Le thalidomide, un médicament autrefois utilisé pour soulager les nausées matinales chez les femmes enceintes, présente des propriétés distinctes en raison de ses isomères optiques dans le corps: un isomère a un effet sédatif, tandis que l'autre provoque des effets secondaires graves tels que les malformations congénitales. Comme cet exemple l'illustre, des techniques de synthèse organiques précises, qui synthétisent sélectivement uniquement l'isomère optique souhaité, sont cruciales dans le développement de nouveaux médicaments.
Surmonter les méthodes traditionnelles qui ont eu du mal à analyser simultanément plusieurs réactifs, une équipe de recherche a développé la première technologie mondiale pour analyser précisément 21 types de réactifs simultanément. Cette percée, maintenant publiée dans le Journal de l'American Chemical Societydevrait apporter une contribution significative au développement de nouveaux médicaments en utilisant l'IA et les robots.
Les isomères optiques comprennent une paire de molécules avec la même formule chimique qui sont des images miroir les unes des autres et ne peuvent pas être superposées en raison de leur structure asymétrique. Ceci est analogue à une main gauche et droite, qui sont similaires en forme mais ne peuvent pas être parfaitement superposées.
L'équipe de recherche du professeur de Kaist Hyunwoo Kim au Département de chimie a développé une technologie d'innovation d'analyse des isomères optiques adaptée à l'ère de la synthèse autonome dirigée par l'IA. Cette recherche est la première technologie mondiale à analyser avec précision les réactions catalytiques asymétriques impliquant plusieurs réactifs en utilisant simultanément une spectroscopie de résonance magnétique nucléaire à haute résolution (19F RMN). Il devrait apporter des contributions à divers domaines, notamment le développement de nouveaux médicaments et l'optimisation des catalyseurs.
La synthèse autonome dirigée par l'IA est une technologie avancée qui automatise et optimise les processus de synthèse de substances chimiques en utilisant l'intelligence artificielle (IA). Il attire l'attention en tant qu'élément central pour réaliser des environnements de recherche automatisés et intelligents dans les futurs laboratoires. L'IA prédit et ajuste les conditions expérimentales, interprète les résultats et conçoit des expériences ultérieures indépendamment, minimisant l'intervention humaine dans des expériences répétitives et augmentant considérablement l'efficacité de la recherche et l'innovation.
Actuellement, bien que les systèmes de synthèse autonomes puissent automatiser tout, de la conception de la réaction à l'exécution, l'analyse de réaction s'appuie toujours sur le traitement individuel en utilisant l'équipement traditionnel. Cela conduit à des vitesses et des goulots d'étranglement plus lents, ce qui le rend inapproprié pour des expériences répétitives à grande vitesse.
En outre, les techniques de dépistage simultanées multi-substrats proposées dans les années 1990 ont attiré l'attention en tant que stratégie pour maximiser l'efficacité de l'analyse de la réaction. Cependant, les limites des méthodes d'analyse basées sur la chromatographie existante ont limité le nombre de substrats applicables. Dans les réactions de synthèse asymétrique, qui synthétisent sélectivement uniquement l'isomère optique souhaité, analysant simultanément plus de 10 types de substrats était presque impossible.
Pour surmonter ces limites, l'équipe de recherche a développé un 19La technologie de dépistage simultanée multi-substrat basée sur RMN. Cette méthode consiste à effectuer des réactions catalytiques asymétriques avec de multiples réactifs dans un seul récipient de réaction, en introduisant un groupe fonctionnel fluor dans les produits, puis en appliquant leur réactif chiral à cobalt auto-développé pour quantifier clairement tous les isomères optiques en utilisant 19F RMN.
En utilisant l'excellente résolution et sensibilité de 19FNR F, l'équipe de recherche a réussi à réaliser simultanément des réactions de synthèse asymétrique de 21 substrats dans un seul vaisseau de réaction et a mesuré quantitativement le rendement du produit et le rapport isomère optique sans aucune étape de purification distincte.
Le professeur Hyunwoo Kim a déclaré: «Alors que n'importe qui peut effectuer des réactions de synthèse asymétrique avec plusieurs substrats dans un réacteur, analyser avec précision tous les produits a été un problème difficile à résoudre jusqu'à présent. Nous prévoyons que la réalisation de la technologie d'analyse de dépistage multi-substrat de classe mondiale contribue fortement à améliorer les capacités analytiques des plates-formes de synthésie autonomes conduites par Ai-conduites en Ai-conduites.
« Cette recherche fournit une technologie qui peut rapidement vérifier l'efficacité et la sélectivité des réactions catalytiques asymétriques essentielles pour le développement de nouveaux médicaments, et il devrait être utilisé comme un outil analytique de base pour la recherche autonome dirigée par l'IA. »
