国立大学法人東海国立大学機構 黑料网大学院工学研究科の内山 峰人 講師、上垣外 正己 教授は、国立大学法人東京工業大学物質理工学院の佐藤 浩太郎 教授らとともに、炭素―硫黄结合の可逆的活性化に基づくリビングカチオン重合を用いることで、分解前后の分子の长さが自在に制御可能な分解性ビニルポリマーの开発に成功しました。
近年、环境问题の観点から、分解性を有する高分子材料の开発が求められ、中でもビニルポリマー注7）は、主锁が安定な炭素―炭素结合から成り、长期间にわたって使用できる一方、分解性に乏しいため、适度な分解性をもつビニルポリマーの研究开発が学术的にも工业的にも重要となっています。
本研究では、硫黄を有する环状化合物を开环重合注8）することにより生じる炭素―硫黄结合の间に、ビニル化合物を挿入する形でリビング重合を进行させることで、主锁に分解性の炭素―硫黄结合をほぼ一定间隔で有するビニルポリマーの合成を可能としました。分解前后のポリマーの长さを制御できることで、ポリマー物性と分解物の制御が可能となり、环境适合型高机能性材料の开発につながると期待されます。
本研究成果は、2022年11月12日付ドイツ化学会誌「Angewandte Chemie International Edition」のオンライン速報版に掲載されました。
?七员环注1）の新规环状チオアセタール注2）を开発し、ビニルエーテル注3）とのリビングカチオン共重合により、主锁にチオアセタール结合を有する分子量の制御されたポリビニルエーテルの合成に成功した。
?ビニルエーテルのリビングカチオン重合注4）は、主锁中に生じたチオアセタール结合に挿入される形で进行し、チオアセタール结合间のポリビニルエーテルの长さも制御される。
?主锁のチオアセタール结合は、金属塩や酸によって加水分解が可能であり、分解生成物として分子量の制御された低分子量のポリビニルエーテルを与えた。
?分解前のポリマーの分子量は、モノマーと开始剤注5）の仕込み比により、分解后のポリマーの分子量は、ビニルエーテルと环状チオアセタールの仕込み比により、それぞれ自在に制御可能である。
?异なるビニルエーテルを2番目のモノマーとして添加することで、分解性を有するマルチブロックポリマー注6）の合成も可能である。
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注1）七员环：
化合物中に、环状に结合している原子が七つあるもの。
注2）チオアセタール：
R1O-C-SR2（搁1, R2はアルキル基など）で表される化学构造。
注3）ビニルエーテル：
ビニル基にエーテル酸素が结合し、颁贬2=CHOR（搁はアルキル基など）で表されるビニル化合物。カチオン重合によりポリマーとなる。
注4）リビングカチオン重合：
正电荷（カチオン）の生长种が途中で失活しないで进行する重合反応で、ポリマーの分子量制御を可能とする重合反応。
注5）开始剤：
モノマーと反応して重合反応を开始する试薬。
注6）マルチブロックポリマー：
ブロックポリマーは异なるポリマー锁がブロックとしてつながった共重合体。マルチブロックポリマーは、ブロックがたくさんつながった共重合体。
注7）ビニルポリマー：
ビニル化合物を重合することで得られるポリマー。ビニル化合物は二重结合をもつ分子で、一般に颁贬2=CHR（搁は置換基）で表される。
注8）开环重合：
环状の化合物が重合の生长种と反応して、环を开いてつながりポリマーが生成する重合反応。
雑誌名：Angewandte Chemie International Edition
論文タイトル：Synthesis and Degradation of Vinyl Polymers with Evenly Distributed Thioacetal Bonds in Main Chains: Cationic DT Copolymerization of Vinyl Ethers and Cyclic Thioacetals
（主锁にチオアセタール结合が均等に配置されたビニルポリマーの合成と分解：ビニルエーテルと环状チオアセタールのカチオン交换连锁移动共重合）
著者：M. Uchiyama（講師）、Y. Murakami（大学院博士前期課程学生（研究当時））、K. Satoh（東京工業大学教授）、M. Kamigaito（教授）
DOI: 10.1002/anie.202215021
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