Tradução dos resultados do software de Retrossíntese SYNTHIA® em instruções de síntese automatizadas
O Software de retrossíntese SYNTHIA® pode produzir Vias sintéticas detalhadas para alcançar uma molécula alvo. Estes resultados incluem normalmente tipos de reação, reagentes e referências bibliográficas. Embora sejam facilmente interpretáveis por químicos, não são imediatamente executáveis por robots de laboratório. Para colmatar esta lacuna, é necessário traduzir os planos legíveis por humanos em instruções legíveis por máquinas - diretivas como a distribuição de líquidos, o estabelecimento de temperaturas ou a agitação durante períodos definidos. Conseguir esta tradução não é trivial. Cada passo deve ser padronizado com detalhes que incluem quantidades de reagentes, ordem de adição, escolha do solvente, temperatura e tempo de reação. Atualmente, os químicos realizam frequentemente esta tradução manualmente, escrevendo protocolos, mas o campo está a avançar para a 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 investigadores desenvolveram 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 reacções mais comuns em Química orgânica (animação redutiva, acoplamentos de amida, reacções suzuki, etc.), permitindo aos químicos simplesmente carregar o cartucho de reagente correspondente e a sua amostra, e depois escolher um programa predefinido que determina o tempo, a temperatura e o volume do solvente.
O SYNTHIA aumenta ainda mais estes ganhos de Eficiência ao conceber rotas para reacções que já têm programas/cartuchos Synple chem pré-estabelecidos, permitindo que as etapas de síntese subsequentes sejam automatizadas.
Integração com o hardware do laboratório
Os resultados da retrossíntese também devem ser adaptados às capacidades das plataformas de automação disponíveis. Os diferentes Sintetizadores automatizados variam na sua capacidade de manuseamento de reagentes, tipos de reação suportados e controlos ambientais. Nem todas as vias propostas computacionalmente podem ser executadas em todas as máquinas. Por exemplo, uma via que requer metalação criogénica pode não ser viável num reator robótico de bancada.
É por isso que a compatibilidade da automação se tornou um importante critério de pontuação. Os investigadores Gao e Coley sugeriram que as rotas sintéticas devem ser classificadas não só pela viabilidade química, mas também pela compatibilidade com o hardware. SYNTHIA representa este conceito através da sua compatibilidade com oSintetizador automatizado Synpleque acelera a conceção de rotas com um conjunto personalizado de potenciais vias classificadas para uma determinada molécula alvo. O SYNTHIA pode assim propor rotas filtradas através do sistema Synple, permitindo aos utilizadores selecionar as vias desejadas e programar o sistema para executar etapas de reação individuais.
Sobre as principais estratégias e abordagens na análise retrosintética.
Desafios e desenvolvimentos em curso
Apesar dos progressos significativos, a tradução totalmente automatizada continua a ser um trabalho em curso. Cada passo retrosintético deve ser detalhado num protocolo com condições operacionais. As Referências bibliográficas fornecem-nas frequentemente, mas a extração automática de condições é complexa. Os avanços no processamento de linguagem natural (PNL) e na extração de texto estão a começar a automatizar a extração de detalhes experimentais das publicações, permitindo que os modelos de IA gerem procedimentos executáveis.
Outra abordagem promissora é a utilização de protocolos baseados em modelos: bibliotecas de procedimentos operacionais normalizados para tipos de reação comuns que podem ser preenchidos com reagentes e condições específicos. A integração centrada nos dados reforça ainda mais este processo. Ao registar o resultado de cada execução, os sistemas podem aprender quais os conjuntos de instruções que produzem consistentemente resultados fiáveis, melhorando a precisão da tradução ao longo do tempo.
Em suma, o processo de conversão dos resultados da retrosíntese em instruções de máquina envolve o refinamento das rotas para compatibilidade com o hardware, enriquecendo-as com condições, codificando-as em formatos estruturados e executando-as através de plataformas robóticas. Com os avanços contínuos da IA, da PNL e da automatização, o fosso entre o planeamento e a execução está a diminuir progressivamente. À medida que os laboratórios autónomos 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. Plataformas autónomas 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. Laboratório autónomo 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
