沙利度胺（Thalidomide），一种曾用于缓解孕妇晨吐的药物，因其光学异构体在人体中表现出截然不同的特性：一种异构体具有镇静作用，而另一种则会导致严重的副作用，如胎儿畸形。这一案例表明，在新药开发过程中，精确选择性地合成目标光学异构体的有机合成技术至关重要。传统方法难以同时分析多种反应物，但研究团队如今已开发出世界上首个能够精确分析21种反应物的技术。这项突破有望利用人工智能（AI）和机器人显著推动新药研发。
*光学异构体：指具有相同化学式的一对分子，它们互为镜像且由于其不对称结构无法重叠。这类似于左手和右手，尽管形态相似，但无法完全重叠。
韩国科学技术院（KAIST）化学系金铉宇教授的研究团队于本月16日宣布，他们开发了一种适合AI驱动自主合成时代的创新型光学异构体分析技术。这是世界上首个使用高分辨率氟核磁共振光谱（19F NMR）精准分析涉及多种反应物的不对称催化反应的技术。预计这项技术将在包括新药开发和催化剂优化在内的多个领域产生开创性贡献。
*AI驱动的自主合成：一种利用人工智能（AI）自动化和优化化学物质合成过程的先进技术。作为未来实验室实现自动化和智能化研究环境的核心要素，它受到广泛关注。AI可以预测和调整实验条件、解释结果并独立设计后续实验，从而最大限度减少人工干预重复实验，显著提高研究效率和创新能力。
目前，虽然自主合成系统可以从反应设计到执行实现全面自动化，但反应分析仍依赖传统设备进行单独处理。这导致速度较慢，并形成瓶颈，使其不适合高速重复实验。
此外，20世纪90年代提出的多底物同时筛选技术作为一种最大化反应分析效率的策略曾引起关注。然而，现有基于色谱分析方法的局限性限制了可应用的底物数量。在选择性合成目标光学异构体的不对称合成反应中，同时分析超过10种底物几乎不可能。
为克服这些限制，研究团队开发了一种基于19F NMR的多底物同时筛选技术。该方法通过在单一反应容器中进行多反应物的不对称催化反应，将氟功能团引入产物，然后应用其自主研发的手性钴试剂，利用19F NMR清晰量化所有光学异构体。
凭借19F NMR的卓越分辨率和灵敏度，研究团队成功在一个反应容器中同时进行了21种底物的不对称合成反应，并在无需任何分离纯化步骤的情况下定量测量了产物收率和光学异构体比例。
金铉宇教授表示：“虽然任何人都可以在一个反应器中进行多底物的不对称合成反应，但准确分析所有产物一直是亟待解决的难题。我们预计，这项世界领先的多底物筛选分析技术将极大提升AI驱动自主合成平台的分析能力。”
他进一步补充道：“这项研究提供了一种可以快速验证新药开发中至关重要的不对称催化反应效率和选择性的技术，预计将作为AI驱动自主研究的核心分析工具得到广泛应用。”
参考文献： Kim D, Choi G, Kim H. 一锅法多底物筛选用于19F NMR基础的同时手性分析的不对称催化. J Am Chem Soc. 2025;147(23):19770-19776. doi: 10.1021/jacs.5c03446
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