OpenAI가 Molecule.one과 공동으로 GPT-5.4를 거의 자율적인 AI 화학자로 활용해 의약화학의 까다로운 반응 중 하나인 Chan-Lam 커플링의 수율을 개선하는 데 성공했다. Chan-Lam 커플링은 탄소-질소 결합을 형성하는 반응으로 항암제·항균제·이뇨제를 포함해 광범위한 치료 영역의 의약품 개발에 쓰인다. 그러나 1차 설폰아마이드를 보론산과 반응시키는 특정 유형에서는 역사적으로 수율이 낮다는 문제가 있었다. 이번 연구에서는 GPT-5.4가 개방형 목표만 받은 채 스스로 설폰아마이드를 가치 있는 기질로 선정하고, 순한 산화제 TEMPO가 반응을 개선할 수 있다는 가설을 제안했다.
Molecule.one의 Maria 자동화 실험실에서 두 차례에 걸쳐 총 1만 80건의 반응이 진행됐다. 최적화 조건에서 수율이 15.6%에 그쳤던 30% 초과 반응 비중이 37.5%로 높아졌고, 평균 수율도 16.6%에서 25.2%로 올랐다. 사람 화학자들이 소규모 랩 스케일에서 14쌍의 기질 조합을 재현했을 때 11쌍에서 수율 증가를 확인했으며, 대부분이 두 배 이상 향상됐다. 첫 번째 실험 데이터를 분석한 뒤 AI는 더 저렴한 유사체인 4-하이드록시-TEMPO가 TEMPO를 대체해도 성능 손실이 거의 없다는 후속 가설도 제시했다. 전체 과정은 3월 4일 최초 프롬프트를 시작으로 독립 외부 전문가들에게 결과를 공유한 6월 4일까지 약 3개월이 걸렸다.
OpenAI는 이번 작업이 ‘거의 자율적(near-autonomous)’이라고 명시했다. 모델이 핵심 연구 아이디어를 제안하고 실험 데이터를 해석했지만, 사람 화학자들이 방향 설정과 판단을 제공했고, 실험 세부 계획을 수정했으며, 시약 준비를 지원하고 핵심 실험을 직접 재현했다는 점에서다. 또한 DMSO가 강한 산화제와 반응할 수 있다는 점을 우려해 이를 용매 후보에서 제외하는 판단도 사람이 내렸다. 연구팀은 이 분야가 독성물질이나 화학무기 관련 요청에는 응답을 거부하도록 설계됐으며, 물리적 인프라 통제권도 사람 화학자들이 유지하는 구조였다고 밝혔다. OpenAI는 다음 단계로 더 넓은 기질 범위 검증, 반응 메커니즘 규명, 독립 재현을 계획하고 있다고 전했다.
이번 성과는 OpenAI가 수학·이론물리학·생물학에 이어 실험 화학 분야에서 AI가 연구 루프에 기여한 사례를 추가했다는 점에서 의미가 있다. 합성 화학은 소분자 의약품·농업·전자·에너지·소재 분야 전반에 걸쳐 분자를 실제로 만들 수 있어야만 테스트할 수 있다는 근본적인 병목이 있는데, AI가 이 병목을 좁힐 가능성을 보여주는 초기 사례로 평가된다.
