Progettazione e ottimizzazione di reazioni

Per l’ottimizzazione delle reazioni, si possono implementare parecchie metodologie sperimentali. Nell’approccio per tentativi, in cui si modifica una sola variabile alla volta, tutte le variabili sperimentali eccetto una vengono mantenute fisse per osservare l'effetto della variazione sul risultato dell'esperimento. Si effettua una serie di reazioni finché non si ottiene un risultato ottimale. Si sceglie quindi un’altra variabile e si ripete il processo fino a provare tutte le variabili e a determinare una serie di valori ottimali.

L’approccio multi-parametrico o “disegno dell'esperimento” fa variare contemporaneamente i fattori dai valori più bassi ai più alti, per trovare le condizioni ottimali nel modo più efficiente. Nella stessa serie di esperimenti vengono attuate diverse combinazioni. Vengono inoltre condotti ulteriori esperimenti con fattori intermedi per determinare la variabilità intrinseca. I valori possono essere rappresentati graficamente su un cubo per illustrare le relazioni tra fattori e risposte. Perché questo processo di ottimizzazione abbia successo, si deve prestare attenzione alla riproducibilità, eseguendo le reazioni in modo sistematico e in condizioni controllate.

Dopo avere trovato un percorso sintetico percorribile per la sintesi di una molecola, si investono ancora molte altre ore per ottimizzare ogni singola reazione chimica in modo da ottenere il prodotto in maniera migliore, più rapida o più efficiente. L’ottimizzazione del progetto di reazioni chimiche può condurre più rapidamente a scoperte scientifiche.