交互共重合の極限制御と交互配列を活かした機能創出

交替共聚的极端控制和利用交替排列的功能创造

基本信息

批准号：
17J06075
负责人：
西森加奈
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
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 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J06075/
关键词：
交互共重合配列スチレンマレイミド精密重合配列制御機能

项目摘要

共重合体は高分子材料の開発に広く使われており，その共重合体の特性はモノマー種の組み合わせや組成比のみならず，配列によって制御される。例えば二元共重合体の中でも，交互共重合体は分子間・分子内で組成分布がなく，ホモシークエンスがないことが特徴であり，ランダム・ブロック共重合体とは異なる機能特性が期待できる。しかし，交互共重合体は古くから知られているにも関わらず，その配列の詳細な解析や，集合構造の研究，さらに材料への展開はそれほどなされてこなかった。そこで，本研究では置換基設計が可能なスチレンとマレイミドの交互共重合に着目し，精密ラジカル重合と分子設計により，配列解析，配列精密制御，配列機能の創出，集合構造解析を目指してきた。本研究員はこれまで，電子求引性を高めたマレイミドや開始剤が交互共重合体の配列解析や配列精密制御を可能にし，長鎖アルキルとフェノールを側鎖にもつ交互共重合体が芳香族溶媒中で感温性物理ゲルを形成することを見出した。昨年度は，高い交互配列の精度を維持しながら様々な置換基導入が可能な交互共重合体の合成を目指して，電子求引性でありながら１級アミンを作用させると定量的にアミドに変換できるNHS活性エステルに着目し，NHS活性エステルをN-フェニルマレイミドのベンゼン環のパラ位に組み込んだマレイミド（NHS-PhMI）を新たに設計した。NHS-PhMIをフェノール誘導体であるtーブトキシスチレンと共重合し，その後１級アミンと酸を作用させることにより，種々のアミド基とフェノールを側鎖にもつ，交互配列の精度が高い共重合体の合成を達成した。これらの結果は，今後の交互共重合体の集合構造解析・配列由来の機能に関する研究に対して重要な研究成果であり，これらの成果をまとめた論文は高分子系トップジャーナルであるPolymer Journal（Nature）に受理された。

共聚物广泛应用于高分子材料的开发，其性能不仅受单体种类的组合和组成比例的控制，还受其排列的影响。例如，在二元共聚物中，交替共聚物在分子之间或分子内没有组成分布，其特征在于不存在同源序列，并且预期具有与无规嵌段共聚物不同的功能特性。然而，尽管交替共聚物很早就为人所知，但对其排列方式的详细分析、聚集结构的研究或材料的开发却很少。因此，在本研究中，我们重点关注苯乙烯和马来酰亚胺的交替共聚，允许取代基的设计，并旨在通过精密自由基聚合进行序列分析、序列的精确控制、序列函数的创建以及聚集体结构的分析和分子设计。该研究人员此前已证明马来酰亚胺和具有增强吸电子性能的引发剂能够实现对交替共聚物的序列分析和精确控制，并且具有长链烷基和苯酚侧链的交替共聚物可用于制造芳香族化合物。在溶剂中形成热敏物理凝胶。去年，我们的目标是合成一种交替共聚物，它可以引入各种取代基，同时保持高精度的交替排列。虽然它是吸电子的，但当与伯胺反应时，它会定量转化为酰胺。利用可用的NHS活性酯，我们设计了一种新的马来酰亚胺（NHS-PhMI），它将NHS活性酯结合到N-苯基马来酰亚胺苯环的对位上。通过将NHS-PhMI与苯酚衍生物叔丁氧基苯乙烯共聚，然后与伯胺和酸反应，合成了侧链上具有多种酰胺基团和苯酚以高精度交替排列的共聚物。这些成果对于未来交替共聚物组装结构分析和序列衍生功能的研究是重要的研究成果，总结这些成果的论文已发表在Polymer Journal（Nature）上。