2011 Fiscal Year Annual Research Report
環状ポリ乳酸の分子内ステレオコンプレックス形成による新規機能性材料の創出
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11J09581
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
菅井 直人 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Keywords | 環状高分子 / ステレオブロックポリ乳酸 / クリックケミストリー / オレフィンメタセシス / DSC |
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| Research Abstract |
[概要]今年度は、主鎖の連結様式の異なるステレオブロック(SB)構造を持つ環状ポリ乳酸(PLA)の合成を行い、主鎖の連結様式がPLAステレオコンプレックス(SC)の熱的性質に与える影響をDSCにより分析した。なお、以下の研究内容は、論文として投稿するための準備を行っているところである。
[実験内容]エチニル基またはアジド基を有するPLLAおよびPDLAを用いて、クリックケミストリーによる連結反応を行い、head-to-head(HH)型およびhead-to-tail(HT)型の連結様式を有する直鎖状SB PLAを合成した。続いて、これらのSB PLAの環化反応を、Grubbs catalyst 1st generation存在下、CH_2Cl_2中希釈条件で行った。生成物のSEC、^1H NMRおよびMALDI-TOF MS測定結果から、数平均分子量6000程度のHHおよびHT型の環状SB PLAの合成が確認された。続いて、SB PLAのトポロジーおよび連結様式が、熱的性質に与える影響を調べるために各PLAのDSC測定を行った。その結果、HH型のSB PLAでは環化前後の融点が15℃上昇したのに対し(直鎖状206℃,環状211℃)、HT型では5℃低下した(直鎖状213℃,環状208℃)。これにより、HH型の環状SB PLAではPLLA鎖とPDLA鎖が並行に配列したエネルギー的に最安定なparallel SCが形成され、一方HT型の環状SB PLAではPLLA鎖とPDLA鎖が逆並行の準安定なantiparallel SCまたは連続的にparallel SCとantiparallel SCが連なった構造が形成されることが示唆された。
[意義・重要性]天然高分子において、主鎖の方向性の配列がその機能性の発現に重要な役割を果たしているものの、合成高分子において方向性の配列を制御することで機能を発現した例は希である。本研究の特色である環状構造を用いることにより、人工高分子の主鎖方向性制御とそれに伴う機能化を達成できるものと期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度において、環状ステレオブロックポリ乳酸の合成を達成できた。さらに、主鎖方向の違いが熱的性質に影響を与えることが示唆され、研究の進展が期待される成果が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
第一に、head-to-tail(HT)型の連結様式を有する環状ステレオブロックポリ乳酸から得られるステレオコンプレックス結晶の詳細な解析を行うことが挙げられる。そのためには高分子量の環状ステレオブロックポリ乳酸の合成が必要であるが、分子量の増大のためにメタセシスによる環化がうまく進行しない可能性がある。その場合には、より高効率かつヘテロカップリングのため分子間反応を抑制することのできるクリックケミストリーを環化反応へと適用する。第二に、ポリエチレングリコールなどの親水性部位を導入したトリブロック環状ポリ乳酸の合成とその自己組織化へと展開する。
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