効果的な実験計画法についての検討(日本語版)

新しい化成品の迅速で効率的な探索・開発は現在もある課題です。貴重な原料の消費量を効果的に最小化するため、有機化学の研究者やエンジニアはさまざまな技術や手法を用いて合成経路の改善に努めています。これらの改善を可能にしてきたのは、合成の手法や技術の進歩です。

しかし有機合成のラボでは、今でもたくさんの障害や制限事項があるため、これらを解決する必要があります。合成は複数のパラメータに影響を受けるため、最適な条件の迅速な発見を難しくしています。このような反応に影響を及ぼすパラメータには、濃度、添加速度、温度、溶媒、触媒、pHなどが含まれます。そしてこれらのパラメータが相互に影響し合うことがよくあります。反応は攪拌翼の種類や撹拌速度からも影響を受け、マストランスファーの違いから得られる結果が左右されることがあります。

有機合成化学のラボでは、各反応に影響を及ぼすパラメータの相互作用の検討が難しい「トライアルアンドエラー（試行錯誤的）」アプローチよりも、実験計画法（DoE）を採用することができます。このホワイトペーパー（技術資料）では、実験計画法アプローチについて説明するとともに、これを用いてパラメータ同士の影響を特定する方法や、結果（生産性・選択性・不純物の量）が理想的な数値に達する最適な条件の決定手法についてご紹介します。

なお、ご紹介するのは以下2つのケーススタディです。

• チューリッヒ応用科学大学（ZHAW: Zurich University of Applied Sciences）の研究者が検証を行った、以下を目的とするスチレンの重合反応。
  • 実験計画法から信頼性の高い結果を得る為に必要な、温度制御の精度や正確さについての理解
  • 多くの実験を行う事や高い再現性を得る事
     
•  Lonza SA社 の研究者が検討を行った、以下を目的とするペプチドの合成反応。
  
  • 反応パラメータの及ぼす影響の特定
  • プロセス変動の因果関係についての更なる理解
  • 化成品開発サイクルの短縮
  • Quality by Design（QbD）アプローチの強化