Študije učinkovite zasnove eksperimentov

Študije zasnove eksperimentov omogočajo hitro in učinkovito odkrivanje ter razvoj novih kemijskih molekul, ki sta doslej vedno predstavljala izzive. Organski kemiki in inženirji uporabljajo različne tehnike in metode za izboljšanje poti sinteze, da postanejo učinkovitejše in zmanjšajo porabo dragocenih vhodnih snovi. Te izboljšave je omogočil razvoj naprednih načinov in orodij za sintezo.

V kemijskih laboratorijih za organsko sintezo so še vedno prisotne ovire in omejitve, ki jih je treba odpraviti. Na kemijsko reakcijo vplivajo številni parametri, ki otežujejo hitro in učinkovito iskanje najboljših parametrov. Na kemijske postopke lahko vplivajo parametri, kot so koncentracija, stopnja dodajanja, temperatura, topilo, katalizator in pH-vrednost. Parametri pogosto vplivajo drug na drugega. Na reakcije lahko vplivata tudi vrsta in hitrost mešalnika, ki vplivata na snovni prenos in dodatno tudi na rezultat eksperimenta.

Znanstveniki lahko v kemijskih laboratorijih za organsko sintezo namesto pristopa »poskusov in napak«, pri katerem je proučen vsak posamezen parameter, komunikacije med njimi pa ni mogoče preprosto zaznati, uporabljajo metodologijo zasnove eksperimentov (DoE). Bela knjiga opisuje pristop DoE in način njegove uporabe za prepoznavanje razmerja med parametri, ki določa najboljše nastavitve, pri katerih odvisna spremenljivka (vključno z izkoristkom, selektivnostjo in stopnjo nečistoč) doseže idealno vrednost.

Predstavljeni sta dve študiji primerov zasnove eksperimenta (DoE):

• Raziskovalci na univerzi za uporabne znanosti v Zürichu (ZHAW) so s preiskovanjem polimerizacije stirena želeli:
  • ugotoviti učinkovitost in natančnost nadzorovanja temperature, ki je predpogoj za zanesljive študije zasnove eksperimentov (DoE) in
  • spremljati napredek in ponovljivost.
     
• Znanstveniki v podjetju Lonza SA so z raziskovanjem reakcije sinteze peptidov želeli:
  
  • prepoznati vpliv reakcijskih parametrov,
  • zagotoviti boljše razumevanje vzrokov in posledic spremenljivost postopka,
  • skrajšati cikle razvoja kemičnih postopkov in
  • zagotoviti podporo za pristop kakovosti zasnove (QbD).