2019 Fiscal Year Annual Research Report
４分岐規則高分子網目の構造変換によるオリンピックポリマーの戦略的合成と物性評価
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18H02031
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
高野 敦志 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (00236241)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | カテナン型高分子 / かご型高分子 / 8の字型高分子 / アニオン重合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和元年度はカテナン型高分子の前駆体となる「かご型高分子」の高効率合成を計るための合成方法の検討を行った。
これまではアミノ基（NH2）末端、およびN-ヒドロキシコハク酸イミドエステル基（NHS）末端を有する２種類の４分岐星型ポリエチレンオキシド（PEO)を、水溶液中で反応を行っていたが、本年度は溶媒をTHFに変更し、非常に希薄な条件下でのカップリング反応を検討した。その結果、昨年度は0.5％であった収率を30％以上にまで引き上げることができ、飛躍的な収率の向上を達成することができた。さらに、上記の末端官能性高分子を用いた相補的カップリング反応を利用して、（１）NHS末端を有する４分岐星型ポリエチレンオキシドとヘキサメチレンジアミン（HMDA）とのカップリングによる「８の字型高分子」の合成、（２）NHS末端を有する両末端反応性ポリエチレンオキシドとHMDAのカップリングによる「環状高分子」の合成、にも応用展開した。その結果、簡便に高収率で環状構造を有する高分子を合成する方法を確立することができた。また、これらの試料の精密キャラクラリゼーションのために、PEOの臨界条件液体クロマトグラフィー（LCCC)条件の検討を行い、試料がいずれも高純度であることを確認した。
さらに得られた、線状高分子、環状高分子、星型高分子、８の字型高分子、かご型高分子の5種類の試料を用いて、希薄溶液中における拡がりを、小角X線散乱（SAXS）,動的光散乱（DLS）、固有粘度測定を通して行い、比較した。
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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
令和元年度は、NH2末端、およびNHS末端を有する前駆体のカップリング反応により、４分岐かご型高分子や8の字型高分子の高効率合成が達成された。また、ここで合成された４分岐かご型高分子や8の字型高分子は、いずれもその分岐点部分を２本の分子鎖へ開裂させる操作を組み込むことにより、カテナン型高分子への構造変換が可能である。そこで、合成が容易な8の字型高分子を前駆体高分子としてカテナン型高分子の合成を行うことを考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述の通り、令和2年度はこれまでに得られた知見を活用することにより、カテナン型高分子を合成する計画である。そのため8の字型高分子を前駆体高分子とし、その分岐点部分を２本の分子鎖へ開裂させる分子設計として、二重結合を有する中心分子を導入して、これをオゾン処理により開裂させる方法を考えている。さらに、2つの環状高分子からなるカテナン型高分子のみならず、多数の環状分子からなるカテナン型網目の構築にも展開していく予定である。
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