■1 宇宙史137億年のなかの高分子■ |
1.1 日常生活における高分子とのおつきあい 1 |
a.私たちは高分子がいっぱいのなかで生きている 1 |
b.大きく分けると三種類の高分子がある 4 |
c.なぜこのように高分子が多いのか 5 |
1.2 宇宙における高分子の創造と発展 6 |
a.宇宙の歴史と大きさ 6 |
b.宇宙における物質の誕生と階層構造 : 原子の誕生から高分子の誕生へ 9 |
1.3 高分子の多様性 12 |
a.どの原子を多数つなげば高分子になるか 12 |
b.炭素と水素を主とする高分子の多様性 13 |
c.部品をつくり、多種多様な高分子をつくる 14 |
d.ケイ素と酸素を主とする高分子の多様性 16 |
1.4 高分子の立体構造 16 |
a.鎖の動きをとめる 16 |
b.高分子の鎖で立体構造をつくる 17 |
c.異なる立体構造の集まり方を決める 18 |
1.5 高分子の機能 19 |
a.形を保つ機能 19 |
b.エネルギーを貯蔵し、放出する機能 19 |
c.情報を貯蔵し、表現し、伝える機能 20 |
d.相手を識別する機能 20 |
e.化学反応を触媒する機能 21 |
1.6 高分子の循環と試行錯誤 |
a.循環と試行錯誤 21 |
b.天然高分子の循環 21 |
c.合成高分子の循環 22 |
■演習問題 22 |
■2 高分子の概念■ |
2.1 高分子鎖のミクロ構造 23 |
a.コンフィギュレーションとコンホメーション 23 |
b.分子量と分子量分布 28 |
2.2 高分子鎖一本の性質 29 |
a.一本の高分子鎖の形 29 |
b.高分子溶液の性質 31 |
2.3 高分子鎖のつくるナノ?マイクロメートルスケールの構造 : 固体中の分子鎖凝集構造 34 |
a.単結晶 35 |
b.球晶 35 |
c.伸びきり鎖構造 37 |
d.繊維構造 37 |
e.非晶構造 38 |
f.結晶化度 38 |
2.4 高分子固体に特徴的な性質 39 |
a.熱的性質 39 |
b.ガラス転移 41 |
c.ゴム弾性 44 |
d.粘弾性 46 |
■演習問題 52 |
■3 有機合成高分子■ |
3.1 身のまわりの合成高分子 54 |
3.2 代表的な合成高分子 55 |
a.ポリエチレン(PE) 55 |
b.ポリプロピレン(PP) 56 |
c.ポリ塩化ビニル(PVC) 57 |
d.ポリスチレン(PS) 58 |
e.ポリメタクリル酸メチル(PMMA) 59 |
f.ポリアクリロニトリル(PAN) 59 |
g.フッ素樹脂 60 |
h.合成ゴム 60 |
i.ポリエチレンテレフタレート(PET) 61 |
j.ナイロン 62 |
3.3 合成高分子の発見と発明 63 |
3.4 炭素資源からモノマーの合成 65 |
a.低級オレフィンの製造 66 |
b.モノマーの製造 67 |
3.5 炭素原子の電子的特徴 68 |
3.6 連鎖反応と逐次反応 70 |
a.ポリマーの分子量 70 |
b.モノマーの量 71 |
3.7 連鎖反応 71 |
a.ラジカル重合 71 |
b.カチオン重合 72 |
c.アニオン重合 73 |
d.リビング重合 74 |
e.配位重合 74 |
3.8 逐次反応 |
a.重縮合 75 |
b.重付加 76 |
c.付加縮合 76 |
3.9 規制された高分子(立体規制と配列規制) 76 |
a.立体規制と配列規制 77 |
b.立体規則制高分子 77 |
c.配列規制高分子 79 |
3.10 高分子はなぜ形を自由につくるのか 80 |
a.高分子の可能性 80 |
b.熱可塑性と熱硬化性 81 |
c.高分子の成形 82 |
■演習問題 83 |
■4 生体高分子■ |
4.1 生体高分子の起源 : 核酸とタンパク質 86 |
a.核酸とタンパク質の化学構造と機能 86 |
b.タンパク質が機能性生体高分子として採用されている理由 93 |
4.2 化学的ポリペプチド合成 94 |
a.ペプチド合成法 : 基本的な合成戦略と保護基 95 |
b.固相合成法によるペプチド合成 96 |
c.多種類のペプチド同時合成と高効率選別 : ペプチドライブラリー 98 |
d.人工機能ペプチド 100 |
e.NCA法によるポリアミノ酸の合成 102 |
4.3 ポリペプチドの構造と機能 102 |
a.タンパク質構造データベース 103 |
b.分子力場 106 |
4.4 DNAの化学的合成 108 |
4.5 生体高分子の組織化と機能化 : 生体高分子から生命体へ 109 |
a.リボゾームの働き 110 |
b.リボゾームのX線結晶構造 110 |
■演習問題 112 |
■5 無機高分子■ |
5.1 無機高分子とは 114 |
a.無機高分子の定義 114 |
b.無機高分子の分類 115 |
c.無機高分子に含まれる元素 117 |
d.無機高分子の歴史 118 |
e.無機高分子のつくり方 119 |
f.無機高分子の工業的利用 120 |
5.2 ケイ素を含む高分子 121 |
a.ケイ素の特徴 121 |
b.ポリシロキサン 121 |
c.シランカップリング剤 124 |
d.シリカゲル 125 |
e.ポリシラン 126 |
f.ポリシラザン 127 |
g.ポリカルボシランとシリコンカーバイド 127 |
h.その他のケイ素系高分子 128 |
i.スズ、ゲルマニウムを含む高分子 129 |
5.3 リンを含む高分子 129 |
5.4 ホウ素を含む高分子 131 |
a.有機ホウ素ポリマー 131 |
b.ホウ素を含む無機高分子 132 |
5.5 その他の元素を含む高分子 133 |
a.鉄(フェロセン)を含む高分子 133 |
b.遷移金属錯体を含む高分子 134 |
c.その他の元素を含む無機高分子 135 |
5.6 有機/無機ハイブリッド材料 135 |
■演習問題 137 |
■6 機能性高分子■ |
6.1 機能性高分子とは 138 |
a.機能性高分子 138 |
b.高分子効果 139 |
c.機能性高分子の種類 141 |
6.2 化学機能性高分子 142 |
a.親水性高分子 142 |
b.イオン交換樹脂 143 |
c.分離機能性高分子 144 |
d.高分子触媒 145 |
e.高分子試薬 148 |
6.3 物理機能性高分子 149 |
a.電子機能型 149 |
b.光機能型 152 |
6.4 医用高分子 157 |
a.DDSに用いられる高分子 157 |
b.生体適合性高分子 160 |
c.バイオテクノロジーと再生医療 162 |
■演習問題 163 |
■7 これからの高分子■ |
7.1 高分子と環境 165 |
a.合成高分子の生分解性 165 |
b.生分解性高分子 167 |
c.生体高分子 169 |
d.高分子による有害物質の除去 169 |
7.2 エネルギーと高分子 170 |
a.エネルギー変換 171 |
b.生体系の光エネルギー変換 : 光合成のしくみ 172 |
c.高分子錯体による光エネルギー変換 173 |
d.電気エネルギー変換材料 176 |
e.化学エネルギー変換材料 177 |
7.3 資源と高分子 178 |
a.天然ガス 179 |
b.バイオマス 180 |
c.二酸化炭素 180 |
d.資源としての高分子 181 |
7.4 タンパク質工学と高分子 181 |
a.遺伝子組換えによる人工タンパク質の作成 181 |
b.PCR法によるDNAの増幅 183 |
c.DNAの配列決定 184 |
d.大腸菌へのプラスミドの導入とタンパク質の発現 185 |
e.タンパク質の精製 185 |
7.5 ナノテクノロジーと高分子 185 |
a.トップダウンとボトムアップ 186 |
b.超分子と高分子 187 |
c.ナノマシン 188 |
■演習問題 188 |
演習問題解答 189 |
索引 194 |
■1 宇宙史137億年のなかの高分子■ |
1.1 日常生活における高分子とのおつきあい 1 |
a.私たちは高分子がいっぱいのなかで生きている 1 |