TEAM環境・生体調和化学研究グループ

触媒化学や物質創製技術を基盤として、環境や生体に調和する高付加価値ファインケミカルの開発に取り組んでいます。生体系の高効率な物質循環を手がかりに環境問題の解決を探るとともに、グリーン・サステナブル化学の知見を応用した生体化学分野における新技術の創出を目指しています。具体的には、水中反応や光触媒を活用した生体分子変換技術、エネルギー利用の最適化、資源循環を考慮した環境・生体調和型新素材の開発など、従来の枠を超えた物質創製技術を追求し、社会課題の解決に貢献します。

研究グループ長

生長幸之助　博士（薬学）

研究テーマ

生体模倣分子の新機能創出と量的供給法の開発
二酸化炭素と水素を利用した化学変換技術
生体分子変換への応用を目指した光触媒の開発
電子移動触媒を基盤とした炭素資源循環技術の開発
工業化に適した電解合成反応の開発
分子設計・合成・評価を基軸にした高分子材料の開発
化学酵素合成に基づく新規技術の開発と高付加価値分子の創出

生体模倣分子の新機能創出と量的供給法の開発

ペプチドやタンパク質に代表される生体分子は、生命系や自然界において多様な機能を担っています。これらに適切かつ精密な化学変換を施すことで、非天然型の機能を示すハイブリッド化合物や模倣分子として活用できることが期待されます。私たちは、生体適合性の高い触媒系や反応化学の開発を通じて実現される、生体分子のケミカルスペース拡張や新機能の創出、そして低コスト量産技術の開発に取り組んでいます。

参考文献

J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 19844.
Bioconjugate Chem. 2023, 34, 781.
Commun. Chem. 2023, 6, 231.

二酸化炭素と水素を利用した化学変換技術

金属錯体触媒をはじめとする多様な触媒を用い、水素と二酸化炭素を資源として利用する化学変換技術の研究開発を行っています。特に、高圧反応場を活用した独自の触媒プロセスを強みとしています。主な成果として、ギ酸を分解して100 MPaを超える超高圧水素と二酸化炭素を生成する触媒技術、高圧下での水素／二酸化炭素の分離精製技術、連続生成した水素による発電システム、回収した二酸化炭素からギ酸を再生する循環型プロセスの開発も行っています。
ギ酸に加えて、二酸化炭素からメタノール、エタノール、メトキシプロパノールなどのアルコール類を選択的に合成する触媒技術の開発も進めています。さらに、廃棄物を原料としたプラスチック合成や生分解性プラスチック材料の研究にも取り組んでいます。
これらの技術は、産学官連携による共同研究を通じて実証試験も進めており、脱炭素社会の実現に向けた次世代エネルギー・資源循環技術として社会実装を目指しています。

参考文献

１）フロー式によるギ酸からの発電システムの開発
２）Catalysis Science & Technology 15(1), 52-61, 2025.
３）高圧水素源の「ギ酸」を二酸化炭素から再生
４）Organometallics 43(19), 2213-2220, 2024.

生体分子変換への応用を目指した光触媒の開発

白金族金属錯体は高い化学的安定性と特異な光物性を有し、有機EL発光材料など最先端分野で使われています。またその優れた特性を活かして、有機分子変換のための光触媒としても活発に研究されています。当研究グループでは、環境・生体調和型材料の創製や特定生体分子の選択的な化学修飾を目指し、新たな金属錯体系光触媒の開発ならびに発光分析に取り組んでいます。

参考文献

1) WO 2025/164404
2) Journal of Inorganic Biochemistry. 2026, 276, 113194

電子移動触媒を基盤とした炭素資源循環技術の開発

温室効果ガスの排出抑制や環境保全のために、大量生産・大量消費されている高分子材料（プラスチック）のケミカルリサイクルやバイオマスの有効利用などを通して、炭素資源の循環システムを確立する必要があります。我々は、金属錯体、有機分子、光エネルギーなどを活用したさまざまな合成方法論を駆使して、炭素資源循環に関わる新しい触媒技術の開発に取り組んでいます。特に、電子移動反応を高度に制御できる触媒を創出して、バイオマスや廃プラスチックを高付加価値物質へと変換する手法の開発に注力しています。

参考文献

Org. Lett. 2024, 26, 11022
Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202302332

工業化に適した電解合成反応の開発

再生可能エネルギーの普及に伴い、化学品製造の分野でも電力を活用する「産業電化」が求められています。我々は、この社会課題に応えるため、電力を直接反応駆動力として利用する電解合成の研究開発を進めています。電解反応は、外部試薬をほとんど必要としないため廃棄物の発生が少なく、環境負荷の低い化学変換を実現できる点が大きな利点です。私たちは、このような特長を持つ電解反応の工業化を見据え、安価な原料から有用化学品を製造するための新規電解反応・触媒の設計・開発に取り組むとともに、プロセスのスケールアップや高効率化にも挑戦しています。

参考文献

ChemElectroChem 2026, 13, e202500378.

分子設計・合成・評価を基軸にした高分子材料の開発

高分子は、身近ではプラスチックとして私たちの生活を支えています。しかし、近年プラスチックによる環境への影響が懸念されています。私たちは、人と環境とが調和する為の新たな高分子材料の開発を、分子設計、合成、評価を基軸として進めています。例えば、バイオマスから誘導可能な化合物の活用や、環境に流出しても微生物の働きで分解する性質（生分解性）を有するプラスチック開発により、炭素資源循環型社会の実現に貢献します。さらに、高分子の開環重合と解重合を利用したケミカルリサイクルを可能とすることで、積極的な再利用の促進や、生体内で分解する機能性を持たせて再生医療における細胞の足場材への応用などを目指しています。

参考文献

Macromol. Rapid Commun. 2023, 44, 2300155.
Macromol. Chem. Phys. 2024, 225, 2400026.
J. Polym. Environ. 2025, 33, 1.

化学酵素合成に基づく新規技術の開発と高付加価値分子の創出

酵素は、環境負荷が低く穏和な条件下で反応が進行するというグリーンケミストリーの観点に加え、高い位置選択性・立体選択性を示すことから、有機合成化学の観点からも有用な生体触媒として、近年注目を集めています。我々は、酵素反応と有機合成反応を組み合わせた化学酵素合成法（Chemoenzymatic synthesis）により、従来法では達成が困難な化学反応を可能にする新規合成手法の開発に取り組んでいます。さらに、開発した方法を医薬品・天然物・機能性材料などの高付加価値分子の創出へと応用し、持続可能な社会の実現に貢献することを目指しています。