工艺开发化学家在试图创建可重复、安全、高效和经济的合成路线时，通常采用实验设计（DoE）方法。DoE有助于通过多元方法确定实现最佳反应条件的关键因素。
即使是实验装置也会影响过程开发化学。传统系统可能会使用圆底烧瓶和仅加热设备，用于小规模DoE。然而，这些设备受到温度控制不佳的影响，这通常会导致不可靠的结果，并会对放大成本和时间产生影响。2020欧洲杯下注官网
这篇文章描述了Purolite的工艺研发团队试图利用平行合成和替代合成化学装置来提高其工艺开发的速度和质量，用于其小规模化学：a拉德利米亚四号反应站．
图片来源:Purolite
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工艺开发化学通常涉及开发、扩大和优化化学合成路线，最终目标是将化合物转化为商业产品。
工艺化学家的职责是确保开发安全、可再生、经济高效的合成路线。
这一重要任务要求工艺化学家在确定所选化学反应的任何关键因素(如反应物浓度或温度)之前进行路线侦察(例如，确定最佳合成路线)。
这一过程的目的是提高化学反应本身的效率、可靠性和安全性。这进一步提高了产品的纯度和产量，最终大大减少了时间和成本。
在历史上，确定特定过程的关键因素一直集中于一次改变一个因素，但这种方法有许多缺点。
反应输出极大地依赖于初始起动因素。这些因素是由过程开发科学家估计的，这意味着总是存在一定程度的研究者偏见。
当一次只改变一个因素时，很难确定不同因素之间的相互作用。在利用固有的运行间变化时，必须进行大量的反应，以确定任何可采取的改进措施。
在通过小规模反应确定了关键因素之后，这个过程必须转化为适合于生产的大型反应容器。
“一次一个因素”方法的固有缺点可能导致制造商发现，通过小规模反应确定的关键因素会导致产品在制造水平上不符合规范。
超出规格的产品需要在更大的规模上进行进一步的优化研究，从而导致昂贵和耗时的开发过程。
统计方法
近年来，过程开发和优化已转向使用统计方法。将统计学引入到计划、指挥和分析反应数据中，使过程化学家有能力做出更系统、更有效的决定。
这种更系统的方法确保了快速、高效和准确的工艺开发，导致产品的生产具有更少的缺陷和更低的可变性。
它还可以大大缩短制造厂小规模化学反应和大规模反应之间的转换时间。实验装置是影响提供高质量过程开发化学的关键因素之一。
传统的系统采用圆底烧瓶(RBF)和热板/水浴的组合，这种方法导致温度控制问题，可能导致不准确的结果，并对扩大时间和成本产生不利影响。
Llantrisant(威尔士，英国)Purolite工艺开发小组最近的一个案例研究探讨了通过平行合成和替代合成化学建立来提高工艺开发化学的速度和质量的方法。
实验设计(DoE) -过程开发的统计方法
工艺开发的实验设计（DoE）方法通过多元方法，而不是传统的一次一个因素的方法，确定了实现产品最佳条件所需的关键因素。
与传统方法相比，DoE提供了一些关键优势，包括:
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在使用最少资源的同时最大化知识
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提供准确和有效的信息
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更容易确定因素之间的相互作用
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描述每个因素重要性的能力
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在试验前预测工艺行为的能力
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识别关键因素和关键反应之间的因果关系的能力
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更容易建立一个经过验证的可接受的关键反应范围
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可以同时优化多个响应
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更容易识别异常值或异常数据
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能够实现稳健的生产流程
为了获得成功的DoE研究和高质量的数据，必须按顺序执行几个步骤。
应明确界定目标。这通常涉及使用科学文献和工艺开发科学家的技术专业知识的综合组合来开发产品概要。
必须确定一系列输入因素——这些都应该是以某种方式影响反应过程的因素。例如，原料浓度、搅拌速度、添加速率、温度、pH值和催化剂类型或数量。
在此阶段还应确定关键响应，例如选择性、产率和杂质水平（图1）。
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图1。DoE过程的示意图示例。图片来源：雷德利
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