[スポンサーリンク]

スポットライトリサーチ

規則的に固定したモノマーをつないで高分子を合成する

[スポンサーリンク]

第218回のスポットライトリサーチは、北海道大学大学院理学研究員・阿南静佳 博士にお願いしました。

阿南さんの所属する佐田研究室では、金属―有機構造体(MOF)を鋳型として用いる材料創製研究を、一つのテーマとして取り組んでいます。今回の研究では、MOFが極めて規則正しい構造を保っていることに着目し、柱となる有機化合物を連結させて制御された高分子材料を作り出すという、新たな考え方の提案を行っています。本成果はAngew. Chem. Int. Ed.誌原著論文およびプレスリリースとして公開されています。

“Step‐Growth Copolymerization Between an Immobilized Monomer and a Mobile Monomer in Metal–Organic Frameworks”
Anan, S.; Mochizuki, Y.; Kokado, K.; Sada, K. Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 8018-8023. doi:10.1002/anie.201901308

現場で研究を指揮された小門憲太 助教から、阿南さんについての人物評を頂いています。

阿南さんは、博士後期課程から私のグループに来て、学士、修士のいずれの分野とも違う分野の研究に従事してもらうことになりましたが、合成や測定の技術を非常に貪欲に吸収し、多くの結果を残してくれました。決して挫けない強靭な意志の持ち主であり、曖昧さを排除する徹底した姿勢で、”結晶の構成要素を繋いでいくと重合度がある値に収束する”という、一見すると不思議に思われる実験結果に潜む学理の解明に挑み続けてきました。その不断の努力が独自の高分子成長のモンテカルロシミュレーションの開発などに結実したと言えます。これからアカデミックの道に進むとのことですので、今後の成果に乞うご期待です。

それでは今回も現場のリアリティをご堪能下さい!

Q1. 今回プレスリリースとなったのはどんな研究ですか?簡単にご説明ください。

この研究は高分子の新しい合成法に関する研究です。高分子合成では、溶液中に溶解したモノマーを重合する溶液重合や、液体のモノマーをそのまま重合するバルク重合や、結晶など固体状態のモノマーを重合する固相重合などが一般的です。今回の研究では、溶液重合と固相重合を組み合わせることで、重合度を制御可能な新しい合成手法を開発しました。反応点を2点ずつ有する二種類のモノマーを用いた重合である、A-A/B-B型の逐次重合(AとBが1:1で反応)において、A-Aモノマーを金属-有機構造体(MOF)の有機配位子として規則的に固定し、B-Bモノマーは溶液中および結晶の細孔中を運動可能な状況下で重合を行いました。結晶の中に、徐々にB-Bモノマーが取り込まれて、一方のBが反応によって固定化されますが、もう一方のBはB-Bモノマーの長さに応じて反応できる相手が周囲のいくつかのA-Aモノマーに制限されます。未反応のA-Aモノマーが周囲にいるときは、高分子が伸長しますが、すでに反応したモノマーしか周囲にいない場合、末端が生成します。この末端が生成する確率は、A-Aモノマーの並び方によって決定されるため、固定された方のモノマーの並び方で重合度を制御できることが見出されました。

Q2. 本研究テーマについて、自分なりに工夫したところ、思い入れがあるところを教えてください。

重合機構の証明のために、シミュレーションを自分で作った点です。重合度があまり伸びない原因は、従来の重合のような反応の不完全さやモノマーの当量比の違いなどではなく、反応できる相手が制限されているけれど自由度があることが原因と考えました。最初は他の機構ではないことを示すような実験のデータを集めましたが、それだけでは先生方にあまり納得してもらうことはできませんでした。そこで、モンテカルロシミュレーションを自作し、モノマーが固定されていると重合度が伸びないことを示すことで、重合機構を納得してもらうことができました。

Q3. 研究テーマの難しかったところはどこですか?またそれをどのように乗り越えましたか?

結晶の中への侵入速度や結晶中での反応速度解析をしたところです。反応速度が侵入速度と比較して遅いため、結晶全体で反応が進行しているのだろうと考えていましたが、なかなかそれを示すことができませんでした。学生実験のTAで酵素反応を扱ったときに、結晶の中に取り込まれた分子が中で反応を起こすという系は、酵素反応に似ていると思いつき、同様の実験と解析を試みることで、速度の比較を行うことができました。また、この実験で小さな結晶中に取り込まれた分子を定量するのが難しく、結晶の周囲についた溶液のふき取り方など試行錯誤しながら行いました。

Q4. 将来は化学とどう関わっていきたいですか?

これまでに、タンパク質、磁性ナノ粒子、結晶、高分子と幅広い分野で研究を行ってきました。いろんな分野を学んだからこそ、今回の重合機構の着想に至ったと考えています。今後も特定の分野にこだわらず、新しい知識や技術を積極的に学ぶことで、誰も思いつきもしなかったような面白い発見をしていきたいと考えています。

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします。

数学科の先生のランダムウォークの講演を聞いたことや、学生実験TAで酵素反応を扱ったことなど、様々なことがきっかけとなって研究が進みました。新しい研究をするとき、すぐにはわからないことだらけですが、わからないことを常に頭の片隅に置いておいて、周囲にアンテナを張っていれば、「あ!自分の系もこうなっているんじゃないか?」と、理解につながるきっかけが得られることがあります。今回の研究を通じて、理解することをあきらめずに、データを積み重ねながら考え続けることが大事だと感じました。
最後になりましたが、ご指導くださっている佐田先生、小門先生をはじめとするお世話になった皆さま、そして研究を紹介する機会をくださったケムステのスタッフの方々に御礼申し上げます。

研究者の略歴

名前:阿南 静佳
所属:北海道大学理学研究院化学部門物質化学研究室
研究テーマ:固定したモノマーの重合による高分子合成

The following two tabs change content below.
cosine

cosine

博士(薬学)。Chem-Station副代表。現在国立大学教員として勤務中。専門は有機合成化学、主に触媒開発研究。 関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。 素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

関連記事

  1. 現代の錬金術?―ウンコからグラフェンをつくった話―
  2. 科学とは「世界中で共有できるワクワクの源」! 2018年度ロレア…
  3. タンパクの骨格を改変する、新たなスプライシング機構の発見
  4. NMR Chemical Shifts ー溶媒のNMR論文より
  5. 普通じゃ満足できない元素マニアのあなたに:元素手帳2016
  6. 2005年ノーベル化学賞『オレフィンメタセシス反応の開発』
  7. エステルをアルデヒドに変換する新手法
  8. もっとも単純な触媒「プロリン」

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. アメリカ化学留学 ”大まかな流れ 編”
  2. 野依記念物質科学研究館
  3. 天然有機化合物のNMRデータベース「CH-NMR-NP」
  4. 米ファイザー、感染予防薬のバイキュロンを買収
  5. 【無料】化学英語辞書がバージョンアップ!
  6. NMR化学シフト予測機能も!化学徒の便利モバイルアプリ
  7. 鉄の新たな可能性!?鉄を用いたWacker型酸化
  8. フラーレン:発見から30年
  9. 原子移動ラジカル重合 Atom Transfer Radical Polymerization
  10. 物凄く狭い場所での化学

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

金ナノクラスター表面の自己組織化単分子膜を利用したテトラセンの高効率一重項分裂とエネルギー変換機能

第231回のスポットライトリサーチは、慶應義塾大学 羽曾部研究室 で専任講師を務められている酒井 隼…

ケミカルバイオロジーがもたらす創薬イノベーション ~ グローバルヘルスに貢献する天然物化学の新潮流 ~

お申込み・詳細はこちら開催日時2019年12月10日(火)13:00~17:30(開場 …

微小な前立腺がんを迅速・高感度に蛍光検出する

第231回のスポットライトリサーチは、河谷稔さんにお願い致しました。河谷さんが研究を実施され…

有機合成化学協会誌2019年11月号:英文版特集号

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2019年11月号がオンライン公開されました。…

製品開発職を検討する上でおさえたい3つのポイント

基礎研究と製品開発は、目的や役割がそれぞれ異なります。しかし、求人情報の応募要件を見てみると「〇〇の…

二刀流のホスフィン触媒によるアトロプ選択的合成法

不斉付加環化反応による新奇アリールナフトキノン合成法が報告された。2つの機能を有する不斉ホスフィン触…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP