学術変革領域研究(B) ラダーポリマー科学: 二本の結合が紡ぐ革新

多環芳香族化合物、ナノグラフェン、ラダー分子合成のための合成手法、触媒を開発しています。芳香環の炭素水素結合直接変換法やナノグラフェンの次世代合成法である縮環π拡張（APEX）法、ナノカーボンのメカノケミカル変換・合成を通じて、一般的な手法では合成できないナノグラフェンやラダー分子・ポリマーの合成を目指しています。

代表論文：

1. Birch reductive arylation by mechanochemical anionic activation of polycyclic aromatic compounds.
   Yoshifumi Toyama, Akiko Yagi, Kenichiro Itami, Hideto Ito,* Nature Commun. 2025, 16, 5044. DOI: 10.1038/s41467-025-60318-y
2. Expanded [2,1][n]Carbohelicenes with 15- and 17-Benzene Rings.Michihisa Toya, Takuya Omine, Fumitaka Ishiwari, Akinori Saeki, Hideto Ito,* Kenichiro Itami,* J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 11553–11565. DOI: 10.1021/jacs.3c00109
3. Lithium-mediated mechanochemical cyclodehyrogenation.
   Kanna Fujishiro, Yuta Morinaka, Yohei Ono, Tsuyoshi Tanaka, Lawrence T. Scott, Hideto Ito,* Kenichiro Itami,* J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 8163–8175.  DOI: 10.1021/jacs.3c01185
4. Infinitene: A Helically Twisted Figure-Eight [12]Circulene Topoisomer.
   Maciej Krzeszewski, Hideto Ito,* Kenichiro Itami,* J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 862–871. DOI: 10.1021/jacs.1c10807
5. Diversity-oriented synthesis of nanographenes enabled by dearomative annulative π-extension.Wataru Matsuoka, Hideto Ito,* David Sarlah,* Kenichiro Itami,* Nature Commun., 2021,12, 4940. DOI: 10.1038/s41467-021-24261-y

受賞等：日本化学会進歩賞 (2019), 赤﨑賞 (2019), Banyu Chemist Award (2023), ケイ素化学協会奨励賞（2023）, Thieme Chemistry Journals Award (2024)など

個人ページ：https://hidetoito.jp/

研究紹介動画＆記事：
https://www.youtube.com/watch?v=yAu7KVNViQs&t=3s&themeRefresh=1

https://www.thieme.de/statics/dokumente/thieme/final/en/dokumente/tw_chemistry/CFZ-Awardee-Interview-Hideto-Ito.pdf

量子化学計算に基づく新反応開発に関する研究を行っています。特に、「バーチャル配位子法」という独自の計算手法を用いて、従来の触媒開発プロセスを革新するインシリコ触媒設計法の確立を目指しています。この手法は、離散最適化問題である分子設計を連続最適化問題に落とし込むことで、従来よりも圧倒的に効率よく優れた触媒候補を導出できます。

代表論文：

1. W. Matsuoka, Y. Harabuchi, S. Maeda, ACS Catal. 12, 3752–3766 (2022).
2. W. Matsuoka, Y. Harabuchi, Y. Nagata, S. Maeda, Org. Biomol. Chem. 21, 3132–3142 (2023).
3. W. Matsuoka, Y. Harabuchi, S. Maeda, ACS Catal. 13, 5697–5711 (2023).
4. W. Matsuoka, T. Oki, R. Yamada, T. Yokoyama, S. Suda, C. M. Saunders, B. B. Skjelstad, Y. Harabuchi, N. Fey, S. Iwata, S. Maeda, ACS Catal. 14, 16297–16312 (2024).
5. W. Matsuoka, K. Hirose, R. Yamada, T. Oki, S. Iwata, S. Maeda, J. Chem. Inf. Model. In Press. DOI: 10.1021/acs.jcim.5c00815 (2025).

受賞等：2020年 名古屋大学学術奨励賞、2024年 井上研究奨励賞など

個人ページ：https://researchmap.jp/wataru_matsuoka

https://github.com/WatMat1127

独自の二面性分子モチーフを基盤とし、ラダーポリマーの物性のさらなる向上や、新たな物性・機能創発を志向した特殊な化学構造のラダーポリマーを開発します。具体的には、ガス分離膜として応用可能な新規骨格を持つPIM（Polymers of Intrinsic Microporosity）の開発や、近年新たな不斉誘起物性として注目されている、CISS（Chirality-Induced Spin Selectivity）やキラルNLO（Non-Linear Optics）特性の調査を行います。これらを通じ、ラダーポリマーの革新機能性物質としてのさらなる可能性を追求していきます。

代表論文：

1. S. Li, *F. Ishiwari, et al., Chem. Commun. 2024, 60, 10870.
2. N. Minoi, *F. Ishiwari, *A. Saeki et al., ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 6708.
3. *F. Ishiwari, *Y. Takeda et al., Chem. Eur. J. 2023, 29, e202202702.
4. K. Inoue, *F. Ishiwari, et al., ChemNanoMat 2021, 7, 824.
5. *F. Ishiwari, *T. Fukushima et al., ACS Macro Lett. 2017, 6, 775.

受賞等：

2025年 ホストゲスト超分子化学研究会Japan Award of Excellence、2024年 文部科学大臣表彰若手科学者賞、2023年 応用物理学会 M&BE分科会奨励賞、2021年 日本化学会進歩賞、2019年 高分子研究奨励賞など

個人ページ： https://sites.google.com/view/ishiwarilab/

その他：https://www.chemistry.or.jp/division-topics/2025/01/ciss.html

https://www.chemistry.or.jp/division-topics/2018/03/post-111.html

日本語内容：高分子溶液物性について理論・計算化学・実験的手法を用いて研究しています．最近の主要なテーマは(1)非イオン性高分子の水溶液の相挙動と水中における分子間相互作用，(2)環状高分子の稀薄溶液物性，(3)両親媒性共重合体の溶解挙動の三つが挙げられます．これまで培った高分子溶液物性の研究手法を基礎にラダーポリマーの分子レベルの特徴を定量的に評価していきます．

代表論文：

1. R. Watanabe, K. Takaseki, M. Katsumura, D. Matsushita, D. Ida, and M. Osa, Polym. J., 48, 621 (2016).
2. A. Nakamura, Y. Aoki, M. Osa, D. Ida, and T. Yoshizaki, Polym. J., 50, 231 (2018).
3. D. Ida, Topological Polymer Chemistry, Chap. 23, Ed. by Y. Tezuka and T. Deguchi (Springer, Singapore, 2022).
4. K. Nakamura, K. Yano, S. Ida, D. Ida, A. Ryoki, S. Yamamoto, T. Terashima, and S. Kanaoka, Macromolecules, 57, 4439 (2024).

受賞等：2015年高分子論文集高分子科学・工学のニューウェーブ，2012年度高分子研究奨励賞，2008年度Polymer Journal論文賞–日本ゼオン賞

個人ページ： http://www.molsci.polym.kyoto-u.ac.jp/DaichiIda/ida_jp.html

ラダーポリマーは、熱的・化学的安定性や高い電子輸送能など、様々な優れた物性発現が期待されています。しかしその合成は容易ではなく、複数の反応点を有する出発原料を用いるラダーポリマーでは、重合過程において架橋や枝分かれといった副反応が進行し、構造制御は困難です。本研究では、多孔性金属錯体（MOF）をはじめとする高度に秩序化された反応場を活用することで、こうした副反応を抑制し、従来の作製手法では実現困難であったラダーポリマーの精密合成に取り組みます。

代表論文：

1. T. Kitao, T. Miura, R. Nakayama, Y. Tsutsui, Y. S. Chan, H. Hayashi, H. Yamada, S. Seki, T. hitosugi, T. Uemura, Nat. Synth. 2023, 2, 848-854.
2. S. W. Lo, T. Kitao, Y. Nada, K. Murata, K. Ishii, T. Uemura, Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 17947.
3. X. Zhang, T. Kitao, D. Piga, R. Hongu, S. Bracco, A. Comotti, P. Sozzani, T. Uemura, Chem. Sci., 2020, 11, 10844-10849.
4. T. Kitao, M. W. A. MacLean, K. Nakata, M. Takayanagi, M. Nagaoka, T. Uemura, J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 5509-5514.
5. T. Kitao, Y. Nagasaka, M. Karasawa, T. Eguchi, N. Kimizuka, K. Ishii, T. Yamada, T. Uemura, J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 19565-19569.

受賞等：2024年日本化学会進歩賞、2022年PCCP賞、2021年高分子研究奨励賞

個人ページ：https://unit.aist.go.jp/ncm/ja/member/kitao.html

ケイ素－酸素結合の有する熱力学的安定性や柔軟性、配列制御性などの特異な性質を鍵とする、１）シグマ結合メタセシスを利用したラダー欠陥を生じないラダーポリマー精密合成法の開発、２）配列制御オリゴシロキサンを鋳型とするラダー精密合成法の開発、の２つの研究課題を推進します。これにより、ラダー構造の精密構築に有効な複数の合成アプローチを提示するとともに、構造的多様性に富む新規な含ケイ素ラダーポリマー群を創出します。

代表論文：

1. S. Ito. K. Matsumoto, H. Sato, H. Watanabe, J. Polym. Sci. 2025, 63, 2626-2638.
2. T. Kawatsu, H. Minamikawa, K. Sato, K. Matsumoto, Polym. Chem. 2024, 15, 2740-2746.
3. T. Kawatsu, K. Fuchise, K. Takeuchi, J.-C. Choi, K. Sato, K. Matsumoto, Polym. Chem. 2021, 12, 2222-2227.
4. T. Kawatsu, J.-C. Choi, K. Sato, K. Matsumoto, Macromol. Rapid Commun. 2021, 42, 2000593.
5. K. Matsumoto, Y. Oba, Y. Nakajima, S. Shimada, K. Sato, Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 4637-4641.

受賞等：2019年 石油学会 奨励賞、2018年 ケイ素化学協会 奨励賞、2017年 有機合成化学協会 研究企画賞、2010年 井上研究奨励賞

グループページ：https://unit.aist.go.jp/cpt/ja/groups/008_cpt-orxn.html