京都大学の研究グループは，配列制御ラジカル共重合と重合後修飾反応によってケトンのカルボニル基が周期的に導入された高分子の合成手法を開発した（ニュースリリース）。
プラスチックやゴムとして用いられる高分子は，安定な材料として使われる一方で，分解されにくく，環境問題の大きな要因となっている。そこで，使用中は安定でありながら，使用後に特定の刺激で分解できる「オンデマンド分解性高分子」の開発が注目されている。これまで，いくつかの付加重合で合成される高分子に分解性を持たせる方法が報告されているが，多くの場合，溶液状態や触媒，加熱・光照射といった条件を必要とし，バルク状態での分解は難しいという課題があった。
研究グループは，この課題解決の手がかりとして「ケトンのカルボニル基（C=O）の光反応」に着目した。ケトンのカルボニル基は，特定波長の光を当てるとノリッシュ反応と呼ばれる光化学反応を起こして高い反応性を有するラジカル種が生成する。そのため，プラスチックの主鎖にケトン骨格を規則的に導入できれば，固体状態でも光を当てるだけで効率よく分解できる可能性がある。
配位重合では一酸化炭素をコモノマーとして共重合することでケトン骨格を導入できる例が知られているが，ラジカル重合で一酸化炭素との共重合を進行させることは困難。この研究では，ラジカル重合でケトン骨格を周期的に導入した高分子を合成するために，ケト-エノール互変異性を利用して導入することを目指し，トリメチルシロキシ基とメトキシ基を有するブタジエンモノマー（SBD）を用いて重合後の変換反応でケトン基を導入することを考えた。また，電子密度の高いモノマーであるSBDに対し，電子密度が低く重合後に側鎖を変換可能なペンタフルオロフェニルアクリレート（PFA）を組み合わせることで交互共重合が進行し，SBDユニットは1，4付加構造という特定の位置に導入されることがわかった。
さらに，反応条件を工夫すると，PFAユニットの側鎖にアミンを反応させてアクリルアミドに変換する際にトリメチルシロキシ基の脱保護も起こり，ケト-エノール互変異性によってケトン基が生成することもわかった。こうして得られたアクリルアミド・ケトン・メチルビニルエーテル単位が周期的に並んだ交互三元共重合体は熱的に安定でありながら，固体状態でUV光を照射するだけで分解した。ここで，ガラス転移温度が室温より低いポリマーは分解するが，室温より高いポリマーは分解が緩慢になったことから，固体状態で分解させるためには高分子の運動性が重要であることがわかった。
また，分解に関与している官能基を調べるために，様々な類似共重合体を合成して分解挙動を調べたところ，ケトンのカルボニル基に隣接するアミド結合の相互作用とケトン基に隣接するエーテル側鎖の水素移動反応が重要である可能性が示唆され，アクリルアミド・ケトン・メチルビニルエーテルの周期配列が分解促進に重要であることを突き止めた。
この成果は，安定で使いやすい一方で，廃棄時には環境にやさしく分解できる新しい高分子設計の指針を示すもの。官能基配列を制御した高分子は，今後，より高度な特性や新たな機能を付与する基盤となるだけでなく，持続可能な社会の実現やプラスチック廃棄物問題の解決にも貢献するとしている。
