Elucidation and evolution of thermo-responsive polymers designing effector-solvent-polymer three-component systems

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溶媒分子などの低分子と高分子のユニット構造の官能基との解離・会合の制御により、溶液中で高分子主鎖のコイル・グロビュール転移を温度で操作するシステムの原理解明と一般化した。まず、ポリ（４－ビニルフェノール）など中心に水酸基を持つビニル高分子について、下限臨界共溶温度(LCST)型相転移を示す系の探索を行い、アルコールなどの水素結合性溶媒と無極性溶媒の混合溶液において、LCST型温度応答性の発現を確認し、その組成比を明らかにした。水酸基を持つほとんどの高分子が、これらの混合溶媒中で、LCST型の温度相転移を示し、この分子設計が一般性の高いものであることを立証した。添加剤の効果を検討し、上限臨界共溶温度(UCST)型とLCST型の両方の二段階の温度応答を示す系の開発に成功し、化学物質や光などに刺激応答性を実現した。さらに、良溶媒として用いたHFIP(ヘキサフルオロイソプロパノール)を用い、フッ素系の混合溶媒において、市販の高分子の温度応答性を広範囲に調査した。リゾチームなどの水素結合により凝集しやすい高分子ではLCST型の温度応答性がみられ、凝集力の弱い高分子では、UCST型の温度応答性がみられ、高分子の官能基によってその温度応答性が区別されることが明らかになった。これらの非水系での分子設計と両親媒性高分子における水中での分子設計を繋ぐことを企図し、水中で機能するLCST型温度応答性高分子として、N-メチル化ナイロンの開発に成功した。特に第３級アミド1つあたりのユニット構造がC6H11NOの時、LCST型温度応答性を示した。これは既知のLCST型温度応答性を示す同種の高分子と同じであった。つまり炭素５個分に相当するアルキル基が疎水性官能基として至適であり、水中でのLCST型温度応答性の分子設計を明確にすることができた。