Učinkovita ispitivanja na principu dizajna eksperimenta

Ispitivanja na principu dizajna eksperimenta olakšavaju brzo i učinkovite otkrivanje i razvoj novih kemijskih tvari, što predstavlja stalni izazov. Organski kemičari i inženjeri primjenjuju različite tehnike i metode kako bi poboljšali sintetske putove, tako da oni postanu učinkovitiji i kako bi se maksimalno smanjila potrošnja dragocjenih početnih materijala. Poboljšanja su postala moguća zahvaljujući dostignućima u metodama sinteze i alatima za sintezu.

U laboratorijima za sintetsku organsku kemiju i dalje postoje prepreke i ograničenja koje je potrebno riješiti. Na kemijsku reakciju utječe više parametara zbog čega je teško brzo i učinkovito pronaći optimalne parametre. Na kemijske tvari mogu utjecati razni parametri uključujući koncentraciju, brzinu dodavanja, temperaturu, otapalo, katalizator i pH. Parametri često utječu jedan na drugi. Na reakcije također mogu utjecati vrsta i brzina miješalice što utječe na prijenos mase, a time i na rezultat eksperimenta.

Umjesto usvajanja pristupa pokušaja i pogrešaka, u kojem se svaki parametar razmatra pojedinačno i interakcije među njima ne mogu se jednostavno detektirati, znanstvenici mogu primijeniti metodologiju dizajna eksperimenata (DoE) u laboratorijima za sintetsku organsku kemiju. U ovoj studiji opisuje se pristup DoE i kako se koristi za identifikaciju odnosa između parametara za definiranje optimalnih postavki pri kojima varijabla reakcije (uključujući prinos, selektivnost, razinu nečistoće) doseže idealnu vrijednost.

Opisuju se dvije analize ispitivanja na principu dizajna eksperimenta (DoE):

• Znanstvenici iz Fakulteta primijenjenih znanosti u Zürichu (ZFH) ispitali su polimerizaciju stirena sa sljedećim ciljevima:
  • razumijevanje učinka i točnosti kontrole temperature, preduvjeta za pouzdana ispitivanja na principu dizajna eksperimenta (DoE)
  • praćenje napretka i ponovljivosti
     
• Znanstvenici iz tvrtke Lonza SA ispitali su reakciju sinteze peptida sa sljedećim ciljevima:
  
  • identificiranje učinka parametara reakcije
  • postizanje boljeg razumijevanja uzroka i posljedica varijabilnosti procesa
  • skraćivanje ciklusa razvoja kemikalija
  • podrška pristupu kvalitete postignute dizajnom (QbD)