Tradução das saídas do software de Retrossíntese SYNTHIA® em instruções de síntese automatizada
Softwares de retrossíntese SYNTHIA® podem gerar Vias sintéticas detalhadas para alcançar uma molécula alvo. Normalmente, esses resultados incluem tipos de reação, reagentes e referências bibliográficas. Embora sejam facilmente interpretáveis por químicos, não são imediatamente executáveis por robôs de laboratório. Para preencher essa lacuna, é necessário traduzir planos legíveis por humanos em instruções legíveis por máquinas - diretrizes como distribuição de líquidos, ajuste de temperaturas ou agitação por períodos definidos. Conseguir essa tradução não é trivial. Cada etapa deve ser padronizada com detalhes que incluem quantidades de reagentes, ordem de adição, escolha do solvente, temperatura e tempo de reação. Atualmente, os químicos costumam fazer essa tradução manualmente, escrevendo protocolos, mas o campo está se movendo em direção à integração direta entre software e hardware.
Padronização de receitas sintéticas
Uma abordagem para reduzir essa lacuna é a criação de formatos padronizados e legíveis por máquina para receitas químicas. Os pesquisadores desenvolveram até mesmo linguagens de programação química que codificam os procedimentos laboratoriais de forma estruturada. Por exemplo, o Synple chem é um Sintetizador automatizado de bancada com um protocolo de reação padronizado para as reações mais comuns em Química orgânica (animação redutiva, acoplamentos de amida, reações suzuki etc.), permitindo que os químicos simplesmente carreguem o cartucho de reagente correspondente e sua amostra e, em seguida, escolham um programa predefinido que determina o tempo, a temperatura e o volume do solvente.
O SYNTHIA aumenta ainda mais esses ganhos de Eficiência ao projetar rotas para reações que já têm programas/cartuchos Synple chem pré-estabelecidos, permitindo que as etapas subsequentes da síntese sejam automatizadas.
Integração com o hardware do laboratório
Os resultados da retrossíntese também devem ser adaptados aos recursos das plataformas de automação disponíveis. Diferentes Sintetizadores automatizados variam em sua capacidade de manuseio de reagentes, tipos de reação suportados e controles ambientais. Nem toda rota proposta computacionalmente pode ser executada em todas as máquinas. Por exemplo, uma rota que requer metalação criogênica pode não ser viável em um reator robótico de bancada.
É por isso que a compatibilidade da automação se tornou um importante critério de pontuação. Os pesquisadores Gao e Coley sugeriram que as rotas sintéticas deveriam ser classificadas não apenas pela viabilidade química, mas também pela compatibilidade com o hardware. O SYNTHIA representa esse conceito por meio de sua compatibilidade com oSintetizador automatizado Synpleque acelera o design de rotas com um conjunto personalizado de possíveis rotas classificadas para uma determinada molécula alvo. O SYNTHIA pode, portanto, propor rotas filtradas pelo sistema Synple, permitindo que os usuários selecionem as vias desejadas e programem o sistema para executar etapas de reação individuais.
Sobre as principais estratégias e abordagens da análise retrosintética, saiba mais aqui.
Desafios e desenvolvimentos em andamento
Apesar do progresso significativo, a tradução totalmente automatizada continua sendo um trabalho em andamento. Cada etapa retrossintética deve ser detalhada em um protocolo com condições operacionais. As Referências bibliográficas geralmente fornecem essas condições, mas extraí-las automaticamente é complexo. Os avanços no processamento de linguagem natural (PLN) e na mineração de texto estão começando a automatizar a extração de detalhes experimentais das publicações, permitindo que os modelos de IA gerem procedimentos executáveis.
Outra abordagem promissora é o uso de protocolos baseados em modelos: bibliotecas de procedimentos operacionais padrão para tipos de reação comuns que podem ser preenchidos com reagentes e condições específicos. A integração centrada em dados fortalece ainda mais esse processo. Ao registrar o resultado de cada execução, os sistemas podem aprender quais conjuntos de instruções produzem resultados confiáveis de forma consistente, melhorando a precisão da tradução ao longo do tempo.
Em resumo, o processo de conversão de resultados de retrosíntese em instruções de máquina envolve o refinamento de rotas para compatibilidade de hardware, enriquecendo-as com condições, codificando-as em formatos estruturados e executando-as por meio de plataformas robóticas. Com os avanços contínuos em IA, PNL e automação, a lacuna entre o planejamento e a execução está diminuindo constantemente. À medida que os laboratórios autônomos evoluem,os resultados do software de Retrossíntese SYNTHIA® podem, cada vez mais, fluir diretamente para a execução robótica, eliminando a fronteira entre saber o que fazer e executá-lo.
Referências
- Gao W, Raghavan P, Coley CW. Autonomous platforms for data-driven organic synthesis (Plataformas autônomas para síntese orgânica orientada por dados). Nat Commun. 2022 Feb 28;13(1):1075. doi: 10.1038/s41467-022-28736-4.
- Chen, J.; Xu, Q. Artificial intelligence-driven autonomous laboratory for accelerating chemical discovery (Laboratório autônomo orientado por inteligência artificial para acelerar a descoberta de produtos químicos). Chem. Synth. 2025, 5, 76. https://dx.doi.org/10.20517/cs.2025.66
