磯部 寛之 Hiroyuki Isobe

世界著名化学家

磯部寛之 Hiroyuki Isobe

2020/8/13
世界著名化学家
有机合成; Carbon nanotube; Molecular bearing
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本文翻译自日文版化学空间：磯部寛之 Hiroyuki Isobe 原作者：山口研究室

翻译：Alberto Caeiro，校对：Hu Hao

磯部寛之 Hiroyuki Isobe，日本有机合成化学家，现为日本东京大学大学院理学系研究科化学科教授，也是日本东北大学名誉教授。图片：实验室介绍。

经历

B. S. Tokyo Institute of Technology（东京工业大学）, Advisor: 中村栄一教授 (Prof. E. Nakamura)
M. S. Tokyo Institute of Technology, Advisor: 中村栄一教授 (Prof. E. Nakamura)
1996 6-1996 8. Summer Student, Princeton University (Prof. D. Kahne)
1999 Ph. D. Tokyo Institute of Technology, Advisor: 中村栄一教授 (Prof. E. Nakamura)
1996-1999. JSPS Fellow（日本学術振興会）
1998-2004. Assistant Professor, The University of Tokyo（东京大学）
2003-2007. PRESTO Researcher, Japan Science and Technology Agency
2004-2007. Associate Professor, The University of Tokyo
2007-2016 Professor, Tohoku University（东北大学）
2013-2017 Principal Investigator, Advanced Institute for Materials Research (AIMR), Tohoku University
2013-2019. Research Director, Isobe Degenerate π-Integration, ERATO, JST
2016-Present. Professor, Department of Chemistry, The University of Tokyo

获奖经历

2000 The 1st IUPAC Prize for Young Chemists
2001 The 1st Young Scientists’ Research Award in Natural Product Chemistry
2004 The 53th Chemical Society of Japan Award for Young Chemists
2005 The 1st Osawa Award of Fullerene Nanotube Research Society
2007 Banyu Award in Synthetic Organic Chemistry, Japan
2008 Asian Core Program Lectureship Awards for 2009 (China and Singapore)
2009 Nozoe Memorial Award for Young Organic Chemists
2010 Konica Minolta Award for Encouragement of Imaging Science
2014 Good Design Award (producer)
2015 Honorary International Chair Professor at National Taipei University of Technology
2016 The Chemical Society of Japan Award for Creative Work
2016 Professor Emeritus, Tohoku University
2017 Inoue Prize for Science
2017 Xing Da Lectureship (#526) from Peking University
2018 Molecular Science Frontier Lectureship, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences
2018 Fujifilm Prize for Functional Materials (Society of Synthetic Organic Chemistry)

工作介绍

1. 单层碳纳米管(SWNT)化学合成

Isobe教授以多环芳烃(PAH: Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)中䓛(chrysene)的衍生物二溴䓛为原料出发，3步合成了含有6中异构体的单层碳纳米管产物，其中包括两对螺旋异构体。该产物可通过固定相为胆固醇衍生物的色谱柱分离，得到6种碳纳米管^[1a]，并发现具有光学活性的碳纳米管的合成是可能的。随后的研究发现，将过量的胆固醇添加到反应体系后，他们在世界范围内首次实现对映选择性富集的手性碳纳米管的合成，ee值最高能有17%。

此外，他们还通过使用溴原子取代位置不同的䓛(chrysene)衍生物，在世界范围内首次成功实现了曲折型(Zigzag)单壁碳纳米管(SWNT)的自下而上化学合成^[1b]。

Chemical synthesis of SWNT [4]CC

Enantioenrichment during the synthesis of SWNT [4]CC

Zigzag SWNT

2. Development of molecular bearings using SWNT

Isobe教授利用其合成的单层碳纳米管(SENT)，与富勒烯组装成一个peapot状的分子轴承(molecular bearings)^[2a]。与传统的分子轴承(molecular bearings)不同，该分子轴承是固态的，为其性质研究带来了便利。同步辐射X-射线衍射(synchrotron X-ray diffraction)表明，该结构内部是一个光滑无拐点的Hirshfeld面，富勒烯客体分子能在进行动态运动，且根据温度的不同，有进动(Procession)和转动(Spin)两种类型^[2b-d]。

Molecular bearing composed of SWTN & fullerene

3. Molecules with unique skeleton

除上述单层碳纳米管(SWNT)和分子轴承(Molecular bearings)外，Isobe教授还合成报道了许多具有特殊结构的分子。如通过偶联反应合成的碗状化合物(Bowl-shaped molecular)^[3a]，

将氧杂降冰片二烯(Oxanorbornadiene)作为转角单元(corner unit)合成的carbon nanohoops^[3b]。

Bowl-shaped molecular & carbon nanohoop

Isobe教授也积极开展应用与合作研究，如大环有机化合物在电池和有机EL材料中的应用研究^[4a,b]，以及与数学家合作以测量碳纳米管的长度和带状分子(Belt molecular)结构的几何学阐述^[4c,d]。

参考文献

[1] a. Isobe, H. Nat. Commun. 2011, 2, 492. DOI: 10.1038/ncomms1505; b. Isobe, H. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 12442. DOI: 10.1021/ja305723j.
[2] a. Isobe, H. Chem. Sci. 2013, 4, 1293. DOI: 10.1039/c3sc22181d; b. Isobe, H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2014, 111, 8374. DOI: 10.1073/pnas.1406518111; c. Isobe, H. Chem. Sci. 2015, 6, 2746. DOI: 10.1039/c5sc00335k; d. Isobe, H. Nat. Commun. 2018, 9, 1907. DOI: 10.1038/s41467-018-04325-2.
[3] a. Isobe, H. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 6511. DOI: 10.1002/anie.201702063; b. Isobe, H. Chem. Asian J. 2017, 12, 271. DOI: 10.1002/asia.201601614.
[4] a. Isobe, H. Chem. Sci.2016, 7, 896. DOI: 10.1039/C5SC03807C; b. Isobe, H. Small 2016, 12, 3381. DOI:10.1002/smll.201600916; c. Isobe, H. Pure Appl. Chem. 2014, 86, 489. DOI: 10.1515/pac-2014-5006; d. Isobe, H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2016, 113, 8109. DOI: 10.1073/pnas.1606530113.