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

หมายเหตุ : บทความนี้ทำการแก้ไขจุดที่พิมพ์ผิดในวันอังคารที่ ๗ พฤศจิกายน ๒๕๖๐  ทำให้ blog มีการย้ายลำดับบทความจากวันแรกที่ทำการเผยแพร่  มาอยู่ ณ วันที่ทำการแก้ไขคือวันนี้
 
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 วัน

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

https://en.wikipedia.org/wiki/Aspirin

https://en.wikipedia.org/wiki/Kolbe-Schmitt_reaction

https://en.wikipedia.org/wiki/Paracetamol

https://en.wikipedia.org/wiki/Salicylic_acid