「高分子のリングとひも」マクロロタキサンの合成に成功 ~時間が経ってもにじみ出さない高分子添加剤として期待~

2023年7月20日 14:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇多元物质科学研究所　教授　阵内浩司

【発表のポイント】

混ぜるだけでリング构造をもつ环状高分子にひものような线状高分子が入り込んだネットワーク高分子の合成に成功。
环状高分子を大量に混ぜてもにじみ出さず、材料に柔らかさを与えることが可能。
様々なプラスチックやゴムに环状高分子が取り込まれた材料の进展に期待。

【概要】

　北海道大学大学院工学研究院の佐藤敏文教授、磯野拓也准教授、お茶の水女子大学基干研究院自然科学系の出口哲生教授、东北大学多元物质科学研究所の阵内浩司教授、丸林弘典讲师、防卫大学校応用物理学科の萩田克美讲师らの研究グループは、环状构造をもった高分子（环状高分子）とひものような高分子（线状高分子）の混合物に対して架桥反応*1を行うことで、环状高分子のリングの中に线状高分子が入り込んだネットワークポリマー*2の合成に成功しました。

　リング分子に軸分子が貫通した「ロタキサン」は、軸分子両端のかさ高い構造の存在によって 2 つの分子が物理的につながった構造を有する超分子*3 であり、2016 年のノーベル化学賞のトピックとして
も注目されています。これまで知られているロタキサンはリング分子が比较的小さい小分子化合物に限られており、リング分子と轴分子の両方が高分子からできた巨大なロタキサンは全く注目されてきませ
んでした。しかし、巨大なロタキサンは分子量や构造を调节することで未知の物性や机能が期待できるため、その合成は意义深い挑戦と言えます。

　研究グループは、环状高分子と线状高分子を混合した状态で线状高分子末端の架桥反応を行うことでロタキサンの形で环状高分子を取り込んだネットワークポリマーの合成に成功しました。研究グループ
が「マクロロタキサン」と名付けたこの巨大なロタキサンはリング分子と轴分子の両方が高分子から形成されているため、环状高分子のリングの数や大きさを自在にアレンジすることができます。

　さらにロタキサンの形でネットワークポリマーに取り込まれた环状高分子は材料からにじみ出さないにもかかわらず、液体のように振る舞ってエネルギー分散性を付与できることから、建筑物に使われ
る免振ゴムのような制振材料やタイヤの素材等へ応用可能であることを実証しました。今后、マクロロタキサンの特长を活かした新たな高分子材料の开発が期待されます。

　なお、本研究成果は、2023 年 7 月 17 日（月）公開の Angewandte Chemie International Edition 誌に掲載されました。