2025/03/19 更新

写真a

ヤマダ　ヤスユキ
山田　泰之
YAMADA, Yasuyuki
所属
物質科学国際研究センター 准教授
大学院担当
大学院理学研究科
職名
准教授
連絡先
メールアドレス

学位 1

  1. 博士（理学） （ 2003年3月   東京大学 ） 

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研究キーワード 5

  1. 金属錯体

  2. ポルフィリン

  3. フタロシアニン

  4. 超分子

  5. 触媒

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研究分野 4

  1. その他 / その他  / ナノ材料・ナノバイオサイエンス

  2. その他 / その他  / 機能物質化学

  3. ナノテク・材料 / 無機・錯体化学

  4. ナノテク・材料 / 有機機能材料

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現在の研究課題とSDGs 5

  1. メタン酸化触媒の開発

  2. 水質浄化触媒開発

  3. 金属錯体型超分子ナノチューブの合成

  4. ポルフィリン・フタロシアニンスタッキングナノアレイの合成

  5. 新奇な超分子型遷移金属オキソ種を酸化活性種とするメタン直接変換触媒の創製

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経歴 5

  1. 科学技術振興機構   さきがけ「革新的触媒の科学と創製」   研究員

    2017年10月 - 2021年9月

  2. 名古屋大学   物質科学国際研究センター   准教授

    2014年8月 - 現在

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    国名：日本国

  3. 名古屋大学大学院理学研究科　助教

    2007年4月

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    国名：日本国

  4. 東京理科大学薬学部助手

    2004年4月 - 2007年3月

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    国名：日本国

  5. Purdue 大学 化学科博士研究員

    2003年4月 - 2004年3月

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学歴 2

  1. 東京大学   理学系研究科   化学専攻

    2000年4月 - 2003年3月

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    国名： 日本国

  2. 東京大学   理学部   化学科

    1994年4月 - 1998年3月

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    国名： 日本国

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所属学協会 5

  1. 日本化学会

  2. 錯体化学会

  3. ホストーゲスト・超分子化学研究会

  4. 電気化学会

  5. 触媒学会

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委員歴 1

  1. Green Synthesis & Catalysis   Editorial Board  

    2022年3月   

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    団体区分：その他

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受賞 6

  1. ・ Symposium of Host-Guest and Supramolecular Chemistry (SHGSC) Japan Award of Excellence

    2019年5月  

  2. Symposium Award

    2018年3月   International Congress on Pure & Applied Chemistry 2018 (ICPAC 2018)  

  3. Excellent Oral Presentation Award

    2016年8月   International Symposium on Pure & Applied Chemistry 2016 (ISPAC 2016)  

  4. 第28回若い世代の特別講演会証

    2014年3月   日本化学会  

  5. バイオ関連合同シンポジウム講演賞

    2006年9月   日本化学会生体機能関連化学部会、バイオテクノロジー部会、生命化学研究会  

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    受賞国：日本国

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論文 81

  1. Inorganic-Organic Framework Constructed by the Intercalation of a Double-Decker Porphyrin Metal Complex into Clay Nanosheets and Its Efficient Dye Adsorption Ability 招待有り 査読有り

    Yamada, Y; Nishino, T; Hashimoto, A; Toyoda, Y; Yoshikawa, H; Tanaka, K

    ACS APPLIED OPTICAL MATERIALS   2 巻 ( 3 ) 頁： 405 - 413   2024年2月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1021/acsaom.3c00444

    Web of Science

  2. Design and Synthesis of Poly(2,2′-Bipyridyl) Ligands for Induction of Cell Death in Cancer Cells: Control of Anticancer Activity by Complexation/Decomplexation with Biorelevant Metal Cations 招待有り 査読有り

    Balachandran, C; Hirose, M; Tanaka, T; Zhu, JJ; Yokoi, K; Hisamatsu, Y; Yamada, Y; Aoki, S

    INORGANIC CHEMISTRY   62 巻 ( 36 ) 頁： 14615 - 14631   2023年8月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1021/acs.inorgchem.3c01738

    Web of Science

    PubMed

  3. Optical Resolution of Carboxylic Acid Derivatives of Homoleptic Cyclometalated Iridium(III) Complexes via Diastereomers Formed with Chiral Auxiliaries 査読有り

    Kanbe, A; Yokoi, K; Yamada, Y; Tsurui, M; Kitagawa, Y; Hasegawa, Y; Ogata, D; Yuasa, J; Aoki, S

    INORGANIC CHEMISTRY   62 巻 ( 29 ) 頁： 11325 - 11341   2023年7月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1021/acs.inorgchem.3c00685

    Web of Science

    PubMed

  4. Stacking of a Cofacially Stacked Iron Phthalocyanine Dimer on Graphite Achieved High Catalytic CH4 Oxidation Activity Comparable to That of pMMO 招待有り 査読有り

    Yamada, Y; Morita, K; Sugiura, T; Toyoda, Y; Mihara, N; Nagasaka, M; Takaya, H; Tanaka, K; Koitaya, T; Nakatani, N; Ariga-Miwa, H; Takakusagi, S; Hitomi, Y; Kudo, T; Tsuji, Y; Yoshizawa, K; Tanaka, K

    JACS AU   3 巻 ( 3 ) 頁： 823 - 833   2023年3月

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  5. Evaluation of CH4 Oxidation Activity of High-Valent Iron-Oxo Species of A µ-Nitrido-Bridged Heterodimer of Iron Porphycene and Iron Phthalocyanine 招待有り 査読有り

    Yamada, Y.*; Miwa, Y.; Toyoda, Y.; Phung, Q. M.; Oyama, K.-i.; Tanaka, K.*

    Catalysis Science & Technology     2023年1月

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1039/D2CY01980A.

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書籍等出版物 1

  1. メタンと二酸化炭素〜その触媒的科学変換技術の現状と展望〜

    山田　泰之（ 担当： 分担執筆 ,  範囲: 担持型金属錯体触媒によるメタン過酸化水素酸化）

    シーエムシー・リサーチ  2023年 

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    担当ページ：94–107   記述言語：日本語 著書種別：学術書

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講演・口頭発表等 24

  1. 高活性メタン酸化触媒創製に超分子化学の発想で挑む 招待有り

    山田　泰之

    第56回酸化反応討論会  2023年11月11日 

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    開催年月日： 2023年11月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

  2. Direct Observation of Elecrtrochemically Generated High-Valent Iron-Oxo Species That can be Utilized for CH4 Oxidation Reaction 招待有り 国際会議

    Yamada, Y. and Nagasaka. M.

    UVSOR–III+MAX IV International Workshop “Frontier of Soft X-ray Spectroscopy for Chemical Processes in Solutions”  2023年10月3日 

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    開催年月日： 2023年10月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

    開催地：Okazaki  

  3. How to Utilize Supramolecular Methodology for Achieving Highly Potent Artificial Oxygenase 招待有り

    Yasuyuki Yamada

    錯体化学会第73回討論会シンポジウム”Designer Metalloenzyme and Beyond”  2023年9月21日 

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    開催年月日： 2023年9月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

  4. 担持型鉄錯体触媒によるメタン酸化〜超分子化学の発想に基づいて人工メタン酸化分子触媒の活性を天然酵素のレベルにまで高める〜 招待有り

    山田　泰之

    2022年度高難度選択酸化反応研究会シンポジウム  2023年1月20日  触媒学会

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    開催年月日： 2023年1月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

  5. Development of Highly Potent Methane Oxidation Catalyst Based on Double-Decker-Type Iron Porphyrinoids 招待有り 国際会議

    Yamada, Y.

    10th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference (ASBIC10)  2022年12月2日 

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    開催年月日： 2022年12月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

    開催地：Kobe  

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共同研究・競争的資金等の研究課題 3

  1. 超強力酸化触媒による有機系環境汚染物質分解技術の開発

    2024年9月 - 2025年8月

    指定共同研究 

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    担当区分：研究代表者  資金種別：産学連携による資金

    配分額：20000000円

  2. 超強力酸化触媒による有機系環境汚染物質分解技術の開発

    2023年9月 - 2024年8月

    指定共同研究 

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    担当区分：研究代表者  資金種別：産学連携による資金

    配分額：20000000円

  3. 新奇な超分子型遷移金属オキソ種を酸化活性種とするメタン直接変換触媒の創製

    2017年10月 - 2021年9月

    さきがけ 

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

    （ 直接経費：46020000円 、 間接経費：13816000円 ）

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科研費 8

  1. 固体型配位子と金属錯体により実現する室温高活性メタンーメタノール変換触媒

    研究課題/研究課題番号：24H01844  2024年4月 - 2026年3月

    科学研究費助成事業  学術変革領域研究(A)

    山田 泰之

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：7020000円 （ 直接経費：5400000円 、 間接経費：1620000円 ）

    グラファイト上にスタッキング型に組織化された窒素架橋鉄フタロシアニン二量体を過酸化水素処理して得られる高原子価鉄オキソ種は、高効率なメタン酸化触媒活性種として機能する。本研究では、下記の方法によりこの活性種を進化させ、高効率・高選択的なメタンーメタノール変換触媒反応を達成する。(i) 高原子価鉄オキソ種の反応性・生成速度を高める「固体型配位子」の探索。(ii) 高原子価鉄オキソ種を水と電気から生成させる反応の開発。(iii) 過剰酸化抑制システムの開発。

  2. 超分子型ポルフィリノイド分子組織をベースにした新奇高反応性cPCET活性種の探索

    研究課題/研究課題番号：22K19045  2022年6月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    山田 泰之

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

    配分額：6370000円 （ 直接経費：4900000円 、 間接経費：1470000円 ）

    応募者らは最近、４重ロタキサン結合により連結されたポルフィリンとフタロシアニンのface-to-face会合体内に構築した窒素架橋鉄二核錯体とテトラアニオン性ポルフィリンとのイオン性会合体 T が過剰量のH2O2を含む100°C以下の酸性水溶液中、メタンを触媒的にメタノール、ホルムアルデヒド、ギ酸へと変換可能であり、数あるメタン酸化分子触媒の中でも最高クラスの触媒活性を示すことを見出した。
    本研究ではTの超分子骨格を利用しつつ、Tの中心金属および架橋配位子を変化させた新奇な構造を持つ超分子型cPCET活性種を構築して、高活性なメタン資源化反応活性種を探索する。
    高いメタン酸化触媒活性を持つ触媒の開発を目的として、窒素架橋鉄ポルフィリンー鉄フタロシアニンヘテロ二量体を新たに合成し、窒素架橋鉄フタロシアニンホモ二量体、および窒素架橋鉄ポルフィリンホモ二量体とのメタン酸化触媒活性の比較を行った結果、フタロシアニンホモ二量体が最も触媒活性が高く、ポルフィリン環の数が増えるほど、触媒活性は低下することが分かった。また、フタロシアニンの類縁体の一つであるポルフィセンを導入した窒素架橋鉄ポルフィリノイド二量体では、反応活性種が不安定化して、触媒が分解することが分かった。
    メタンは天然ガスやメタンハイドレートとして世界中に豊富に存在する。一方でメタンは二酸化炭素の２０倍以上の温室効果を示す環境汚染物質である。このため、メタンを低エネルギーで効率良く有用化学物質へと変換する触媒が開発できれば、資源問題・環境問題解決に資する。窒素架橋鉄ポルフィリノイド二量体は、数ある分子触媒の中でも高いメタン酸化触媒活性を持つ物質群であるが、合成された種類が極めて限られており、構造と反応性の相関の解明も十分に進んではいなかった。本研究は、窒素架橋鉄ポルフィリノイド型メタン酸化触媒開発の新たな指針を提供したという学術的な意義がある。

  3. 難分解性有機物資源化を可能にするグラファイト担持型超強力酸化触媒活性種の開発

    研究課題/研究課題番号：22H02156  2022年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    山田 泰之, 長坂 将成

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：17550000円 （ 直接経費：13500000円 、 間接経費：4050000円 ）

    下記(A), (B)2つの課題を、超分子化学・錯体化学・電気化学・軟X線分光の技術を駆使してクリアすることで、水溶液中において難分解性有機物を酸化的に分解して有用有機物を与える「難分解性有機物資源化触媒反応活性種」を開発する。
    (A) 疎水性反応場を持つ「二階建て型鉄二核錯体触媒」を方向選択的にグラファイト電極上に吸着させる技術の開発。
    (B) グラファイト電極上に吸着させた触媒分子を水溶液中で電解酸化することで酸化反応活性種を生成させ、分解反応に用いる。

  4. 難分解性有機物資源化を可能にするグラファイト担持型超強力酸化触媒活性種の開発

    研究課題/研究課題番号：23K23424  2022年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    山田 泰之, 長坂 将成

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：17550000円 （ 直接経費：13500000円 、 間接経費：4050000円 ）

    下記(A), (B)2つの課題を、超分子化学・錯体化学・電気化学・軟X線分光の技術を駆使してクリアすることで、水溶液中において難分解性有機物を酸化的に分解して有用有機物を与える「難分解性有機物資源化触媒反応活性種」を開発する。
    (A) 疎水性反応場を持つ「二階建て型鉄二核錯体触媒」を方向選択的にグラファイト電極上に吸着させる技術の開発。
    (B) グラファイト電極上に吸着させた触媒分子を水溶液中で電解酸化することで酸化反応活性種を生成させ、分解反応に用いる。
    本研究の目的は、自然界に多量に存在する化学的安定性の高い難分解性有機物を、CO2にすることなく高効率に有用有機小分子へと変換可能な触媒反応活性種を開発することである。そのベースとなるのは、応募者らが最近開発した「二階建て型Feフタロシアニン錯体オキソ種をグラファイト表面に π スタッキングさせた構造」を有する超高活性酸化反応活性種であり、この活性種の構造と電子状態を、軟X線吸収分光を利用して明らかにするとともに、(a)活性種を「電気と水」から生成する方法の確立、（ｂ）疎水性反応場を持つ触媒を用いた過剰酸化抑制にも取り組むことで、さらに高活性かつ高効率な酸化触媒システムを開発し、それらを用いて様々な難分解性有機物分解資源化に適用することを企図している。
    ここまでの主な研究実績は下記の通りである。
    １，上記のグラファイト担持触媒が、過剰量の過酸化水素を含む酸性水溶液中において、室温においてもメタンのC-H結合を活性化できることが明らかになったことから、液体状難分解性有機物の一種であるベンゼンのC-H結合の直接酸化活性化へと適用したところ、効率よく酸化活性化が進行して、フェノールが得られることがわかった。
    ２，グラファイト担持触媒のグラファイト担体を、導電性カーボンの一種であるVulcan XC72-Rへと変えた触媒を合成して、そのメタン酸化触媒活性を評価したところ、グラファイト担持触媒を大きく上回る活性が得られた。
    ３，軟X線分光を利用した電気化学オペランド測定において、過酸化水素を用いることなく、水と電気から、酸化反応活性種である二階建て型Feフタロシアニン錯体オキソ種が生成するという明確な証拠を得ることができた。これは、電解生成型高原子価鉄オキソ種のオペランド軟X線分光による初めての観測例である。
    これまでの研究では、まず、現有のグラファイト担持触媒が室温においてもメタンを酸化活性化できることが新たに明らかになったことから、室温において、ベンゼンのC-H結合を直接的に活性化して、工業的に有用な化合物であるフェノールへと変換する反応への適用を検討した。フェノールは、工業的に有用な化合物であり、クメン法によりベンゼンから３ステップかけて合成されているが、我々のグラファイト担持触媒を用いれば、室温付近の温和な反応条件下において、１ステップでフェノールへと変換できることを明らかにした。
    さらに、予期せぬ知見として、担体をグラファイトから、導電性カーボンの一種であるVulcanへと変えることで、そのメタン酸化触媒活性が数十倍に向上することを見出した。現在、このVulcan担持触媒を用いた難分解性有機物の資源化に着手している。
    一方、カーボン膜を蒸着した窒化ケイ素チップ上に窒素架橋鉄フタロシアニン二量体を担持した後、そのチップを電極として用いて、100mMの支持電解質を添加した水溶液中で1.5 V vs. Ag/AgClの電位を印加しながら酸素K端XASスペクトルを測定したところ、Fe=O結合に由来すると考えられる532 eV付近の吸収が増大することが分かった。
    以上の結果に加えて、疎水性反応場を持つ触媒の合成も進めており、現段階では研究は順調に進行していると考えられる。
    今年度は特に、下記の項目を特に力強く遂行していく予定である。
    １，電気化学オペランド軟X線吸収分光を利用した、電解生成オキソ種の直接観測の再現性を確認するとともに、印加電位によってオキソ種の電子状態がどのように変化するかを明らかにする。酸素K吸収端に加えて、鉄L吸収端の測定を行って、印加電位によって、触媒分子の鉄の原子価の変化が追跡可能かどうかを明らかにする。
    ２，前年までに得られたVulcan担持触媒の難分解性有機物資源化触媒としてのポテンシャルを明らかにする。特に、室温におけるメタンやベンゼンの活性化、セルロースのギ酸への高効率変換が可能かどうかについても検討したい。
    ３，前年から取り組んでいる「疎水性反応場を有する窒素架橋鉄フタロシアニン二量体」を何種類か合成して、その反応性の評価を行う。

  5. ロタキサン型分子機械を利用したメゾーマクロスコピック構造体運動制御システムの構築

    研究課題/研究課題番号：19H02787  2019年4月 - 2022年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    山田 泰之

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：17680000円 （ 直接経費：13600000円 、 間接経費：4080000円 ）

    本研究では、これまでに申請者らが開発してきたロタキサン型分子機械の構造的特徴を活かして、 (i)分子集合体の会合・離散を自在に制御できる分子ジッパーの開発および (ii)粒子を「持ち上げる」ことができる分子リフトの開発し、それらを応用したメゾ―マクロスコピック構造体運動制御システムの開発に取り組む。
    ４重ロタキサン型ポルフィリン・フタロシアニン分子組織をベースとした分子機械構築の研究に取り組んだ。本研究の成果として今後の分子機械のデザインに有用であると考えられる以下の知見が得られた。「一般的にアルキル鎖は分子同士を連結するためのフレキシブルなリンカーであると考えられているが、十分に長いアルキル鎖が柔軟に振る舞うのに対して、短いアルキル鎖ではその剛直性が顕在化し、あたかも分子の定規のように振る舞い得る。」
    アルキル鎖は様々な機能性分子や分子機械構築に利用されるユニットである。一般的にアルキル鎖を用いて２つの機能性ユニットを連結する場合、アルキル鎖はフレキシブルな「分子の糸」として２つの機能性ユニット間の最大距離を規定する役割を与えられることが多い。しかし、C6, C8のような短いアルキル鎖ではCH2基の水素原子間の立体障害とsp3炭素の結合角に由来する構造的制約が顕在化し、分子の糸ではなく、むしろ剛直な分子の定規のように振る舞いうることが明らかになった。この知見は、分子機械や機能性分子のデザインに応用可能である。

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産業財産権 3

  1. 有機フッ素化合物の分解触媒、有機フッ素化合物の分解方法

    山田　泰之、田中　健太郎、小河　篤史、清水　裕也

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    出願番号：2024-116259  出願日：2024年7月

  2. 有機物の分解触媒、有機物の分解方法、化合物の製造方法

    山田　泰之、田中　健太郎

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    出願番号：2024-116260  出願日：2024年7月

  3. Redox-sensitive fluorescent compounds and isoalloxazine derivatives as one of them

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    出願番号：JP20080045051  出願日：2008年2月

    公開番号：JP20070046172 

    特許番号/登録番号：JP 2008239615  登録日：2008年10月 

    出願国：国内  

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担当経験のある科目 (本学) 1

  1. 化学基礎II

    2015

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