高分子化学および材料科学において、デンドロン化ポリマー[ 1 ](英国英語:dendronised polymers、dendro-「木」に由来)はポリマーである。デンドロン化ポリマーは線状主鎖を持ち、その線状主鎖の各繰り返し単位にデンドロンが結合している。デンドロンは規則的に分岐した樹状のポリマーであり、それ自体が繰り返し単位から構成されている。デンドロンが大きい場合、ポリマー主鎖は自身に巻き付いてソーセージ状の円筒形になる。
図1(左)は、骨格を赤色、樹状突起状のケーキのスライスを緑色で示した模式図です。図1(右)は具体的な例を示しています。骨格はポリメチルメタクリレート(PMMA)で、そのメチル基(-CH 3)が第3世代の樹状突起(3つの連続した分岐点)に置き換えられています。
図1. 3世代デンドロン化ポリマーの模式図(左)と具体的な例(右)。末端アミン基は、保護基である置換基Xによって修飾されている。脱保護および修飾により、大幅な物性変化が実現できる。添え字nは繰り返し単位の数を示す。
デンドロン化ポリマーは、1つの高分子内に数千個のデンドロンを含み、引き伸ばされた異方性構造を持つ。この点で、デンドロン化ポリマーは、小さな点状のコアに少数のデンドロンが結合して等方性構造となる、ほぼ球形のデンドリマーとは異なる。デンドロンの世代によって、ポリマーの厚さは異なり、原子間力顕微鏡画像が示すとおりである(図2)。中性および荷電デンドロン化ポリマーは、それぞれ有機溶媒および水に高い溶解性を示す。これは、絡み合う傾向が低いためである。デンドロン化ポリマーは、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリ(フェニレンビニレン)、ポリ(フェニレンアセチレン) 、ポリシロキサン、ポリオキサノルボルネン、ポリ(エチレンイミン)(PEI)などの骨格で合成されている。200,000,000 g/mol までのモル質量 が得られています。[ 2 ]デンドロン化ポリマーは、バルク構造制御、外部刺激への応答性、単一分子化学、ナノ粒子形成のテンプレート、触媒作用、電気光学デバイス、およびバイオ関連アプリケーションのために研究されています。特に魅力的なのは、水溶性デンドロン化ポリマーを固体表面 (ガラス管内またはマイクロ流体デバイス内) への酵素の固定化、およびデンドロン化ポリマー-酵素複合体の調製に使用することです。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]
デンドロン化ポリマーを合成するには、マクロモノマー法とアタッチ法という2つの主要なアプローチがあります。
マクロモノマー法では、まず実験者はマクロモノマー(デンドロンに結合したモノマー)を合成する。次に、実験者はマクロモノマーを直線状に重合させる。
付加法の場合、実験者はまずモノマーを直線状に重合させ、次にデンドロンを世代ごとにポリマー上に直接付加していく。
マクロモノマー法では鎖長は短くなるが、より高い世代数を実現できる。一方、アタッチ法はその逆で、より長い鎖長を実現できるが、膨大な数の化学反応を行う必要があるため、実験者がデンドロンの世代数を高くしようとすると構造的な不均一性が生じやすい。
現在では国際的に認められている「デンドロン化ポリマー」という名称は、1998年にシュリューターによって造語された。[ 6 ]当時「棒状デンドリマー」と呼ばれていたこのような高分子に関する最初の報告は、1987年のトマリアの特許に遡り[ 7 ]、その後、1992年にペルセックが「テーパー側鎖」を持つポリマーについて公開文献で初めて言及した。 [ 8 ] 1994年には、これらのポリマーが円筒状ナノ構造としての可能性を秘めていることが認識された。[ 9 ]世界中の多くのグループがこの分野に貢献しており、それらは総説論文で見ることができる。[ 10 ]