第３世代バイオ素材で創出する次世代高分子材料の開発のための重合技術の構築

构建用于开发使用第三代生物材料创建的下一代聚合物材料的聚合技术

基本信息

批准号：
20K05580
负责人：
戸田智之
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

地球温暖化対策として大気中の二酸化炭素削減の技術開発が推進されており、石油枯渇に関する危機感から、カーボンニュートラルな再生可能エネルギーの研究が急ピッチで行われている。上述の社会的要請に対し、国内外の多くの研究者が藻類から得られる第３世代バイオ素材の利用に着目した研究を始めている。藻類はパームと比べても単位面積当たりのオイル（炭化水素化合物）生産性が少なくとも数倍以上と効率面で優れており、加えて他の植物よりも二酸化炭素を固定する能力が高い。しかし、藻類由来第３世代バイオ素材を活用した材料開発の例は少ない。本研究では藻類の中でも炭化水素化合物を産生するボツリオコッカス・ブラウニーに注目し、これが産生する炭化水素（ボトリオコッセン）による高分子合成を進める。ボツリオコッカス・ブラウニーが産生する炭化水素化合物（ボトリオコッセン）には複数の種類があるが、それらの中には嵩高い１置換オレフィンを産生する株、ならびに１置換共役ジエンを産生する株が知られている。昨年度はこれらのモデルモノマーとして、1,3-ペンタジエンに着目し、共役ジエン類の重合に用いられる均一系ネオジム触媒による配位重合による重合挙動の調査を進めた。さらに1,3-ペンタジエンとブタジエンとの共重合についても検討し、1-置換ブタジエンの配位重合に関する知見を得た。本年度は、より実際の藻類産生モノマーに近い構造のモノマーの合成に着手した。実際にはペンタジエンの1位に置換しているメチル基をより長鎖のアルキル基とすることで、その重合性の変化や得られるポリマーの物性の変化について調査することを目的として、2種類のモデルモノマーを合成を達成し、各種NMRスペクトルによって構造の同定をした。

作为应对全球变暖的措施，正在推动减少大气二氧化碳的技术开发，并且由于对石油枯竭的危机感，正在快速进行碳中和可再生能源的研究。针对上述社会需求，国内外许多研究人员开始了以从藻类中获得的第三代生物材料的利用为重点的研究。藻类在效率方面更胜一筹，单位面积的石油（碳氢化合物）生产率至少比棕榈高出数倍，而且它们固定二氧化碳的能力也比其他植物更高。然而，使用源自藻类的第三代生物材料开发材料的例子很少。在本研究中，我们将重点关注藻类中产生碳氢化合物的布朗氏葡萄球菌，并利用该藻类产生的碳氢化合物（葡萄球菌烯）进行聚合物合成。由布朗尼葡萄球菌产生的烃化合物(葡萄球菌)有多种类型，其中已知产生大体积单取代烯烃的菌株和产生单取代共轭二烯的菌株。去年，我们重点关注 1,3-戊二烯作为这些单体的模型，并通过使用均相钕催化剂的配位聚合研究了其聚合行为，该催化剂用于共轭二烯的聚合。此外，我们还研究了1,3-戊二烯和丁二烯的共聚，获得了1-取代丁二烯配位聚合的知识。今年，我们开始合成结构更接近实际藻类产生的单体的单体。事实上，通过用长链烷基取代戊二烯1位取代的甲基，我们研究了所得聚合物的聚合性和物理性质的变化，并通过各种方法鉴定了其结构。核磁共振谱。