AI-invented合成证明像他们实验室首次亮相

“这是第一次,我所知,一个计算机程序预测合成,你去实验室,繁荣!——它的工作原理。“这是Bartosz Grzybowski从韩国蔚山国立科技、韩国和波兰科学院谈论他retrosynthetic工具Chematica。软件,一直辛苦地编程与50000年化学规则,可以评估数以千计的潜在的路线,已经证明,它可以设计实用的八个化合物的合成提供了一个艰难的综合挑战。

我第一次听说Chematica,我有点不相信,但也很兴奋

莎拉吊起,MilliporeSigma

“我第一次听说Chematica,我有点怀疑,但也很兴奋,因为[可能]所有的化学变化,”莎拉说吊起,在MilliporeSigma cheminformatics技术工作,我们的公司最近买了Chematica。Grzybowski吊起,一起领导了这项研究米兰Mrksich来自美国西北大学。‘对我来说,这代表着一个巨大的转变如何临近,有机化学的瞬间补充道。

通常,化学家们依靠他们的经验和知识,它们的化学直觉,想出一个反应序列,构建一个大型分子较小的构件。他们还必须考虑限制等官能团不符合特定的反应。

Grzybowski retrosynthesis,解释说,就像下棋:有许多基本动作。在游戏中,每个开辟了一个新的分支转移到一个不同的结果。但在有机合成的基本动作的数量——基本反应类型是极大的,成千上万的”,他说。每一步合成后约100可能可用下面的步骤,也就是说路线越长越耀眼的数量的可能性。

但化学家是有偏见的,解释道。过去成功的往往是他们去,”她说。Grzybowski Chematica旨在消除这种偏见,压力。算法已经教超过50000规则在过去的15年里,以及意味着导航这个巨大的化学空间和设计有意义的反应序列。

试验场

瞬间说,尽管这一概念看起来很棒,没有数据支持,实际上工作。现在Chematica首次在实验室证明了它的价值。算法找到可行的路线到8分子:六小生物活性化合物,一个重磅药品,一个自然的产品。

早些时候航线大部分六药用化合物低收益率,有人甚至逃避完全合成的尝试。Chematica设计路线反应不足10只使用常见的试剂。然而,团队目标化合物在更高的收益率从1%到60%——在某些情况下提高它在实验室里,花费更少的时间和金钱比先前的尝试。

一些retrosynthetic断开连接软件发现不寻常——比如三分量aza-Henry反应途中单一对映体quinolone-fused内酰胺。的化学家很不舒服在某些情况下执行路径,因为他们不认为他们会成功的基于直觉,“瞬间笑了。但Grzybowski说,游戏的规则是:你不能改变任何retrosynthetic断开连接,你必须遵循通用方法。

有条件的约束

Chematica不给准确的为每个反应条件,仍有一些试验和错误时优化。然而,反映行业的时间和金融限制,团队仅限于五尝试在每个反应和最多70小时完成每个路线。

大片anti-arrhythmia药物dronedarone提出了一个不同的挑战:它的合成受46专利保护。Chematica发现绕过保护反应总收率为专利相同的路线。

里士满萨普昂伯克利加州大学的教授和他的团队,有机会来测试Chematica。“[我们]留下非常深刻的印象(Chematica)功能,”他说。算法是找到顺序pericyclic反应特别有效解决一个特定的结构图案,他补充道。我发现这个项目是更有能力在这方面比人类的认可。”

然而,萨普昂指出的那样,“像人类一样,(程序)是挑战在预测涉及建筑复杂的分子立体微妙之处产生的。他告诉必威体育 红利账户,他的研究团队目前正在路线Chematica建议。

Chematica的下一个大前沿是复杂的天然产物,grzybowsk说。他的团队只是进入收尾阶段,15-step合成一个新孤立的植物生物碱。“我从不认为自己是一个非常称职的有机化学家。这是第一个总合成我的生活,”他激动地说。我认为它有可能真正帮助的人不是科班出身的合成化学家,“瞬间补充道。

Grzybowski急于指出Chematica不应被视为一种威胁化学家的专业知识。算法本身不能教新反应,“我们仍然需要大胆的有机化学家准备挑战等项目Chematica[和]发现非传统的方法,使分子的赞同Mariola我,综合了天然产物在马德里自治大学的西班牙。不过,程序有能力显著加速过程(retrosynthesis),”她说,并补充说她肯定会使用它自己的实验室。

MilliporeSigma已经与工业和学术合作伙伴来测试软件,但希望在今年晚些时候发布商业版。