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「有機合成化学」の手法を用いて自分だけの分子をデザインする！工学部応用化学科加納研究室

“世界初”の物質をつくり出せる研究に魅力を感じて集まる学生も多い。

研究室の専門は、「有機合成化学」です。これは、有機化合物を人工的に合成することを目的とした化学の研究分野です。この研究の面白さは、さまざまな化学反応を用いて、まだこの世界に存在しない自分だけの分子をデザインできることです。合成した有機化合物は、新たな機能性材料、触媒、医薬品などの開発に役立てることができます。

有機合成化学には、5つのステップがあります。ステップ1は「分子のデザイン」。持たせたい特性を予測しながら、分子を設計します。ステップ2は「合成計画の立案」。有機化学の知識を駆使して、実際に合成する方法を考案します。ステップ3は「分子の組み立て」。さまざまな化学反応によって、原子と原子をつないで、目的の分子を組み立てます。新たな有機化合物が誕生してもまだ終わりではありません。ステップ4は「構造の確認」。さまざまな分析によって、実際に意図した有機化合物ができているかを検証します。最後のステップ5は「新物質の応用」。新たな有機化合物が機能性材料や触媒として応用できるかを検討します。

同時に、私たちが力を入れているのが、有機化合物の効率的な「合成法」の開発です。例えば、医薬品に用いる生物由来の有機化合物を人工的に合成する工程を10分の1にできれば、製造コストを大幅に削減できます。また、「有機分子触媒」の開発にも取り組んでいます。新規の有機化合物だけでなく、これを合成する触媒を設計することも可能です。

研究者としての目標は、人工的な合成が困難な「三級アミン」と呼ばれる分子を新触媒として合成することです。マラリアの特効薬であるキニーネなども三級アミンのひとつです。前例にとらわれない発想で、新たな合成法を開発し、天然に存在する物質を凌駕するような有機化合物をつくり出して、医療や新規材料の研究に貢献したいと思っています。

有機化合物の合成は、「ブロックの組み立てに似ている」と加納教授。