eBook:
Revolution der grünen Chemie
Nutzung von KI und Automatisierung für nachhaltige Synthese
Dieses von Wiley herausgegebene E-Book untersucht die transformativen Auswirkungen von künstlicher Intelligenz (KI) und Automatisierung auf den Bereich der organischen Chemie, insbesondere im Kontext der nachhaltigen Synthese. Es zeigt, wie KI-gesteuerte Methoden die Synthese komplexer Moleküle revolutionieren, indem sie neue Wege vorschlagen und die Reaktionsbedingungen optimieren. Die Integration von maschinellem Lernen und von Experten kodierten Reaktionsregeln verbessert die Genauigkeit und Effizienz der retrosynthetischen Planung, was eine schnellere Entdeckung von Medikamenten und die Entwicklung umweltfreundlicher chemischer Prozesse ermöglicht. Das ebook unterstreicht das Potenzial von KI und Automatisierung, um die Umweltauswirkungen der chemischen Synthese zu verringern, die Ressourcennutzung zu verbessern und die Entwicklung neuer therapeutischer Wirkstoffe zu beschleunigen.
Was Sie lernen werden:
- Entdecken Sie, wie KI den Prozess der Arzneimittelentwicklung durch Automatisierung rationalisiert.
- Erfahren Sie mehr über die Präzisionsverbesserungen bei chemischen Reaktionen durch KI-Planung.
- Verstehen Sie, wie KI und Robotik den menschlichen Einsatz bei komplexen chemischen Synthesen minimieren.
- Erforschen Sie, wie computergestützte Analysen Industrieabfälle in nützliche Chemikalien verwandeln.
- Erhalten Sie einen Einblick, wie KI die Synthese neuer Verbindungen schnell optimiert.
Inhaltsübersicht
- Seite 4 - Einleitung
Dr. Ewa Gajewska - Seite 6 - Synthetische Automationen: Eine Revolution von der Steinzeit zur Neuzeit
Angepasst von Fang, G., Lin, D.-Z. und Liao, K. - Seite 9 - Computergestützte Analyse der synthetischen Planung: Vergangenheit und Zukunft
Angepasst von Wang, Z., Zhang, W. und Liu, B. - Seite 12 - Die Synergie zwischen Experten- und maschinellen Lernansätzen ermöglicht eine verbesserte retrosynthetische Planung
Angepasst von Badowski T., et al. - Seite 15 - Computergestütztes Design nachhaltiger Synthesen von Pharmazeutika und Agrochemikalien aus Industrieabfällen.
Angepasst von Le Pogam, P., et al. - Seite 18 - Künstliche Intelligenz-gesteuerte organische Synthese - Auf dem Weg zur autonomen Synthese?
Nach Empel, C. und Koenigs, RM - Seite 21 - Mit computergestützter Syntheseplanung die Chemie von morgen erschließen
Interview mit Professor Tim Cernak
Einführung
von Dr. Ewa Gajewska
In der sich rasch entwickelnden Landschaft des wissenschaftlichen und industriellen Fortschritts ist das Streben nach Innovation ungebrochen. In dem Maße, in dem sich die Industrie um die Entwicklung neuer Produkte und Verfahren bemüht, treten zwei kritische Überlegungen zutage: der Schutz des geistigen Eigentums und die Einführung nachhaltiger Praktiken. In diesem dynamischen Kontext hat sich die Integration des computergestützten Synthesedesigns (CASD) als ein leistungsfähiges Innovationswerkzeug erwiesen.
Hier finden Sie mehrere Artikel, die sich mit den Synergien zwischen modernsten CASD-Techniken und der Förderung von Innovationen bei gleichzeitiger Förderung umweltbewusster Praktiken befassen. Dieses eBook bietet einen Überblick über das computergestützte Synthesedesign in Vergangenheit und Gegenwart sowie Beispiele für bahnbrechende Entwicklungen und Anwendungen, die auf Nachhaltigkeit ausgerichtet sind und zeigen, wie CASD durch den Einsatz fortschrittlicher Algorithmen, datengestützter Erkenntnisse und prädiktiver Modellierung Forschern die Möglichkeit gibt, die Entwicklung und Optimierung chemischer Syntheseprozesse zu rationalisieren.
Außerdem wollen wir die zentrale Rolle von CASD bei der Förderung der grünen Chemie beleuchten - einer Disziplin, die sich der Minimierung der Umweltauswirkungen chemischer Prozesse widmet. Dieses eBook unterstreicht, wie CASD bei der Identifizierung umweltfreundlicher Reaktionswege, der Reduzierung der Abfallerzeugung und der Optimierung der Ressourcennutzung helfen kann. Durch den Einsatz von CASD als Instrument zur Unterstützung der grünen Chemie kann die Industrie nicht nur ihr Nachhaltigkeitsprofil verbessern, sondern auch einen Beitrag zu einer ökologisch ausgewogeneren Welt leisten.
Industrielle Prozesse führen häufig zu einem erheblichen Abfallaufkommen, das zu Umweltverschmutzung, Mülldeponien und Ressourcenverschwendung beiträgt. Herkömmliche Methoden der Abfallbewirtschaftung umfassen die Entsorgung oder Verbrennung, die beide negative Auswirkungen auf die Umwelt haben. Das Konzept der Kreislaufwirtschaft, bei dem Abfall als Ressource betrachtet wird, gewinnt jedoch zunehmend an Bedeutung. CASD spielt eine zentrale Rolle bei der Ermöglichung dieses Übergangs, indem es die Umwandlung von Abfällen in wertvolle Produkte erleichtert und so den Bedarf an neuen Ressourcen verringert. Dies wird durch die Kombination von computergestütztem Design (CAD), computergestützter Chemie und Nachhaltigkeitsmetriken erreicht, um Forscher und Ingenieure bei der Entwicklung umweltfreundlicher Syntheseprozesse zu unterstützen, die das Abfallaufkommen und die Umweltbelastung reduzieren.
Darüber hinaus enthalten wir mehrere Artikel, die sich mit der Entwicklung des computergestützten Synthesedesigns befassen und dessen zukünftige Integration in die automatisierte Synthese betrachten. Die Zukunft der automatisierten Synthese ist sehr vielversprechend und wird von Fortschritten in den Bereichen Technologie, künstliche Intelligenz und Nachhaltigkeit bestimmt. Es gibt mehrere Trends und Entwicklungen, die die Landschaft der automatisierten Synthese prägen werden. Die Integration von Techniken der künstlichen Intelligenz (KI) und des maschinellen Lernens (ML) wird in der automatisierten Synthese eine zentrale Rolle spielen. Diese Technologien können große Datenmengen analysieren, Reaktionsergebnisse vorhersagen, Reaktionsbedingungen optimieren und neue Synthesewege vorschlagen. KI-gesteuerte Systeme können sowohl aus erfolgreichen als auch aus misslungenen Reaktionen lernen, was zu effizienteren und innovativeren Prozessen führt. Mit Robotersystemen und automatisierten Instrumenten ausgestattete Labors ermöglichen es den Forschern, eine große Anzahl von Experimenten gleichzeitig durchzuführen und verschiedene Aufgaben wie die Probenvorbereitung, die Zugabe von Reagenzien und die Datenerfassung zu übernehmen, so dass den Forschern mehr Zeit für komplexere und kreativere Aufgaben zur Verfügung steht.
Die Zukunft der chemischen Synthese ist gekennzeichnet durch die Integration von Spitzentechnologien, nachhaltigkeitsorientierten Ansätzen und erhöhter Effizienz. Da die Automatisierung den Bereich der Chemie weiter revolutioniert, können Forscher und Industrie mit einem rationaleren, innovativeren und umweltbewussteren Ansatz für die chemische Synthese rechnen. Wenn man einen ganzheitlichen, ökologischen Ansatz verfolgt, ist das computergestützte nachhaltige Synthesedesign (CASSD) ein leistungsstarkes Werkzeug, das Innovation und Nachhaltigkeit miteinander verbindet. Seine Anwendung bei der Umwandlung von Industrieabfällen in wertvolle Produkte steht im Einklang mit den Grundsätzen einer Kreislaufwirtschaft und ebnet den Weg für eine grünere, effizientere Zukunft. In dem Maße, wie die Industrie CASSD-Praktiken einführt, können wir mit einer erheblichen Verringerung des Abfallaufkommens, des Energieverbrauchs und der Umweltbelastung rechnen, was uns einer wirklich nachhaltigen Industrielandschaft näher bringt.
Dr. Ewa Gajewska
Leiterin des Produktmanagements
SYNTHIA® Retrosynthese-Software, Digitale Chemie
Synthetische Automationen
Eine Revolution von der Steinzeit zur Neuzeit: Die Entwicklung der synthetischen Chemie hat sich von arbeitsintensiven manuellen Methoden zu fortschrittlichen automatisierten Systemen entwickelt, die durch Innovationen im Bereich der künstlichen Intelligenz und Robotik vorangetrieben werden. Diese Technologien rationalisieren die Prozesse, erhöhen die Effizienz und verkürzen die Zeit, die für komplexe chemische Synthesen benötigt wird.
Originalartikel
Fang, G., Lin, D.-Z. und Liao, K. (2023), Synthetic Automations: Eine Revolution von der "Steinzeit" zur Neuzeit. Chin. J. Chem., 41: 1075-1079. https://doi.org/10.1002/cjoc.202200713
Computergestützte Analyse der synthetischen Planung
Vergangenheit und Zukunft: Computergestützte Werkzeuge haben die Syntheseplanung durch die Verbesserung der Präzision und Geschwindigkeit der chemischen Synthese erheblich verändert. Die Weiterentwicklung dieser Werkzeuge verspricht eine noch stärkere Integration mit künstlicher Intelligenz und ebnet den Weg für anspruchsvollere und effizientere Synthesestrategien.
Originalartikel
Wang, Z., Zhang, W. and Liu, B. (2021), Computational Analysis of Synthetic Planning: Past and Future. Chin. J. Chem., 39: 3127-3143. https://doi.org/10.1002/cjoc.202100273
Synergie zwischen Experten- und maschinellen Lernansätzen ermöglicht eine verbesserte retrosynthetische Planung
Die Kombination von Expertenwissen und maschinellem Lernen schafft eine leistungsstarke Synergie, die die Genauigkeit und Kreativität der retrosynthetischen Planung verbessert. Dieser Ansatz ermöglicht es Chemikern, innovative Wege zu entdecken, die mit traditionellen Methoden allein nicht zu erkennen wären.
Originalartikel
T. Badowski, E. P. Gajewska, K. Molga, B. A. Grzybowski, Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 725.
Computergestütztes Design nachhaltiger Synthesen von Pharmazeutika und Agrochemikalien aus Industrieabfällen
Mithilfe von computergestütztem Design können Chemiker nachhaltige Synthesewege entwickeln, die Industrieabfälle in wertvolle pharmazeutische und agrochemische Produkte umwandeln. Dieser Ansatz reduziert nicht nur die Umweltbelastung, sondern optimiert auch die Ressourcennutzung und die Kosteneffizienz.
Originalartikel
P. Le Pogam, N. Papon, M. A. Beniddir, V. Courdavault, ChemSusChem 2022, 15, e202201125.
Künstliche Intelligenz-gesteuerte organische Synthese - auf dem Weg zur autonomen Synthese?
Die KI-gesteuerte organische Synthese nähert sich rasch dem Ziel einer autonomen Synthese, bei der nur noch ein minimaler menschlicher Eingriff erforderlich ist. Diese Entwicklungen haben das Potenzial, das Feld zu revolutionieren, indem sie eine effizientere und skalierbare chemische Produktion ermöglichen.
Originalartikel
C. Empel, R. M. Koenigs, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 17114.
Mit computergestützter Syntheseplanung die Chemie von morgen erschließen
Professor Tim Cernak beleuchtet das transformative Potenzial der computergestützten Syntheseplanung für die Revolutionierung der chemischen Forschung und Entwicklung. Durch den Einsatz fortschrittlicher Computertechniken können Chemiker neue Möglichkeiten für die Entwicklung innovativer Verbindungen und Materialien erschließen.
