在科技飞速发展的今天，人工智能技术在各个领域都展现出了巨大的潜力。在化学合成领域，Synthia作为一款具有创新性的软件，正逐渐改变着化合物合成路线设计的方式。它为化学家和药化从业者提供了强大的工具，能够快速设计复杂化合物的合成路线，优化已知化合物的合成工艺。本文将从Synthia的软件介绍、操作方法以及实际应用三个方面进行详细阐述，带您深入了解这款软件的魅力。
Synthia 软件介绍
SYNTHIA™是默克Sigma-Aldrich推出的逆合成软件，前身为 “Chematica”，能够设计可反推至商用起始原料的合成路线。软件由有机化学家和计算机科学家历经18年精心设计而成，采用基于默克反应规则数据库的精细算法。
该数据库目前已包含10万多种手动编码的反应规则，并且仍在不断扩大。利用SYNTHIA™可以自定义搜索条件，如起始材料可售、成本、毒性、步骤数等，对已知或者全新分子进行合成路线设计，并评估所有给定路线的可能性且按评分排序，可对路线做多次优化。可应用与于复杂化合物、天然产物和全新药物分子的合成路线快速设计；已知化合物的合成工艺路线优化。路线设计时能够考虑到兼顾不兼容基团、基团保护与脱保护、区域和立体选择性、空间位阻和电子效应等因素。
针对每个分析步骤，SYNTHIA™不仅关注反应中的局部相互作用和化合物骨架构建，提供立体和区域选择性反应，还考虑整个分子以及潜在冲突和选择性问题。SYNTHIA™探索创新和已知的解决方案，排除不可行选择，为化学研究人员提供更有前景的合成路线。经实验室合成验证，SYNTHIA™能够针对已知分子和全新分子发现可以精简合成步骤、提高产量并降低成本的可靠路线。
软件提供自动化逆合成分析和人工逆合成分析两大设计模块，让用户可以根据自己的需求选择合适的分析方式。
Synthia操作方法
各位用户可以在synthia官网（https://researchgrantsandchallenges.com/login）注册账号，并获取软件的使用权限。参加线上体验活动，可以获得免费试用账号和专业工程师的指导。
具体步骤
1. 定义目标分子：打开Synthia软件后，用户首先需要输入目标化合物的结构信息。可以通过绘制化学结构、导入分子文件等方式来完成。软件支持多种常见的化学结构文件格式，方便用户进行操作，且有三种模式供用户选择。
2. 设置搜索条件：根据自己的需求，用户可以自定义搜索条件。例如，可以设置反应步数的限制、起始物料的选择范围、反应类型的偏好等。
3. 进行逆合成分析：设置好搜索条件后，点击分析按钮，软件将开始进行逆合成分析。在分析过程中，软件会根据数据库中的反应规则，逐步将目标分子拆解为起始物料，并生成可能的合成路线。结果有各种可视化展示方式，用户可根据自身喜好选择。
4. 查看和评估合成路线：分析完成后，软件会展示出一系列可能的合成路线。用户可以查看每条路线的详细信息，包括反应步骤、起始物料、可能的副产物等。同时，软件还会对每条路线进行评估，给出一些评价指标，如路线的可行性、成本、效率等。用户可以根据这些信息，选择最适合自己的合成路线。
5.优化和调整路线：如果用户对软件生成的合成路线不满意，还可以进行优化和调整。可以通过修改搜索条件、手动添加或删除反应步骤等方式，来得到更理想的合成路线。
Synthia的实际应用
第一，是在复杂化合物合成中的应用。对于结构复杂的化合物，传统的合成路线设计方法往往需要耗费大量的时间和精力，而且成功率较低。Synthia的出现为解决这一问题提供了有效的途径。例如，在一些天然产物的合成中，由于其结构复杂，含有多个手性中心和特殊的官能团，合成难度极大。使用Synthia软件，可以快速设计出合理的合成路线，考虑到各种立体和区域选择性反应，提高合成的成功率。
第二，是在新药研发中的应用。在新药研发过程中，设计高效、经济的合成路线是关键环节之一。Synthia可以帮助科学家快速设计出全新药物分子的合成路线，优化已知药物的合成工艺。密西根大学的化学家Tim Cernak课题组利用默克AI逆合成软件Synthia对12种抗新冠药物的前药展开了逆合成研究，为其中11个候选药物分子找到了新的合成路线，使其合成能使用廉价易得的原料、高效且避开已有专利。
结论
Synthia是一款先进的AI赋能小分子化合物逆合成路线设计软件，为化学合成领域带来了新的变革。它不仅提高了化合物合成路线设计的效率，准确性，降低了研发成本，还为新药研发、复杂化合物合成等领域提供了重要的技术支持。
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