二酸化炭素から作る新しいプラスチック:100%再生可能資源由来を達成~カーボンネガティブな次世代プラスチックに向けて~

2025-08-29 東京大学

東京大学の野崎京子教授らの研究チームは、二酸化炭素と植物由来のイソプレンを原料とする新規ラクトン「COOIL」を効率的に合成し、その高分子化に世界で初めて成功しました。従来のCO₂由来プラスチックでは化石資源を併用していましたが、COOILは100%再生可能資源から得られる点が特徴です。パラジウム触媒の水分量制御によって収率23%、触媒回転数114を達成し、グラムスケール合成に成功しました。得られたポリ(COOIL)はガラス転移点44℃の比較的柔らかい材料で、多数の反応点を有するためコーティング材や硬化剤などへの応用が期待されます。今後、未反応ガスのリサイクルや触媒寿命延長によるスケールアップを進めることで、カーボンネガティブな次世代プラスチックの実現に繋がる可能性があります。

二酸化炭素から作る新しいプラスチック:100%再生可能資源由来を達成~カーボンネガティブな次世代プラスチックに向けて~
産業活動で生じるCO₂と植物が排出するイソプレンから得られるCOOIL 

<関連情報>

100%再生可能材料に向けたイソプレンとCO2のグラムスケール選択的テロメラーゼ反応 Gram-scale selective telomerization of isoprene and CO2 toward 100% renewable materials

Marius D. R. Lutz,Felix Kracht,Kota Marumoto & Kyoko Nozaki
Nature Communications  Published:28 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-62409-2

Abstract

Carbon dioxide (CO2) is an ideal chemical feedstock due to its abundance, low cost, low toxicity and its role as a greenhouse gas. Telomerization with butadiene give rise to functional small molecules and polymers with significant CO2 content, but the fossil origin of the olefin offsets sustainability benefits. Here, we present a palladium-catalyzed telomerization of CO2 with isoprene, two of the most prevalent organic compounds in the atmosphere, yielding “COOIL”, an ideally 100% renewable δ-lactone containing 24 wt% CO2, with high selectivity and turnover numbers above 100. A combination of a Pd catalyst, acetate, and controlled water promoted selectivity and conversion. Density functional theory calculations reveal reductive elimination as the rate-limiting and selectivity-determining step, preceded by isoprene dimerization. The head-tail pathway is the kinetic pathway while the tail-tail product is the thermodynamic product. This functionalized lactone also shows promise for polymerization under Lewis acid-promoted conditions, opening avenues for sustainable polymers from CO2 and bio-derived feedstocks.

0504高分子製品
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