효과적인 실험 설계 연구

신규 화학 물질의 빠르고 효율적인 발견 및 개발이 계속 진행되는 문제입니다.  유기 화학자 및 엔지니어는 보다 효과적이 될 수 있도록 합성 경로를 개선하고 귀중한 시작 물질의 소비를 최소화하기 위해 다양한 기법 및 분석법을 적용합니다.  합성 분석법 및 도구의 발전으로 개선이 가능해졌습니다.

합성 유기 화학 실험실에서 장애물 또는 제약이 여전히 발생하며 이를 해결해야 합니다.  화학 반응은 여러 파라미터에 의해 영향을 받으며 최적의 파라미터를 신속하고 효율적으로 찾는 것을 어렵게 만듭니다.  화학은 농도, 첨가율, 온도, 용매, 촉매 및  pH를 포함하는 파라미터에 의해 영향을 받을 수 있습니다.  파라미터는 종종 서로 간에 영향을 끼칩니다. 반응은 교반기 유형 또는 속도에 의해 영향을 받을 수도 있는데 이는 질량 전달에 영향을 미치고 더 나아가 실험 결과에 영향을 줍니다.

각 파라미터가 개별 검사되고 파라미터 간 상호 작용이 쉽게 감지되는 'trial-and-error' 접근법을 선택하기보다 과학자는 합성 유기 화학 실험실에서 시험 설계(DoE) 방법론을 적용할 수 있습니다.   이 백서는 DoE 접근법과 파라미터 간의 관계를 식별하는데 어떻게 사용되는지 설명하며 응답 변수(수율, 선택성, 불순물 레벨 포함)가 이상적인 값에 도달하는 최적의 설정을 정의합니다

다음과 같이 두 가지 사례 연구가 제시됩니다.

• ZHAW(Zurich University of Applied Sciences) 의 연구원들이 다음을 위해 스티렌 중합 반응을 조사했습니다.
  • 신뢰할 수 있는 DoE 연구의 전제 조건인 온도 제어의 성능 및 정확도 이해
  • 진행 및 반복성 추적
     
•  Lonza SA 의 과학자들은 다음을 위해 펩타이드 합성 반응을 연구했습니다.
  
  • 반응 파라미터의 영향 식별
  • 공정 가변성의 원인과 결과를 더 잘 이해하도록 함
  • 화학 개발 주기 단축
  • QbD(Quality-by-Design) 접근법 지원