Energy & Computation

エネルギー・光・計算が拓く新しい有機化学

当研究室では、外部エネルギー・光化学・計算科学の三つのアプローチから、有機合成化学の新しい可能性を切り拓く研究を行っています。
一つめは、光・超音波・電気などの外部エネルギーを積極的に利用した分子変換反応の開発です。水/有機界面や固液界面といった不均一な反応場に着目し、界面における分子の局在や電子移動、物質移動を外部エネルギーで制御することで、従来の均一溶液系とは異なる反応性や選択性を引き出します。有機溶媒の削減や未利用炭素資源の高付加価値化といった社会課題への展開に加え、生理活性分子の設計・合成を通じた新しい医薬品候補の創出にも取り組んでいます。
二つめは、可視光を用いて一電子移動やエネルギー移動、電子供与体–受容体相互作用といった弱い分子間相互作用を精密に制御し、これまで実現が難しかった結合形成を可能にする光有機合成化学です。分光学的解析や電気化学測定、量子化学計算を組み合わせ、その反応が「なぜ進むのか」を分子・電子レベルで解き明かします。
三つめは、量子化学計算とAI・機械学習を組み合わせ、分子の反応性や相互作用を予測するデータ駆動型の有機化学です。実験だけでは見えにくい反応性の規則を抽出し、有望な分子や反応条件をあらかじめ絞り込みます。
実験と理論と計算という異なる視点を融合させ、次世代の有機合成化学を創造することを目指しています。

Our laboratory explores new frontiers in organic synthesis through three approaches: external energy, photochemistry, and computational science.
The first develops molecular transformations driven by external energy such as light, ultrasound, and electricity. Focusing on heterogeneous reaction fields such as water/organic and solid/liquid interfaces, we use external energy to control how molecules localize, transfer electrons, and move at the interface, drawing out reactivity and selectivity unattainable in homogeneous solution. This work extends to societal challenges such as reducing organic solvent use and upgrading underutilized carbon resources, and to the design and synthesis of bioactive molecules as new drug candidates.
The second is photo-organic synthesis, which uses visible light to precisely control weak intermolecular interactions such as single-electron transfer, energy transfer, and donor–acceptor interactions, enabling bond formations that were previously difficult to achieve. Spectroscopic analysis, electrochemical measurement, and quantum chemical calculation together reveal why these reactions proceed at the molecular and electronic level.
The third is data-driven organic chemistry, combining quantum chemical calculations with AI and machine learning to predict molecular reactivity and interactions. By extracting rules that experiments alone cannot reveal, we identify promising molecules and reaction conditions in advance.
Integrating experiment, theory, and computation, we aim to create the next generation of synthetic organic chemistry.

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