电子书：

绿色化学革命

利用人工智能和自动化实现可持续合成

这本由 Wiley 出版的电子书探讨了人工智能 (AI) 和自动化对有机化学领域的变革性影响，尤其是在可持续合成方面。书中重点介绍了人工智能驱动的方法如何通过提出新分子途径和优化反应条件，彻底改变复杂分子的合成。机器学习与专家编码的反应规则相结合，提高了逆合成规划的准确性和效率，促进了药物的快速发现和生态友好型化学工艺的开发。电子书强调了人工智能和自动化在减少化学合成对环境的影响、提高资源利用率和加速创造新的治疗化合物方面的潜力。

您将学到什么：

  • 了解人工智能如何通过自动化简化药物开发流程。
  • 关于人工智能规划如何提高化学反应的精确度。
  • 了解人工智能和机器人技术如何在复杂的化学合成中最大限度地减少人工投入。
  • 探索计算分析如何将工业废料转化为有用的化学品。
  • 深入了解人工智能如何快速优化新化合物的合成。

目录

  • 第 4 页 - 引言
    Ewa Gajewska 博士
  • 第 6 页 - 合成自动化：从石器时代到现代的革命
    改编自Fang, G., Lin, D.-Z. 和 Liao, K.
  • 第 9 页 - 合成规划的计算分析：过去与未来
    改编自 Wang, Z., Zhang, W. 和 Liu, B.
  • 第 12 页--专家与机器学习方法的协同作用可改进逆向合成规划
    改编自 Badowski T.等人.

  • 改编自Le Pogam, P.,et al.
  • 第 18 页--人工智能驱动的有机合成--走向自主合成之路？
    改编自 Empel, C. 和 Koenigs, RM
  • 第 21 页 - 利用计算机辅助合成设计开启明日化学
    Tim Cernak 教授访谈录

导言
作者：Ewa Gajewska 博士

在科学和工业进步飞速发展的今天，对创新的追求永无止境。随着各行各业努力创造新产品和新工艺，出现了两个关键的考虑因素：保护知识产权（IP）和采用可持续发展的做法。在这一动态背景下，计算机辅助合成设计（CASD）已成为创新的有力工具。

在此，我们收录了几篇文章，深入探讨了尖端 CASD 技术与推动创新同时培养环保意识之间的协同作用。本电子书概述了计算机辅助化学合成设计的过去和现在，并列举了与可持续发展相一致的突破性发展和应用实例，展示了 CASD 如何利用先进的算法、数据驱动的洞察力和预测建模，帮助研究人员简化化学合成工艺的设计和优化。

我们还旨在阐明 CASD 在促进绿色化学--一门致力于最大限度减少化学过程对环境影响的学科--中发挥的关键作用。这本电子书强调了 CASD 如何帮助确定对环境无害的反应途径、减少废物产生和优化资源利用。通过将 CASD 作为绿色化学支持工具，各行业不仅可以增强其可持续发展能力，还能为建设一个生态更加平衡的世界做出贡献。

工业生产过程往往会产生大量废物，造成污染、垃圾填埋和资源浪费。传统的废物管理方法包括处理或焚烧，这两种方法都会对环境造成负面影响。然而，将废物视为资源的循环经济概念正日益受到重视。中国航天发展有限公司通过促进将废弃物转化为有价值的产品，从而减少对原始资源的需求，在实现这一转变方面发挥着举足轻重的作用。为此，我们结合计算机辅助设计 (CAD)、计算化学和可持续发展指标的力量，指导研究人员和工程师设计生态友好型合成工艺，以减少废物的产生和对环境的影响。

此外，我们还收录了几篇文章，探讨计算机辅助合成设计的发展，并考虑其未来与自动合成的整合。在技术进步、人工智能和可持续发展等因素的推动下，自动化合成的未来充满希望。展望未来，有几种趋势和发展可能会塑造自动合成的格局。人工智能（AI）和机器学习（ML）技术的融合将在自动合成中发挥举足轻重的作用。这些技术可以分析海量数据，预测反应结果，优化反应条件，并提出新颖的合成路线。人工智能驱动的系统可以从成功和失败的反应中学习，从而实现更高效、更创新的工艺。配备机器人系统和自动化仪器的实验室可以让研究人员同时进行大量实验，并处理样品制备、试剂添加和数据收集等各种任务，从而让研究人员有更多时间从事更复杂和更具创造性的任务。

未来化学合成的特点是整合尖端技术、以可持续发展为导向的方法和提高效率。随着自动化不断给化学领域带来革命性的变化，研究人员和工业界可以预见，化学合成方法将更加精简、创新和环保。从整体生态角度出发，计算机辅助可持续合成设计（CASSD）被定位为协同创新和可持续发展的强大工具。它在将工业废弃物转化为有价值产品方面的应用符合循环经济的原则，并为更环保、更高效的未来铺平了道路。随着各行各业继续采用 CASSD 方法，我们可以预见废物产生量、能源消耗和环境影响将大幅减少，从而推动我们向真正可持续的工业格局迈进。

Ewa Gajewska 博士
数字化学公司产品管理负责人
SYNTHIA®逆合成软件

合成自动化

从石器时代到现代的革命：在人工智能和机器人技术创新的推动下，合成化学的发展已从劳动密集型手工方法过渡到先进的自动化系统。这些技术正在简化流程、提高效率并缩短复杂化学合成所需的时间。

原文

Fang, G., Lin, D.-Z. and Liao, K. (2023), Synthetic Automations：从 "石器时代 "到现代的革命》。Chin.化学学报》，41：1075-1079。 https://doi.org/10.1002/cjoc.202200713

合成规划的计算分析

过去与未来：计算工具提高了化学合成的精度和速度，从而极大地转化了合成设计。随着这些工具的不断发展，它们有望与人工智能进行更大的整合，为更复杂、更高效的合成策略铺平道路。

原文

Wang, Z., Zhang, W. and Liu, B. (2021)，《合成规划的计算分析》：过去与未来》。Chin.化学学报》，39: 3127-3143。 https://doi.org/10.1002/cjoc.202100273


专家与机器学习方法的协同作用可改进逆向合成规划

将专家知识与机器学习相结合可产生强大的协同作用，从而提高逆向合成规划的准确性和创造性。这种方法使化学家们能够发现仅靠传统方法可能无法发现的创新途径。

原创文章

T. Badowski, E. P.Badowski, E. P. Gajewska, K. Molga, B. A. Grzybowski,Angew.Chem.Int.Ed. 2020,59, 725.

从工业废料中可持续合成药物和农用化学品的计算机辅助设计

利用计算机辅助设计，化学家可以开发出可持续的合成路线，将工业废料转化为有价值的医药和农用化学品。这种方法不仅能减少对环境的影响，还能优化资源利用和成本效率。

原创文章

P.Le Pogam, N. Papon, M. A. Beniddir, V. Courdavault,ChemSusChem 2022,15, e202201125.


人工智能驱动的有机合成--走向自主合成之路？

人工智能驱动的有机合成正朝着自主合成的目标快速前进，在这一过程中只需极少的人工干预。这些发展通过实现更高效和可扩展的化学生产，有可能给该领域带来革命性的变化。

原文地址：

C.Empel, R. M. Koenigs,Angew.Chem.Int.Ed. 2019,58, 17114.


利用计算机辅助合成设计开启明日化学之路

Tim Cernak 教授重点介绍了计算机辅助合成设计在彻底改变化学发现和开发方面的转化潜力。通过利用先进的计算技术，化学家可以为创造创新化合物和材料开启新的可能性。