《均匀试验设计法》PPT课件

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1、4．4均匀试验设计举例。例9：奥美拉唑（Omeprazole，OPZ）合成工艺研究。5-甲氧基-2-｛［（4-甲氧基-3，5-二甲基-2-吡啶基）甲基］亚磺酰基｝-1H-苯并咪唑，分子式为C17H19N3O3S，分子质量为345.41。OPZ的合成方法通常是以5-甲氧基-2-巯基-1H-苯并咪唑（简称“苯并咪唑物”）和2-氯甲基-3，5-二甲基-4-甲氧基吡啶（简称“氯甲基物”）为原料，缩合成硫醚，再将硫醚氧化制得OPZ，最后重结晶提纯。这个工艺貌似很复杂的样子，如果考察全过程，的确将很复杂。但是有机合成通常都是分为好几个步骤完成的

2、，每一步都是相对独立的一个试验过程。这里就只对硫醚氧化制备OPZ的工艺进行优化研究。科研人员通过预试验，发现影响氧化反应的因素主要有5个，即反应物料配比、反应液pH值、氧化剂添加时间、反应温度、保温时间。将上述5个因素在其考察范围内，前四个均分为5个水平，而保温时间分为10个水平。已知各因素的考察范围是：反应物料配比（X1）：n（硫醚）:n（间氯过氧苯甲酸）=1:0.8～1:1.2，分为5水平；反应液pH值（X2）：7.0～9.0，分为5水平；氧化剂添加时间（X3）：1.5h～3.5h，分为5水平；反应温度（X4）：-15～5℃，分

3、为5水平；保温时间（X5）：0.5～5.0h，分为10水平。我们以产品的收率为试验指标，请问如何以较少的试验次数安排试验，以获得较好的合成工艺？学过的几种方法比较：单因素试验：不均衡且不整齐可比，在优化试验中效率比较低；因子设计法（完全设计法）：需要多少次，大家可以算一下；正交设计法：由于因素、水平数较多，试验次数也将比较多，如L25(56)的正交试验，而10水平的只会比他多，不会比他少，因为正交试验是就大不就小。均匀设计法：若采用U11(1110)只需做10次即可。（55<试验次数<105，实际应为54×10次）；第一步：试验目的

4、和试验指标。目的：研究以较少的试验次数安排试验，以获得较好的奥美拉唑合成工艺。指标：产品收率。第二步：挑选因素及水平，建立因素－水平表。由于因素中最多的水平数为10，为了采用合适的均匀表，需要对其他因素拟水平。因素－水平表水平因素12345678910X11:0.81:0.91:1.01:1.11:1.21:0.81:0.91:1.01:1.11:1.2X27.07.58.08.59.07.07.58.08.59.0X31.52.02.53.03.51.52.02.53.03.5X4-15-10-505-15-10-505X50.5

5、1.01.52.02.53.03.54.04.55.0第三步：选择合适的均匀表由于因素中最多的水平数为10，因此需要选择的均匀表必须包含最多的因素和水平。故此，选择U11（1110）表。U11(1110)均匀表因素No1234567891011234567891022468101357933691471025844815926103755104938271666172839410577310629518488521074196399753110864210109876543211111111111111111111111根据前面说的

6、，去掉第11号试验行。另外由于因素数只有5个，还必须根据使用表安排列号。U11(1110)均匀表的使用表因素数列号217315741257512357612347107123457108123456710912345679101012345678910即5个因素分别取1、2、3、5、7列的排列法。另外，由于X1～X4都只有5个水平，其他水平数不足的地方采用拟水平法补齐。这样，安排的均匀试验表如下：5因素10水平均匀试验排列表试验号X1(1)X2(2)X3(3)X4(5)X5(7)112357224610333694104481965

7、510432661789773102588527199752810109864如果将因素－水平表中的数据代入上表中，则：因素水平12345678910X11:0.81:0.91:1.01:1.11:1.21:0.81:0.91:1.01:1.11:1.2X27.58.08.59.09.57.08.09.07.58.5X32.51.53.01.53.02.03.52.03.52.5X45500-5-5-10-10-15-15X53.51.55.03.01.04.52.50.54.02.0摩尔收率（％）78.1186.3589.0284

8、.3364.9683.7887.9690.7678.7562.91前已述及，均匀设计法的分析试验结果时不能用一般的方差分析法进行分析。这是因为，在均匀设计中采用的因素、水平都较多，而试验次数较少。一般的，均匀设计法中基本都采用多元线性