分子科学研究所

サイト内検索

研究・研究者

研究グループ詳細

生命・錯体分子科学研究領域

瀬川グループ


グループリーダー

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. Kenta Kato, Kiyofumi Takaba, Saori Maki-Yonekura, Nobuhiko Mitoma, Yusuke Nakanishi, Taishi Nishihara, Taito Hatakeyama, Takuma Kawada, Yuh Hijikata, Jenny Pirillo, Lawrence T. Scott, Koji Yonekura, Yasutomo Segawa, Kenichiro Itami, "Double-Helix Supramolecular Nanofibers Assembled from Negatively Curved Nanographenes" J. Am. Chem. Soc., 143, 5465–5469 (2021).
  2. Kwan Yin Cheung, Kosuke Watanabe, Yasutomo Segawa, and Kenichiro Itami, "Synthesis of a Zigzag Carbon Nanobelt" Nature Chem., 13, 255–259 (2021).
  3. Kosuke Watanabe, Yasutomo Segawa, and Kenichiro Itami, "A theoretical study on the strain energy of helicene-containing carbon nanobelts" Chem. Commun., 56, 15044-15047 (2020).
  4. Yutaro Saito, Kotono Yamanoue, Yasutomo Segawa, and Kenichiro Itami, "Selective Transformation of Strychnine and 1,2-Disubstituted Benzenes by C–H Borylation" Chem, 6, 985-993 (2020).
  5. Yasutomo Segawa, Motonobu Kuwayama, Yuh Hijikata, Masako Fushimi, Taishi Nishihara, Jenny Pirillo, Junya Shirasaki, Natsumi Kubota, and Kenichiro Itami, “Topological Molecular Nanocarbons: All-benzene Catenane and Trefoil Knot” Science, 365, 272-276 (2019).
  6. Yasutomo Segawa, David R. Levine, and Kenichiro Itami, “Topologically Unique Molecular Nanocarbons” Acc. Chem. Res., 10, 2760-2767 (2019).
  7. Guillaume Povie, Yasutomo Segawa, Taishi Nishihara, Yuhei Miyauchi, and Kenichiro Itami "Synthesis and Size-Dependent Properties of [12], [16], and [24]Carbon Nanobelts" J. Am. Chem. Soc., 140, 10054–10059 (2018).
  8. Tetsushi Yoshidomi, Tomohiro Fukushima, Kenichiro Itami, and Yasutomo Segawa, “Synthesis, Structure, and Electrochemical Property of a Bimetallic Bis-2-pyridylidene Palladium Acetate Complex” Chem. Lett., 46, 587–590 (2017).
  9. Guillaume Povie, Yasutomo Segawa, Taishi Nishihara, Yuhei Miyauchi, and Kenichiro Itami, “Synthesis of a Carbon Nanobelt” Science, 356, 172–175 (2017).
  10. Yasutomo Segawa and Douglas W. Stephan, "Metal-free Hydrogenation Catalysis of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons" Chem. Commun., 48, 11963–11965 (2012).
  11. Yasutomo Segawa, Makoto Yamashita, and Kyoko Nozaki, "Boryllithium: Isolation, Characterization, and Reactivity as a Boryl Anion" Science, 314, 113–115 (2006).

ラボスタッフ