ビニルポリマーの立体構造を制御する新戦略 ―弱い相互作用で側鎖の方向を思い通りに―

2026-06-02 京都大学

京都大学の西川剛助教、大内誠教授らの研究グループは、ビニルポリマーの立体規則性を制御する新たな分子設計戦略を開発した。立体規則性はポリマーの結晶性や機械的強度、安定性、分解性などを左右する重要な要素だが、その制御手法は限られていた。本研究では、ホウ素を含むビニルモノマーに酸素原子を導入し、炭素–水素結合と酸素原子の間に生じる「非古典的水素結合」という弱い分子内相互作用を利用した。その結果、この相互作用が重合過程におけるモノマーの配座を制御し、側鎖が交互に並ぶシンジオタクチックポリマーを選択的に生成することを発見した。一方、酸素原子を持たないモノマーからは側鎖が同方向に並ぶイソタクチックポリマーが得られ、わずかな分子設計の違いによって全く異なる立体構造を作り分けられることが示された。さらに、得られたポリマーは立体規則性を維持したままポリビニルアルコール(PVA)へ変換でき、特異な結晶化挙動を示した。本成果は、ポリマーの物性や機能を分子レベルで精密設計する新たな指針となり、高機能材料開発への応用が期待される。

ビニルポリマーの立体構造を制御する新戦略 ―弱い相互作用で側鎖の方向を思い通りに―
ホウ素モノマーにおける非古典的水素結合を活用した立体規則性ビニルポリマー合成 作成:大内研究室

<関連情報>

ビニルホウ素モノマーの立体規則性制御重合における分子内の非古典的水素結合の役割 The key role of an intramolecular non-classical hydrogen bond of vinylboron monomer for stereoselective polymerization

Hiroshi Suzuki,Tsuyoshi Nishikawa & Makoto Ouchi
Nature Communications  Published:01 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-73603-1

Abstract

Stereoselective polymerization has long been a central research focus in polymer science because tacticity plays a crucial role in regulating the physical properties and functions of vinyl polymers. However, synthetic strategies that enable control over both isotacticity and syndiotacticity remain limited. Herein, we report an impact of an intramolecular non-classical hydrogen bond between the vinyl and pendant groups in the monomer on tacticity-controlled polymerization. A vinylboron monomer, in which the boron atom is protected by an anthranilamide bearing a tetrahydrofuran (THF) ring with a chiral center, undergoes syndio-specific polymerization, and the subsequent oxidation of the polymer side chains afforded syndiotactic poly(vinyl alcohol)s (PVAs, rr: up to 63%). Computational studies suggest the hydrogen bond between vinyl proton and oxygen in the THF ring plays a key role in syndiotactic regulation. The interpretation is further supported by a contrasting result obtained by replacing the oxygen atom in the THF ring with a methylene group, which leads to the formation of isotactic PVA (mm: 71%).

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