Wetenschapsforum

Een Argentijnse onderzoeker heeft een neuraal netwerk gebouwd dat snel kan controleren of de toewijzing van een gemeten NMR-spectrum wel klopt, wat vooral nuttig is om snel tijdens een langere synthese afzonderlijke stappen te controleren.


NMR-spectroscopie is, zeker in de organische chemie, de standaardmethode om structuren op te helderen of te bevestigen. De interpretatie van zo'n spectrum kan, zeker bij grotere moleculen, redelijk complex worden en niet altijd even ondubbelzinnig. Het is tegenwoordig echter mogelijk om NMR-spectra redelijk snel met kwantummechanische technieken te berekenen: bij kleine moleculen kan dit zeer betrouwbaar gebeuren maar bij grote moleculen is er nog steeds menselijke interventie nodig om het berekende pieken met het experimentele spectrum te linken. Zeker als een onderzoeker al met een bepaalde structuur in het hoofd zit, kan het gebeuren dat spectra iets te vrijpostig worden toegewezen.

(bron: ChemistryWorld)


In Organic & Biomolecular Chemistry presenteert Ariel Sarotti (Universidad Nacional de Rosario) nu een neuraal netwerk, dat werkt met patroonherkenning. Het legt de berekende (volgens de veelgebruikte DFT/GIAO-methode) en experimentele ¹³C NMR-spectra naast elkaar en slaat alarm als het de boel niet helemaal vertrouwt. Het is getraind met 200 sterk uiteenlopende moleculen waarvan zowel correcte als foute NMR-interpretaties bekend waren. Na afloop wist het netwerk van 26 nieuwe, in de natuur voorkomende moleculen aan te geven of de er aan toegewezen structuur wel of niet correct was. Men kan verwachten dat de kwaliteit van de voorspelling beter wordt als het neuraal netwerk getraind wordt met meer spectra, wat niet zoveel verschilt met hoe scheikundigen spectra leren interpreteren door veel te oefenen.


De gebruikte methode is vooral nuttig om tijdens een langere syntheseprocedure af en toe te controleren of men wel op het juiste pad zit. Sarotti benadrukt wel dat je van het netwerk geen keiharde conclusies moet verwachten, maar alleen een waarschuwing als de huidige toewijzing beter onderbouwd moet worden. Dit is dan een signaal voor de onderzoeker om extra experimenten te doen om meer zekerheid te verkrijgen.


Lees verder en verder.


Zoals te zien op C2W en ChemistryWorld


Publicatie:

A. M. Sarotti, Successful combination of computationally inexpensive GIAO ¹³C NMR calculations and artificial neural network pattern recognition: a new strategy for simple and rapid detection of structural misassignments. Org. Biomol. Chem. 2013, DOI: 10.1039/C3OB40843D