NMR pomocne w projektowaniu eksperymentów chemicznych

Nuklearny Rezonans Magnetyczny (NMR) można wykorzystać do przewidywania możliwych błędów w strukturach syntezowanych cząsteczek na stosunkowo wczesnym etapie, zmniejszając ryzyko niepowodzenia po np. 30 etapach syntezy i strat finansowych.

Spektroskopia NMR jest popularnym narzędziem do określania struktury związków organicznych. W przypadku prostych związków określenie ich struktury jest łatwe, niestety w przypadku skomplikowanych cząsteczek zadanie staje się trudniejsze i mogą się pojawiać błędy w zaproponowanej strukturze.

Ariel Sarotti z Narodowego Uniwersytetu Rosario w Argentynie opracował niedrogą metodę łaczącą dane pochodzące z obliczeniowych i eksperymentalnych widm 13C NMR do wskazywania nieprawidłowych struktur cząsteczek. W metodzie tej wykorzystuje się odpowiednio „wyuczone" sztuczne sieci neuronowe (ANN), które wyszukują odpowiedających sobie fragmentów widma NMR w danych teoretycznych i eksperymentalnych i podejmują na tej podstawie decyzję o tym, czy stuktura jest prawidłowa, czy nie. Aby nauczyć system odnajdywać błędne struktury, użyto 200 cząsteczek ze znanymi prawidłowymi i nieprawidłowymi widmami NMR. Następnie przeprowadzono testy, podczas których sytem wykrył 26 nieprawidłowych struktur naturalnych związków chemicznych. Co ważne, dla użycia opracowanego algorytmu nie potrzeba skomplikowanego oprogramowania, wystarczy zwykły arkusz kalkulacyjny.

Obecnie stosowane metody opierają się na dużej ilości danych, odpowiadających co najmniej dwóm możliwym strukturom. W przypadku, gdy może istnieć tylko jedna struktura, tak naprawdę nie ma jej z czym porównać. Metoda opracowana przez Sarottiego opiera się tylko na jednym zestawie danych teoretycznych i eksperymentalnych. Jak podkreśla autor, nie daje ona 100 procentowej pewności co do prawidłowości struktury, jednak opierając się na stosunkowo niewielkiej liczbie danych można wykryć fragmenty, które mogą być nieprawidłowe, co na wstępie pozwala oszczędzić na czasie syntezy.

(pj)