北海道大学と静岡大学は，量子化学計算を活用することでCO2を用いた新しいβ-アミノ酸の合成法を設計と実際の化学合成によりその合成法を実証し，この反応を気液フロー合成へと発展させ，連続的かつ高効率なβ-アミノ酸合成を実現した（ニュースリリース）。
近年注目を集めている光電子移動触媒，特にイリジウムやルテニウム触媒は，可視光によって励起され，分子の酸化・還元を促進することで，CO2を利用した持続可能な分子変換への応用が期待されている。しかしながら，これらの酸化・還元の過程は通常の量子化学計算ではコストが大きく，取り扱いが非常に困難だった。
研究グループは，エネルギーシフト法を活用した酸化還元過程の計算を反応開発へと応用した。まず，反応の中間体として想定されるラジカル種について，CO2共存下での還元過程を計算したところ，還元とカルボキシル化が同時に進行することで，β-アミノ酸が生成されることが示唆された。
計算で導かれた反応経路を実現するために，実験では光電子移動触媒であるイリジウム錯体と青色LED 光を用いてアミノアルケンとCO2を反応させ，実際にβ-アミノ酸誘導体が生成されることを確認した。また，低温条件下及び高圧条件下の実験結果から，高濃度のCO2により副反応が抑制され，高収率でβ-アミノ酸が生成されることを明らかにした。
そこで，この反応をフロー合成へと展開するにあたり，研究グループで開発したウルトラファインバブル発生装置を利用することにした。この装置では気体を高圧下で液体に溶かし込み，その圧力を一気に開放することで余剰な気体は粒径1μm未満のウルトラファインバブルとなる。
ウルトラファインバブルは非常に細かい粒子であるため浮力の影響を受けにくく，長時間溶液中にとどまる。また，溶解している気体が反応により消費された場合には直ちに溶解することで，溶液中の気体の濃度を高く保つ効果がある。
この装置を用いた気液フロー反応により，わずか3分で β-アミノ酸を高効率かつ連続的に合成することに成功した。通常のフラスコで行なうバッチ反応のTOFと比較すると，バッチ法ではそのTOFが11min-1であるのに対し，気液フロー法では45min-1となった。この結果から，気液フロー法がβ-アミノ酸の合成において極めて効率的であることが明らかとなった。
研究グループは，この技術を用いた気液フロー合成では，反応時間約3分で高収率を実現しており，持続可能な連続合成法として高い応用性が期待されるとしている。
