机器人化学家探索化学空间

能够将化学处理和在线光谱与实时反馈和分析相结合，格拉斯哥大学的新型“机器人化学家”彻底改变了传统化学。它不是预先计划合成一种选定的化合物，而是旨在生成一系列化学复杂和多样化的产品——所有这些都没有事先的化学“知识”。

李·克罗宁他说，这个项目的目的是“制造一个跟随反应而不是分子的机器人”，他补充说，如果这个模型得到更广泛的应用，它可能“不仅能发现新的分子，还能发现新的反应性和新的反应序列”。

在物理上，机器人由一系列注射泵、反应器歧管和两个在线分析仪器组成——一个红外光谱仪和一个质谱仪——它们都通过专门设计的软件连接在一起。一旦启动并提供试剂，它就可以开始基于一系列增量步骤进行反应性筛选。从四种可能的试剂开始，每一种试剂都通过三个反应歧管进行测试。每次反应后，采用红外光谱并与初始底物的光谱进行比较。这种比较决定了“反应选择值”(RSI)。一旦所有潜在的组合都被测试过，具有最高RSI值的配对被选中，继续进行重复该过程的下一步。

克罗宁及其同事使用核心分子1,3-环戊二烯演示了该系统。这是特别选择的能力，经历三个主要步骤:Diels-Alder反应，还原性胺化和酰胺形成。选择这些反应是因为它们的复杂性不断增加——每一步都为算法提供了更大的挑战，并证明了以反应性为目标的潜力，而不是追求更传统的搜索特定分子身份的目标。

为了充分评估路径的反应性，机器人化学家在三种不同的反应温度和停留时间下进行了一系列实验。在所有情况下，人们发现该系统在反应性最强的途径的选择方面产生了准确和可靠的结果。这一准确性的确认使进一步研究机器人化学家进行日益复杂的反应的潜力成为可能。克罗宁说:“这是我第一次探索化学空间，在没有编程的情况下寻找复杂性的实验之一。”“在我看来，如果你把试剂放在一起，然后观察它们的反应性，你可能会得到非常有趣的结果。”

评论说，将这种自动合成技术与药物设计结合起来的商业驱动力很大罗斯金来自英国曼彻斯特大学，他还开发了一种机器人科学家自主地进行反应。他补充说:“有几件事推动了这种改进”，比如化学和计算机科学可用硬件和软件的持续发展。克罗宁同样对这项技术的未来持乐观态度:对他来说，唯一的限制是“实际的液体和材料处理，以及化学家的偏见。”