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    生命・錯体分子科学研究領域

    瀬川グループ

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    瀬川グループ_メインイメージ

    研究テーマ

    ３次元空間をデザインする有機合成化学

    キーワード

    π-conjugated molecules、molecular topology、3D network polymer


    芳香族化合物は、その構造によって多彩な電子的性質をもちます。有機合成化学の発展にともなって、デザインして精密に合成できる分子の種類が増えている一方で、芳香族化合物はそれだけでは機能を十分に発揮することはできず、３次元的に集合することで半導体などの材料として利用できます。しかし集積様式は分子の形のわずかな違いに左右されるために予測が難しく、特に結晶状態を精密にデザインすることは未だ困難です。

     

    当研究グループでは、トポロジーや空間対称性といった幾何学的手法を積極的に取り入れることによって、従来の有機合成化学では実現困難だった「３次元空間を敷き詰める有機合成化学」に挑戦します。具体的には以下の研究を行います。

    ・３次元幾何構造をもつ有機共有結合結晶の合成と機能解明

    ・分子の概念を拡張する新たな分子トポロジーの確立

    ・電子回折結晶構造解析の有機機能性材料開発への活用

    「パズルのように分子を作る」の理念のもとに、従来の有機合成化学の限界を超えた物質創製に取り組んでいきます。

     

    s_fig.png

    1) Design and synthesis of π-conjugated organic molecules
    2) Development of novel molecular topology
    3) Construction of 3D network polymers

     

    参考文献

    1. Crystalline 3D covalent organic frameworks with nbo topology
      Soshi Hirota, Haruki Sugiyama, Nao Hirata, Sachiko Nakano, Junichi Usuba, Yuh Hijikata, Ryotaro Matsuda, Takanori Nakane, Akihiro Kawamoto, Genji Kurisu, Yasutomo Segawa*
      Sci. Adv. 2026, 12, aeg6230.
    2. Construction of Shape-Persistent All-sp2 Square Macrocycles via the Formation of Multiple Imine Bonds
      Takashi Harimoto,* Yasutomo Segawa*
      J. Am. Chem. Soc. 2026, 148, 22718–22725.
    3. Synthesis, structure, and properties of twisted π-conjugated molecules featuring three-dimensional π-π interactions in solid states
      Mai Nagase, Ryu Yoshida, Sachiko Nakano, Takashi Hirose, Yasutomo Segawa*
      Chem. Commum. 2025, 61, 11187-11190.
    4. Diverse tetracyanodihydrodipyrazinopyrazine clathrate crystals assembled from weak intermolecular interactions
      Kosuke Watanabe, Haruki Sugiyama, Yasutomo Segawa*
      CrystEngComm 2025, 27, 3552-3559.
    5. Synthesis of fully fused tetrapyrazinoporphyrazine polymers bearing three-dimensional structures controlled by steric repulsion
      Kosuke Watanabe, Teruki Toya, Yuto Toyota, Yoichi Kobayashi, Junichi Usuba, Yuh Hijikata, Ryotaro Matsuda, Katsuyuki Nishimura, Haruki Sugiyama, Yasutomo Segawa*
      Chem. Commun. 2025, 61, 2822-2825.
    6. Synthesis, structure, and properties of a bay-fluorinated triphenylene
      Ryu Yoshida, Haruki Sugiyama, Yasutomo Segawa*
      Chem. Lett. 2024, 53, upae048.
    7. Synthesis of Polycyclic Arenes Composed of Four-, Five-, Six-, and Eight-Membered Rings via an Unexpected Four-Membered Ring Formation Reaction
      Soshi Hirota, Sachiko Nakano, Haruki Sugiyama, Yasutomo Segawa*
      Org. Lett. 2023, 25, 8062–8066.
    8. Synthesis of penta- and hexa(3,4-thienylene): Size-dependent structural properties of cyclic oligothiophenes
      Mai Nagase, Sachiko Nakano, Yasutomo Segawa*
      Chem. Commun. 2023, 59, 11129-11132.
    9. Nonplanar Aromatic Hydrocarbons: Design and Synthesis of Highly Strained Structures
      Yasutomo Segawa*
      Bull. Chem. Soc. Jpn. 2022, 95, 1600–1610.
    10. Topological Molecular Nanocarbons: All-benzene Catenane and Trefoil Knot
      Yasutomo Segawa,* Motonobu Kuwayama, Yuh Hijikata, Masako Fushimi, Taishi Nishihara, Jenny Pirillo, Junya Shirasaki, Natsumi Kubota, Kenichiro Itami*
      Science 2019, 365, 272-276.
    11. Synthesis of a Carbon Nanobelt
      Guillaume Povie, Yasutomo Segawa,* Taishi Nishihara, Yuhei Miyauchi, Kenichiro Itami*
      Science 2017, 356, 172–175.
    研究室WEBサイト

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