Các Nghiên cứu Thiết kế Thí nghiệm Hiệu quả

Các nghiên cứu Thiết kế Thí nghiệm hỗ trợ việc phát hiện và phát triển nhanh và hiệu quả các thực thể hóa học mới; đây là một thử thách liên tục.  Các kỹ sư và nhà hóa học hữu cơ áp dụng các kỹ thuật và phương pháp khác nhau để giúp quá trình tổng hợp  trở nên hiệu quả hơn và giảm thiểu việc sử dụng nguyên liệu khởi đầu có giá trị cao .  Những sự tiến bộ trong các phương pháp và công cụ tổng hợp giúp việc cải thiện trở nên khả thi.

Trong phòng thí nghiệm hóa học hữu cơ tổng hợp, các chướng ngại và hạn chế vẫn xuất hiện và cần được giải quyết.  Một phản ứng hóa học bị ảnh hưởng bởi nhiều thông số, nên khó  có thể tìm ra các thông số tối ưu một cách nhanh chóng và hiệu quả.  Hóa học có thể bị ảnh hưởng bởi các thông số bao gồm nồng độ, tỷ lệ bổ sung, nhiệt độ, dung môi, chất xúc tác và pH.  Thông thường, các thông số sẽ ảnh hưởng đến nhau. Các phản ứng cũng có thể bị ảnh hưởng bởi loại hoặc tốc độ máy khuấy vì nó tác động đến việc vận chuyển vật chất và ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm.

Thay vì thực hiện phương pháp “Thử nghiệm và sai lầm”, trong đó mỗi thông số được kiểm tra riêng biệt và sự tương tác giữa chúng rất khó kiểm chứng, các nhà khoa học có thể áp dụng phương pháp Thiết kế Thí nghiệm (Design of Expreriments - DoE) trong phòng thí nghiệm tổng hợp hóa hữu cơ.   Trang trắng này mô tả phương pháp DoE và cách mà nó được sử dụng để xác định mối quan hệ giữa các thông số, xác định các thiết lập tối ưu mà tại đó biến phản ứng (bao gồm năng suất, độ chọn lọc, mức tạp chất) đạt đến giá trị lý tưởng.

Hai nghiên cứu tình huống về Thiết kế Thí nghiệm (DoE) được trình bày:

• Các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học Ứng dụng Zurich (ZHAW) đã nghiên cứu sự polyme hóa styrene để:
  • Hiểu hiệu suất và độ chính xác của việc kiểm soát nhiệt độ, một điều kiện tiên quyết cho các nghiên cứu Thiết kế Thí nghiệm đáng tin cậy
  • Theo dõi sự tiến triển và độ lặp lại
     
• Các nhà khoa học tại Lonza SA đã khám phá phản ứng Tổng hợp Peptide để:
  
  • Xác định tác động của các thông số phản ứng
  • Hiểu rõ hơn về nguyên nhân và ảnh hưởng của sự biến đổi quy trình
  • Rút ngắn chu kỳ phát triển hóa chất
  • Hỗ trợ phương pháp Chất lượng theo Thiết kế (QbD)