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title: AIがポリマー合成条件を自動探索 ─ フロー反応と卓上NMRで実現するSelf-Driving Lab
description: MagritekのNMRをポリマー合成の探索に活用。多くの試行錯誤が必要な実験が、AIによる自己最適化アルゴリズムをフロー反応装置に組み込み、わずか12回の実験で最適条件に到達。卓上NMRを活用したリアルタイム解析により、反応の進行や修飾の精度もその場で評価。ポリマー材料開発のスピードと精度が大きく進化。
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# AIがポリマー合成条件を自動探索 ─ フロー反応と卓上NMRで実現するSelf-Driving Lab

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[ほらいぞ](https://horizo.co.jp/ja/blog/author/horizo)  29 5月, 2025

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#### AI×フロー合成×卓上NMRによる次世代ポリマー合成の最前線

ポリマー材料開発における自動化・高効率化を実現するため、**AI支援の自己最適化”フロー反応システム”**と”**卓上NMR”を用いてリアルタイム分析**を統合した革新的合成プラットフォームが開発・実証されています。

最適化反応プラットフォームの最近の進展を受けて、Nick Warren氏（University of Leeds）とPatrick Theato氏（Karlsruhe Institute of Technology）のグループに所属するAlexander Grimm氏らが発表されており、Spinsolve 60 MHz Ultra ベンチトップ NMR 分光計で記録したプロトンおよびフッ素の NMR を用いて、最適な反応条件を見つけ、得られた情報を検証した自動反応プラットフォームについて説明しています。

論文の[全文はこちらをご覧ください。](https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/marc.202500264)　https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/marc.202500264

#### [![Sp 60 Top](https://horizo.co.jp/hs-fs/hubfs/Sp%2060%20Top.png?width=590&height=301&name=Sp%2060%20Top.png)](https://horizo.co.jp/magritek-top)

#### フロー反応の利点

フロー合成は、バッチ反応と比較して以下の点で優れています：

- **反応条件の安定性と再現性**：高い表面積／体積比により、温度や圧力が均一に保たれる。
- **熱効率とスケーラビリティ**：迅速な熱交換と容易なスケールアップが可能。
- **オンラインモニタリングとの親和性**：連続流を利用してリアルタイム分析を実現。
  
  RAFT重合をフロー反応で行い、精密制御されたポリマー合成を実行。

#### 卓上NMRの利点と応用

合成中の反応進行度をリアルタイムに把握するため、[Spinsolve60MHz 卓上NMR](https://horizo.co.jp/magritek-top)（1Hおよび19F NMR）を活用。

- **反応中のモノマー変換率のオンライン評価**（1H NMR）
- **官能基修飾比率の高精度な定量**（19F NMR）：フッ素含有アミンでのPPM（ポストポリマー修飾）において、修飾後ポリマー中の官能基組成を19F NMRにより定量的に評価し、狙った組成比の制御が可能であることを示した。
  
  このように、NMRをフロー合成に統合することで、**反応・修飾の定量制御**を可能にします。

#### AIの役割と貢献

AIは反応条件の最適化に中心的な役割を果たしています。具体的には：

- TSEMOアルゴリズムを用い、モノマー転化率と分子量分布（Đ）の多目的最適化を自動で実行。

初期実験データをもとに反応温度と滞留時間を自律的に探索し、12回の最適化反復で最も有望な条件（94°C、56分）を見出した。

AIを活用したこの自律型フロー合成は、初期の実験条件を設定すると、AIが反応条件を探索しながら最適化を進める“Self-driving Lab”の実例といえます。これにより、高効率かつ高精度な合成条件探索が可能になります。

 

フロー反応における卓上NMR選定のポイント

フロー反応では、反応液が連続的に流れるため、NMR測定に必要な時間は重要な検討項目です。

同じサンプルでも、装置の感度や磁場強度によって、必要な積算時間が変わります。Photontraceでは、卓上NMRの感度・測定時間・分解能の違いを比較できる簡易アプリを公開しています。

フロー合成、反応モニタリング、低分子・ポリマー解析で卓上NMRを検討される際の参考資料としてご活用ください。

![MG Competition](https://horizo.co.jp/hubfs/MG%20Competition.png)

 

本アプリでは、Spinsolve各モデルを、^1H(プロトン)感度・推定測定時間・分解能・サイズの観点から比較できます。

任意の仕様値を入力して比較することも可能です。

本ツールの結果は、装置選定における一つの判断指標です。  
最終的な選定は、測定対象、核種、分解能要求、サンプル数、ご予算などを総合的に考慮してご判断ください。

[卓上NMRの測定時間を比較してみる](https://t4au7.share-na2.hsforms.com/2i8HWKlVgRK60NbDyxjrESQ)

 

関連情報：

[連続フロー医薬品製造における卓上NMRのPAT適用可能性 ![フロー反応とのイメージイラストNMR-1](https://horizo.co.jp/hubfs/%E3%83%95%E3%83%AD%E3%83%BC%E5%8F%8D%E5%BF%9C%E3%81%A8%E3%81%AE%E3%82%A4%E3%83%A1%E3%83%BC%E3%82%B8%E3%82%A4%E3%83%A9%E3%82%B9%E3%83%88NMR-1.png)  ](https://horizo.co.jp/ja/blog/continuous-manufacturing)

[情報を読んでみる](https://horizo.co.jp/ja/blog/continuous-manufacturing)

 

 

 

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