دراسات تصميم التجارب الفعالة

يمثل الاكتشاف السريع والفعال وتطوير كيانات كيميائية جديدة تحديًا مستمرًا.  يطبق أخصائيو الكيمياء العضوية والمهندسون العديد من التقنيات والطرق المختلفة لتحسين المسارات التخليقية لتصبح أكثر فعالية ولتقليل استهلاك المواد الأولية الثمينة.  وقد جعلت التقدمات في أساليب وأدوات التخليق التحسينات ممكنة.

في مختبرات الكيمياء العضوية التخليقية، لا تزال هناك عقبات أو قيود تحتاج إلى حل.  يتأثر التفاعل الكيميائي بعوامل متعددة، مما يجعل من الصعب العثور على العوامل المثلى بسرعة وكفاءة.  يمكن أن تتأثر الكيمياء بالعوامل، بما في ذلك التركيز ومعدل الإضافة ودرجة الحرارة والمذيب والمحفز و درجة الحموضة.  وكثيرًا ما تؤثر العوامل على بعضها البعض. قد تتأثر التفاعلات أيضًا بنوع المحراك أو السرعة التي تؤثر على نقل الكتلة وزيادة التأثير على نتيجة التجربة.

بدلاً من اعتماد نهج "التجربة والخطأ"، حيث يتم فحص كل معلمة بشكل فردي، ولا يمكن اكتشاف التفاعلات التي تتم بينها  بسهولة، يمكن للعلماء تطبيق منهج تصميم التجارب (DoE) في مختبر الكيمياء العضوية التخليقية.   يصف هذا المستند التعريفي التمهيدي نهج DoE وكيفية استخدامه لتحديد العلاقة بين العوامل، وتحديد الإعدادات المثلى  التي يصل فيها متغير الاستجابة (بما في ذلك الناتج والانتقائية ومستوى الشوائب) إلى القيمة المثالية.

فيما يلي عرض لاثنتين من دراسات الحالة:

• درس الباحثون في جامعة زيورخ للعلوم التطبيقية (ZHAW) بلمرة الستايرين من أجل:
  • فهم أداء ودقة التحكم في درجة الحرارة، وهو شرط مسبق لدراسات DoE الموثوقة
  • تتبع التقدم والتكرار
     
• اكتشف العلماء في Lonza SA تفاعل تخليق الببتيد من أجل:
  
  • تحديد تأثير عوامل التفاعل
  • توفير فهم أفضل لسبب تقلب العملية وتأثيره
  • تقصير دورات التطور الكيميائي
  • دعم نهج الجودة من خلال التصميم (QbD)