2020 Fiscal Year Research-status Report
Synthesis of polysaccharide-based block copolymers via olefin metathesis and evaluation of their physical properties
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19KK0163
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
上高原 浩 京都大学, 農学研究科, 教授 (10293911)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉岡 まり子 京都大学, 農学研究科, 准教授 (30220594)
杉村 和紀 京都大学, 農学研究科, 助教 (30711783)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| Keywords | セルロースエステル / セルロースエーテル / ブロックコポリマー / オレフィンメタセシス / デキストラン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
石油由来ポリマーを代替し得る生分解性の天然多糖をベースとする機能性材料の開発を目指し、オレフィンメタセシスを鍵反応とした多糖系ブロックコポリマーの合成とその物性評価について、共同研究先のアメリカ合衆国VirginiaTech、Kevin J. Edgar教授とZoomによるオンライン会議を3回開催し、具体的な研究方法に関する議論を行った。
昨年度、出発試料として選定したセルロースアセテートCA（工業的に重要な汎用エステル誘導体）と、エチルセルロースEC（濃厚溶液中でコレステリック液晶を形成するエーテル誘導体）について、オレフィンメタセシス反応に適したセルロース鎖/第2セグメント鎖の末端機能化とブロック化スキームに関する意見交換を行った。具体的には、反応中におけるエステル・エーテル基の脱離ならびに分子量低下を防ぐ方法について議論し、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定等を用いて検討を進めた。
また、ブロックコポリマー試料の物性評価に先立ち、構成セグメント鎖である各種セルロース誘導体のキャラクタリゼーションを行った。CAの置換基分布がビニルポリマーとのブレンド相溶性に及ぼす影響や、ECの液晶形成挙動に及ぼすエチル置換度と位置選択置換の効果、さらには種々のアシル置換基の導入したアシル化ECの液晶形成挙動（アシル置換度と置換位置、ポリマー濃度、温度）について、熱分析や円二色性(CD)・紫外-可視-近赤外(UV-Vis-NIR)分光測定等を用いて調査した。その結果、(1)セルロースの6位ヒドロキシ基を優先的に置換することで、(親水性)ビニルポリマーとの相溶性が良好となること、(2)6位置換基の種類によって、ECの溶解性や液晶形成挙動が変化すること、等の基礎的な知見を集積できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
計画していた共同研究先（Virginia Tech）での長期研究滞在がコロナ禍のため中止せざるを得ず、オレフィンメタセシス反応による多糖系ブロックコポリマーの合成に関する具体的な実験ノウハウを蓄積できていない。ただし、反応中におけるエステル・エーテル基の脱離あるいは分子量低下を防ぐ反応スキームの検討や、構成セグメント鎖であるCAの置換基分布がブレンド相溶性に及ぼす影響、さらにはECとアシル化ECの液晶形成挙動の調査、といった、こちらで着手可能な実験は行えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
新型コロナウイルスの蔓延状況が予断を許さない状態ではあるものの、研究者のワクチン接種及びVirginia Techの研究者受け入れ体制が整い次第、1年遅れで日本側研究者の研究滞在を実現させる。それまでの間は、Zoomを使った遠隔会議を引き続いて開催し、セルロース系ブロックコポリマーについて、実験スキームの検討と進捗状況の共有を行う方針である。
また、デキストラン系ブロックコポリマーについて、薬物輸送システムDDSへの応用を目指して、分子設計による親／疎水性のミセル形成能・ゲル形成能の制御を試みる。導入するブロック鎖（第2成分）を選択するとともに、オレフィンメタセシスの反応条件について、検討を進める。
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| Causes of Carryover |
予定していた、共同研究者であるVirginia TechのKevin Edgar教授研究室における研究滞在と研究打ち合わせのための訪問が、COVID-19の影響でキャンセルされたため。
翌年度として請求した助成金と合わせた使用計画は下記の通りである。
アメリカへの出張と共同研究が最も大きなウエイトを占める予定である。今後、研究者のワクチン接種及びアメリカの入国制限が解かれ次第、計画通り研究分担者の杉村和紀助教がVirginia Techに赴いて実験を開始する。
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