人工光合成・フォトレドックス化学

自然界の光合成に着想を得た人工光合成・フォトレドックス反応系を開発しています。分子金属触媒を用いた水の酸化、酸素の活性化、光駆動型化学変換を研究し、H2OとO2からの持続可能なH2O2生成などに取り組んでいます。
触媒化学で、より明るい未来へ
光駆動型の化学変換と分子触媒の研究を通じて、持続可能な社会の実現に向けたクリーンエネルギーと有用化学品の創出を目指しています。
研究内容
光駆動触媒、CO2変換、持続可能な化学

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光化学・分光・電気化学・分析装置

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研究について
人工光合成と持続可能なエネルギー変換のための触媒システム
私たちは、持続可能なエネルギー変換と化学変換を実現する分子触媒システムの開発に取り組んでいます。遷移金属錯体の分子設計、光化学、電気化学、反応機構解析を融合し、CO2やH2Oなどの豊富な資源から有用な燃料や化学品を生み出すことを目指しています。

自然界の光合成に着想を得た人工光合成・フォトレドックス反応系を開発しています。分子金属触媒を用いた水の酸化、酸素の活性化、光駆動型化学変換を研究し、H2OとO2からの持続可能なH2O2生成などに取り組んでいます。

選択的なCO2還元に向けて、配位子環境を精密に制御した高耐久性遷移金属錯体を設計しています。特にPNNP配位子を有するIr、Ru、Os触媒を用い、CO2からギ酸やCOへの高効率かつ長時間の光触媒変換を実現するとともに、構造と触媒活性の相関を解明しています。

持続可能な燃料製造に向け、分子触媒を光化学・電気化学システムに組み込む研究を進めています。電極表面への触媒固定化、水溶液中での選択的なCO2からギ酸塩への変換、CO2やカルボニル化合物の温和な条件下での光駆動型水素化などに取り組んでいます。

時間分解分光法、電気化学測定、反応速度論、計算化学を組み合わせ、触媒反応機構を解明します。反応中間体を同定し、電子移動・プロトン移動・水素原子移動の経路を明らかにすることで、触媒活性、選択性、耐久性の向上につながる分子レベルの設計指針を確立します。
M2 (名古屋大学)
M2 (名古屋大学)
M1 (名古屋大学)
B4 (名古屋大学)
J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 47859–47866.
No matter what energy input: tetradentate PNNP-ligated iridium complexes for CO2 reduction
Chem.–Eur. J. 2025, 31, e202500328.
J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 25963–25975.
Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202403886.
Chem. Commun. 2022, 58, 9218–9221.
Organometallics 2022, 41, 1865−1871.
A Highly Durable, Self-Photosensitized Mononuclear Ruthenium Catalyst for CO2 Reduction
Synlett 2022, 33, 1137–1141.
Recent Advances in Light-Driven Carbon–Carbon Bond Formation via Carbon Dioxide Activation
Synthesis 2021, 53, 3263–3278.
J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 10261–10266.
J. Syn. Org. Chem. Jpn. 2020, 78, 856–866.
Photocatalytic hydrogen evolution using a Ru(II)-bound heteroaromatic ligand as a reactive site
Dalton Trans. 2020, 49, 17230–17242.
Spatiotemporal control of amide radicals during photocatalysis
ChemRxiv. 2020, Preprint.
J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 9155−9159.
Photodriven Oxidation of Water by Plastoquinone Analogs with a Nonheme Iron Catalyst
J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 6748−6754.
J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 8405–8409.
Green Chem. 2018, 20, 948–963.
Bicyclic Baird-type aromaticity
Nature Chem. 2017, 9, 1243–1248.
Multi-Electron Oxidation of Anthracene Derivatives by Nonheme Manganese(IV)-Oxo Complexes
Chem. Eur. J. 2017, 23, 7125–7131.
Effects of Lewis Acids on Photoredox Catalysis
Asian J. Org. Chem. 2017, 6, 397–409.
Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 3510–3515.
Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 7450–7454.
Photocatalytic Oxygenation of Substrates by Dioxygen with Protonated Manganese(III) Corrolazine
Inorg. Chem. 2016, 55, 3218−3228.
Homogeneous and Heterogeneous Photocatalytic Water Oxidation by Persulfate
Chem. Asian J. 2016, 11, 1138–1150.
Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 3709–3713.
J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 4614−4617.
Catalytic Two-Electron Reduction of Dioxygen by Ferrocene Derivatives with Manganese(V) Corroles
Inorg. Chem. 2015, 54, 4285−4291.
Activationless Electron Self-Exchange of High-Valent Oxo and Imido Complexes of Chromium Corroles
Inorg. Chem. 2015, 54, 9223−9228.
Photocatalytic Oxygenation of 10-Methyl-9,10-dihydroacridine by O2 with Manganese Porphyrins
J. Phys. Chem. A 2014, 118, 6223−6229.
Inorg. Chem. 2013, 52, 13594−13604.
Production of hydrogen peroxide as a sustainable solar fuel from water and dioxygen
Energy Environ. Sci. 2013, 6, 3756–3764.
Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7606–7616.

JASCO
吸収スペクトルを高速取得し、反応速度や過渡的なスペクトル変化を追跡する装置。

KOFLOC
CO₂、H₂、Arの流量を精密に制御・混合し、反応実験に供給する装置。

JASCO
円二色性スペクトルを測定し、分子のキラリティーや光学活性を評価する装置。

JASCO
円偏光発光を測定し、励起状態におけるキラルな発光特性を評価する装置。

UNISOKU
温度制御下で分光測定を行い、低温での反応や励起状態の挙動を調べるための装置。

Hitachi
温度変化に伴う熱流を測定し、相転移や材料の熱的安定性を評価する装置。

Hitachi
蛍光の励起・発光スペクトルを測定し、試料の発光特性を評価する装置。

JASCO
赤外吸収スペクトルから官能基や化学結合の情報を得る装置。

TOMY
高温・高圧の蒸気を用いて器具や材料を滅菌する装置。

Nanophoton
顕微観察とラマン分光を組み合わせ、局所的な化学組成や構造を解析する装置。

TOMY
温度を制御しながら少量試料を高速遠心分離する装置。

Otsuka Electronics
分散液中の粒子径分布やゼータ電位を評価する装置。

JASCO
旋光度を測定し、光学活性化合物の特性を評価する装置。

Hamamatsu Photonics
積分球を用いてフォトルミネッセンスの絶対量子収率を測定する装置。

Rigaku
加熱・冷却に伴う質量変化と熱的挙動を同時に測定する装置。

UNISOKU
時間変化する発光信号を測定し、励起状態のダイナミクスや発光寿命を解析する装置。

Mettler Toledo
極微量の試料を高精度で秤量する装置。

JASCO
紫外・可視・近赤外領域の吸収スペクトルを測定する装置。

ChemSpeed
反応条件を制御しながら並列合成や反応スクリーニングを自動化する装置。

ALS / CH Instruments
サイクリックボルタンメトリーなどの電気化学測定で酸化還元挙動を解析する装置。

XYZprinting · da Vinci
フルカラーの立体モデルを造形し、可視化や試作に利用します。

Musashi Engineering
液体やペーストを精密かつ自動的に塗布します。

KEYENCE · VHX
試料や表面の拡大観察とデジタル画像記録に使用します。

JASCO
液体試料中の成分を分離・分析します。

Bruker · autoflex max
MALDI飛行時間型質量分析により分子量を測定します。

Nikon · SMZ25
実体顕微鏡による試料の観察に使用します。

AS ONE
水分に敏感な合成実験に使用する精製有機溶媒を供給します。

JAI · LaboACE
リサイクル分取クロマトグラフィーによって化合物を精製します。

Techno Sigma
低温での化学反応に必要な冷却条件を制御します。

Biotage · Isolera One
反応混合物のフラッシュカラム精製を自動化します。

Shimadzu · GC-2025
反応試料中の揮発性成分を分離・定量します。

Bruker · Magnettech ESR5000
ラジカルや金属中心の不対電子など常磁性種を検出します。

Rigaku · MiniFlex
粉末試料の結晶相や構造を解析します。

VAC
空気に敏感な試料を制御雰囲気下で取り扱います。

Taiatsu Techno
高温・高圧条件での化学反応に使用します。

Thermo Scientific
減圧・加熱条件下で試料を乾燥します。

KEM · MKC-710
液体などの試料中の微量水分を定量します。

Rigaku · XtaLAB Synergy
単結晶から三次元結晶構造を決定します。

Leica
実体顕微鏡とカメラで試料を観察・記録します。

JEOL · 400YH
NMR測定により分子構造や化学環境を解析します。
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化学反応創成研究拠点(ICReDD)
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