关于合成和条件优化的论文研究主要集中在机器学习辅助的化学反应优化、生物合成途径调控及贝叶斯算法应用等领域,核心亮点包括:
- 贝叶斯优化:普林斯顿大学团队开发的EDBO软件通过代理模型和采集函数,高效筛选化学反应条件,在钯催化反应中实现99%产率。
- 生物合成调控:南京林业大学通过基因工程优化大肠杆菌发酵条件,将山奈酚产量提升至1184.2 mg/L,并引入糖基转移酶生产黄芪甙。
- 机器学习整合:山东大学综述计算机辅助合成规划(CASP),利用回归、贝叶斯等算法减少实验成本,推动智能化条件预测。
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机器学习驱动的化学合成优化
贝叶斯方法通过迭代训练代理模型,平衡探索与利用,快速定位最优反应参数组合(如温度、催化剂)。例如,EDBO在咪唑芳香化反应中超越人工专家,仅用20次实验达到高收率。类似地,山东大学团队提出多标签数据处理的集成算法,解决传统经验筛选的局限性。 -
代谢工程与发酵条件优化
通过筛选酶基因(如黄烷酮3-羟化酶)和调控基因拷贝数,重组菌株的柚皮素转化效率显著提高。氧气供给、诱导温度等参数的优化进一步将山奈酚产量提升20倍。 -
跨学科技术融合
密度泛函理论(DFT)描述符和高斯过程模型的应用,为化学反应空间建模提供理论基础。而自动化实验平台与AI的结合,则实现了高通量条件筛选。
提示:合成优化研究正从经验依赖转向数据驱动,未来需关注算法可解释性与工业规模化应用的衔接。