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可逆的付加-開裂連鎖移動重合 RAFT Polymerization

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概要

可逆的付加-開裂連鎖移動重合(Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer Polymerization, RAFT重合)は制御リビングラジカル重合法の一種である。

チオカルボニル化合物を連鎖移動剤として用いてラジカル重合を行うことで、分子量分布の狭いポリマーを、分子量を制御しつつ合成できる。

ラジカルを活性種とする特性ゆえに官能基性モノマーが使用可能であり、水溶媒でも重合可能である。原子移動重合法(ATRP)と異なり、系にハロゲン・重金属などを含まないこと、ポリマー両末端を官能基化できるなどの特徴をもつ。

この特性ゆえに、とりわけ生体適合材料への応用が期待されている手法である。

 

基本文献

・ Chiefari, J.; Chong, Y. K.; Ercole, F.; Krstina, J.; Jeffery, K.; Le, T. P. T.; Mayadunne, R. T. A.; Meijs, G. F.; Moad, C. L.; Moad, G.; Rizzardo, E.; Thang, S. H. Macromolecules 1998, 31, 5559. DOI: 10.1021/ma9804951
・ Moad, G.; Rizzardo, E.; Thang, S. H. Aust. J. Chem. 2005, 58, 379. doi:10.1071/CH05072

<review>
・Moad, G.; Rizzardo, E.; Thang, S. H. Polymer 2008, 49, 1079. doi:10.1016/j.polymer.2007.11.020
・Semsarilar, M.; Perrier, S. Nat. Chem. 2010, 2, 811. doi: 10.1038/nchem.853
・Moad, G.; Rizzardo, E.; Thang, S. H. Chem. Asian J. 2013, 8, 1634. DOI: 10.1002/asia.201300262
・Keddle, D. J. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 496. DOI: 10.1039/C3CS60290G

 

反応機構

ラジカル成長末端はチオカルボニル基と結合し、もう片方の鎖-硫黄原子が切断されて追い出される形でモノマーと反応する。このように2つの鎖が並行して重合をおこす。活性種の濃度を低くできるため、副反応が起こりにく分子量分布の狭いポリマーができる。 RAFT_2.gif (Sigma-Aldrichのページより引用)

 

反応例

RAFT連鎖移動剤の構造を変えることで、様々な形状のポリマーを合成することが出来る(参照:Sigma-Aldrichのページ)。ジチオエステル型では一方向伸長が起きるが、トリチオカーボネート型では二方向伸長が起きる。

 

関連動画

実験手順

 

実験のコツ・テクニック

 

参考文献

 

関連書籍

 

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Chem-Station代表。早稲田大学理工学術院教授。専門は有機化学。主に有機合成化学。分子レベルでモノを自由自在につくる、最小の構造物設計の匠となるため分子設計化学を確立したいと考えている。趣味は旅行(日本は全県制覇、海外はまだ20カ国ほど)、ドライブ、そしてすべての化学情報をインターネットで発信できるポータルサイトを作ること。

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