วันอาทิตย์ที่ 11 กันยายน พ.ศ. 2559

ฟีนอล แอซีโทน แอสไพริน พาราเซตามอล สิว โรคหัวใจ และงู MO Memoir : Monday 12 September 2559

ฟีนอล (Phenol C6H5-OH) เป็นสารเคมีตั้งต้นที่สำคัญตัวหนึ่งในการนำไปใช้ผลิตเป็นสารอื่น กระบวนการหลักที่ใช้ในการผลิตฟีนอลในปัจจุบันได้แก่กระบวนการคิวมีน (cumene process) ที่เริ่มจากการนำเบนซีนมาทำปฏิกิริยากับโพรพิลีนเพื่อให้กลายเป็นคิวมีน จากนั้นจึงทำการสลายโมเลกุลคิวมีนให้กลายเป็นฟีนอลและแอซีโทน (acetone H3C-C(O)-CH3
  
ถ้านำแอซีโทนไปทำปฏิกิริยา thermal cracking ที่อุณหภูมิระดับประมาณ 700ºC โมเลกุลของแอซีโทนจะสลายตัวกลายเป็นสารประกอบคีทีน (ketene) ชื่อว่า ethenone (O=C=CH2) ร่วมกับมีเทน และถ้านำ ethenone ตัวนี้มาทำปฏิกิริยากับกรดอะซีติก (H3CCOOH) ก็จะได้ acetic anhydride (H3CC(O)-O-C(O)-CH3)
 
เดิมทีนั้นยาสามัญประจำบ้านที่เป็นยาลดไข้แก้ปวดที่ใช้กันมากในบ้านเราเห็นจะได้แก่แอสไพริน แอสไพรินเป็นยาที่ระคายเคืองกระเพาะอาหาร จึงจำเป็นต้องกินหลังอาหาร แต่เนื่องจากมีการใช้กันแบบไม่ถูกวิธีมาก (คือมีการเอาไปกินแก้ปวดเมื่อยตามร่างกายจากการทำงาน) ประกอบกับประเทศไทยยังมีการระบาดของไข้เลือดออกในบางฤดูกาล ทำให้แอสไพรินได้รับการโจมตีอย่างหนักว่าเป็นยาอันตราย จนถูกเบียดออกไปจนแทบหายไปจากยาที่สามารถหยิบได้เองจากชั้นวางของ (ที่เรียกว่า over the counter) และถูกแทนที่ด้วยยาพาราเซตามอลในปัจจุบัน
 
ชื่อทางเคมีของแอสไพรินคือกรดอะเซทิลซาลิซัยลิก (aceyl salicylic acid) การผลิตแอสไพรินจากฟีนอลเริ่มจากการนำเอาฟีนอลมาทำปฏิกิริยากับโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) กับคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) (รูปที่ ๑) เนื่องจากอะตอม C ของ CO2 เป็น electrophile ที่อ่อนมาก (เข้าไปดึงอิเล็กตรอนจากวงแหวนเบนซีนโดยตรงได้ยาก แม้ว่าจะฟีนอลจะมีหมู่ -OH ที่เป็น ring activating group ช่วยอยู่แล้วก็ตาม) จึงต้องใช้ความดันและอุณหภูมิช่วย (รูปที่ ๒) และเมื่อนำเกลือที่ได้จากปฏิกิริยาดังกล่าวมาทำปฏิกิริยาต่อกับ H2SO4 ก็จะได้กรดซาลิซัยลิก (salicylic acid)


รูปที่ ๑ เส้นทางหนึ่งในการสังเคราะห์ acetyl salicylic acid หรือแอสไพริน โดยเริ่มจากฟีนอล

รูปที่ ๒ กลไกการเกิดปฏิกิริยา Kolbe-Schmitt (จาก https://en.wikipedia.org/wiki/Kolbe-Schmitt_reaction) ในการเติม CO2 เข้าไปที่วงแหวนเบนซีน พึงสังเกตว่าแม้ว่าหมู่ -OH จะเป็น ortho, para directing group แต่ตามกลไกในรูปนี้แสดงการเข้าแทนที่ที่ตำแหน่ง ortho เป็นหลัก

หมู่ไฮดรอกซิล (-OH) ที่เกาะอยู่กับวงแหวนเบนซีนนั้นสามารถทำปฏิกิริยาการเกิดเอสเทอร์ (esterification) กับสารประกอบแอนไฮดาย (anhydride) ถ้านำเอา salicylic acid มาทำปฏิกิริยากับ acetic anhydride ก็จะได้กรด acetyl salicylic acid หรือ aspirin โดยมีกรดอะซีติก (H3CCOOH) เกิดเป็นผลิตภัณฑ์ร่วม
 
ชื่อทางเคมีของพาราเซตามอลคืออะซีตามิโนเฟน (acetaminophen) พาราเซตามอลสามารถเตรียมได้จากฟีนอลเช่นกัน (รูปที่ ๓) โดยเริ่มจากการนำเอาฟีนอลไปทำปฏิกิริยา nitration ด้วย NaNO3 โดยมีกรด H2SO4 เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ผลิตภัณฑ์ที่ได้จะมีทั้งการแทนที่ที่ตำแหน่ง ortho (เกิดเป็น 2-Nitrophenol) และ para (เกิดเป็น 4-Nitrophenol) แต่ในการสังเคราะห์ยาพาราเซตามอลจะใช้เฉพาะ 4-Nitrophenol เท่านั้น ขั้นตอนต่อไปเป็นการรีดิวซ์หมู่ -NO2 ให้กลายเป็น -NH2 (ในห้องแลปจะใช้สารเคมี แต่ในอุตสาหกรรมใช้แก๊สไฮโดรเจน) จะได้สารประกอบ 4-Aminophenol ซึ่งเมื่อนำมาทำปฏิกิริยากับ acetic anhydride และด้วยการที่หมู่ -NH2 มีความว่องไวสูงกว่าหมู่ -OH ทำให้ปฏิกิริยาระหว่าง acetic anhydride กับหมู่ -NH2 เกิดขึ้นง่ายกว่ากับหมู่ -OH การทำปฏิกิริยาจึงเกิดขึ้นที่หมู่ -NH2 เป็นหลัก ผลิตภัณฑ์ที่ได้คือ acetaminophen โดยมี acetic acid เป็นผลิตภัณฑ์ร่วม
 
พาราเซตามอลไม่ใช่ยาที่ไม่มีพิษ เป็นยาตัวหนึ่งที่เป็นพิษต่อตับ ที่น่าแปลกคือเวลาพูดถึงยาแอสไพรินทีไร คนมักจะกล่าวว่ามันเป็นอันตราย ทำให้กระเพาะพัง หรือไม่ก็กล่าวไปถึงไม่เหมาะกับไข้เลือดออก แต่เวลาพูดถึงยาพาราเซตามอลทีใด มันไม่มีใครกล่าวถึงอันตรายต่อตับ เวลาได้ยาพาราเซตามอลทีไร ไม่เคยได้ยินเภสัชกรจะถามก่อนเลยว่ามีปัญหาเกี่ยวกับตับหรือไม่ หรือให้คำเตือนใด ๆ ในการรับประทาน ทั้ง ๆ ที่ข้างขวดเขียนไว้ชัดเจนว่าห้ามกินต่อเนื่องกันเกิน ๕ หรือ ๗


รูปที่ ๓ เส้นทางหนึ่งสำหรับการสังเคราะห์ Acetaminophen หรือพาราเซตามอลโดยเริ่มจากฟีนอล
 
การกินยาพาราเซตามอลเกินขนาดทำให้ตับพังได้อย่างเฉียบพลัน และนำไปสู่การเสียชีวิต และจะว่าไปก็ไม่เคยได้ยินว่าพาราเซตามอลเป็นยาที่สามารถรับประทานติดต่อกันได้ทุกวัน ตรงนี้เป็นจุดหนึ่งที่แตกต่างไปจากแอสไพริน ผลข้างเคียงหนึ่งของแอสไพรินคือทำให้เลือดแข็งตัวช้าลง ด้วยเหตุนี้จึงห้ามผู้ป่วยที่ป่วยเป็นหรือสงสัยว่าป่วยเป็นไข้เลือดออกรับประทานยาแอสไพรินเพื่อลดไข้ หรือทันตแพทย์จะไม่จ่ายยาแอสไพรินให้คนไข้หลังการถอนฟัน แต่ผลข้างเคียงดังกล่าวมีการนำมาใช้ประโยชน์ในการป้องกันการอุดตันของเส้นเลือดเลี้ยงหัวใจหรือสมอง (รูปที่ ๔) ด้วยการให้ผู้ที่เสี่ยงจะเกิด (หรือเคยมีประวัติ) เกิดอาการดังกล่าวรับประทานยาแอสไพรินต่อเนื่องกันเป็นประจำทุกวัน แต่ต้องรับประทานอย่างถูกวิธีตามที่แพทย์กำหนด


รูปที่ ๔ ยาแอสไพรินสำหรับการรับประทานเพื่อป้องกันการอุดตันของเส้นเลือดหัวใจหรือเส้นเลือดสมอง จะเห็นนะครับว่ามีคำเตือนว่าห้ามนำไปรักษาอาการปวดเมื่อยจากการทำงาน

salicylic acid เป็นกรดอยู่ในกลุ่ม beta hydroxyl acid หรือที่เรียกย่อว่า BHA คือเป็นกรดที่มีหมู่ไฮดรอกซิลเกาะอยู่ที่อะตอม C ตัวที่สองถัดจากอะตอม C ของหมู่คาร์บอกซิล (อะตอม C ตัวแรกเรียก α ดูรูปที่ ๑) salicylic acid ตัวนี้มีการนำมาใช้เป็นยารักษาหูดและในเครื่องสำอางที่โฆษณาว่ามีส่วนผสมของ BHA เพื่อใช้ในการรักษาสิวอุดตัน
 
ปัญหาการเคลื่อนย้ายถิ่นของสิ่งมีชีวิตสายพันธุ์หนึ่งไปยังสถานที่อีกแห่งหนึ่งที่อยู่ห่างไกลออกไป ที่ไม่มีศัตรูตามธรรมชาติของมัน ทำให้เกิดการคุกคามต่อสิ่งมีชีวิตประจำถิ่นเดิมเพราะมันสามารถแพร่พันธุ์ออกไปโดยปราศจากศัตรูตามธรรมชาติที่ทำหน้าที่ควบคุมจำนวนประชากร การเคลื่อนย้ายถิ่นนี้อาจเกิดจากการโยกย้ายโดยมนุษย์หรือโดยยานพาหนะ (เช่นติดไปกับเครื่องบินและเรือเดินสมุทร) และงูต่างถิ่นก็เป็นปัญหาหนึ่งสำหรับบางท้องถิ่น
 
การออกไปไล่ล่างูที่เป็นสัตว์ที่หลบซ่อนได้ตามต้นไม้สูงหรือในโพรงต่าง ๆ ไม่ใช่เรื่องง่าย วิธีการที่สะดวกกว่าเห็นจะได้แก่การวางเหยื่อล่อในบริเวณที่คาดว่ามีงูอยู่ พฤติกรรมของงูจะกินเหยื่อโดยการกลืนเข้าไปทั้งตัว ดังนั้นจึงสามารถวางยาได้ด้วยการใส่ยาเข้าไปในตัวเหยื่อล่อ (เช่นซากหนู) แล้วนำไปวางในบริเวณที่คาดว่าเป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของงู ยาตัวหนึ่งที่พบว่าออกฤทธิ์เป็นพิษเฉียบพลันต่องู brown tree snake ได้แก่พาราเซตามอล หนึ่งในงานวิจัยดังกล่าวมีการตีพิมพ์เผยแพร่ไว้ในปีค.ศ. ๒๐๐๒ (พ.ศ. ๒๕๔๕) (รูปที่ ๕) 

รูปที่ ๕ บทความรายงานการศึกษาการใช้ยาพาราเซตามอลในการกำจัดงู brown tree snake ที่น่าสนใจก็คือมันใช้กับงูชนิดอื่นได้ด้วยหรือเปล่า

ทั้งหมดที่เขียนมาก็เพื่อเอาไว้สอนวิชาเคมีอินทรีย์ เพื่อให้ผู้เรียนได้เห็นว่าปฏิกิริยาต่าง ๆ ที่เรียนกันในแต่ละบทนั้นมีการนำมาใช้งานจริงอย่างใดบ้าง โดยพยายามเลือกตัวอย่างที่เห็นว่าใกล้ตัว น่าสนใจ หรือแปลกดี

บรรณานุกรม

ไม่มีความคิดเห็น: