合成高分子でナノの七宝文様ができた―高分子で創る「かたち」が生化学、幾何学にもインパクト― | 東工大ニュース | 東京工業大学
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図1.五環4重縮合トポロジーの七宝文様高分子（赤で表示）と関連する多環状多重縮合構造高分子の「かたち」（なお、当研究室でこれまでに合成された高分子を緑で表示している）
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図2.ESA-CF法によって得られる単環状および双環状高分子前駆体を用いたクリック法およびクリップ法による七宝文様高分子の合成経路

（前略）

研究の背景と経緯

やわらかな「ひも」状の高分子セグメントで組み立てられる「かたち」には限りない設計の自由度がある。このため、高分子の「かたち（トポロジー）」に基づく高分子材料設計指針の確立はサイエンスとしての意義だけでなく、革新的な産業基盤技術を創出する途を拓くものと期待される。

とりわけ、直鎖状、分岐状、さらに多環状構造高分子を精密かつ自在に設計する合成プロセスに基礎を置いた、高分子の「かたち」に基づくブレークスルー物性・機能の創出は高分子材料化学・工学を超えて、ナノテクノロジーによる新材料創製を推進する基礎技術としても期待されている。

同研究グループはこれまで、多種・多様な単環状・多環状トポロジー高分子を効率的に合成する反応プロセスの開発を進めてきた（図1）。その結果、独自に分子設計した末端官能性高分子前駆体（テレケリクス[用語5]）による高分子間静電相互作用を駆動力とする自己組織化と、さらに選択的共有結合変換を統合した画期的方法（ESA-CF法：Electrostatic Self-Assembly and Covalent Fixation）を確立した。

さらにこのESA-CF法と新しい有機合成化学手法（クリック法やクリップ法など）を組み合わせ、新奇トポロジー高分子を自在に提供するブレークスループロセスの開発を進めてきた。

今回、高分子の「かたち」を究める途の里程標としてきわめて挑戦的な、五環4重縮合トポロジーの七宝文様高分子の合成に挑戦した。七宝文様（図1）は古来わが国の意匠デザインとして家紋などに用いられてきただけでなく、トポロジー幾何学でもD4グラフとして知られている。

また、最近ユニークな生理活性を示す多重折りたたみ環状オリゴペプチド（cyclotide）の構造との関連でも注目されている。したがって、ナノスケールでの七宝文様（図1）の構築は、高分子合成化学領域だけでなく生化学からトポロジー幾何学にまで広くインパクトを与えるものと期待される。

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