Aktualności

Opracowywanie szlaków syntezy złożonych cząsteczek o rozbudowanej stereochemii pozostaje jednym z najtrudniejszych wyzwań w chemii organicznej. Aby zbadać logikę strategiczną stojącą u podstaw takich działań, autorzy zgromadzili i poddali cyfryzacji ponad 3000 klasycznych syntez całkowitych, obejmujących blisko 60 000 etapów; zbiór ten, nazwany AbSynth, jest obecnie dostępny bezpłatnie. Analiza tych danych wykazuje, że planowania syntezy nie można sprowadzić do podejmowania decyzji o charakterze czysto lokalnym, krok po kroku: znane wskaźniki złożoności i funkcje oceny nie zmieniają się monotonicznie wzdłuż trajektorii syntezy, a konwencjonalne heurystyki dotyczące rozrywania wiązań znajdują zastosowanie jedynie sporadycznie i nie zapewniają precyzji niezbędnej do automatyzacji procesu. Badanie dowodzi natomiast, że niemal połowa wszystkich etapów odpowiada strukturalnie nieproduktywnym – lecz strategicznie kluczowym – „płaskowyżom” złożoności szkieletu cząsteczki. Poruszanie się po tych obszarach wymaga od algorytmów retrosyntetycznych stosowania rozumowania wieloetapowego, zamiast polegania na punktowej ocenie kolejnych kroków. Udostępniając czytelny dla maszyn zbiór kompletnych szlaków syntezy, obejmujący okres stulecia, praca ta stanowi fundament rozwoju sztucznej inteligencji w chemii w kierunku osiągnięcia poziomu złożoności charakterystycznego dla planowania prowadzonego przez ludzkich ekspertów.

W projekcie tym wzięło udział kilku doktorantów z naszego instytutu, wielu studentów Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz pracownicy firmy Allchemy Inc.

M. Czuba, K. Barnowski, K. Molga, Zofia Pławecka, A. Wołos, S. Stodółkiewicz, S. Baś, W. Petrykowski, W. Beker, E. Saillard, K. Łęgowski, R. Roszak, P. Kowalczyk, B. Mikulak-Klucznik, P. Janasz, E. Mielke, P. Pietruszewska, M. Łazuchiewicz, S. Wójcik, J. Zabielski, D. Nostkiewicz, G. Smaga, A. Makkawi, L.-P. J.-L. Gadina, J. Skoczek, T. Klucznik, M. Deschamps, A. Żądło-Dobrowolska, M. Michalak, S. Szymkuć, D. T. Gryko, Y. Bilgi-Gadina, B. A. Grzybowski, „AbSynth: A Century of Total Syntheses as a Machine-Readable Resource for Analyzing Strategic Logic in Organic Chemistry”, J. Am. Chem. Soc.