【論文・著書】【口頭発表・講演】【特許】【受賞】 |
|
創造型ナノ空間を用いた精密高分子合成 |
植村 卓史 |
【成果の概要】 |
近年、有機配位子と金属イオンから分子サイズ程度の細孔をもつ多孔性結晶(多孔性金属錯体)が合成できるようになっている。これらは従来の多孔性物質(ゼオライト、活性炭)では実現しにくい「細孔サイズ、形状の合理的設計」、「表面機能化が可能」、「高い規則性」、「柔軟で動的な骨格」を特徴として有する。このような多孔性金属錯体のナノ細孔は有機高分子鎖がちょうど一本から数本で包接される程度の大きさであり、高分子合成の場として利用すれば、得られる高分子の反応位置、立体規則性、分子量の制御が可能になるだけではなく、高分子鎖の配列や高次構造が精密に制御された新たな有機無機ナノ複合体になる。このような機能性創造空間を用いることで、従来法では不可能であった新規構造高分子の合成や革新的な重合制御法の開発、およびナノ空間内での高分子の特異的な挙動の観測を可能にした。 |
|
|
ビニルモノマーのラジカル重合制御
多孔性金属錯体の細孔中でビニルモノマーのラジカル重合を試みた。その結果、重合途中の成長ラジカルがバルク状での重合に比べてはるかに高濃度、超寿命であり、得られた高分子の分子量分布が狭くなった。通常のバルクや溶液重合とは異なり、イソタクティックユニットが増えた立体規則性を持つ高分子が得られた。この場合、ホスト錯体の細孔サイズや形状を変化させることで系統的に立体規則性を制御することが可能になり、ラジカル重合では生成が極めて難しいイソタクティックリッチな高分子を得ることにも成功した。複数の反応サイトを有するジビニルベンゼン(DVB)を金属錯体のナノ細孔中で重合すると反応サイト選択的に重合が進行し、DVBの片方のビニル基だけが重合した直鎖状の可溶性高分子を合成できることも明らかにした。 つまり、このような方法により従来法では困難であったビニル高分子の一次構造制御ができるということがわかった。 |
|
機能性高分子の合成制御
ほとんど触媒活性を示さないような有機官能基(カルボキシレート基)でさえ、多孔性金属錯体の細孔中に規則正しく適切な位置で配置させることで、置換アセチレンの重合触媒サイトとして効果的、特異的に機能することを発見した。また、ピロールの重合において、二次元、三次元的な空間を有する錯体を鋳型として実験を行うことで、レイヤー状や多孔性のポリピロールが生成することを明らかにした。本結果はナノ重合場としての多孔性錯体の有用性を示すとともに、簡便に異方性高分子材料を創製できる優れた手法としてScience誌にReactive Channelsとしてハイライトされた。本重合制御法は、有機高分子の精密合成だけにとどまらず、ゾル−ゲル法による無機高分子の合成制御にも適用可能である。これにより、1nm以下の領域で構造規制されたシリカ超微粒子の合成にはじめて成功し、極微サイズに起因するシリカ結晶化の大幅な(700℃近い)温度低下を実現した。 |
|
細孔内の高分子が示す特異な物性
多孔性錯体のナノ細孔中に導入された単分子鎖ポリスチレンは、バルク状ポリスチレンが示すようなガラス転移点を示さないことを明らかにした。また、細孔内ポリスチレンの運動における活性化エネルギーはバルク状体のときと比べ、非常に小さく、狭い空間にあるにも関わらず、比較的自由に運動していることがわかった。また、結晶性高分子であるポリエチレングリコール(PEG)が1nm以下の細孔内においても、熱転移挙動を示すことを明らかにした。細孔サイズや形状を変化させることで、その点移転が大きく変わることを見出し、単分子鎖から数本鎖程度の高分子集合体の挙動をはじめて明らかにした。 |
|
|
|
【論文・著書】【口頭発表・講演】【特許】【受賞】 |
【主な論文・著書】 |
著者 |
Takashi Uemura, Yukari Ono, Yuh Hijikata, Susumu Kitagawa |
表題 |
Functionalization of Coordination Nanochannels for Controlling Tacticity in Radical Vinyl Polymerization |
発表先 |
Journal of the American Chemical Society |
掲載日 |
2010/3/12 |
|
著者 |
植村卓史 |
表題 |
金属錯体ナノ空間を利用した新高分子材料の創製 |
発表先 |
月刊ファインケミカル |
掲載日 |
2010/2/15 |
|
著者 |
植村卓史 |
表題 |
金属配位空間 |
発表先 |
ナノ空間材料の創製と応用展開 (フロンティア出版) |
掲載日 |
2009/11/30 |
|
著者 |
楊井伸浩、植村卓史、北川進 |
表題 |
金属錯体ナノ空間を利用した高分子材料の創製 |
発表先 |
未来材料 |
掲載日 |
2009/11/1 |
|
著者 |
Takashi Uemura, Yu Kadowaki, Nobuhiro Yanai, Susumu Kitagawa |
表題 |
Template Synthesis of Porous Polypyrrole in 3D Coordination Nanochannels |
発表先 |
Chemistry of Materials |
掲載日 |
2009/8/25 |
|
著者 |
Takashi Uemura, Nobuhiro Yanai, Susumu Kitagawa |
表題 |
Polymerization reactions in porous coordination polymers |
発表先 |
Chemical Society Reviews |
掲載日 |
2009/2/3 |
|
著者 |
Nobuhiro Yanai, Takashi Uemura, Masaaki Ohba, Yu Kadowaki, Mitsuhiko Maesato, Mikihito Takenaka, Shotaro Nishitsuji, Hirokazu Hasegawa, Susumu Kitagawa |
表題 |
Fabrication of Two-Dimensional Polymer Arrays: Template Synthesis of Polypyrrole between Redox-Active Coordination Nanoslits |
発表先 |
Angewandte Chemie International Edition |
掲載日 |
2008/11/5 |
|
著者 |
植村 卓史 |
表題 |
金属錯体ナノ空間が触媒する高分子合成 |
発表先 |
化学工業 |
掲載日 |
2009/8/1 |
|
著者 |
植村 卓史 |
表題 |
金属錯体系高規則性ナノ空間 |
発表先 |
超分子サイエンス&テクノロジー |
掲載日 |
2009/5/15 |
|
著者 |
植村 卓史 |
表題 |
金属錯体ナノ空間内での高分子化学 |
発表先 |
化学工業 |
掲載日 |
2009/3/1 |
|
著者 |
Takashi Uemura, Daisuke Hiramatsu, Kaname Yoshida, Seiji Isoda, Susumu Kitagawa |
表題 |
Sol-Gel Synthesis of Low-Dimensional Silica within Coordination Nanochannels |
発表先 |
Journal of the American Chemical Society |
掲載日 |
2008/6/25 |
|
著者 |
Takashi Uemura, Satoshi Horike, Kana Kitagawa, Motohiro Mizuno, Kazunaka Endo, Silvia Bracco, Angiolina Comotti, Piero Sozzani, Masataka Nagaoka, Susumu Kitagawa |
表題 |
Conformation and Molecular Dynamics of Single Polystyrene Chain Confined in Coordination Nanospace |
発表先 |
Journal of the American Chemical Society |
掲載日 |
2008/5/7 |
|
著者 |
Takashi Uemura, Yukari Ono, Susumu Kitagawa |
表題 |
Radical Copolymerizations of Vinyl Monomers in a Porous Coordination Polymer |
発表先 |
Chemistry Letters |
掲載日 |
2008/5/3 |
|
著者 |
Takashi Uemura, Yukari Ono, Kana Kitagawa, Susumu Kitagawa |
表題 |
Radical Polymerization of Vinyl Monomers in Porous Coordination Polymers: Nanochannel Size Effects on Reactivity, Molecular Weight, and Stereostructure |
発表先 |
Macromolecules |
掲載日 |
2007/12/7 |
|
著者 |
植村卓史 , 北川進 |
表題 |
錯体ナノ空間での単一高分子鎖の合成と挙動 |
発表先 |
高分子 |
掲載日 |
2007/6/1 |
|
著者 |
Takashi Uemura, Daisuke Hiramatsu, Yoshiki Kubota, Masaki Takata, Susumu Kitagawa |
表題 |
Topotactic Linear Radical Polymerization of Divinylbenzenes in Porous Coordination Polymers |
発表先 |
Angewandte Chemie International Edition |
掲載日 |
2007/5/18 |
|
著者 |
植村卓史 |
表題 |
ナノ空間内での高分子合成 |
発表先 |
化学と工業 |
掲載日 |
2007/3/1 |
|
|
【主な発表・講演】 |
発表者 |
植村卓史 |
表題 |
金属錯体ナノ空間内での高分子合成 |
発表の場 |
日本化学会第90回春季年会 進歩賞受賞講演 |
発表日 |
2010/3/26 |
|
発表者 |
Takashi Uemura |
表題 |
Precision Polymer Synthesis in Coordination Nanospaces |
発表の場 |
International Conference on Green & Sustainable Chemistry (Singapore) |
発表日 |
2009/8/4 |
|
発表者 |
植村卓史 |
表題 |
金属錯体ナノ空間が触媒する高分子合成 |
発表の場 |
日本化学会第89回春季年会アドバンスド・テクノロジー・プログラム「未来材料・ナノ触媒」 |
発表日 |
2009/3/27 |
|
発表者 |
植村卓史 |
表題 |
錯体ナノ空間を舞台とした高分子化学 |
発表の場 |
名古屋大学GCOEプログラム 第2回物質化学フロンティアセミナー ―ナノ物質科学の最前線 :作る、見る、測る― |
発表日 |
2009/3/12 |
|
発表者 |
Takashi Uemura |
表題 |
Polymer Chemistry in Coordination Nanospaces |
発表の場 |
Second International Symposium for Young Organic Chemists |
発表日 |
2009/3/5 |
|
発表者 |
植村卓史 |
表題 |
錯体ナノ空間を舞台とした高分子化学 |
発表の場 |
東京大学化学生命工学専攻談話会 |
発表日 |
2009/2/7 |
|
発表者 |
植村卓史 |
表題 |
金属錯体ナノ空間内での高分子化学 |
発表の場 |
錯体化学若手の会近畿地区勉強会 |
発表日 |
2008/11/22 |
|
発表者 |
植村卓史 |
表題 |
金属錯体ナノ空間内での高分子化学 |
発表の場 |
第17回有機結晶シンポジウム |
発表日 |
2008/11/13 |
|
発表者 |
植村卓史 |
表題 |
金属錯体ナノ空間内での高分子化学 |
発表の場 |
第23回中国四国地区高分子若手研究会「高分子科学の新潮流」 |
発表日 |
2008/11/6 |
|
発表者 |
植村卓史 |
表題 |
金属錯体ナノ空間内での高分子科学 |
発表の場 |
第124回東海高分子研究会講演会 |
発表日 |
2008/6/28 |
|
発表者 |
植村卓史 |
表題 |
ビルドアップ型ナノ空間での高分子鎖工学 |
発表の場 |
日本化学会第88回春季年会特別企画「ビルドアップ型分子集合体の拓く科学」 |
発表日 |
2008/3/30 |
|
発表者 |
植村卓史 |
表題 |
創造型ナノ空間内での高分子化学 |
発表の場 |
日本化学会第88回春季年会「第22回若い世代の特別講演会」 |
発表日 |
2008/3/27 |
|
発表者 |
Takashi Uemura, Susumu Kitagawa |
表題 |
Polymer Chemistry in Coordination Nanospaces |
発表の場 |
Third International Symposium on Chemistry of Coordination Space (ISCCS 2007) |
発表日 |
2007/12/10 |
|
発表者 |
植村卓史 |
表題 |
創造型ナノ空間内での高分子化学 |
発表の場 |
藤田研コロキウム |
発表日 |
2007/10/20 |
|
発表者 |
植村卓史 |
表題 |
機能性ナノ情報空間内での高分子化学 |
発表の場 |
第68回高分子若手研究会 |
発表日 |
2007/7/28 |
|
発表者 |
植村卓史 |
表題 |
錯体ナノ空間と高分子 |
発表の場 |
分子研研究会「金属と分子集合」 |
発表日 |
2007/6/2 |
|
発表者 |
植村卓史 |
表題 |
Polymerization in Coordination Nanospaces |
発表の場 |
JSPS-DST Asia Academic Seminar on Molecular and Supramolecular Materials with Designed Functions (India, Pune) |
発表日 |
2007/2/24 |
|
発表者 |
植村卓史 |
表題 |
金属錯体ナノ空間内での精密高分子合成 |
発表の場 |
KIPS若手高分子シンポジウム |
発表日 |
2006/12/1 |
|
発表者 |
植村卓史 |
表題 |
金属錯体ナノ空間内での精密高分子合成 |
発表の場 |
材料フォーラム 有機無機ハイブリッド・界面機能分科会(産業技術総合研究所) |
発表日 |
2006/10/12 |
|
【特許】 |
|
【受賞】 |
賞の名称 |
平成21年度日本化学会進歩賞 |
団体機関 |
日本化学会 |
タイトル |
金属錯体ナノ空間内での高分子合成 |
受賞日 |
2010/3/27 |
|
|