環状ポリ乳酸の分子内ステレオコンプレックス形成による新規機能性材料の創出

环状聚乳酸分子内立体络合物形成新型功能材料

• 批准号: 11J09581
• 负责人: 菅井 直人
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J09581/
• 关键词: 環状髙分子; ポリ乳酸; ステレオコンプレックス; トポロジー変換; WAXD; SAXS; DSC; 環状高分子; オレフィンメタセシス; ステレオブロックポリ乳酸; クリックケミストリー

【1. 緒言】今年度は、トポロジー変換という「高分子のかたち」に立脚した新たな刺激応答性分子システムの開発とX線構造解析を行った。具体的には、光開裂性部位を有する環状ポリ乳酸の光開裂により環状から直鎖状へのトポロジー変換を行い、ポリ乳酸ステレオコンプレックスの結晶厚および融点を制御した。また、環状ポリ乳酸を含むフィルム試料の引張試験を行った。ポリ乳酸ステレオコンプレックスは、光学異性体であるポリ-L-乳酸(PLLA)とポリ-D-乳酸(PDLA)からなる結晶で、どちらか単一の結晶と比較し融点が約50℃上昇することが知られている。【2. 具体的内容】昨年度までに、同じ分子量3000程度のポリ乳酸でありながら、トポロジー変換による環・直鎖の切り替えに伴いポリ乳酸ステレオコンプレックスの融点が40℃以上も低下および再上昇することを明らかとした。今年度は、分子量12000程度のPLLAおよびPDLAにおいても、環状構造の導入に伴い27℃もの融点の低下を観察した。分子量1200程度のPLLAおよびPDLAにおいては、環状構造の導入に伴いステレオコンプレックスが観察されなくなるなど、環状構造の効果が幅広い分子量で発現することを明らかとした。さらに、光開裂性環状ポリ乳酸のトポロジー変換前後のX線結晶解析の結果、融点の変化は環状構造の導入・変換に伴う結晶厚の減少・増大に由来することも明らかとした。一方、環状PDLAをブレンドしたポリ乳酸ステレオコンプレックスフィルムを作成し引張試験を行ったところ、環状PDLAをブレンドしたフィルムと直鎖状PDLAをブレンドしたフィルムでは強度が有意に変化した。【3. 意義・重要性】本研究は、トポロジー変換という新奇コンセプトを材料設計に応用した初めての例てある。①高分子鎖1本につき、たった1か所の反応で高分子鎖全体の性質が変化するだけでなく、②刺激の前後で化学構造や分子量は保持されるという特徴を有しており、添加剤の使用や分子量・高分子化学構造の変化といった手法を用いないために工業的にも注目される方法論になるものと期待される。また、本研究が環状高分子を含有する試料の引張試験を初めて行った例である。

Our は, 1. The exordium 】 【 ト ポ ロ ジ ー variations in と い う "polymer の か た ち" に footing し た new た な stimulus 応 a molecular シ ス テ ム の open 発 と X-ray structural analysis line を っ た. Specific に は, light cracking parts を す る annular ポ リ lactic acid の light cracking に よ り annular か ら straight lock へ の ト ポ ロ ジ ー variations in を い, ポ リ lactic acid ス テ レ オ コ ン プ レ ッ ク ス の crystallization thick お よ び melting point を suppression し た. Youdaoplaceholder0, cyclic ポリ lactic acid を containing むフィ ム ム sample sample を field った. ポ リ lactic acid ス テ レ オ コ ン プ レ ッ ク ス は, optical heterosexual で あ る ポ リ - L - lactic acid (PLLA) と ポ リ - D - lactic acid (PDLA) か ら な る crystal で, ど ち ら か 単 の crystallization と comparing し melting point about 50 ℃ rise が す る こ と が know ら れ て い る. Yesterday (2) the content of the specific 】 【 annual ま で に, じ with molecular weight 3000 degree の ポ リ lactic acid で あ り な が ら, ト ポ ロ ジ ー variations in に よ る ring, straight cut の り lock for え に with い ポ リ lactic acid ス テ レ オ コ ン プ レ ッ ク ス の melting point が above 40 ℃ low も お よ び rise again す る こ と を Ming ら か と し た. Our は, degree of molecular weight 12000 の PLLA お よ び PDLA に お い て も, ring structure の import に with 27 ℃ い も の low melting point の を 観 examine し た. Molecular weight of 1200 degree の PLLA お よ び PDLA に お い て は, ring structure の import に with い ス テ レ オ コ ン プ レ ッ ク ス が 観 examine さ れ な く な る な ど, ring structure could promote behavior of fruit が hiroo の い molecular weight で 発 now す る こ と を Ming ら か と し た. さ ら に, light cracking annular ポ リ lactic acid の ト ポ ロ ジ ー variations in crystallization の X-ray analytical の results, before and after melting point の variations change は ring structure の import, variations in に with thick の う crystallization reduced, raised large に origin す る こ と も Ming ら か と し た. Party, annular PDLA を ブ レ ン ド し た ポ リ lactic acid ス テ レ オ コ ン プ レ ッ ク ス フ ィ ル ム を made し extension and test line を っ た と こ ろ, annular PDLA を ブ レ ン ド し た フ ィ ル ム と straight lock PDLA を ブ レ ン ド し た フ ィ ル ム で は strength が intentionally に variations change し た. 3. The importance significance, this study 】 は, ト ポ ロ ジ ー variations in と い う novel コ ン セ プ ト を material design に 応 with し た early め て の example て あ る. (1) polymer lock this に つ き, た っ た 1 か の anti 応 で polymer lock all の nature が variations change す る だ け で な く や, (2) before and after stimulation の で chemical structure molecular weight は keep さ れ る と い う, 徴 を have し て お り, add tonic の use や, molecular weight of polymer, chemical structure の variations change と い っ た gimmick を with い な い た め に industrial に も attention さ れ る party Legal theory になる になる と と expect される. Youdaoplaceholder0. In this study, the が cyclic polymer を contains する sample. The sample is cited from the を initial めて line った example である of the experiment.

项目成果

光開裂性環状ポリ乳酸のトポロジー変換によるステレオコンプレックスの形成制御

通过光裂解环状聚乳酸的拓扑变换控制立体络合物的形成

• 发表时间: 2013
• 作者: 菅井直人;山本拓矢;手塚育志;淺井 茂雄
• 通讯作者: 淺井 茂雄

環状ステレオブロックポリ乳酸の合成と熱的性質の検討

环状立体嵌段聚乳酸的合成及热性能研究

• 发表时间: 2011
• 作者: 菅井直人;山本拓矢;手塚育志
• 通讯作者: 手塚育志

Stereocomplexation and topology-induced property tuning with photocleavable cyclic polylactides

利用光可裂解环状聚丙交酯进行立体络合和拓扑诱导的性能调节

• 发表时间: 2014
• 作者: Naoto Sugai;Hiroyuki Heguri;Takuya Yamamoto;Yasuyuki Tezuka;Naoto Sugai
• 通讯作者: Naoto Sugai

環状ホモポリ乳酸と環状ステレオブロックポリ乳酸の合成およびその結晶構造解析

环状均聚乳酸和环状立体嵌段聚乳酸的合成及其晶体结构分析

• 发表时间: 2012
• 作者: 菅井直人;山本拓矢;手塚育志
• 通讯作者: 手塚育志

Head-to-HeadおよびHead-to-Tail型連結様式を有する環状ステレオブロックポリ乳酸の合成と特性評価

头对头和头对尾连接模式环状立体嵌段聚乳酸的合成与表征

• 发表时间: 2012
• 作者: 菅井直人;山本拓矢;手塚育志
• 通讯作者: 手塚育志