広島大学の研究グループは,自ら制御可能ならせん状の人工ポリマーを開発した(ニュースリリース)。
制御されたキラリティーを持つ超分子らせんポリマーは,刺激応答性キラル光学特性を持つ,らせんポリマーの新たなクラスとなっている。分子認識による超分子らせん重合には,立体反転単位を持つ大きな超分子モノマーが必要であり,その報告例は多くない。そのため,ユニークな分子認識モチーフを用いて,らせんポリマーの右巻き・左巻きの制御を行なうことは依然として課題となっている。
研究グループは,擬似大環状モノマーの超分子重合により生じる超分子擬ポリカテナープポリマー合成に成功した。この研究では,ポルフィリンを四枚もつキラルな擬大環状構造を開発し,その分子認識により巻き方向を自在に制御する新しい方法を開発した。
ポリマーは,大きな分子が集まってできた物質群で,自然界ではタンパク質やDNAなどに見られ,工業分野ではプラスチックなどの合成材料として使われる。超分子ポリマーは,分子間で非共有結合が形成され,特定の配置に応じた特定の振る舞いを引き起こす。
研究グループが開発したのは,擬似的な機械的結合を持つ擬似ポリカテナンと呼ばれるポリマーで,非共有結合に加えて,物理的な力で切断できる擬似的な機械的結合も持っている。これは,精密な制御が必要な材料を開発する際に魅力的な特性となっている。
通常,このようならせん構造は片手タイプと呼ばれ,らせんのねじれが一方向にのみ進むもの。このねじれの向きが,他の物質との相互作用に影響を与えるため,研究グループは,そのねじれの方向(左回りまたは右回り)を制御できれば,ポリマーが異なる状況でどのように振る舞うかを制御できることになる。
らせんポリマーはさまざまな用途に役立つ可能性があるが,特定の向きを持つポリマーを合成するのはこれまで困難だった。ここでは,ビスホルフィリン裂け目ユニットの相補的な二量化反応を制御することによって,向きが決まったらせんポリマーを合成する新しい方法を提案した。
ビスホルフィリン裂け目ユニットは,他の分子と結合してポリマーを形成する分子部品。これらのユニットを戦略的に結合させることで,合成されるポリマーの向きを事前に決定することができる。
研究グループは,この成果を材料分離や触媒(化学反応の促進)に応用し,らせん状超分子ポリマーの新しい機能的化学の創出をするとしている。