光を使って高分子を高付加価値化する手法を開発 －機能性ホスホン酸エステルの導入に成功－

材料化学専攻の大宮寛久 教授と東京科学大学（Science Tokyo） 物質理工学院 応用化学系の稲木信介 教授、玉野智大 大学院生（当時）らの研究チームは、高分子に可視光を照射することにより高分子に機能性部位を導入し、高付加価値な高分子に変換する手法を開発しました。
プラスチックに代表される高分子化合物は分子変換することで、その性質を大きく変えることができます。近年、可視光の照射という穏和な条件で駆動する光酸化還元触媒を用いて、酸化還元活性エステルを導入した高分子を分子変換する方法が注目されていますが、高分子主鎖上に生成する炭素ラジカル種を利用するため、扱える反応には制約があり、複雑な機能性部位を導入することはできませんでした。
本研究では、光酸化還元触媒を用いた高分子の分子変換を行うことで、高分子にホスホン酸エステルを導入できることを見出しました。この触媒反応では、高分子中の酸化還元活性エステル部位が脱離した後、高分子主鎖上に炭素カチオン種が生成するため、求核剤である亜リン酸トリアルキルとの反応が起こりホスホン酸エステルを導入できます。ホスホン酸エステルを含む高分子は、温度応答性や難燃性などの機能性があることから、リチウムイオン電池の発火を防ぐ添加剤などへの応用が期待されます。また、本手法を用いてホスホン酸エステル以外のさまざまな官能基を自在に導入することができれば、多彩な機能性高分子の開発につながると期待されます。
本成果は、「Angewandte Chemie International Edition」誌に5月15日付でオンライン掲載されました。

研究詳細

光を使って高分子を高付加価値化する手法を開発 －機能性ホスホン酸エステルの導入に成功－

研究者情報

• 大宮  寛久　　京都大学教育研究活動データベース

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