構造制御された多分岐ポリマーの簡便合成に成功

山子茂 化学研究所教授らの研究グループは、三次元構造の制御された「多分岐構造ポリマー」の実用的合成に世界で初めて成功しました。

本研究成果は、2017年11月30日午後7時に英国の科学誌「Nature Communications」に掲載されました。

概要

樹状に枝分かれした多分岐ポリマーは、通常用いられる線状のポリマーと異なる様々な特徴を持ちます。特に、抵抗が小さく粘度が低い点や、様々な原子に置き換えられるポリマーの末端部分を多く持つという特徴を持つことから、粘度調節剤、潤滑剤、触媒、薬品輸送システムなど、多くの応用分野ですでに利用されています。しかし、製品で用いられている多分岐構造ポリマーは分子量、分子量のばらつき、分岐数、分岐間隔といった三次元（3D）構造が制御されていません。そもそもこれらの要素を制御した多分岐ポリマーの簡単な合成法が見つかっておらず、世界中で研究が進められています。

中には3D構造の制御された多分岐ポリマーもありますが、合成に手間がかかるため大量に入手するのは困難です。一方、1回の合成で多分岐ポリマーを合成する方法もこれまでに知られていますが、3D構造までは十分に制御できていませんでした。

そこで本研究グループは、新しく化学合成の材料となるモノマー分子（ポリマーを合成する際の基質）を開発しました。有機テルル重合制御剤を用いて、このモノマーとアクリル酸エステルをリビングラジカル（ラジカル重合において成長末端が重合の間中、常に活性である重合法）により重合することで、3D構造の制御された枝状の分岐構造を持つ多分岐ポリマーの合成に成功しました。有機テルル重合制御剤、新モノマー、アクリル酸エステルの量比を変えることで、分子量のばらつきが少ない状態を保ったまま分子量、分岐数、分岐間隔を自在に変えることができます。さらに、様々な官能基を持つアクリレートを利用できることや、成長末端を変換できることも明らかにしました。