Computergestützte Schlüsselschrittgenerierung in der Alkaloid-Totalsynthese
In dieser wissenschaftlichen Arbeit aus dem Jahr 2023 nutzten Forscher die SYNTHIA™ Retrosynthese-Software, um die Anzahl der Schritte, die zur Synthese von Stemoamid erforderlich sind, drastisch zu reduzieren. Aus der Zusammenfassung des Papiers geht hervor: „Eine effiziente chemische Synthese ist entscheidend, um den zukünftigen Bedarf an Medikamenten, Materialien und Agrochemikalien zu decken. Die retrosynthetische Analyse mäßig komplexer Moleküle wurde im Laufe der Jahrzehnte automatisiert, doch die kombinatorische Explosion der Routenmöglichkeiten stellte bis vor kurzem Computerhardware und -software vor Herausforderungen. Hier untersuchen wir eine Computerstrategie, die computergestützte Syntheseplanung mit der Bearbeitung molekularer Graphen verbindet, um die Anzahl der zur Herstellung von Alkaloiden erforderlichen Syntheseschritte zu minimieren. Unsere Studie gipfelte in einer enantioselektiven dreistufigen Synthese von (–)-Stemoamid unter Nutzung wichtiger Schlüsselschritte, die in computergenerierten Retrosyntheseplänen mithilfe von Grafikbearbeitungsabständen identifiziert werden konnten.“
Software, die Synthesewege für komplexe Moleküle vorhersagt, wird immer ausgefeilter. Inwieweit die Algorithmen die menschliche Intuition nachbilden oder ergänzen, bleibt jedoch ungewiss. Lin et al. stellten ein kommerzielles Retrosyntheseprogramm mit einem Alkaloid in Frage, für das in der Literatur mehr als 30 Synthesen beschrieben wurden. Der Algorithmus schlug konsequent eine Mannich-Reaktion vor, die in keinem früheren Ansatz enthalten war, obwohl die Nachteile im Rest der Route durch menschliches Eingreifen profitierten. Durch die Entwicklung einer ergänzenden graphbasierten Methode zur Priorisierung wichtiger Schritte erreichten die Autoren die kürzeste Synthese dieses Ziels. –JSY
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