RESEARCH ABSTRACT

低分子量ゲル化剤およびポリマー系ゲル化剤の開発

Development of low-molecular-weight gelators and polymer-based gelators

Polymer Journal 46, 776-782; doi: 10.1038/pj.2014.64; Published Online 13 August 2014

本論文では、低分子量ゲル化剤とポリマー系ゲル化剤の開発について述べる。物理ゲル化の駆動力は、水素結合、静電相互作用、ファンデルワールス相互作用、π-π相互作用などの非共有結合的相互作用である。ゲル化が起こる際、ゲル化剤分子は非共有結合的分子間相互作用を通して自己集合し、巨大分子のような会合体を形成する。また、結晶化とゲル化の密接な関係についても論じる。結晶化は、溶質が分子間相互作用を通して三次元的に配列することによって、溶液から結晶が分離する現象である。これに対して、物理ゲル化は、ゲル化剤分子の分子間相互作用を通して形成された繊維状ネットワークに、溶媒がトラップされることによって起こる。一般的なゲル化剤として、アミノ酸誘導体と環状ジペプチドを紹介する。さらに、半永久的な安定ゲルを形成するゲル化剤を開発するために、「ゲル化駆動セグメント」と名付けた新しい概念を提唱する。ゲル化駆動セグメントとポリマーまたはオリゴマーをつなげることによって、半永久的な安定ゲルを形成できるポリマー系ゲル化剤が合成される。

Kenji Hanabusa & Masahiro Suzuki

In this review, the development of low-molecular-weight gelators and polymer-based gelators is described. The driving forces for physical gelation are non-covalent bonds, such as hydrogen bonds, electrostatic interactions, van der Waals interactions and π–π interactions. When gelation occurs, the gelator molecules self-assemble into macromolecule-like aggregates through non-covalent intermolecular interactions. The close relationship between crystallization and gelation is discussed. Crystallization is a phenomenon in which crystals are separated from solution by the formation of a three-dimensional arrangement of solute through intermolecular interactions. Conversely, physical gelation is caused by the trapping of solvent in fibrous networks that are formed by gelator molecules through intermolecular interactions. Amino acid derivatives and cyclic dipeptides are introduced as typical gelators. To develop gelators that form semipermanent stable gels, a new concept termed ‘gelation-driving segments’ is proposed. Polymer-based gelators that can form semipermanent stable gels are synthesized by connecting gelation-driving segments to polymers or oligomers.

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