金属錯体ナノ空間によるsp3ナノ炭素材料の精密合成と機能開拓

利用金属络合物纳米空间的sp3纳米碳材料的精确合成和功能开发

基本信息

批准号：
22KJ0692
负责人：
阿部真大
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0692/
关键词：
多孔性金属錯体ラジカル重合二重鎖高分子ラダーポリマー

项目摘要

二本の高分子鎖が平行に束ねられた二重鎖高分子は、生体系では汎用的なモチーフとして用いられている一方、人工系では合成が困難であり、その物性評価も進んでいない。本研究ではMetal-Organic Framework (MOF) の一次元細孔を利用し架橋ラジカル重合を制御することで二重鎖高分子の合成を試みた。昨年度、MOFの一次元細孔内部で架橋重合を行うことでクロロホルムなどの有機溶媒に可溶な生成物が得られたことを示した。NMRやGPC、MDシミュレーションなどの各種解析からは、二重鎖構造が形成されたことが支持された。この結果を踏まえ本年度では、より詳細な構造の証明と特性の解析を行った。まず、原子間力顕微鏡 (AFM) で基盤上に吸着された高分子を観測すると、糸状の形状が観測された。また、グリニャール反応で架橋部位のエステル結合を切断し、反応前後でGPC曲線を比較したところ、切断反応により分子量が低下した。よって、細孔内での重合反応で得られた生成物は複数の高分子鎖から形成されていたことが推察された。以上の結果から細孔による重合反応制御で二重鎖高分子が得られていることが支持された。続いてバルク物性の解析を行った。一本鎖高分子の物性と比較することで、分子鎖の運動や配座が制限される二重鎖高分子の性質の解明が期待された。実際に動的粘弾性測定では、一本鎖が容易に流動する200 ℃の高温下においても、二重鎖ポリスチレンは液体的な性質を示さないことが明らかになった。

双链聚合物将两个聚合物链捆绑在一起的双链聚合物用作生物系统中的一般基序，但在人造系统中很难合成，并且尚未评估它们的物理性能。在这项研究中，我们试图通过使用金属有机框架（MOF）的一维孔控制交联的自由基聚合来合成双链聚合物。去年，有证明是在一维孔内进行交联聚合，以获取可在有机溶剂（例如氯仿）中获得的产物。 NMR，GPC和MD模拟等各种分析支持双链结构的形成。基于这些结果，我们今年进行了更详细的结构证明和特征分析。首先，当聚合物使用原子力显微镜（AFM）吸附在底物上时，观察到丝状形状。此外，当交联位点上的酯键被grignard反应切割，并在反应前后比较GPC曲线时，由于裂解反应，分子量减小了分子量。因此，据估计，从孔中的聚合反应获得的产物是由多个聚合物链形成的。以上结果支持以下事实：通过使用孔进行双链聚合反应反应控制。随后，分析了批量物理特性。通过将其与单链聚合物的物理特性进行比较，希望可以阐明双链聚合物的性质，从而限制了分子链的运动和构象。实际上，动态粘弹性测量表明，即使在200°C的高温下，双链聚苯乙烯也没有表现出液体性能，其中单链容易流动。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Fabrication of Double-Stranded Vinyl Polymers Mediated by Coordination Nanochannels

DOI：
10.1021/jacs.2c11723
发表时间：
2023-01-19
期刊：
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
影响因子：
15
作者：
Abe, Masahiro;Kametani, Yuki;Uemura, Takashi
通讯作者：
Uemura, Takashi

Synthesis of double-stranded polymers via controlled crosslinking reaction in coordination nanospaces

通过配位纳米空间中的受控交联反应合成双链聚合物

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Nishijima Ami;Kametani Yuki;Uemura Takashi;阿部真大・森智仁・亀谷優樹・植村卓史
通讯作者：
阿部真大・森智仁・亀谷優樹・植村卓史

MOF細孔での架橋重合による二重鎖ビニルポリマーの合成

MOF孔内交联聚合合成双链乙烯基聚合物

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Nishijima Ami;Kametani Yuki;Uemura Takashi;阿部真大・森智仁・亀谷優樹・植村卓史;温井遥介・亀谷優樹・植村卓史;山口麟太郎・亀谷優樹・植村卓史;亀谷優樹・阿部真大・植村卓史
通讯作者：
亀谷優樹・阿部真大・植村卓史

MOFナノ空間内での二重鎖ビニル高分子の合成

MOF纳米空间内双链乙烯基聚合物的合成