リビング重合・とは？初心者にも分かる基本ガイド共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

リビング重合・とは？

リビング重合とは、ポリマーを作るときの特別な方法の一つです。 鎖の成長がほぼ終止せず、開始後も長く連続して鎖が伸びていく性質を持ちます。要するに、モノマーが順につながっていく状態を作り出すことで、得られるポリマーの分子量をとても細かくコントロールできるのが特徴です。

従来の自由重合では、鎖の長さがばらつくことがあり、出来上がりのポリマーの性質も揃いませんでした。これに対してリビング重合では、反応が進行する間、鎖の末端が活性なまま保たれやすく、必要に応じて反応を止めたり、別のモノマーを足して別の性質を持つポリマーを作ることができます。

リビング重合の基本的な考え方

リビング重合の「リビング」は、英語の living に由来します。意訳すると「終わらない成長」を意味し、鎖の終端が安定していれば再開可能、つまり一度反応を始めた鎖を後から再度成長させることが可能になるという意味です。

具体的には、開始剤が反応を開始し、モノマーが次々と鎖に追加されます。その間、終止する機構（鎖の末端が不活性になる現象）が非常に少なく、反応を止めたいときには鎖末端を不活性化させる手段をとるだけで済みます。これにより、分子量の分布を狭く保つことができ、同じ長さの鎖を多数作ることが可能です。

代表的な方法と仕組み

リビング重合にはいくつかの派生があり、代表的なものとしては次のようなものがあります。

アニオン重合（Anionic living polymerization）：古典的なリビング重合の一つで、陰イオンを活性点としてモノマーを連結させます。高度な操作と厳密な条件が必要ですが、分子量制御が非常に優れています。
リビングラジカル重合（Living radical polymerization）：ラジカル反応を活性に保つ方法で、RAFTやATRPといった技術が含まれます。従来のラジカル重合に比べて安定性と制御性が向上します。
実際には、これらの方法を組み合わせたり、温度・溶媒・触媒の条件を厳密にそろえることで、ブロック共重合体や階層的なポリマーの設計が可能になります。

ブロック共重合体とは、異なるモノマーを順番に反応させて作るポリマーのことです。リビング重合なら、まず1つのモノマーで長さを揃えた鎖を作り、次に別のモノマーを追加して別の性質を持つ区分を連結することができます。こうした設計は、表面コーティングや機能性材料の開発で非常に重宝します。

なぜ重要なのか、現場での活用例

以下は初心者にもイメージしやすい活用例です。

ブロック共重合体の設計：異なる性質のモノマーを順番に鎖に追加して、機械的強度と柔軟性を両立させる材料を作る。
分子量の厳密な制御：分子量を狙い通りに設定できるので、溶液の粘度や表面張力などの制御が楽になります。
高機能表面の作製：ポリマーの末端に官能基を導入して、材料の表面性質を調整することが容易です。

注意点と学ぶ際のコツ

リビング重合は「厳密な条件下での反応」が多く、 purity の高いモノマー、適切な溶媒、温度管理などが成功の鍵になります。不純物や水分が少ない環境で実施することが基本です。反応を再開させる場合には、活性点を適切に維持する方法を選ぶ必要があります。

学習のコツとしては、まず「分子量分布」を理解することです。PDI（poly.dispersity index）が小さいほど、鎖が均一に成長していることを示します。次に、「開始・成長・停止」という三つのステップを意識して、どの部分でコントロールを効かせるのかを整理すると理解が進みます。

リビング重合と従来の重合との違いを表で見る

<th>特徴

鎖が終止せず活性を保つ場合が多い。反応を停止させてから別のモノマーを追加できる。
分子量分布	狭い範囲に揃いやすい（PDI が小さくなる傾向）。
応用例	ブロック共重合体、階層的ポリマー、表面機能化材料など多様。
条件の難易度	純度や温度・溶媒の管理が重要。初心者には取り組みづらい場合もあり。

まとめ

リビング重合は、鎖の成長を長く保ち、終止を最小限に抑えることで高い制御性を実現する方法です。分子量の正確な設計やブロック共重合体の作成など、材料設計の幅を大きく広げます。初学者は基本的な原理と代表的な手法を押さえ、条件管理と分子量分布の考え方を身につけるとよいでしょう。

リビング重合の同意語

リビング重合: 反応を進行させる間、終止反応がほぼ起こらず活性末端が長時間保持される重合。鎖長の分布を狭く制御でき、分子量を正確に設計しやすいのが特徴。
リビング重合法: リビング重合を実現する具体的な手法・条件の総称。触媒・溶媒・温度などの設定が重要。
リビング重合反応: リビング性を持つ重合を進行させるための反応段階全体を指す表現。
リビングポリマー化: ポリマー鎖が連鎖成長を続け、終端でほとんど停止しない状態での化学反応。
リビングポリマー化法: リビングポリマー化を行う具体的な方法や手順。
リビング型重合: 鎖終端が反応性を保ちながら連鎖成長が進む、リビング性を持つ重合のタイプ。
リビング型ポリマー化: リビング性を持つポリマー化の表現。
リビングラジカル重合: ラジカルを使って進行するが、終止が抑えられ、リビング性を維持する重合の一分野。
リビングラジカル重合法: リビングラジカル重合を実施するための条件・手法。
アニオン性リビング重合: アニオン性を活性中心として進行するリビング重合。
カチオン性リビング重合: カチオン性活性中心を用いるリビング重合。
アニオン性リビング重合法: アニオン性リビング重合を実施する具体的な方法。
カチオン性リビング重合法: カチオン性リビング重合を実施する具体的な方法。
コントロールドポリマー化: 英語のControlled Polymerizationの日本語表現。分子量分布を狭くする目的の重合概念で、リビング重合と深く関係している。
コントロールド重合: 同義の広義表現。
制御重合: 鎖長の分布を狭く抑え、反応を全体的に制御する重合の総称。リビング重合の考え方と近い関係にある概念。

リビング重合の対義語・反対語

非リビング重合: リビング重合の特徴である活性鎖の継続的な存在と鎖の終端の抑制がない状態。反応途中で終結・転写が起こりやすく、末端の活性が維持されず、分子量の制御が難しくなる重合形態です。
終止性重合: 鎖の連鎖成長が途中で終わってしまう重合。リビング性を欠き、末端活性が早期に失われることで分子量の予測が難しくなります。
チェーン転移が頻繁に起こる重合: チェーン転移反応により鎖が転写・分断され、活性鎖が分散・すり抜けるため、リビング重合の制御性を失う状態です。
非制御性重合: 鎖長の制御ができず、分子量分布が広くなる重合。活性チェーン数が安定せず、ポリマーの性質がばらつきやすい特徴があります。
従来型自由基重合: 終端・転移反応が起こりやすい一般的な自由基重合。リビング重合の厳密な制御とは無縁で、分子量の狭い分布を得づらい傾向があります。
分子量分布が広い重合: 全体の分子量が広く分布する重合。リビング重合の狭い分布と対照的で、材料特性が一様になりにくいです。
デッドポリマー化が進む重合: 鎖が早期に終結してデッドポリマーが増える状態。活性鎖が長く存在せず、終端での制御が効きません。

リビング重合の共起語

リビング重合: 開始後も活性末端が存続し続け、モノマー投入量に応じて鎖が連続的に延長していく、分子量が推定しやすく分布が狭い重合法の総称。
制御重合: 分子量の予測性や分布の狭さ、末端の機能性を保つように条件を設計する重合の考え方。リビング重合はその一種。
末端基: ポリマー鎖の末端に付く官能基。後の反応で他の分子と結合させる際に重要。
活性末端: 鎖末端が新しいモノマーの取り込みを受け付け、連鎖を続けられる状態の末端。
モノマー: ポリマーを作る材料となる小分子。モノマーの量が分子量の決定に直結する。
開始剤: 反応を開始させる物質。適切な開始剤は均一な成長を助け、分子量制御に寄与。
連鎖転移: 鎖が別の鎖へ転移して成長を続ける反応。リビング重合では転移が抑えられていることが望ましい。
分子量: ポリマー鎖の質量のこと。モノマー量により決まり、結果として物性を左右する。
分子量分布: 同一試料中の分子量のばらつき。リビング重合では分布が狭くなるのが特徴。
RAFT重合: 鎖転移を利用して分子量と末端を制御するリビング重合の一種。
ATRP重合: 原子転移ラジアル重合法。金属触媒を使い、高い分子量制御性を実現する手法。
NMP法: Nitroxide Mediated Polymerizationの略。ニトロキシドを媒介してラジアルを安定化させ、制御性を高める。
ニトロキシド: NMPで使われる媒介分子。ラジアルの生成と消滅を調整して制御性を高める。
溶媒: 反応を溶かす溶媒。極性・粘度・相互作用が重合速度と分布に影響を与える。
温度: 反応温度。高温ほど速く進む傾向だが制御性にも影響する。
反応時間: 反応を続ける時間。長さに応じて分子量が増える。
末端機能化: 鎖末端を他分子と結合できるように機能を付与する操作。
末端活性: 末端が他のモノマーの取り込みを再び可能にする活性状態。
応用例: コーティング剤、接着剤、医薬品素材など、リビング重合で作られる高分子の用途。
分子設計: 目的の性質を持つポリマーを作るための設計プロセス。

リビング重合の関連用語

リビング重合: 開始後も活性末端が長く生きており、終止反応が起きにくい重合。モノマーの逐次付加だけで鎖長が増え、反応条件次第で分子量を高精度にコントロールできる。ブロック共重合体の作製などに有用。
リビングアニオン重合: 活性末端がアニオン性のリビング重合。主に有機リチウム化合物を開始剤として用い、極低温・無水・乾燥条件下で実施される。分子量を厳密に制御できる一方、酸素・水分・極性溶媒の影響を受けやすい。
リビングカチオン重合: 活性末端がカチオン性のリビング重合。ビニルエーテル系など一部のモノマーに適用され、条件管理が厳格。終止反応を避けるための適切な触媒・溶媒選択が重要。
リビングラジカル重合: ラジカル反応をベースにしつつ、鎖の終止を抑えて連鎖成長を制御する方法の総称。ATRP・RAFT・NMPなどの技術を含み、ブロック共重合体の作製などに適する。
ATRP: Atom Transfer Radical Polymerization の略。金属触媒とハロゲン末端の可逆的転移を介してラジカルの活性を制御するリビングラジカル重合。広範なモノマーに適用可能で、ブロック共重合体の設計が容易。
RAFT: Reversible Addition-Fragmentation chain Transfer の略。鎖伝達剤を用いて鎖長を可逆的に再分配することでリビング性を実現するラジアル重合法。多様なモノマーに適用でき、実験条件が比較的緩やか。
NMP: Nitroxide Mediated Polymerization の略。ニトロキシドを媒介としてラジカル活性を可逆的に抑制し、分子量を制御するリビングラジアル重合法の一つ。
分子量分布: ポリマー分子量のばらつきを表す指標。 Mw/Mn で表され、Đ が1に近いほど均一でリビング性が高いとされる。
Đ（ディストリビューション）: 分子量分布の比率を示す指標。Đ=Mw/Mnで表す。数値が小さいほど分子量のばらつきが少ない。
ブロック共重合体: リビング重合を用いて、異なるモノマーを順次付加させて作る連結ポリマー。先頭ブロックと後続ブロックを設計でき、機能性材料やゲルの設計に用いられる。
マクロイニシエータ: 既存のポリマー鎖を新しいモノマーの開始点として再利用するイニシエータ。これにより長鎖のブロックポリマーを作製できる。
活性末端: ポリマー鎖の末端に残る反応活性のある部位。次のモノマー付加や末端官能化のキーとなる。
終止反応: 鎖の成長を停止させる反応。リビング性が失われる主な原因となり得るため、抑制されることが重要。
可逆的脱活性化: 活性ラジカルを一時的に不活性化し、必要時に再活性化できる状態。RA FT・ATRP・NMP などのリビングラジカル重合の基本概念として機能する。