반응 디자인 및 최적화
화학 반응 디자인 및 최적화는 유기 합성 연구에서 필수적입니다. 반응 파라미터(촉매, pH, 용매, 온도 또는 시간)를 변경하여, 특정 결과(비용 절감, 순도, 선택성 또는 수율)를 달성할 수 있습니다. 화학 반응 최적화에서, 융통성, 정밀성 및 재현성이 실험 수행을 위해 이용하는 합성 도구에 대해 필요합니다. 화학 반응 디자인에서, 상용성 시작 물질에서 표적 분자로의 합성 경로 형성에 촛점이 맞추어 집니다. 주요 결합의 구성에 촛점을 둔 곳에서, “단절된 방법”이 일반적으로 취해집니다. 공정은 간단한 단계로 세분되며, 시작 물질에서 앞으로 작업하는 대신 표적 분자에서 역으로 작업합니다. 많은 화학자들이 이러한 합성 경로를 만들기 위해 심도 깊은 반응 지식을 사용하지만, 현재는 SYNTHIA™와 같은 많은 소프트웨어 도구가 있어, 사용자가 검색 기준에 대해 기존의 그리고 새로운 분자를 위한 맞춤형 경로를 쉽게 분석할 수 있도록 합니다.
여러 실험적 방법론을 반응 최적화 작업에서 활용할 수 있습니다. 시행착오 또는 한 번에 하나의 변수 방법에서, 하나를 제외한 모든 실험 입력 사항을 상수로 유지하여 특정 결과를 기록합니다. 최적 반응을 정할 때까지 일련의 반응을 수행합니다. 그리고 나서 다른 변수를 선택하며, 모든 입력 사항을 조사하고 최적 입력 사항들을 확립할 때까지 해당 과정 자체를 반복합니다.
다중파라미터 또는 “실험 디자인” 방법은 동시에 여러 요인을 최저값에서 최고값으로 변경하여 최적 조건을 좀 더 효과적으로 탐색합니다. 여러 다른 조합으로 일련의 동일한 실험을 수행합니다. 추가적인 실험을 높고 낮은 요인 사이에서 실행하여 본질적인 다양성을 결정합니다. 해당 값들은 요인과 반응 사이의 관계를 설명하기 위해서 정육면체에서 나타낼 수 있습니다. 이러한 성공적인 최적화 공정을 위해서, 체계적인 방법과 조절된 프레임워크(framework)에서 해당 반응을 수행하여 재현성에 주의를 기울여야 합니다.
해당 표적 분자를 합성하는 다양한 합성 경로를 발견한 후 각각의 화학 반응을 최적화하여 제품을 더 좋게, 빠르게 또는 더 효율적으로 만들기 위해 수많은 추가적인 시간을 소비합니다. 화학 반응 디자인 최적화를 활용하여 과학적 발전을 좀 더 신속히 하도록 유도할 수 있습니다.
그림 1.반응 최적화 도표
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