所属
大学院工学研究科 有機・高分子化学専攻 有機化学 助教
大学院担当
大学院工学研究科
学部担当
工学部 化学生命工学科
職名
助教
アラマキ ヨシタカ
荒巻 吉孝
ARAMAKI Yoshitaka
学位 1
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博士（工学） （ 2014年3月 東京大学 ）
研究分野 4
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ナノテク・材料 / 有機合成化学 / ラジカル、光酸化還元触媒
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ナノテク・材料 / 構造有機化学、物理有機化学
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ナノテク・材料 / 有機機能材料
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ナノテク・材料 / ケミカルバイオロジー
現在の研究課題とSDGs 1
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新規光触媒分子の開発と有機合成化学への展開
経歴 2
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名古屋大学 トランスフォーマティブ生命分子研究所 日本学術振興会特別研究員(PD)
2016年2月 - 2016年3月
国名：日本国
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京都大学 化学研究所 日本学術振興会特別研究員(PD)
2014年4月 - 2016年1月
国名：日本国
学歴 2
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東京大学 工学系研究科 化学生命工学専攻
2011年4月 - 2014年3月
国名： 日本国
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東京大学 工学部 化学生命工学科
2005年4月 - 2009年3月
国名： 日本国
所属学協会 2
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有機合成化学協会
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日本化学会
論文 13
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Exploiting single-electron transfer in Lewis pairs for catalytic bond-forming reactions 査読有り
Aramaki, Y; Imaizumi, N; Hotta, M; Kumagai, J; Ooi, T
CHEMICAL SCIENCE 11 巻 ( 17 ) 頁： 4305 - 4311 2020年5月
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Dejesus, JF; Jacob, SI; Phung, QM; Mimura, K; Aramaki, Y; Ooi, T; Nambo, M; Crudden, CM
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 146 巻 ( 34 ) 頁： 23806 - 23813 2024年8月
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Kikura, T; Taura, Y; Aramaki, Y; Ooi, T
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 146 巻 ( 29 ) 頁： 20425 - 20431 2024年7月
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Yoshitaka Aramaki, Yuki Uchida, Ryo Ishikawa, Takashi Ooi
Journal of Photochemisty and Photobiology 2023年8月
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Yi, H; Osten, KM; Levchenko, TI; Veinot, AJ; Aramaki, Y; Ooi, T; Nambo, M; Crudden, CM
CHEMICAL SCIENCE 12 巻 ( 31 ) 頁： 10436 - 10440 2021年8月
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アニオンーπ触媒 査読有り
荒巻 吉孝
有機合成化学協会誌 75 巻 ( 9 ) 頁： 965-966 2017年9月
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Aramaki, Y
JOURNAL OF SYNTHETIC ORGANIC CHEMISTRY JAPAN 75 巻 ( 9 ) 頁： 73 - + 2017年9月
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Shimogawa, H; Yoshikawa, O; Aramaki, Y; Murata, M; Wakamiya, A; Murata, Y
CHEMISTRY-A EUROPEAN JOURNAL 23 巻 ( 15 ) 頁： 3784 - 3791 2017年3月
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Near-Infrared Emissive Donor-Acceptor-Type Molecules Containing Thiazole-Fused Benzothiadiazole as an Electron-Acceptor Moiety 査読有り
Motoi Satou, Tomoya Nakamura, Yoshitaka Aramaki, Shuhei Okazaki, Michihisa Murata, Atsushi Wakamiya, Yasujiro Murata
Chem. Lett. 45 巻 ( 8 ) 頁： 892-894 2016年6月
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Assessing the Brønsted Basicity of Diaminoboryl Anions: Reactivity toward Methylated Benzenes and Dihydrogen 査読有り
Nicole Dettenrieder, Yoshitaka Aramaki, Benjamin M. Wolf, Cäcilia Maichle-Mössmer, Xiaoxi Zhao, Makoto Yamashita, Kyoko Nozaki, Reiner Anwander
Angew. Chem. Int. Ed. 53 巻 ( 24 ) 頁： 6259-6262 2014年6月
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Synthesis and Characterization of B-Heterocyclic π-Radical and Its Reactivity as a Boryl Radical 査読有り
Yoshitaka Aramaki, Hideki Omiya, Makoto Yamashita, Koji Nakabayashi, Shin-ichi Ohkoshi, Kyoko Nozaki
J. Am. Chem. Soc. 134 巻 ( 49 ) 頁： 19989-19992 2012年12月
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Boryltrihydroborate: Synthesis, Structure, and Reactivity as a Reductant in Ionic, Organometallic, and Radical Reactions 査読有り
Kyoko Nozaki, Yoshitaka Aramaki, Makoto Yamashita, Shau-Hua Ueng, Max Malacria, Emmanuel Lacôte, Dennis P. Curran
J. Am. Chem. Soc. 132 巻 ( 33 ) 頁： 11449-11451 2010年8月
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Reduction of base-stabilized difluoroboranes to induce rearrangement reactions 査読有り
Makoto Yamashita, Yoshitaka Aramaki, Kyoko Nozaki
New J. Chem. 34 巻 ( 8 ) 頁： 1774-1782 2010年7月
講演・口頭発表等 15
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gem-ジフルオロシクロプロパン誘導体の双方向性均等開裂の制御によるレジオ分岐型[3+2]環化付加反応
内田 裕貴, Tobias Schirmer, Jülian Kurschner, 荒巻 吉孝 , 大井 貴史
日本化学会 第104春季年会 2024年3月18日
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キラルブレンステッド塩基と光増感剤の協奏的触媒作用による立体選択的[3+2]環化付加反応の開発
西 健伸, 神作 八起, 山野本 健, 荒巻 吉孝, 浦口 大輔, 大井 貴史
日本化学会 第104春季年会 2024年3月19日
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gem-ジフルオロシクロプロパンの双方向性均等開裂の制御による位置異性体分岐型[3+2]環化付加反応の開発
内田 裕貴, 荒巻 吉孝, 大井 貴史
IRCCS成果報告会 2024年1月30日
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ルイス酸-塩基間での一電子移動の触媒化学 招待有り
荒巻 吉孝
IRCCS成果報告会 2024年1月31日
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Development of 4-borylthiophenols as Multifunctional Photocatalyst
2024年1月12日
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Synthesis, Characterization and Reactivity of NHC stabilized Au8Pt Nanocluster
2023年9月13日
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多機能光触媒としてのボリルチオフェノールの創製：1,2-ジオール及び1,2-アミノアルコール誘導体合成への応用
木倉 健翔, 田浦 悠也, 荒巻 吉孝, 大井 貴史
日本化学会 第103春季年会 2023年3月24日
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Development and Catalytic Use of 4-Borylthiophenols as Multifunctional Donor-Acceptor-Type Molecules
木倉 健翔, 田浦 悠也, 荒巻 吉孝, 大井 貴史
2023年2月27日
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Development of 4-borylthiophenols as multifunctiona photocatalysts: Brønsted acid, single-electron reductant, and hydrogen atom transfer(HAT) reagent
2023年1月16日
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ブレンステッド酸・光一電子還元剤・水素原子引き抜き(HAT)の三機能を有するボリルチオフェノールの分子設計と触媒的応用
木倉 健翔, 田浦 悠也, 荒巻 吉孝, 大井 貴史
第53回中部化学関係学協会支部連合秋季大会 2022年11月5日
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電子不足トリアリールボランの光励起一電子酸化触媒としての機能開拓
内田 裕貴, 石川 稜, 荒巻 吉孝, 大井 貴史
日本化学会 第102春季年会 2022年3月25日 日本化学会
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内在的なルイス酸への一電子移動反応と炭素－炭素結合形成反応への触媒的展開
荒巻吉孝, 今泉直樹, 堀田真央, 大井貴史
2019年光化学討論会
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Lewis酸への一電子移動を駆動力とした触媒システムの開発 国際会議
石川稜, 今泉直樹, 荒巻吉孝, 大井貴史
ITbM/IGER Chemistry Workshop 2018
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ルイス酸、ルイス塩基間での一電子移動によるラジカルイオンペア形成と光酸化還元反応触媒への展開
今泉直樹, 荒巻吉孝, 大井貴史
第113回有機合成シンポジウム2018
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光照射下でのラジカルイオンペアの形成と触媒的結合形成反応への展開
今泉 直樹, 荒巻 吉孝, 大井 貴史
日本化学会第98春季年会
Works（作品等） 1
科研費 5
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光励起分子内一電子移動反応を利用した直接的水素原子移動(HAT)触媒の開発
研究課題/研究課題番号：21K14625 2021年4月 - 2024年3月
科学研究費助成事業 若手研究
荒巻 吉孝
担当区分：研究代表者
配分額：4680000円 （ 直接経費：3600000円 、 間接経費：1080000円 ）
既存の光触媒分子のほとんどは有機ELなどに用いられてきた分子、すなわちすでに光励起状態の挙動が明らかにされている分子を光触媒へと転用したものである。これに対して本研究では触媒サイクルの素反応過程での触媒の振る舞いを念頭に光触媒分子を機能からボトムアップ的に設計するという新たなアプローチを提案する。このような触媒設計指針に基づき合成した分子の光触媒として機能の実証により新たな学理構築を行い、合成化学的な応用面からも高価な遷移金属を用いずに複雑な立体構造をもつ分子を安価な原料から短工程にて光エネルギーを駆動力として合成することが可能になる。
前年度に合成した新奇ボリルチオフェノール触媒のブレンステッド酸触媒としての機能を新たに発見し、すでに報告していた一電子還元剤、水素原子引抜き触媒としての機能と合わせたて三触媒機能触媒としての反応開発を行った。その結果、ケトンとベンジリックアルコールもしくはベンジリックアミンを水素原子引抜き機能により、ケトンを一電子還元とプロトン化により活性化し、生成する２つの異なるラジカル-ラジカルカップリングによるかさ高い1,2-ジオールおよび1,2-アミノアルコール誘導体の合成法を見出した。これは、３つの触媒機能を単一の反応系において巧みに利用したという点で学術的に高い意義があるのに加え、触媒反応自体も従来合成が難しかった立体的に混み合った分子群を100%の原子効率かつ高い触媒回転頻度で与え、触媒以外の添加物も必要としないグリーンな反応であることから合成反応としての価値も高い。この成果は日本化学会第103春季年会と第53回中部化学関係学協会支部連合大会、および２件の国内シンポジウムにおいて発表を行い、2023年度の前期中に論文として投稿する予定である。
加えて、水素原子引抜き能の向上と還元力の向上による基質適用範囲の拡大をねらい、ボリルチオフェノール触媒構造をベースとした、触媒の機能改変と改良をに取り組んだ。現状は新しい触媒の開発までには至っていないが、触媒の機能発現に重要な励起状態における構造・物性相関を得るに至った。
計画書中に提案したボリルチオフェノール分子の基礎物性を明らかにし、その分子特性を巧みに活かした新規触媒反応の開発に成功した。これは研究計画書通りに順調に進捗しているといえる。一方で、硫黄以外の中心元素を有するより高い水素原子引抜き能をもつと期待してる触媒分子の開発については未だに達成できていない。しかし、いくつかのモデル分子の合成とその機能評価の過程において、高い水素原子引き抜き能を有する分子骨格上の特徴が浮き彫りになりつつある。以上、２つの観点から、上記の評価区分とした。
本触媒設計の学理として昇華させるべく、新規触媒分子の開発とそれを用いた新規反応開発を行う予定である。本年度の研究により高い水素原子引き抜き能を有する分子構造要件についての仮説が浮かび上がったため、その妥当性を検証するためのモデル分子を合成し、触媒としての機能開拓を目指す。
また、研究計画書に示したキラルブレンステッド塩基の共役酸であるカチオンとの恊働触媒によるラジカル反応の立体制御に関しては、当初想定したボリルチオフェノール触媒が共存させる予定であった塩基に対して非常に不安定で触媒自身の分解が進行することが明らかとなったため、進捗していない。この分子の不安定性はホウ素置換基の塩基に対する不安定性に起因するものと想定しているため、アクセプター部位を塩基耐性の高い置換基とすることでこの問題を解決し、イオン対触媒による立体選択的な分子変換反応の開発に取り組む予定である。 -
光励起による分子内一電子移動反応を利用した新規自己活性型水素移動触媒の開発
研究課題/研究課題番号：19K15538 2019年4月 - 2021年3月
科学研究費助成事業 若手研究
荒巻 吉孝
担当区分：研究代表者
配分額：4160000円 （ 直接経費：3200000円 、 間接経費：960000円 ）
本研究代表者は一電子移動反応を基軸とした新規触媒開発をしている最中、一電子移動反応が特殊な分子どおしのみではなく、一般的なルイス酸・塩基と思われているような分子間でも起こりうることを発見した。この萌芽的な発見を元に本研究では、一電子ドナーとしてアミド基、アクセプターとしてボリル基を同一分子内にもつ分子を設計、これに光照射をすると分子内一電子移動によりアミジルラジカルが発生し自己活性化型水素原子移動(HAT)触媒として機能することを明らかにし、一電子移動反応を基盤とした新たな触媒設計指針として確立することを目指す。
研究課題名にある自己活性化型水素移動触媒の開発を行った。研究計画書に記した当初の分子構造では触媒活性が全く見られなかったが、触媒の母骨格とラジカル活性部位の分子設計を改良することで目的通り光励起による自己活性化型水素触媒の開発に成功した。この触媒を用いると、従来までの手法では光触媒、水素原子移動触媒と二種類の触媒が必要であった反応系に対して、一つの触媒のみで水素原子移動触媒と一電子還元触媒の反応を進行させることが可能となった。またその過程で発見したホウ素化合物とアニリン誘導体下での一電子移動反応の発見とその一電子移動反応機構の解析、触媒的炭素－炭素結合反応への応用を論文として発表した。
この成果は単に新しい光触媒を合成したというわけではなく、これまで既存の分子の中から光触媒のリード化合物を探し出し、その分子修飾を施すことで反応ごとに最適化をしていくという低分子創薬研究と同様のアプローチがなされた光触媒に対して、光反応の素反応を基軸として触媒分子を構築することができるという新たな設計指針を与えるものであり、今後の有機光触媒化学の発展に新たな方向性を示すものとなると期待している。また、これらの分子は従来型の光触媒で広く用いられていたルテニウムやイリジウムといった遷移金属を用いないという観点からもより環境負荷の小さいクリーンな触媒であるといえる。 -
ホウ素の配位数変化を鍵とする反応活性種制御法の開発と新規反応開発への展開
研究課題/研究課題番号：16H06862 2016年8月 - 2018年3月
科研費 研究活動スタート支援 研究活動スタート支援
荒巻 吉孝
担当区分：研究代表者
配分額：2990000円 （ 直接経費：2300000円 、 間接経費：690000円 ）
配位数変化に伴うホウ素の置換基効果の転換を実証するため、ホウ素置換基を有するラジカルおよびその前駆体を合成し、その検証を行った。その結果、ルイス酸とルイス塩基間で一電子移動反応が進行し、ラジカルイオン対を形成することを発見した。当初の計画に光照射という条件が加わったものの、この成果はルイス塩基の添加によりホウ素ラジカルの発生を制御することができたと言える。この成果により、限定的な例しかなかったルイス酸・塩基間の一電子移動反応に対しての構造的制約が一気に取り払われ、この分野の研究が一気に加速する可能性を開くことが出来た。実際に我々はその一例として、ボランの光触媒としての新たな機能を見出した。
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環状π共役系ホウ素化合物の合成とその芳香族性の実証
2014年4月 - 2016年3月
科学研究費補助金
担当区分：研究代表者
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低酸化数ホウ素化合物の合成と応用
2012年4月 - 2014年3月
科学研究費補助金
担当経験のある科目 (本学) 31
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化学生命工学実験２
2023
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有機化学実験I
2022
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有機化学１及び演習
2019
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有機化学特別実験及び演習Ⅰ
2019
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有機化学特別実験及び演習Ⅱ
2019
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有機化学特別実験及び演習Ⅱ
2018
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有機化学特別実験及び演習Ⅰ
2018
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有機化学実験第２
2018
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有機化学実験第１
2018
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有機化学セミナー１D
2018
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有機化学セミナー１C
2018
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有機化学セミナー1B
2018
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有機化学セミナー1A
2018
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有機化学１及び演習
2018
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有機化学演習第１
2018
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有機化学１及び演習
2017
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有機化学特別実験及び演習Ⅱ
2017
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有機化学特別実験及び演習Ⅰ
2017
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有機化学セミナー１D
2017
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有機化学セミナー１C
2017
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有機化学セミナー１B
2017
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有機化学セミナー１A
2017
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有機化学演習第２
2017
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有機化学実験第２
2017
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有機化学実験第１
2017
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有機化学セミナー１A
2016
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有機化学特別実験及び演習Ⅱ
2016
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有機化学特別実験及び演習Ⅰ
2016
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有機化学セミナー１D
2016
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有機化学セミナー１C
2016
-
有機化学セミナー１B
2016