Kombinatorinė sintezė – tai metodas, kurį chemikai naudoja norėdami sukurti daugybę giminingų ar panašių cheminių junginių, kad galėtų juos palyginti. Renkant duomenis apie tokią junginių grupę, kuri vadinama kombinacine biblioteka, chemikas gali panaudoti šiuos duomenis, kad pasirinktų konkrečius junginius tolesniems tyrimams. Didžioji šio tipo darbų dalis atliekama virtualiai, naudojant sudėtingą programinę įrangą, leidžiančią chemikams greitai surinkti informaciją apie visus galimus junginius, kuriuos galima sukurti naudojant norimą bazę arba komponentų ar molekulių rinkinį. Tada galima atrinkti ir susintetinti daug žadančius junginius tyrimams laboratorijoje.
Kompiuterinių technologijų pažanga labai patobulino kombinatorinės sintezės metodus ir leido chemikams greitai sukurti kombinatorines bibliotekas su labai daugybe panašių, bet skirtingų junginių. Kai kuriose tokio tipo duomenų bazėse gali būti milijonai skirtingų junginių. Kombinatorinės sintezės idėja pirmą kartą buvo sukurta antroje XX amžiaus pusėje, tačiau XX amžiaus dešimtajame dešimtmetyje ji tapo plačiai naudojama priemone, kai mokslininkams prieinama skaičiavimo galia sparčiai tobulėjo.
Farmacijos įmonės yra vienos iš pagrindinių šios technikos naudotojų, leidžiančių atrasti ir atrinkti potencialiai naudingus vaistus ankstyviausioms testavimo fazėms daug greičiau, nei buvo įmanoma anksčiau. Naudodami sudėtingą programinę įrangą, mokslininkai gali per kelias sekundes praktiškai susintetinti ištisas junginių šeimas, o tai užtruktų ne vienerius metus, jei tai būtų atlikta laboratorijoje. Ši programinė įranga taip pat gali padėti jiems pasirinkti tam tikrus junginius tolesniam bandymui ir sintezei realiomis sąlygomis. Tokiu būdu daug naujų vaistų galima sukurti ir pradėti vartoti daug greičiau, nei būtų įmanoma kitu atveju.
Kitose chemijos srityse taip pat gali būti naudojami kombinatorinės sintezės principai. Daugelio akademinių ir pramonės sričių mokslininkai naudoja šią techniką. Šis procesas gali būti naudojamas kuriant naujus polimerus, naftos produktus ir insekticidus. Kalifornijos Berklio universiteto mokslininkai panaudojo kombinatorinę sintezę, kad sukurtų visą metalinių junginių, vadinamų magnetoreaktyviais junginiais, šeimą. Šie junginiai turi savybę keisti laidumą, kai juos veikia tam tikri magnetiniai laukai.
Ši technika vis dar gana nauja ir, be jokios abejonės, suteiks didelį postūmį tyrimams daugelyje XXI amžiaus sričių. Beveik bet kuri sritis, kuri bet kokiu būdu remiasi chemija kuriant naujus junginius, gali būti naudinga kombinatorinei sintezei. Chemikas arba tyrėjas gali naudoti programinę įrangą, kad padėtų surasti norimų savybių ar savybių junginius per tam tikrą laiko dalį, reikalingą tam pačiam tyrimui atlikti kitais metodais.