大阪大学工学部応用自然科学科応用化学科目

大阪大学大学院工学研究科応用化学専攻

私達の研究グループでは「触媒機能を持つ分子」の特性に着目し、それを利用した新反応の開発を行っています。金属錯体触媒や有機分子触媒に構造的チューニングを施すことで、これまで実現できなかった高難度反応の実現を目指しており、(1)不斉触媒を利用したキラル分子の選択的合成、(2)炭素-水素結合の活性化を利用した機能性分子ユニット構築の効率化、(3)有機分子触媒を利用した不活性芳香族分子の化学変換を達成しています。

当研究室では、新規な金属錯体触媒の開発を通じた有機合成反応の革新を目指し、「新反応の触媒となる独自の金属錯体分子を設計し、その触媒機能を明らかにすること」を目的として研究を行っています。特に、入手容易な合成原料から複雑な構造の分子を短段階で得るための錯体触媒反応の開発、複数の官能基を有する有機化合物を原料とする選択的な官能基変換反応の開発、熱エネルギーに加えて、光・電気エネルギーを効率よく活用するための錯体触媒分子の合成、を中心として研究を進め、実験的・計算化学的手法を併用しながら、金属錯体が示す反応性を最大限に活用するための方法論を追及しています。

有機合成と分子間相互作用を巧みに組み合わせて、人と環境にやさしく、かつ環境保全や医療に役立つ高機能材料の開発を行っています。現在、(i)水や油の中に混入した有害物質を効率よく除去できる分子認識材料の開発、(ⅱ)低分子から高分子まで様々な分子の自己組織化能を利用したマイクロ及びナノ構造体の開発と利用、(ⅲ)弱い相互作用による分子認識を利用したキラル光反応の制御に取り組んでいます。

有機工業化学領域では、スタッフ、院生、学生が一丸となり、実用化を視野に入れた分子設計により高機能性の新規材料の開発に取り組んでいます。特に、多糖類やアミノ酸、タンパク質、乳酸由来の自己組織化集合体や生分解性高分子を用いた環境適合性材料および生体適合性材料の開発を行っております。

簡単な分子から、高度に機能化された化合物を合成することが精密有機合成化学の基本です。精密資源化学領域では、資源的にも豊富な典型金属の特性を生かして、従来の手法では達成できない立体および官能基選択性などを有する反応の開発を行なっています。得られた成果は、機能性分子の合成、環境負荷低減プロセスの構築、生命工学への応用といった領域に貢献します。また、研究途上で得られた予期せぬ現象を迅速に新テーマとして設定し進めていく柔軟性を常に意識して研究を進めています。

当研究室では、生体機能の中心的な役割を果たしている「金属錯体」に注目し、人工光合成を実現するための基盤づくりに取り組んでいます。主な研究テーマとしては、(1) 多核金属錯体による多電子酸化還元触媒の開発、(2) 光化学／電気化学的刺激を利用した小分子活性化反応、(3) 分子性触媒の自己集積化に基づく新規触媒材料の創出を目標に掲げ研究を展開しています。

遷移金属錯体分子は種々の分子変換反応の触媒として作用し、複数の分子から新たな分子を一挙に構築することが可能です。しかし、多数の触媒反応が開発されてきたものの、その中身（機構）の大部分はブラックボックスに入ったままでした。生越研究室では主にニッケルやパラジウムを用いた触媒反応を開発するのみならず、錯体化学の手法を駆使することにより触媒系の深部にまで光を照らすことをモットーとし、反応中間体の実証とこれを鍵とする新規触媒系の構築にも取り組んでいます。

当研究室では、有機化学を基盤として、新反応・新分子・新機能をキーワードに多彩な研究を展開しています。

私たちは、生体分子や反応を生体が生きたままの状態で可視化することを目的として、化学原理に基づき設計した分子である「化学プローブ」の開発に取り組んでいます。化学プローブには、蛍光や磁気シグナルを発するスイッチ機能を組み込んでおり、そのシグナルを検出することで生体分子や生体反応を検出することが可能となります。現在、遺伝子発現や免疫現象に加え、骨粗鬆症や糖尿病に関わる生命現象を可視化する化学プローブの開発を行っております。

分子レベルにおける酵素触媒作用の解明と応用を目指して研究を行っています。主に，非ヘム金属酵素活性中心や新規な有機補欠分子属の酸化還元機能に着目し、モデル化学的研究を展開しています。さらに，得られた成果を基にして，新しい酸化還元触媒の開発や実際のタンパク質（酵素）を用いた研究にも発展させ，新しい「生命機能化学」の確立を目指しています。

光および放射線により誘起される励起分子化学と機能分子化学を基盤として、空間的・時間的に制御した多種多様なビームを利用したビーム制御化学や、分子・反応場の立体的・電子的・構造的・化学的性質を利用した反応制御化学の手法を用いた新しい「ビーム機能化学」の研究を行っています。「ビーム機能化学」の目指す方向は、高次元反応制御や、新機能性分子・高機能性材料、特に人工生体分子デバイスの創製への展開です。

有機物質の機能を分子レベルで解明し制御することを基盤として、優れた電子・光機能を有する化合物の開発および有機・分子エレクトロニクスへの応用を目指しています。拡張π共役分子の設計・合成と物性化学から機能とデバイス評価までの一貫した研究を行っています。応用分野としては、有機電界効果トランジスタ (OFET)、有機太陽電池 (OSC)、単分子エレクトロニクス、を対象としています。

環境安全研究管理センターにおいて研究を行っている。有機材料や医薬品合成の鍵となる中間体を効率よく合成する新たな方法を開発している。すなわち、環境にやさしい反応として、副生成物の産出しない方法やエネルギーを必要としない触媒反応を開発する。目的達成ために典型金属種を基軸として、高機能な試薬や触媒を開発する。さらに、環境に有害な有機物質の微量分析について、GC-MSを用いた研究を行っている。