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東京大学大学院 農学生命科学研究科 生物材料科学専攻 磯貝・江前・齋藤・竹内研究室

研究紹介

バイオ系ナノ材料

TOCNの構造 

TEMPO(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシルラジカル)等のニトロキシラジカル種を触媒とする酸化反応(TEMPO触媒酸化)は、多糖の1級水酸基を選択的にカルボキシシル基へと酸化することができます。

木材パルプやコットン等の天然セルロース繊維にTEMPO触媒酸化を適用すると、ミクロフィブリル(前項「TEMPO酸化セルロースナノファイバー」参照)の表面に露出した1級水酸基(約1.7基/nm2)のみを全て、カルボキシル基へと酸化することができます。つまり、TEMPO触媒酸化されたセルロースミクロフィブリルは、高密度のカルボキシル基で覆われた状態になります。酸化後はこの表面カルボキシル基が水中で電離するため、ミクロフィブリル間に斥力(静電的な斥力及び浸透圧)が働きます。ここで補助的にミキサー等の分散処理を加えれば、幅約4 nmで長さ2 μmにも達するミクロフィブリル単位(TEMPO酸化セルロースナノファイバー)にまで分離分散することができます。

Okita, Y.; Saito, T.; Isogai, A. “Entire Surface Oxidation of Various Cellulose Microfibrils by TEMPO-Mediated Oxidation” Biomacromolecules 2010, 11, 1696–1700.

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