π共役と主鎖らせんからなる革新的刺激応答性ブロック共重合体の創成

创建由 π 共轭和主链螺旋组成的创新刺激响应嵌段共聚物

基本信息

批准号：
17J05652
负责人：
林宏紀
金额：
$ 1.22万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

合成らせん高分子の1種であるポリフェニルイソシアニド (PPI) は精密重合による合成法が確立しており、側鎖に嵩高い置換基を有する場合、固体及び溶液中において剛直ならせん構造を形成することが報告されている。そのらせん構造ゆえ、キラルセンサー、キラル触媒、キラルカラムの固定相としての応用が模索されてきた。本研究での目的は、PPIのさらなる機能開拓である。特に、従来のキラル特性のみならず、らせん構造ゆえの主鎖の剛直性および棒状異方性に着目し、溶液中において発現するリオトロピック液晶性に起因する新機能を探索した。その結果、らせん高分子PPIの従来のキラル機能に加え、2つの新たな知見を得た。(1)PPIの棒状性に起因した液晶性の付与（液晶性ブロック共重合体）: π共役系高分子であるポリチオフェンに、PPIをブロックパートナーとしてブロック共重合体を合成したところ、π共役系では報告例が少ないリオトロピック液晶性を示すことが分かった。さらに、PPIの側鎖としてアゾベンゼンやシアノビフェニルを導入することで、それぞれ光異性化機能、秩序性の高い自己組織化能を有する多機能性ブロック共重合体を合成できることを示した。(2)リオトロピック液晶場を利用した有機低分子（フラーレンC60）の異方的結晶成長効果: PPIの分子量および側鎖をデザインすることにより、PPI存在下でC60の異方的自己集合体（ロッド、ウィスカー、ファイバー）を制御可能であることを示した。さらに、濃厚溶媒であるコレステリック液晶場においても片巻きらせんPPIをリビング的に作り分けできる結果を得た。これらの成果は合成らせん高分子PPIの合成および機能開拓に新たな知見を与え、次世代へ向けた新機能性材料の探索に貢献するものと考えられる。

聚苯异氰化物（PPI）是一种通过精密聚合合成的合成螺旋聚合物，当其侧链上有大体积取代基时，它在固体和溶液中形成刚性螺旋结构。由于其螺旋结构，其应用已被探索作为手性传感器、手性催化剂和手性柱中的固定相。本研究的目的是开发 PPI 的进一步功能。特别是，我们不仅关注传统的手性性质，还关注螺旋结构导致的主链的刚性和棒状各向异性，并探索了溶液中发生的溶致液晶性产生的新功能。结果，除了螺旋聚合物PPI的常规手性功能外，我们获得了两个新发现。 (1) 由于PPI（液晶嵌段共聚物）的棒状性质而赋予液晶性：当以PPI作为嵌段伙伴与作为π共轭聚合物的聚噻吩合成嵌段共聚物时，π共轭体系人们发现它表现出溶致液晶性，这很少有报道。此外，我们还表明，通过引入偶氮苯或氰基联苯作为PPI的侧链，可以合成分别具有光异构化功能和高度有序自组装能力的多功能嵌段共聚物。（2）利用溶致液晶场实现有机小分子（富勒烯C60）各向异性晶体生长的效果：通过设计PPI的分子量和侧链，C60可以在PPI存在下形成各向异性自组装体（棒）。、晶须和纤维）。此外，我们还发现，即使在浓缩溶剂胆甾型液晶领域中，也可以活性地生产单卷螺旋PPI。这些结果将为合成螺旋聚合物PPI的合成和功能开发提供新知识，并将有助于寻找下一代新型功能材料。