高分子結晶工学に基づく分子設計ならびに高分子構造制御

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1,3-ジエンモノマーのトポケミカル重合に都合のよい分子配列をデザインし、ポリマーの分子量や分子量分布および立体規則性などの一次構造だけでなく、結晶構造の制御も含めたトポロジー的に制御された高分子材料の設計を目指した。まず、重合設計を行なうために、モノマー結晶のX線構造解析の結果より、重合に最適の条件を導き、結晶中での分子間相互作用の影響を調べた。水素結合によるネットワークやCH-π相互作用などの弱い相互作用が分子配列にどのような影響を及ぼしているかの考察を行ない、得られた結果をもとに、分子間相互作用を積極的に利用し、重合に適した分子配列の設計を行ない、二次元や三次元に構造制御されたラダーポリマーやダイヤモンド型ポリマーの構築を試みた。さらに得られたポリマーはこれまでに見られない特性や物性があると期待できることから、キャラクタリゼーションや固相反応機構の考察を試みた。重合に最適な条件を導くことによって、結晶中での分子配列をデザインし、高次元に構造制御されたポリマー合成試みた。まず、2D構造を持つポリマーの構築を行なった。すでに、二官能モノマーであるジソルビン酸ジアンモニウムによるラダーポリマーを得ることに成功していることから、さらにシートポリマーのような2Dポリマーの設計を行なった。反応部にムコン酸を用いリンカー部としてジアミンを用いることによって、多官能なアンモニウム塩モノマーの構造を分子設計し、トポケミカル重合によって二次元に構造制御されたシートポリマーを合成した。また、モノマー分子の分子間相互作用を利用し、結晶中における反応部位のスタッキング様式をデザインした。EZ-ムコン酸誘導体の並進型スタッキングと交互型スッタキングしたモノマー結晶のトポケミカル重合によって、それぞれ、新たな立体規則性ポリマーを合成した。これにより、ムコン酸誘導体の重合によって得られる可能な4種類すべてのポリマーの立体規則性ポリマーを得た。