高分子らせんダイナミクスの自在制御に基づいたキラル機能性材料の開拓

基于聚合物螺旋动力学自由控制的手性功能材料的开发

• 批准号: 22K05213
• 负责人: 山本 武司
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05213/
• 关键词: らせん高分子; 不斉合成; 精密構造制御; キラル材料; らせん不斉

近年、合成高分子の高次構造制御について活発な研究が展開され、特に高分子主鎖の動的らせん不斉制御に基づいたキラル機能性材料の開発に期待が集まっている。しかしながら、キラル機能性材料としての使用に耐えうるレベルで安定かつ精密に構造制御することのできる合成らせん高分子は限られている。本研究ではポリイソシアニド（PIC）の側鎖構造を刷新することで、高分子らせんダイナミクスの自在制御に基づいた実践的なキラル機能性材料を開拓することを目的としている。具体的には、PICの主骨格となる「動的キラルらせん構築ユニット」と主鎖らせん不斉に応じてキラル機能を発現する「機能性ユニット」を高分子上へ集積し、PIC主鎖への動的らせん不斉誘起を実現することで、外部刺激応答性を特徴とする不斉触媒や円偏光発光材料、キラル認識材料を開発する。2022年度はイソシアノ基を有する新規モノマーを合成し、ニッケル錯体を重合開始剤として用いた重合条件の検討をおこなった。一部の新規モノマーの重合においては、望まれない形成での重合が進行することがIR解析等により示された。イソシアノ基の炭素原子を13Cで同位体ラベル化したモノマーを合成し、NMRによる重合の定量的評価をおこなうことで、モノマー濃度の調整や配位子の選択により重合挙動を制御できる可能性が示された。また、パラジウム錯体を重合開始剤とする重合条件についても検討をおこなうことで、様々なモノマーの精密重合法の確立に求められる予備的な知見が得られた。

近年来，人们在控制合成聚合物高阶结构方面开展了积极的研究，特别是基于聚合物主链的动态螺旋手性控制来开发手性功能材料。然而，能够稳定且精确地控制其结构以使其可用作手性功能材料的合成螺旋聚合物的数量有限。本研究的目的是通过创新多异氰化物（PIC）的侧链结构，开发基于自由控制聚合物螺旋动力学的实用手性功能材料。具体来说，将作为PIC主骨架的“动态手性螺旋构建单元”和根据主链螺旋不对称性表达手性功能的“功能单元”组装在聚合物上，然后通过实现动态螺旋手性感应，我们将开发不对称催化剂、圆偏振发光材料和对外部刺激具有响应性的手性识别材料。 2022年度，我们合成了具有异氰基的新单体，并研究了使用镍络合物作为聚合引发剂的聚合条件。红外分析和其他研究表明，一些新单体的聚合会产生不希望的形成。通过合成异氰基的碳原子被13C同位素标记的单体，并通过NMR定量评价聚合反应，证明了通过调节单体浓度和选择配体来控制聚合行为的可能性。此外，通过研究使用钯络合物作为聚合引发剂的聚合条件，获得了建立各种单体的精确聚合方法所需的初步知识。