創刊号
2020 年 8月発行

北海道大学化学反応創成研究拠点（ ICReDD）が発行する、化学反応を楽しく学べるニュースポスター

分子はどこを通る？

創刊号

化学反応はあらゆるところに存在しています。
例えば私たちが呼吸をしているとき、料理をしているとき、薬や材料を作っているときなど、物質がある形から別の形に変化するとき、化学反応が起きています。

ICReDDでは、まったく新しい化学反応を見つける方法を開発しています。では、化学反応とは何なのでしょうか？

再配置

反応に必要なエネルギーすべてのものは原子でできています。
原子の数は限られていますが、それぞれの原子はいろ

化学反応には自然に起こるものとそうでないものがあり、また分子は、「化学エネルギー」と呼ばレベル1いろな方法で結合することができます。
原子がいくつか結合すると、分子と呼ばれる物質にれる性質を持っています。
化学反応は、エネルギーの高い分子をエネルギーの低い分子に変えるなります。
化学反応とは、原子同士の結合を形成したり、壊したりして原子を再配置すること

場合、自然に進行しますが、エネルギーの低い分子からエネルギーの高い分子に変えるには、エネルギーが必要になります。
化学反応において、原子間の結合をで、最初のものとは異なる性質を持つ分子ができあがることです。

レベル

2

切断し別の原子と結合するためには、分子の中の特定の結合を切断してエネルギーの高い状態を通らなければなりません。

分子：CH₄

原子：H

原子：C

AR
ST

T

化学反応とは、
おもちゃのブロックで遊ぶときのように、原子を並べ替えること（再配置）です。
ここでは、炭素（C）の原子1個と水素（H）の原子4個が結合してメタン（CH4）という分子になり、酸素（O）の原子4個が2個ずつこれらを並べ結合して2つの酸素分子（O2）替えると何がでになっています。
きるか見てみましょう!

丘をソリで滑るように、化学反応はエネルギーレベルの高い分子から低い分子へと自然に進んでいきます。
出発物質は、最終生成物よりも高いところにあることに着目してください。

原子を異なる分子に再配置するには、まず原子間の結合を壊す必要があります。
そのためにはエネルギーが必要で、すべての化学反応はこのエネルギーを乗り越えなければなりません。
結合が強ければ強いほどこのエネルギーが高くなるので、反応はより困難になります。

ほとんどの原子は切断された状態のままではなく、すぐにお互いに反応して分子を形成します。
そのため、原子が切断された状態が最もエネルギーが高くなります。
これが反応を起こすために乗り越えなければならないエネルギーです。

出発物質であるメタン
1分子と酸素 2 分子は、ホルムアルデヒド（CH2O）1分子、水（H2O）1分子、および酸素（O2）1分子に再配置することもできます。
これは自然に起こることはまれですが、反応条件を慎重に制御することで、こちらを主な生成物にすることも可能です。
ここで示したメタン1分子と酸素 2 分子の反応（メタンの燃焼）
では、二酸化炭素（CO2）1分子と水（H2O）2分子を生成しました。
この最終生成物は、出発物質であるメタンと酸素とは性質が大きく異なりますが、同じ原子で構成されていることに着目してください。

レベル

3

A
GO

L

結合を壊すのに必要なエネルギー

ポテンシャルエネルギー面

原子と原子の間の結合は、電子（−）と原子核（＋）の引力と反発のバランスによって保たれて電子の状態が少しずつ変化するたびにエネルギーを割り当てることができます。
したがって、電子います。
この原子間の結合を切断するのに十分なエネルギーがなければ化学反応は起こりまの再配置はすべて化学反応です。
そして、すべての電子の再配置のエネルギーレベルを計算でせん。
化学反応をコントロールするポイントは、分子内の結合を壊すのに必要なエネルギーをきれば、すべての化学反応の予測が可能となり、すべてのものを生み出すためには、どこにどいかにして伝達し、特定の結合を切断して再配置するかということです。
そうして初めて、化のくらいのエネルギーが必要なのかを正確に見積もることができるはずです。
これがICReDDの学反応が意図的に実現されるのです。

実現しようとしていることです。

クイズ
人類史上最古の化学反応は何でしょうか？あなたの答えを送ってください。

机の上にあるもの を 使 っ て 、何か作ったり表現したりしてみましょう。
この時、同じものを使って２つの別々のものを作ってみてください。
何ができあがりましたか？

挑戦

レベル

4

チャレンジしたらぜひSNSでシェアしてください
皆さんの反応をお待ちしています！

#ReactWithUs@ICReDDconnect

新たに着任した研究者

井出 雄紀

高野 秀明

谷川 聖

パン・ヤードン長谷川 淳也

研究テーマ

研究テーマ

研究テーマ

研究テーマ

研究テーマ

画像診断を用いた分子間相互作用の迅速評価

AFIR法を用いた神経再生を目的としたバイオマテリアルの開発

メカノケミストリーを利用した新規反応開発

触媒理論と触媒原理に関する理論計算化学（ICReDD研究協力者）

新規反応開発◎代表的な論文（ 4月から 6月までの論文14 報中）量子化学計算により見出された反応経路を基盤としたジフルオログリシン誘導体の化学合成（美多剛 、原渕祐 、前田理）
DOI : 10.1039/D0SC02089C
ケイ素フタロシアニン光免疫療法色素の近赤外光反応機構に関する理論的・実験的研究 :ラジカルアニオン生成による光誘起加水分解（小林正人、武次徹也）
DOI : 10.1002/cplu.202000338
バイオインスパイアードヒドロゲルの作製 : 課題と契機（フアン・ハイロン、グン・チェンピン)DOI : 10.1021/acs.macromol.0c 00238
ロタキサン形成による脂肪族オリゴケトンの超分子構造制御（米田友貴 、猪熊泰英）
DOI : 10.1021/acs.orglett.0c01010◎シンポジウム
第 1 回ケムステ V シンポジウム 最先端有機化学（伊藤肇）
第 3 回ケムステ V シンポジウム 若手化学者海外経験を語る（辻伸弥）◎受賞
文部科学大臣表彰（長田裕也、関朋宏）
宇部興産学術振興財団学術奨励賞（美多剛）◎アウトリーチ
SNSフライヤー "ICReDD Word Reactor"
立体周期表ペーパークラフト “Periodic Pen Stand”

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略歴北川裕一特任講師は、紫外線や青色光を照射すると非常に明るい赤色光を発するユーロピウム錯体を研究しています。

ICReDD、北海道大学大学院工学研究院特任講師。2013年に東京大学で博士号を取得後、日本学術振興会特別研究員として立命館大学で研究を行う。その後、2014年5月から北海道大学大学院工学研究院特任助教を経て、2019年4月より現職。光化学を専門に日々研究を行っている。

ICReDDについて

カタリストとは新しい化学反応の開発は、人類の繁栄や環境問題と密接に関「カタリスト」とは触媒のことです。化学で使用される触媒とわっています。
その代表的な例は、2010 年にノーベル化学賞は、反応をより速く起こさせるために使われます（例：分子を結を受賞したクロスカップリング反応です。
この反応は医薬品の合させる、反応の障壁を減らす、分子を活性化させる、など）。

約 20％、液晶や有機EL 材料のほぼ全ての生産に利用されてこのポスターを通して、読者の方々が日常に無数に存在する化おり、年間約 60兆円規模の産業に関わっています。
これは、新学反応と私たちの生活を結び付け、化学反応や化学といったもしい化学反応の開発が社会にいかに大きな影響をもたらすかのが私たちの世界と実際にはどのように関わっているのかを、を示すわかりやすい例です。

新しい視点で気づくためのお手伝いができればと考えています。

北海道大学に設置された化学反応創成研究拠点（ICReDD）

そして、「カタリスト」で私たちのことをもっと知ってもらい、は、その名の通り化学反応開発を専門とする、WPIの拠点です。

読者の皆さんと私たちの間に新たな関係（化学反応）を築くきっ化学反応を自在に設計することを目標に、異なる分野の研究かけ（触媒）を提供できればと思っています。#ReactWithUs

者がそれぞれの強みを活かし、協力し合いながら分野融合型の研究を行っていることが大きな特徴の 1 つです。化学反応

創刊号 2020 年 8月発行の自在設計には、あらゆる段階における横断的な異分野連携が必要となりますが、この新たな融合研究を推進するために発行所誕生したのがICReDDです。化学反応という自然界の基本的北海道大学 化学反応創成研究拠点（WPI-ICReDD／アイクレッド）なプロセスを研究するためには、量子化学計算、情報技術、最〒 001- 0021 北海道札幌市北区北 21条西10 丁目

新の実験技術、先端材料の開発など分野ごとに分かれて研究

011-706-9645（広報担当）
public_relations@icredd.hokudai.ac.jp

するのではなく、真に融合された新たな研究技術が必要不可

SNS @ICReDDconnect

欠なのです。

WEB https://www.icredd.hokudai.ac.jp/ja/