Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

高分子合成 / 合成化学 / 環境材料 / 構造・機能材料 / クリックケミストリー

ベンゾデヒドロ[12]アヌレン誘導体と２当量のアジド化合物の付加環化反応が金属触媒無しの温和な条件下で進行し、発光性のトリアゾール生成物が得られることを見出した。この反応を重合反応に利用して直鎖状高分子の合成に成功した。また、ベンゾデヒドロ[12]アヌレン誘導体を側鎖にアジド基を有する高分子の架橋剤として用いることで、機械強度に優れた架橋高分子膜の作製も成功した。高分子中に固定化された架橋部位が発光するため、熱失活の効果が抑制され、優れた酸素応答性を示すことを実証した。

高価な金属触媒を使用せずに機能性材料を創製することができればコスト削減に繋がるため非常に意義深い。本研究では、環境負荷が低い効率的な反応を金属触媒無しで実施する方法を確立した。また、この方法を用いると様々な機能性高分子材料を製造することができた。特に強調すべきポイントは、高価な発光性色素を添加しないでも十分に強く光る高分子膜を製造できた点である。光る高分子膜は酸素に応答して発光強度が減少するため、航空機の風洞試験や構造物のひび割れ検出などに利用できる可能性がある。

高分子合成 / 有機導体 / 環境材料

本研究では、カルバゾール1,8-位で連結された共役高分子を環境負荷が低い重合法で合成し、得られた高分子のイオン認識能を調査することを目的とした。炭素-水素結合活性化による直接アリール化重縮合法を用いた場合、立体障害のため目的高分子を得ることができなかった。一方、アルキンとアジドのクリック反応を用いると、対応するポリ(1,8-カルバゾール)を得ることができた。得られたポリ(1,8-カルバゾール)の溶液中でのイオン認識能を調査した結果、シアン化物イオンとスズイオンを選択的に認識して発光特性が変化することが分かった。

環境材料 / 環境修復技術 / 高分子合成 / セシウムイオン / クラウンエーテル / カリックスアレーン / ポリイミド / ナノ材料 / 除染 / ポリイミド薄膜 / ナノシート

2011年3月11日の福島第一原発の事故により、放射性セシウムの除去が喫緊の課題となっている。本研究では、セシウムイオンに対して高い捕捉能と選択性を有する有機環状分子を薄膜化し、錯形成・凝集共沈により除去する処理法を提案する。2012年は候補化合物と錯形成能をESI-MS-CAD法によって評価し、有機環状化合物を分子設計した。2013年はこの化合物を量合成しポリアミド化した。ポリアミド薄膜に関して、QCM法にてセシウムイオン捕捉能、IPC-MS法にて会合定数、分配係数を得た。無機系セシウムイオン吸着材と比較して選択性は劣るものの捕捉能は同等であり焼却処理による減容の効果が大いに期待できる。

環境材料 / 酵素反応 / バイオベース / エラストマー / 高分子合成 / ポリエステル / 熱可塑性 / 架橋 / 解架橋

発酵法により得られるヒドロキシ酸、植物由来のリシノール酸やその還元体である12-ヒドロキシステアリン酸(12HS)などをモノマーを用い、以下に記載した新規バイオベースエラストマーの創製を行った。
1生分解性とケミカルリサイクル性を有する、熱可塑性(無架橋型)ポリエステル型エラストマーの酵素合成
12HSと大員環ラクトンとの酵素触媒重合により分子量20万程度の新規ポリエステル型熱可塑性エラストマーを合成した。エラストマー物性はソフトセグメントとしての12HSとハードセグメントとしてのラクトンとの比率を変えることで、任意に変えられた。
2バイオベース原料を用いる新規ポリエステル型エラストマーの酵素合成
リシノール酸にリパーゼ存在下、過酸化水素水を作用させエポキシリシノール酸を合成し、ついで酵素触媒重合により分子量20～30万のポリエポキシリシノール酸を得た。これに無水マレイン酸を用いて熱架橋させることによりエラストマーを得、さらに物性の評価を行った。
3架橋・解架橋可能なチオール含有ポリエステル型エラストマーの創成
酵素触媒を用いたチオール含有ポリエステルの合成とその架橋化について、系統的な研究を行った。さらに、架橋・解架橋反応及び物性評価を行った。合成は遊離チオールをペンダントに有するメルカプトコハク酸を用い、これと一連のジオール類との酵素触媒重合によりポリエステル化を行った。得られた遊離チオールを含有するポリエステルは空気酸化によりジスルフィド型架橋を形成しエラストマーが得られた。また、架橋体はトリフェニルボスフィンによる還元により速やかに解架橋された。さらにポリエステルはリパーゼにより再重合性を有する環状オリゴマーに変換でき、ケミカルリサイクル性を有することが確認された。架橋体の物性評価より、ハロアルカンに対して高吸収性を有することが見出された。

重合 / リビング重合 / カチオン重合 / ラジカル重合 / 植物由来モノマー / 水系反応 / フェニルプロパノイド / 再生可能資源 / リビングカチオン重合 / リビングラジカル共重合 / アネトール / β-メチルスチレン / RAFT重合 / 高分子合成 / 有機工業化学 / 環境材料 / 再生可能エネルギー / 精密重合

植物が作り出す有機化合物の中にも高分子を合成するために必要なビニル基を有するものが数多くの存在する。本研究では、植物油中に豊富に存在し、重合性官能基であるβ-メチルスチレン骨格を有するフェニルプロパノイド類の精密カチオン重合を検討した。とくに、フェノール性水酸基を有するものの水系でのリビングカチオン共重合について検討を行い、これまでに例のない交互重合体も得られることを見出した。