1種類のモノマー単位で交互共重合体の合成に成功 ~異なる側鎖の配列制御で液晶性を発現~

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2020-01-15   京都大学,科学技術振興機構

タンパク質は、アミノ酸という1種類の繰り返し主構造がたくさんつながった高分子であり、さまざまな側鎖構造を組み合わせ、側鎖の並びすなわち配列(シークエンス)を制御して機能を発現しています。

近年、タンパク質のような高度な機能を有する高分子の開発を目指して、配列を制御した合成高分子の研究が注目を集めています。これまでに京都大学 大学院工学研究科 大内 誠 教授の研究グループは2種類のモノマー注1)の側鎖をあらかじめつなぎ、その環化重合注2)を行った後に、つないでおいたスペーサーを変換することで2種類のモノマー単位が交互に配列した共重合体(交互共重合体)を合成する手法を開発してきました。しかし、選択的な環化成長を制御するために異なるモノマー種を組み合わせる必要があり、結果として主構造が異なる繰り返し単位から成る交互共重合体の合成に限られていました。

今回、同研究グループの大内 誠 教授、亀谷 優樹 同博士課程学生らは、環化重合後の変換によって主構造が1種類の繰り返し単位(アクリルアミド)になるようにモノマーを設計し、交互配列の制御されたポリアクリルアミド注3)の合成に成功しました。重合後の溶液にアミン化合物を添加するだけで、アミノリシス反応注4)によってスペーサー変換が可能であり、10種類の交互共重合体の合成に成功しました。

また、フランスのパリ市立工業物理化学学校(ESPCI Paris)のフランソワ・トゥーニヤック CNRS研究員との共同研究によって、長鎖アルキル基を導入すると、交互共重合体が液晶注5)性を示すことを明らかにしました。同じ組成のランダム共重合体は液晶性を示さなかったことから、配列制御によって新しい特性を発現することが分かりました。他に配列特異的な温度応答性注6)挙動も見いだしました。

本成果は、2020年1月14日にドイツの国際学術誌「Angewandte Chemie」にオンライン掲載されました。

本研究は、下記の支援を受けて行われました。

JST 国際科学技術共同研究推進事業 戦略的国際共同研究プログラム(SICORP)

日本-フランス共同研究

研究領域:分子技術

研究課題名:「配列制御高分子による革新材料の創出」

研究代表者:大内 誠

研究期間:2015年11月~2019年3月

科研費 新学術領域研究

研究領域:分子合成オンデマンドを実現するハイブリッド触媒系の創製

研究課題名:「ハイブリッド触媒による高分子配列科学の新展開」

研究代表者:大内 誠

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