Introducción

 

Los bloques de construcción química son los sustratos sobre los que se construyen las vías sintéticas. En el análisis retrosintético, los químicos deconstruyen una molécula diana mediante una serie de desconexiones lógicas hasta llegar a precursores más sencillos y fácilmente disponibles. La viabilidad y creatividad de estas rutas sintéticas están directamente influidas por la disponibilidad y diversidad de estos componentes básicos. El acceso a una amplia gama de compuestos accesibles comercialmente permite a los químicos diseñar rutas sintéticas novedosas, eficaces y más cortas, una ventaja que resulta especialmente crítica en los entornos acelerados del descubrimiento y desarrollo de fármacos.

 

El papel de los Bloques de construcción química en la planificación retrosintética

 

La retrosíntesis, como enfoque estratégico de laPlanificación de la síntesisgira en torno a la reducción de moléculas complejas a componentes más simples. El objetivo final es identificar una vía viable que termine en componentes químicos disponibles en el mercado o fácilmente sintetizables. Estos reactivos finales sirven como anclajes críticos para la viabilidad de la ruta.

Tradicionalmente, la retrosíntesis dependía en gran medida de la intuición y la experiencia de los químicos sintéticos. Sin embargo, las modernas herramientas de planificación de síntesis asistida por ordenador (CASP), como la plataforma SYNTHIA®, amplían esta capacidad explorando algorítmicamente numerosas estrategias de desconexión. Estas plataformas dan prioridad a las rutas retrosintéticas que concluyen con compuestos disponibles. Si una ruta propuesta termina en un compuesto que no puede obtenerse, se clasifica como "no resuelta", lo que subraya la importancia de contar con bibliotecas de bloques de construcción sólidas y accesibles en la planificación computacional para laoptimización de la síntesis.

 

Ampliación de las Bibliotecas químicas de bloques de construcción para desentrañar rutas novedosas

 

Aumentar la diversidad de las bibliotecas de bloques de construcción altera fundamentalmente el espacio de soluciones disponible para los algoritmos retrosintéticos. Un amplio catálogo de materiales de partida aumenta la probabilidad de identificar desconexiones más creativas y no obvias. SYNTHIA®, por ejemplo, integra una base de datos de más de 12 millones de compuestos disponibles en el mercado, lo que amplía considerablemente el campo de soluciones sintéticas innovadoras.

Esta capacidad de identificar rutas a través de productos intermedios menos convencionales pero disponibles es transformadora. Por ejemplo, en lugar de sintetizar un fragmento clave mediante secuencias de varios pasos, los químicos pueden descubrir que el fragmento existe como bloque de construcción adquirible. En tales casos, la síntesis puede comprimirse, ahorrando tiempo y recursos. Las herramientas informáticas permiten explorar rápidamente este espacio químico ampliado, evaluando sistemáticamente nuevas vías que no sería práctico explorar manualmente.

 

Retos en la selección y accesibilidad de los bloques de construcción química

 

A pesar de lo prometedor de las vastas bibliotecas de bloques de construcción, sigue habiendo problemas prácticos. La disponibilidad debe interpretarse no sólo como "existe en una base de datos", sino como "accesible a un coste, pureza y plazo de entrega razonables". En ocasiones, los planes generados por ordenador pueden proponer productos intermedios teóricamente viables pero comercialmente impracticables. Integrar bases de datos de proveedores y datos de costes actualizados es esencial para superar esta limitación.

SYNTHIA® aborda esta cuestión incorporando metadatos de compra y "recetas" de procedimiento para cada ruta que sugiere. Estas incluyen listas de reactivos, disolventes y condiciones, ofreciendo a los químicos información práctica para la aplicación a escala de laboratorio. Además, la plataforma puede filtrar las rutas en función de las restricciones definidas por el usuario, como los inventarios internos o los requisitos normativos. Esta funcionalidad garantiza que las síntesis generadas no sólo sean teóricamente elegantes, sino también ejecutables en la práctica.

 

Descubrimiento de bloques de construcción química asistido por IA con SYNTHIA

 

La inteligencia artificial aumenta la planificación retrosintética al permitir una enumeración exhaustiva e imparcial de las posibles desconexiones. SYNTHIA® emplea un motor híbrido que combina reglas de expertos con modelos de aprendizaje automático para navegar por redes de reacción complejas. Este enfoque aumenta la probabilidad de descubrir vías innovadoras que terminen en bloques de construcción viables.

Una ventaja clave de los sistemas basados en IA es su capacidad para comparar múltiples escenarios de rutas utilizando métricas cuantitativas: número de pasos, complejidad sintética y probabilidad global de éxito. Las rutas en las que intervienen componentes poco comunes o poco convencionales pueden tener una puntuación favorable si producen resultados más eficientes. De este modo, los químicos pueden plantearse estrategias que se aparten del pensamiento convencional, con el apoyo de una sólida validación computacional. En pruebas comparativas, SYNTHIA® ha demostrado un rendimiento superior a la hora de generar síntesis procesables en diversos objetivos.

 

Consideraciones sobre sostenibilidad y Química verde

 

Las herramientas modernas de retrosíntesis también incorporan principios de Química verdeincluyendo métricas como la economía atómica. La huella medioambiental de los reactivos e intermedios influye cada vez más en la selección de los bloques de construcción. SYNTHIA® permite planificar la síntesis teniendo en cuenta la sostenibilidad etiquetando los componentes básicos con indicadores de impacto ambiental, lo que ayuda a los usuarios a priorizar las rutas con menor coste ecológico.

Además, la externalización de la preparación de sustancias intermedias complejas a proveedores con procesos de fabricación certificados como ecológicos puede reducir aún más los residuos de laboratorio y el consumo de energía. Por el contrario, las vías que dependen de precursores peligrosos o no sostenibles pueden perder prioridad. La integración de los datos de abastecimiento de sustancias químicas con las evaluaciones de sostenibilidad permite diseñar síntesis que no sólo son innovadoras y eficientes, sino también responsables desde el punto de vista medioambiental.

 

Reflexiones finales

 

El acceso a una biblioteca de componentes químicosbiblioteca de bloques de construcción química está reconfigurando la estrategia retrosintética. La convergencia de sólidas herramientas CASP y amplias bases de datos de bloques de construcción -ejemplificadas por la plataforma SYNTHIA®- está permitiendo a los químicos explorar nuevas regiones del Espacio químico, agilizar la planificación de la síntesis y acelerar los procesos de desarrollo de compuestos. Al integrar el coste, la disponibilidad y la sostenibilidad en la lógica retrosintética, plataformas como SYNTHIA® representan un nuevo estándar en el diseño de síntesis inteligente.

 

Referencias

1. Torren-Peraire, P., Verhoeven, J., Herman, D. et al. Improving route development using convergent retrosynthesis planning. J Cheminform 17, 26 (2025).https://doi.org/10.1186/s13321-025-00953-1
2. Watson, I.A., Wang, J. & Nicolaou, C.A. Implementación de un algoritmo de análisis retrosintético. J Cheminform 11, 1 (2019).https://doi.org/10.1186/s13321-018-0323-6
3. Back, S., Aspuru-Guzik, A., Ceriotti, M. et al. Accelerated chemical science with AI, Digital Discovery, 3(1). (2024).https://doi.org/10.1039/D3DD00213F