光でらせんをつくる

用光创建一个螺旋

基本信息

批准号：
21655037
负责人：
中野環
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、従来、触媒的合成反応や超分子的相互作用を用いて制御されてきた高分子の一方向巻きのらせん構造を、光(円偏光)のみを用いて制御することを目的とした。代表者らの従来の研究成果から、光照射によるビフェニル基のねじれ-平面転移が高分子鎖の構造変化の誘起に有効であることが判明していたため、側鎖にビフェニル残基を有し、光で構造を変えられると考えられるポリ[2,7-ビス(4-t-ブチルフェニル)ジベンゾフルベン](poly-1)を合成した。合成は、光学活性アニオン開始剤およびアキラルなアニオン開始剤を用いて行った。光学活性なメントキシカリウムを用いた重合では一方向に偏ったらせん構造を有すると考えられる光学活性ポリマーが得られた。この光学活性ポリマーに非偏光を照射したところ、ポリマーの円偏光二色性スペクトルには顕著な変化が観測され、らせん構造が一部ラセミ化あるいはランダムコイル化したことが示唆された。これにより、poly-1が光で構造を変えるポリマーであることが確認されたため、次に、アキラルなpoly-1に溶液中で円偏光を照射した。しかし、光照射後のポリマーは優位なキラル物性を示さなかった。これは、この物質の溶液中でのKuhn非対称因子が非常に小さいためと考えられた。そこで、次にアキラルなpoly-1を薄膜状にして円偏光を照射したところ、薄膜はキラル物性を示し、光により一方向に偏ったらせんが形成したことが示唆された。

这项研究的目的是控制聚合物的单向缠绕螺旋结构，传统上仅使用光（圆偏振光）通过催化合成反应和超分子相互作用来控制。基于代表们之前的研究结果，发现光照射引起的联苯基团的扭曲平面跃迁可有效诱导聚合物链的结构变化，我们合成了聚[2,7-双(4-叔丁基苯基)]。二苯并富烯](poly-1)，其结构可通过光改变。使用光学活性阴离子引发剂和非手性阴离子引发剂进行合成。使用光学活性薄荷氧基钾进行聚合产生了一种光学活性聚合物，该聚合物被认为具有偏向一个方向的螺旋结构。当用非偏振光照射该光学活性聚合物时，在聚合物的圆二色性光谱中观察到显着变化，这表明螺旋结构已部分外消旋或无规卷曲。这证实了poly-1是一种可以通过光改变结构的聚合物，因此接下来他们在溶液中用圆偏振光照射非手性的poly-1。然而，光照射后的聚合物没有表现出任何显着的手性特性。这被认为是因为该物质在溶液中的库恩不对称因子非常小。接下来，当将非手性poly-1制成薄膜并用圆偏振光照射时，薄膜显示出手性特性，这表明光形成了沿一个方向偏振的螺旋。