Diseño eficaz de estudios de experimentos - METTLER TOLEDO
Artículo técnico

Diseño eficaz de estudios de experimentos

Artículo técnico

DoE para el desarrollo químico innovador en el laboratorio

Estudios sobre el diseño de experimentos (DoE)
Estudios sobre el diseño de experimentos (DoE)

El descubrimiento y el desarrollo rápido y eficaz de entidades químicas nuevas es un reto continuo.  Los químicos orgánicos y los ingenieros aplican diferentes técnicas y métodos para mejorar las vías sintéticas para ser más eficaces y minimizar el consumo de valiosas materias  primas.  Los avances en los métodos y las herramientas de síntesis han posibles estas mejoras.

En los laboratorios de química orgánica sintética, los obstáculos o las limitaciones siguen surgiendo y se tienen que resolver.  Una reacción química está afectada por diversos parámetros, lo cual dificulta encontrar parámetros óptimos de forma rápida y eficaz.  La química puede sufrir la influencia de los parámetros, incluidos la concentración, la tasa de adición, la temperatura, el disolvente, el catalizador y el pH.  Con frecuencia, los parámetros se influyen entre sí. Las reacciones pueden resultar también afectadas por el tipo o la velocidad del agitador, lo cual influye en la transferencia de masa y, además, en el resultado del experimento.

En lugar de adoptar un enfoque "prueba y error" en el que se examina cada uno de los parámetros y las interacciones entre sí no se pueden detectar con facilidad, los científicos pueden aplicar la metodología del diseño de experimentos (DoE) en el laboratorio de química orgánica sintética.   En este artículo técnico se describe el enfoque DoE y cómo se usa para identificar la relación entre los parámetros que definen los ajustes óptimos a los que la variable de respuesta (incluidos el rendimiento, la selectividad, el nivel de impurezas) alcanza el valor ideal.

Se muestran dos casos prácticos:

  • Los investigadores de la Universidad de ciencias aplicadas de Zúrich (ZHAW) investigaron la polimerización del estireno para:
    • Comprender el rendimiento y la exactitud del control de la temperatura, un requisito para lograr estudios DoE fiables.
    • Hacer un seguimiento del progreso y la repetibilidad.
       
  • Los científicos de Lonza SA examinaron la reacción de la síntesis de péptidos para:
    • Identificar el impacto de los parámetros de la reacción.
    • Mejorar la comprensión de la causa y el efecto de la variabilidad del proceso.
    • Acortar los ciclos del desarrollo químico.
    • Apoyar el enfoque de la calidad por diseño (QbD).