付加重合でポリアミドを作る ~多段階ラジカル異性化による新たな高分子合成~

2026-03-26 京都大学,科学技術振興機構

京都大学大学院工学研究科の研究グループは、多段階の異性化反応を連続的に進行させる「カスケード型ラジカル異性化重合」により、主鎖にアミド結合を周期的に組み込んだ新規高分子の合成に成功した。従来の付加重合では炭素–炭素結合のみの主鎖が一般的であったが、本手法ではアミド結合やエーテル結合といったヘテロ原子を導入でき、構造と機能の多様化が可能となる。ラジカルSmiles転位、SO₂脱離、1,5-水素移動が連続する反応設計により実現され、置換基の設計によって物性制御や分解性付与も可能である。従来困難だった主鎖設計の自由度を大きく拡張し、機能性材料や環境調和型高分子の開発への応用が期待される。

付加重合でポリアミドを作る ~多段階ラジカル異性化による新たな高分子合成~
図1 カスケード型ラジカル異性化重合による主鎖にアミド結合を周期的に導入した高分子の合成

<関連情報>

カスケードラジカル異性化重合によるポリマー骨格の設計 Cascade Radical Isomerization Polymerization to Engineer Polymer Backbones

Keita Kuroda,Makoto Ouchi
Journal of the American chemistry Society  Published: March 23, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.5c21559

Abstract

We designed disubstituted acrylamide monomers bearing an arylsulfonyl substituent and an alkyl substituent containing a radical-stabilizing group (i.e., benzene) to produce polymers whose backbones incorporate amide linkages through radical migration (isomerization) during polymerization. The monomer structure was engineered so that, after radical addition to the vinyl group, a 1,4-Smiles rearrangement to the arylsulfonyl group, SO2 extrusion, and intramolecular 1,5-hydrogen atom transfer to the benzyl group would proceed sequentially, generating a nucleophilic benzyl radical capable of propagating with the electron-deficient vinyl group of the monomer. By varying the polymerization conditions and conducting detailed NMR structural analyses of the resulting polymers, we achieved up to 92% incorporation of the repeat unit formed through the cascade isomerization among all repeating units. Moreover, structural modification of the monomer framework with diverse substituents allowed tuning of the glass-transition temperature (Tg) with the cascade-unit content and imparted a degradable character under acidic conditions through incorporation of an ether linkage in the polymer backbone.

0500化学一般
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