反应溶剂在有机合成中发挥了至关重要的作用,其可通过溶剂化效应调控液—液均相有机合成的反应速率常数。过程系统工程领域的优化方法可应用于反应溶剂分子结构设计,从而提高反应动力学速率与选择性、改善产物收率与纯度、从根本上减少或消除副产物生成、实现有机合成清洁生产。然而,反应溶剂设计面临许多挑战。一方面,缺乏拓展性强、准确度高、冗余性低的反应动力学模型以定量调控考虑溶剂化效应的反应速率常数;另一方面,亟需同步考虑反应速率常数与绿色环保等其它溶剂性质的反应溶剂反向优化设计方法以满足有机合成清洁生产的要求。对此,本文开展基于反应动力学的溶剂设计方法研究,考察反应溶剂的溶剂化效应对反应速率常数的作用机制,构建可定量调控反应速率常数的反应动力学模型,并建立溶剂分子结构与其性质之间的定量结构—性质关系,实现反应溶剂高通量反向优化设计目标,并以此为基础开展分步集成反应溶剂设计方法与有机逆合成路径设计方法研究。本文主要研究内容及成果如下:（1）由于缺乏拓展性强、准确度高、冗余性低的考虑溶剂化效应的反应动力学模型,提出一种预测反应速率常数的混合建模方法以构建反应动力学半经验模型。该方法由过渡态理论推导、补充描述符选择与模型识别三个步骤组成,可分别改善动力学模型的拓展性、准确度与冗余性。采用文献中两个算例对所提混合建模方法进行测试,得到了溶剂描述符一致且回归效果良好的反应动力学半经验模型,从而证明了模型的拓展性与准确性,也验证了混合建模方法的可行性与有效性。本方法所构建的反应动力学半经验模型为后续反应溶剂设计工作奠定模型基础。（2）反应动力学半经验模型中的无限稀释活度系数根据分子表面电荷密度分布快速计算得到。然而,电荷密度分布的获取需密度泛函理论计算,该步骤计算时间成本高,不满足高通量反应溶剂设计的速度要求。对此,提出一种基于机器学习的原子贡献法,通过牺牲较小精度,大幅提高电荷密度分布的计算速度。该方法采用加权原子中心对称函数来描述三维的局部原子环境。以此作为描述符,通过高维的神经网络建模方法进行非线性拟合,构建加权原子中心对称函数与原子表面电荷密度分布之间的定量结构—性质关系,从而实现高通量准确预测分子表面电荷密度分布的目标。相比于密度泛函理论计算,原子贡献法计算速度提高约三个数量级。相比于其它加速密度泛函理论方法,例如基团贡献法,原子贡献法牺牲精度更小,且可识别同分异构体。本方法为高通量预测反应动力学半经验模型中的无限稀释活度系数提供技术支持。（3）针对已有的反应溶剂定量设计方法仅考虑有限几种溶剂性质（例如反应速率常数）,而未同步考虑绿色环保等其它溶剂性质的问题,提出一种通用的分子与混合物产品优化设计框架,以设计可同步考虑反应速率常数与其它溶剂性质（例如毒性）的反应溶剂。该框架由准备设计阶段、CAMD阶段以及评价与验证阶段组成,可建立分子和混合物设计问题的混合整数非线性规划数学优化模型,并采用分解式算法和两步求解算法解决优化模型中方程非线性强造成的求解困难问题。通过结晶溶剂与反应溶剂算例对所提框架进行测试,均设计得到了性能更优的候选分子结构,从而说明了所提框架的通用性以及反应溶剂反向优化设计的可行性与有效性。本方法为高通量、智能化反应溶剂设计提供理论指导与技术支持。（4）针对含有多步基元反应的有机合成路径,仅优化设计反应溶剂存在一定的局限性,因为有些路径本身就存在一些不合理问题,例如反应平衡常数小、原料与中间体绿色安全性差、原料获取困难、合成步骤多等。对此,提出一种集成反应溶剂的有机逆合成路径设计方法。该方法首先构建基于反应模板与热力学—决策树模型的有机逆合成路径多目标优化设计框架,以高通量设计满足反应热力学约束的最优有机合成路径;并进一步分步集成反应溶剂设计方法,优化与评价排名靠前候选路径的表观反应速率常数。本方法为设计热力学可行、动力学高效且绿色安全低耗的有机合成路径奠定了理论基础。