赤外分光法とX線回折法による生分解性高分子のC-H・・O水素結合の研究－”弱い水素結合”が結晶構造安定化と熱的挙動に果たす役割－

本研究では、赤外(IR)分光法とX線回折法を併せ用いて代表的な生分解性高分子であるポリヒドロキシブタン酸（PHB：poly(3-hydroxybutyrate)）に着目し、その結晶構造や熱挙動を研究しPHB結晶構造中にC-H…O＝C相互作用が存在することを世界で初めて見い出した。このC-H…O＝C相互作用は、最近注目されている“弱い水素結合”の一種である。筆者はこの水素結合の強度や温度変化をCH伸縮振動バンドとC=O伸縮振動バンドのわずかなシフトや強度変化から研究した。バンドの解析には2次微分や差スペクトル等を駆使した。また、量子化学計算の結果も参考にした。C-H，C=O伸縮振動のバンドの波数からC-H…O＝C水素結合の強度を研究し、強度変化から温度上昇と共に水素結合が切れていく様子を調べた。C-H…O＝C水素結合は、2本のらせん構造をとる2本のポリマー鎖を結びつけて結晶構造を安定化させていると考えられる。PHBの特異な分子鎖の折りたたみ構造や結晶構造の安定化並びに共重合体の高結晶化度に、このC-H…O＝C相互作用が重要な役割を果たしていることを確認した。

*関西学院大学大学院