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研究テーマ
ナノ・材料
学科の分類
工学部応用化学科

高性能化・複合機能化を指向した界面活性剤の創成 〜コロイド・界面化学を基盤とする機能性化合物の合成と利活用〜

工学部

応用化学科

機能物質合成研究室

益山新樹 教授

　少量で十分な界面活性能を発揮し、使用後の環境負荷低減に寄与する「高性能化」、界面活性能以外のプラスアルファの機能を付与する「複合機能化」を目指した新規両親媒性化合物の創成を行ってきました。具体的には、①金属イオン捕捉能を有する界面活性剤；②化学分解性界面活性剤；③天然物由来界面活性剤；④高性能ジェミニ型界面活性剤、であり、さまざまな分野で利活用できる可能性を備えています。これらの研究成果は、最終的に SDGs 目標 7,9,12,14,15 に資するものです。

複合機能化界面活性剤

　クラウンエーテルを親水基とする金属イオン捕捉能を備えた界面活性剤、ならびに、汎用非イオン界面活性剤であるアルコールエトキシレートをさまざまな官能基で構造修飾した多種多様な化合物群を合成、機能探索を行ってきました。とくに最近、疎水基末端にヒドロキサム酸官能基を導入した化合物が、水中でメタロゲルを形成することを見出しました。この化合物は、水中で重金属イオンの分離除去に利活用できる可能性があります。

化学分解性界面活性剤

　界面活性剤としての所期の利活用を行った後、積極的に両親媒性構造を破壊し界面活性能を消失させることは、廃液の環境負荷の低減、系の解乳化や脱泡処理の簡便化に役立ちます。私たちは、両親媒性構造の疎水基と親水基の連結部分に pH 感受性構造やオゾン分解構造を組み込んだ多種多様な分子を設計・合成し、それらの界面化学的挙動と化学分解特性について精査してきました。その中には、分解性構造を組み込むことにより、生分解性が向上するものもあります。これらは、とくに環境保全に配慮した界面活性剤としてアピールできます。

糖類由来界面活性剤

　天然物由来の界面活性剤は、使用安全性が高い点が最大の特徴です。その中でも、糖類を親水基とするものは、古くはショ糖脂肪酸エステルとして工業化されており、食品用乳化剤として多用されています。私たちは、これまでほとんど検討されていなかったグルコノラクトン、グルコサミン、ラクトビオン酸といった糖類由来の界面活性剤の合成に挑戦してきました。ポイントは反応溶媒の選択でした。これらも多彩な利活用が期待できます。

高性能ジェミニ型界面活性剤

　「一鎖一親水基」という界面活性剤の概念から大きく踏み出した多鎖多親水基型界面活性剤、いわゆる「ジェミニ型界面活性剤」は私たちが 1988 年に初めて論文発表したものが嚆矢となり、その後、今日まで膨大な研究がなされてきました。私たちは、「微量で高性能を発揮する」というジェミニ型の特徴を備えた化合物群を数多く合成してきました。さらに、ミセルのみならず、pH 感受性機能を備えたベシクル形成など、さまざまな利活用について提案してきました。ごく最近は、アミンオキシドを親水基とするジェミニ型化合物の合成と基本的界面活性能についても明らかにしました。

論文

「複合機能化・高性能化を指向した界面活性剤の合成と物性に関する研究」(1995)益山新樹『油化学』44(8)p.543-558.

「化学分解性界面活性剤」(2006)益山新樹『日本接着学会誌』42(10)p.415-424.

特許

特願2020-001463「ジェミニ型化合物」

研究者INFO: 工学部 応用化学科 機能物質合成研究室 益山新樹 教授

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