課題番号 ：S-19-KU-0051
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：セルロースナノファイバー界面のキラリティーの解析
Program Title (English) ：Chirality analysis of nanocellulose interface
利用者名（日本語） ：福田直弥1), 鹿又喬平2), 北岡卓也2)
Username (English) ：N. Fukuda1), K. Kanomata2), T. Kitaoka2)
所属名（日本語） ：1) 九州大学大学院生物資源環境科学府, 2) 九州大学大学院農学研究院
Affiliation (English) ：Grad. School of Bioresource and Bioenvironmental Sciences, Kyushu University

１．概要（Summary）
　樹木細胞壁の主要構成成分であるセルロースナノファイバー（Cellulose nanofiber: CNF）は、地球上で最も豊富に存在するバイオマス資源である。CNFは、高強度・高透明等の優れた物性を示すほかに、その剛直なファイバー形態が規則的にねじれていることが知られている。このねじれを利用して、キラル構造を持たないモノマーから、キラルなポリマーを合成する方法が報告[1]され、キラル工学への応用が期待されている。そこで、コットンで実施された先行研究をCNF界面で再現し、この分析方法の有用性を検討した。

２．実験（Experimental）
　TEMPO酸化処理を施したCNF（TOCNF）水懸濁液（0.2 wt%, 8.0 g）に、アニリン塩酸塩（15.1 mg）、過硫酸アンモニウム（100 mg）、ラウリル酸ナトリウム（24 mg）を溶解し、4℃で24時間かく拌した。その後、分散液を遠心分離に供し、得られた沈殿物を純水とメタノールで洗浄後、残った沈殿画分をフーリエ変換赤外分光高度計（FT-IR-620, JASCO）および円二色性分散計(J-1500, JASCO）で分析した。

３．結果と考察（Results and Discussion）
　得られた沈殿物をFT-IR解析に供したところ、1507 cm-1、1593 cm-1に芳香環由来のピークが、1733 cm-1にカルボキシ基由来のピークが見られた。このことから、沈殿物がTOCNFとPANIの複合体であることが示唆された。次に、この複合体のキラリティーを調べるため、円二色性（CD）を測定した（図1）。複合体は明確な円二色性を示し、アキラルなアニリンからキラルなPANIが合成されていることが示された。
　CNFを鋳型とするキラル高分子の合成手法により、種々のポリマーに容易に光学活性を付与できる可能性がある。我々は、CNF安定化Pickeringエマルションを人工リグニン（DHP）の重合場とすることで、DHPによる均質なCNF修飾に成功している[2, 3]。今回の結果から、本来アキラルなDHPもCNFによりキラリティーが付与されている可能性があり、光学材料への応用が期待される。

４．その他・特記事項（Others）
[1] H. Goto et al., J. Appl. Polym. Sci. (2014) 131(22), 41118.
謝辞：Pui Ying Lam、高野俊幸、飛松裕基（京都大学）
競争的資金：科学技術振興機構 平成27年度戦略的創造研究推進事業 先端的低炭素化技術開発（ALCA）

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
[2] 福田直弥他, ナノセルロース安定化Pickeringエマルションを反応場とするコニフェリルアルコールの酸化重合, セルロース学会第26回年次大会,令和元年7月12日.
[3] K. Kanomata et al., ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2020) 8(2), 1185.

６．関連特許（Patent）
なし。