有機分子触媒として有機ブレンステッド酸を用い、種々の環状エステルおよび環状カーボネートの新たな精密重合系を開発した。また、有機超塩基触媒を用いたエポキシドのリビング開環重合と（メタ）アクリル系モノマーのグループトランスファー重合についても新規に開発した。さらに、これら有機分子触媒を用いた精密重合系による特殊構造高分子の精密合成と機能化についても検討した。具体的には、有機ブレンステッド酸触媒の一種であるリン酸ジフェニルやトリフリルイミドなどを用いたブチロラクトン、バレロラクトン、カプロラクトン、トリメチレンカーボネートの精密重合を達成し、金属残渣を含まないポリエステルあるいはポリカーボネートを効率的に調製することが可能となった。また、この重合法ではポリマーの末端官能基化が容易であり、末端官能基化を経た新規な環状、星型、グラフト型特殊構造高分子の精密合成も達成した。さらに、有機超塩基触媒であるフォスファゼン塩基触媒 (t-Bu-P4) を用いた各種エポキシド（脂肪族エポキシド、芳香族エポキシド、グリシジルエーテル、グリシジルアミンなど）の精密重合も達成し、分子量分布の狭いポリエーテル類の合成が可能となった。それに加え、有機酸触媒や有機塩基触媒を用いたメタクリル酸エステル、アクリル酸エステル、ジエン酸エステル、アクリルアミド類のグループトランスファー重合を開発し、金属残渣を含まない（メタ）アクリル系ポリマーの合成法を確立した。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Binaphthol-derived phosphoric acids as efficient chiral organocatalysts for the enantiomer-selective polymerization of rac-lactide (2014)
  • 著者名/発表者名: Makiguchi, K., Yamanaka, T., Kakuchi, T., Terada, M., Satoh, T.
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 50 ページ: 2883-2885
  • DOI: 10.1039/C4CC00215F
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diphenyl phosphate/4-dimethylaminopyridine as an efficient binary organocatalyst system for controlled/living ring-opening polymerization of L-lactide leading to diblock and end-functionalized poly(L-lactide)s (2014)
  • 著者名/発表者名: Makiguchi, K., Kikuchi, S., Yanai, K., Ogasawara, Y., Sato, S.-i., Satoh, T., Kakuchi, T.
  • 雑誌名: J. Polym. Sci., Part A Polym. Chem. 巻: 52 ページ: 1047-1054
  • DOI: 10.1002/pola.27089
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Linear, Cyclic, Figure-Eight-Shaped, and Tadpole-Shaped Amphiphilic Block Copolyethers via t-Bu-P4-Catalyzed Ring-Opening Polymerization of Hydrophilic and Hydrophobic Glycidyl Ethers (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuya Isono, Yusuke Satoh, Kana Miyachi, Yougen Chen, Shin-ichiro Sato, Kenji Tajima, Toshifumi Satoh, and Toyoji Kakuchi
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 47 ページ: 2853–2863
  • DOI: 10.1021/ma500494e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bis(4-nitrophenyl) Phosphate as an Efficient Organocatalyst for Ring-Opening Polymerization of β-Butyrolactone Leading to End-Functionalized and Diblock Polyesters (2014)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Makiguchi, Tatsuya Saito, Toshifumi Satoh, and Toyoji Kakuchi
  • 雑誌名: J. Polym. Sci., Part A Polym. Chem. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1002/pola.27211
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8-, 9-, 10-, 11-, and 12-Armed Star-shaped Poly(styrene oxide) Ru(II) Complexes by Click-to-Chelate Approach (2014)
  • 著者名/発表者名: Yougen Chen, Nao Xiao, Toshifumi Satoh, and Toyoji Kakuchi
  • 雑誌名: Polymer Chemistry 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1039/C4PY00314D
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermoresponsive Properties of 3-, 4-, 6-, and 12-Armed Star-Shaped Poly[2-(dimethylamino)ethyl methacrylate]s Prepared by Core-First Group Transfer Polymerization (2014)
  • 著者名/発表者名: Seiya Kikuchi, Yougen Chen, Keita Fuchise, Kenji Takada, Junsuke Kitakado, Shin-ichiro Sato, Toshifumi Satoh, and Toyoji Kakuchi
  • 雑誌名: Polymer Chemistry 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1039/C4PY00290C
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sub-10 nm Nano-Organization in AB2- and AB3-Type Miktoarm Star Copolymers Consisting of Maltoheptaose and Polycaprolactone (2013)
  • 著者名/発表者名: Isono, T., Otsuka, I., Kondo, Y., Halila, S., Fort, S., Rochas, C., Satoh, T., Borsali, R., Kakuchi, T.
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 46 ページ: 1461-1469
  • DOI: 10.1021/ma3026578
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of block and end-functionalized polyesters by triflimide-catalyzed ring-opening polymerization of ε-caprolactone, 1,5-dioxepan-2-one, and rac-lactide (2013)
  • 著者名/発表者名: Makiguchi, K., Kikuchi, S., Satoh, T., Kakuchi, T.
  • 雑誌名: J. Polym. Sci., Part A Polym. Chem. 巻: 51 ページ: 2455-2463
  • DOI: 10.1002/pola.26631
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diphenyl Phosphate as an Efficient Acidic Organocatalyst for Controlled/Living Ring-Opening Polymerization of Trimethylene Carbonates Leading to Block, End-Functionalized, and Macrocyclic Polycarbonates (2013)
  • 著者名/発表者名: Makiguchi, K., Ogasawara, Y., Kikuchi, S., Satoh, T., Kakuchi, T.
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 46 ページ: 1772-1782
  • DOI: 10.1021/ma4000495
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Star- and Figure-Eight-Shaped Polyethers by t-Bu-P4-Catalyzed Ring-Opening Polymerization of Butylene Oxide (2013)
  • 著者名/発表者名: Isono, T., Kamoshida, K., Satoh, Y., Takaoka, T., Sato, S.-i., Satoh, T., Kakuchi, T.
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 46 ページ: 3841-3849
  • DOI: 10.1021/ma4006654
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Stereocomplex Formation of Star-Shaped Stereoblock Polylactides Consisting of Poly(L-lactide) and Poly(D-lactide) Arms (2013)
  • 著者名/発表者名: Isono, T., Kondo, Y., Otsuka, I., Nishiyama, Y., Borsali, R., Kakuchi, T., Satoh, T.
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 46 ページ: 8509-8518
  • DOI: 10.1021/ma401375x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis, Self-Assembly, and Thermal Caramelization of Maltoheptaose-Conjugated Polycaprolactones Leading to Spherical, Cylindrical, and Lamellar Morphologies (2013)
  • 著者名/発表者名: Isono, T., Otsuka, I., Suemasa, D., Rochas, C., Satoh, T., Borsali, R., Kakuchi, T.
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 46 ページ: 8932-8940
  • DOI: 10.1021/ma4019526
• [雑誌論文] Recent progress in organocatalytic group transfer polymerization (2013)
  • 著者名/発表者名: Fuchise, K., Chen, Y., Satoh, T., Kakuchi, T.
  • 雑誌名: Polym. Chem. 巻: 4 ページ: 4278-4291
  • DOI: 10.1039/C3PY00278K
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organocatalytic ring-opening polymerization of cyclic esters, cyclic carbonates, and epoxides (2013)
  • 著者名/発表者名: Makiguchi, K., Kakuchi, T., Satoh, T.
  • 雑誌名: Yuki Gosei Kagaku Kyokaishi 巻: 71 ページ: 706-715
  • DOI: 10.5059/yukigoseikyokaishi.71.706
  • 査読あり
• [学会発表] ヒドロシラン/ボラン開始系によるメタクリル酸メチルのグループトランスファー重合 (2014)
  • 著者名/発表者名: 北野 広大 ,土田 晋士, 菊地 誠也,高田 健司, 佐藤 信一郎, 覚知 豊次
  • 学会等名: 化学系学協会北海道支部 2014年 冬季研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
  • 年月日: 20140128-20140129
• [学会発表] 有機ブレンステッド酸触媒を用いた環状エステルおよび環状カーボネートのリビング開環重合 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤敏文
  • 学会等名: 合同シンポジウム- 日本プロセス化学会 2013 ウインターシンポジウム・新学術領域研究「有機分子触媒による未来型分子変換」第3回公開シンポジウム-
  • 発表場所: 仙台市民会館（仙台市）
  • 年月日: 20131128-20131129
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis and Characterization of Stereo-Miktoarm Star-Shaped Polylactide (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshifumi Satoh, Takuya Isono, Yohei Kondo, Issei Otsuka, Yoshiharu Nishiyama, Redouane Borsali and Toyoji Kakuchi
  • 学会等名: The 13th Pacific Polymer Conference (PPC13)
  • 発表場所: Grand Hi-Lai Arena（高雄市・台湾）
  • 年月日: 20131117-20131122
  • 招待講演
• [学会発表] Group Transfer Polymerization of n-Butyl Acrylate using Hydrosilane/Tris(pentafluorophenyl)borane Inisiating System (2013)
  • 著者名/発表者名: 土田晋士・渕瀬啓太・佐藤敏文・覚知豊次
  • 学会等名: Japan-Korea Joint Symposium 2013
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都目黒区）
  • 年月日: 20131031-20131101
• [学会発表] Enantiomer-Selective Polymerization of rac-Lactide using Chiral Phosphoric acid as an Efficient Organocatalyst (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshifumi Satoh
  • 学会等名: Japan-Korea Joint symposium 2013(JKJS 2013)
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都目黒区）
  • 年月日: 20131031-20131101
  • 招待講演
• [学会発表] A Novel Group Transfer Polymerization: B(C6F5)3-Catalyzed GTP of n-Butyl Acrylate Using Hydrosilane as a Potential Initiator (2013)
  • 著者名/発表者名: 土田晋士・渕瀬啓太・佐藤敏文・覚知豊次
  • 学会等名: IUPAC International Symposium on Ionic Polymerization 2013
  • 発表場所: 淡路夢舞台（淡路市）
  • 年月日: 20130923-20130928
• [学会発表] Group Transfer Polymerization of n-Butyl Acrylate: New Approach of Initiation by Tris(pentafluorophenyl)borane (2013)
  • 著者名/発表者名: 土田晋士・渕瀬啓太・佐藤敏文・覚知豊次
  • 学会等名: 第20回国際先端錯体工学研究会シンポジウム
  • 発表場所: 長春理工大学（長春市・中国）
  • 年月日: 20130911-20130914
• [学会発表] Synthesis of End-functionalized Poly(n-butyl acrylate)s by Silicon Lewis Acid-catalyzed Group Transfer Polymerization (2013)
  • 著者名/発表者名: 高田健司, 佐藤敏文，佐藤信一郎, 覚知豊次
  • 学会等名: 第20回国際先端錯体工学研究会シンポジウム
  • 発表場所: 長春理工大学（長春市・中国）
  • 年月日: 20130911-20130914
• [学会発表] 有機強酸を触媒としたアクリル酸エステルおよびN,N-ジアルキルアクリルアミドのグループトランスファー重合 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高田健司, 渕瀬啓太, 陳友根, 久保田直也, 佐藤信一郎, 覚知豊次, 佐藤敏文
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: 金沢大学（金沢市）
  • 年月日: 20130911-20130913
• [学会発表] 有機ブレンステッド酸を触媒に用いた環状エステルおよび環状カーボネートのリビング開環重合 (2013)
  • 著者名/発表者名: 牧口孝祐,菊地誠也,佐藤信一郎,覚知豊次,佐藤敏文
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: 金沢大学（金沢市）
  • 年月日: 20130911-20130913
• [学会発表] ヒドロシランを潜在性開始剤とする新規グループトランスファー重合 (2013)
  • 著者名/発表者名: 土田晋士・渕瀬啓太・佐藤敏文・覚知豊次
  • 学会等名: 2013年度北海道高分子若手研究会
  • 発表場所: 札幌市アイヌ文化交流センター（札幌市）
  • 年月日: 20130830-20130831
• [学会発表] 有機分子触媒を利用したソルビン酸エチルのグループトランスファー重合 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高木悠・久保田直也・高田健司・酒井直哉・渕瀬啓太・佐藤信一郎・佐藤敏文・覚知豊次
  • 学会等名: 2013年度北海道高分子若手研究会
  • 発表場所: 札幌市アイヌ文化交流センター（札幌市）
  • 年月日: 20130830-20130831
• [学会発表] ヒドロシランを潜在性開始剤としたアクリル酸 n-ブチルのグループトランスファー重合 (2013)
  • 著者名/発表者名: 土田晋士・渕瀬啓太・高田健司・菊地誠也・吉田誠一郎・佐藤敏文・覚知豊次
  • 学会等名: 第62回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 京都国際会館（京都市）
  • 年月日: 20130529-20130531
• [学会発表] 有機分子触媒を用いたグループトランスファー重合によるポリソルビン酸エステルの精密合成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高木悠・久保田直也・高田健司・酒井直哉・渕瀬啓太・佐藤敏文・覚知豊次
  • 学会等名: 第62回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 京都国際会館（京都市）
  • 年月日: 20130529-20130531
• [学会発表] 有機超強酸を触媒としたソルビン酸エステルのグループトランスファー重合
  • 著者名/発表者名: 高木悠、久保田直也、高田健司、酒井直哉、渕瀬啓太、佐藤信一郎、佐藤敏文、覚知豊次
  • 学会等名: 日本化学会北海道支部2013年夏季研究発表会
  • 発表場所: 北見工業大学（北見市）
• [学会発表] 有機分子触媒を用いたグループトランスファー重合による星型ポリアクリル酸 n-ブチルの合成
  • 著者名/発表者名: 伊藤貴弘・高田健司・佐藤信一郎・覚知豊次
  • 学会等名: 第48回高分子学会北海道支部研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
• [学会発表] リン酸ジフェニルを触媒に用いた環状エステルエーテルの精密重合
  • 著者名/発表者名: 朝倉千裕･牧口孝祐･佐藤信一郎･佐藤敏文･覚知豊次
  • 学会等名: 第48回高分子学会北海道支部研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
• [学会発表] 有機分子触媒を用いた環状エステル、環状カーボンネートおよび環状エーテルの開環重合
  • 著者名/発表者名: 佐藤敏文
  • 学会等名: 一般社団法人日本ゴム協会 講演会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
  • 招待講演