基于AI的逆反应路线设计和自动化流动合成平台

——背景介绍——

——合成路线规划模块——

图1. A. 合成目标分子的一般工作流程(包括软件和硬件);B. 化学信息学平台的工作流程(软件);C.流动化学机器人平台(硬件)。

图2. 以新药safinamide为例说明软件的工作流程:A. 输入目标分子(一般用SMILES); B. 预测的合成路线;C. 预测的可能反应条件排序(top-10);D. 根据预测的反应物和反应条件判断主要的产物;E. 根据使用的反应模板连接 道过的反应先例。

——流动化学机器人平台——

图3. 流动化学机器人平台的组成模块

图4. 以quinapril (24a) and celecoxib(28aa)为例的合成预测和自动合成

——小结——

总的来说,这个工作说明结合CASP和流动化学机器人平台确实能够加速小分子化合物的自动合成。它的意义还是很大的,让大家发现解放化学家的手越来越成为可能。未来,更复杂的分子自动化合成必将成为下一个突破点。但是目前还存在一些挑战:1、选择合适的反应条件仍然很困难,因为目前所有的化学数据库基本上很少包含反应物的溶解性、反应物的比例、反应保留时间和加入的顺序。而这些数据目前还是需要专家输入。2、文章展示的反应例子都是单步或者两步的,真正意义上的自动合成还是有待发展的;而且目前自动流动化学中可使用的化学反应也是有限的,暂时来说更复杂的分子还是很难用这个平台合成得到(笔者个人观点)。尽管仍有不完善的地方,但从0到1的工作总是最重要的。

参考文献:

Coley, Connor W., et al. ” A robotic platform for flow synthesis of organic compounds informed by AI planning.” Science 365, 557(2019):453.

DOI: 10.1126/science.aax1566.

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