Theoretical studies on optical activities of helical polymers based on localized orbitals under the periodic boundary condition

本研究はコロナ感染症により期間延長が認められており、本年度はその一年目に該当する。本研究はらせん高分子の光学活性を局在化軌道の方法を用いて理論的に導出し、実験的にその妥当性を検証することを目的としているが、理論的には前年度までに定式化と論文発表を終え、高分子の場合のみならず、３次元結晶で異方性がある場合にまで発展的に理論構築が進んでいる。一方、当該理論で予測された光学活性はすでによく確立された実験結果、たとえば、らせんポリアセチレンの円二色性スペクトルと非常に良好な一致を示し、その妥当性が検証されつつある。本理論はポリアセチレンのような共役系のみならず、非共役系の高分子にも適用可能であるはずだが、非共役系の高分子に関しては実験結果が乏しいため、本年度は実験的に非共役系のらせん高分子を合成して、その光学活性を測定・検討することにした。その結果、アクリル酸を鋳型重合させて選択的に左巻きのポリアクリル酸を合成することができ、その結晶構造解析と光学活性の測定に成功した。これは本研究の遂行にあたって貴重なデータであるのみならず、らせん高分子の構造化学的研究として基礎的かつ重要な意味をもっており、すでに年度末には論文投稿した。現在、実験結果をさらに補完するデータを取得している。また、らせん高分子の光学活性におけるサイズ効果の研究を平行して進めており、旋光強度の重合度依存性において興味深い法則が得られた。これはらせん高分子の光学活性が残基の局所構造と全体のらせん構造の寄与に分けられることを証明するもので、当該分野における基礎的な知見と考えられる。

本研究はコロナ感染症により期間延長が認められており、本年度はその一年目に該当する。本研究はらせん高分子の光学活性を局在化軌道の方法を用いて理論的に導出し、実験的にその妥当性を検証することを目的としているが、理論的には前年度までに定式化と論文発表を終え、高分子の場合のみならず、３次元結晶で異方性がある場合にまで発展的に理論構築が進んでいる。一方、当該理論で予測された光学活性はすでによく確立された実験結果、たとえば、らせんポリアセチレンの円二色性スペクトルと非常に良好な一致を示し、その妥当性が検証されつつある。本理論はポリアセチレンのような共役系のみならず、非共役系の高分子にも適用可能であるはずだが、非共役系の高分子に関しては実験結果が乏しいため、本年度は実験的に非共役系のらせん高分子を合成して、その光学活性を測定・検討することにした。その結果、アクリル酸を鋳型重合させて選択的に左巻きのポリアクリル酸を合成することができ、その結晶構造解析と光学活性の測定に成功した。これは本研究の遂行にあたって貴重なデータであるのみならず、らせん高分子の構造化学的研究として基礎的かつ重要な意味をもっており、すでに年度末には論文投稿した。現在、実験結果をさらに補完するデータを取得している。また、らせん高分子の光学活性におけるサイズ効果の研究を平行して進めており、旋光強度の重合度依存性において興味深い法則が得られた。これはらせん高分子の光学活性が残基の局所構造と全体のらせん構造の寄与に分けられることを証明するもので、当該分野における基礎的な知見と考えられる。