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。

通过精确聚合建立了一种合成的螺旋聚合物（PPI），一种合成的螺旋聚合物，据报道，当侧链中存在笨重的取代基时，它会形成固体和溶液中的刚性螺旋结构。由于其螺旋结构，已寻求手性传感器，手性催化剂和手性柱作为固定相的应用。这项研究的目的是进一步发展PPI的功能。特别是，我们不仅专注于常规的手性特性，而且集中在主链和杆状各向异性的刚性上，并且由于溶液中表达的溶裂性液体晶体特性而探索了新功能。结果，除了螺旋聚合物PPI的常规手性功能外，还获得了两个新发现。 (1) Liquid crystalline properties due to the rod-like properties of PPI (liquid crystalline block copolymer): When a block copolymer was synthesized with polythiophene, a π-conjugated polymer, using PPI as a block partner, it was found that π-conjugated systems exhibit lyotropic liquid crystalline properties, which are rarely reported.此外，已经表明，通过引入偶氮苯和氰基苯基作为PPI的侧链，可以分别合成具有光异构化功能和高度有序的自组件功能的多功能块共聚物和高度有序的自组件。（2）有机小分子的各向异性晶体生长效应（Fullerene C60）使用溶晶液晶场：通过设计PPI的分子量和侧链，我们已经表明，C60的各向异性自组装（杆，晶须，纤维）可以在PPI中得到控制。此外，我们还获得了允许在客厅中创建单包螺旋PPI的结果，即使在胆固性液晶场中，这是一种浓缩的溶剂。人们认为这些结果可以为合成螺旋聚合物PPI的合成和功能开发提供新的见解，并有助于为下一代寻找新的功能材料。