Efficient Discovery of Visible Light-Activated Azoarene Photoswitches with Long Half-Lives Using Active Search

异构化 虚拟筛选 光致变色 螺吡喃 化学 葫芦素 分子 光电开关 化学空间 药物发现 光化学 计算化学 分子动力学 催化作用 超分子化学 有机化学 生物化学
作者
Fatemah Mukadum,Quan Nguyen,Daniel Adrion,Gabriel Appleby,Rui Chen,Haley Dang,Remco Chang,Roman Garnett,Steven A. Lopez
出处
期刊:Journal of Chemical Information and Modeling [American Chemical Society]
卷期号:61 (11): 5524-5534 被引量:16
标识
DOI:10.1021/acs.jcim.1c00954
摘要

Photoswitches are molecules that undergo a reversible, structural isomerization after exposure to certain wavelengths of light. The dynamic control offered by molecular photoswitches is favorable for materials chemistry, photopharmacology, and catalysis applications. Ideal photoswitches absorb visible light and have long-lived metastable isomers. We used high-throughput virtual screening to predict the absorption maxima (λmax) of the E-isomer and half-life (t1/2) of the Z-isomer. However, computing the photophysical and kinetic stabilities with density functional theory of each entry of a virtual molecular library containing thousands or millions of molecules is prohibitively time-consuming. We applied active search, a machine-learning technique, to intelligently search a chemical search space of 255 991 photoswitches based on 29 known azoarenes and their derivatives. We iteratively trained the active search algorithm on whether a candidate absorbed visible light (λmax > 450 nm). Active search was found to triple the discovery rate compared to random search. Further, we projected 1962 photoswitches to 2D using the Uniform Manifold Approximation and Projection algorithm and found that λmax depends on the core, which is tunable by substituents. We then incorporated a second stage of screening to predict the stabilities of the Z-isomers for the top candidates of each core. We identified four ideal photoswitches that concurrently satisfy the following criteria: λmax > 450 nm and t1/2 > 2 h.These candidates had λmax and t1/2 range from 465 to 531 nm and hours to days, respectively.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
勤奋幻柏发布了新的文献求助10
1秒前
范小芳发布了新的文献求助10
1秒前
zgd发布了新的文献求助10
1秒前
别让zz读书完成签到 ,获得积分10
1秒前
正直丹寒发布了新的文献求助10
1秒前
qwer完成签到,获得积分10
2秒前
junzzz完成签到 ,获得积分10
2秒前
种太阳完成签到,获得积分20
2秒前
实现所有完成签到 ,获得积分10
3秒前
蓝天应助love采纳,获得10
3秒前
我真找不到应助路由器采纳,获得30
4秒前
4秒前
负责灵萱完成签到 ,获得积分10
5秒前
悦123456完成签到 ,获得积分10
5秒前
欢愉调完成签到 ,获得积分10
6秒前
饭先生完成签到,获得积分10
6秒前
菜小芽完成签到 ,获得积分10
6秒前
杭世立完成签到,获得积分10
7秒前
Sthool完成签到,获得积分10
7秒前
孙周发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
7秒前
科研通AI6.1应助Nn采纳,获得30
8秒前
9秒前
zgd完成签到,获得积分10
9秒前
天天快乐应助仁爱仙人掌采纳,获得10
10秒前
激动的老太完成签到,获得积分10
10秒前
天天快乐应助Jisong采纳,获得10
10秒前
Joseph_LIN完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
11秒前
12秒前
May想吃烤肉完成签到,获得积分10
12秒前
是小豆子呀完成签到,获得积分10
12秒前
小付发布了新的文献求助10
12秒前
FF发布了新的文献求助10
16秒前
thaa完成签到,获得积分10
16秒前
幽默的煎饼完成签到,获得积分10
16秒前
huang发布了新的文献求助30
17秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Modern Epidemiology, Fourth Edition 5000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Weaponeering, Fourth Edition – Two Volume SET 2000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 生物化学 化学工程 物理 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 物理化学 光电子学 电极 冶金 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6022313
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7640879
关于积分的说明 16168732
捐赠科研通 5170389
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2766748
邀请新用户注册赠送积分活动 1749987
关于科研通互助平台的介绍 1636818