Bare-Minimum Organic Synthesis by Droplet

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21199
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 33:Organic chemistry and related fields
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: Ryu Ilhyong 大阪府立大学, 研究推進機構, 特認教授 (80210821)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 兵藤 守 大阪府立大学, 研究推進機構, 特認准教授 (30548186)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Keywords: 超微量有機合成 / ドロップレット / マイクロバッチ反応 / 異相系媒体

Outline of Final Research Achievements

We have proposed the new concept of “ultra-small scale organic synthesis” which could be useful for organic synthesis in the future. We have developed the expertise to create single and sequential droplets using recyclable reaction media such as ionic liquids and fluorous solvents. We examined thus obtained droplet system for synthetic organic reactions such as Diels-Alder reactions, radical reactions, and photocatalytic C-H functionalization reactions. All these experiments worked well. Our droplet system capable of dealing with 10-μmol-scale reaction, is supposed to be superior in molecular diffusion, heat diffusion, and photo-penetration. The research results support a new direction of organic synthesis towards downsizing and efficiency.

Free Research Field

有機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、地球温暖化や環境破壊などの観点から、有機合成化学において、省エネルギー化、廃棄物の低減など様々な課題の解決が求められている。このような状況下、超微量有機合成という概念を提唱した。すなわち、反応溶液とは溶け合わない異相系媒体に極小の反応溶液を浮かべ、これを微小反応容器として用いることにより、極小スケールでの反応を実現することができた。この成果は Green Chemistry の観点からすれば使用する試薬の低減、反応時にかけるエネルギーの低減を達成している。さらに機能評価に必要となる目的物を必要最少量のみ合成する新時代の方法論を提案することになる。