เมื่อขวดทิ้งสารระเบิด (๒) MO Memoir : Saturday 29 December 2561

ขาดอีกเพียงแค่ ๒ เดือนกับอีกไม่กี่วัน ก็จะครบรอบเหตุการณ์แบบเดียวกันเมื่อ ๑๒ ปีที่แล้ว ที่ก่อให้เกิดความเสียหายไม่น้อยหน้ากัน โดยครั้งล่าสุดที่เกิดเมื่อหลังสองทุ่มเล็กน้อยของวันพุธที่ ๒๖ ธันวาคมที่ผ่านมา สงสัยว่าจะเกิดจากผู้แสดงคู่เดิม เปลี่ยนเพียงแค่ผู้กำกับ โดยในขณะที่เกิดเหตุนั้นมีนิสิตเพียงคนเดียวที่ยังคงอยู่ในแลป โดยนั่งทำงานอยู่ในห้องทำงานที่อยู่ติดกัน
 

บริเวณที่เกิดเหตุแสดงไว้ในรูปที่ ๑ ข้างล่าง ขวดทิ้งสารที่ระเบิดเป็นขวดแก้วสีชาขนาด ๒.๕ ลิตร ที่ปรกติใช้ใส่สารเคมีทั่วไปที่เมื่อใช้สารหมดแล้วก็นำมาทำเป็นขวดทิ้งสาร ขวดที่ระเบิดนั้นมีฉลากติดเอาไว้ว่า "Acetone" ซากส่วนฝาขวดของขวดนี้พบว่าผนังด้านบนของฝาปิดนั้นหายไป เหลือเพียงแค่ส่วนลำตัวที่เป็นเกลียวที่ยังจับอยู่กับร่องเกลียวของปากขวดเอาไว้ ลำตัวขวดด้านที่มีฉลากปิด และส่วนก้นขวดที่ยังเป็นชิ้นวางให้เห็นอยู่ นอกจากนี้สะเก็ดระเบิดทำให้ขวดทิ้งสารอีกขวดหนึ่ง (เป็นขวดชนิดเดียวกัน) ที่มีฉลากติดไว้ว่า "Hydrocarbon" แตกไปด้วย ความเสียหายอื่นก็มีประตูกระจกของ Hood 1 แตกละเอียด หน้าต่าง 1 โดนกระแทกแตกแต่ยังคงยึดติดอยู่กับบานหน้าต่าง ประตูพลาสติกของเครื่องบด (สี่เหลี่ยมสีเหลือง) โดนกระแทกแตกตรงบานพัด เศษแก้วเล็ก ๆ สีชาขนาดไม่กี่มิลลิเมตร (ที่คงมาจากขวดที่ระเบิด) กระจายไปทั่วบริเวณ และยังมีของเหลว (น้ำ ?) เจิ่งนองเป็นบริเวณกว้าง (ตอนแรกมีคนบอกว่ามาจากท่อน้ำที่แตก แต่ผมไม่แน่ใจ อาจเป็นของเหลวที่ออกมาจากขวดที่แตกก็ได้)

รูปที่ ๑ แผนผังบริเวณที่เกิดเหตุ ดาวสีส้มคือบริเวณที่พบเศษแก้วจากขวดสารที่ระเบิด (อันที่จริงมีมากกว่านี้ แต่เลือกมาเฉพาะบางบริเวณ เพื่อให้เห็นว่ามีการกระจายตัวไปไกลเพียงใด

ตอนแรกก็คิดว่า Memoir ฉบับที่แล้วจะเป็นฉบับสุดท้ายของปี ๒๕๖๑ แต่บังเอิญมาทราบเรื่องนี้หลังจากเผยแพร่ Memoir ฉบับที่แล้วไปแล้ว และเห็นเป็นเรื่องสำคัญ ก็เลยต้องมีเพิ่มอีกฉบับหนึ่ง (และหวังว่าคงเป็นฉบับปิดท้ายจริง ๆ) ยังไงก็ลองดูรูปเอาเองก่อนนะครับว่าสภาพที่เกิดเหตุเป็นอย่างไร

รูปที่ ๒ ภาพกว้างบริเวณที่เกิดเหตุ (๑) ตำแหน่งขวดที่ระเบิด (๒) ขวดที่แตกจากสะเก็ดระเบิด (๓) จุดที่หน้าต่างโดนกระแทกแตก (๔) บานพับประตูที่โดนกระแทกแตก และ (๕) หน้าต่าง hood ที่โดนกระแทกแตก (เสียดายที่ภาพไม่ชัด)

รูปที่ ๓ บริเวณตำแหน่งที่เกิดเหตุ (๑) ก้นขวดที่ระเบิด (๒) ผนังของขวดที่ระเบิดที่ยังเหลือเป็นชิ้นอยู่ (๓) ขวดที่แตกจากสะเก็ดระเบิด (๔) ส่วนฝาขวด (คาดว่าน่าจะเป็นของขวดที่แตกจากสะเก็ดระเบิด)

รูปที่ ๔ เศษซากลำตัวขวดที่เกิดระเบิด มีฉลาก (ในกรอบสี่เหลี่ยมสีแดง) เขียนเอาไว้ว่า "Acetone"

รูปที่ ๕ ขวดทิ้งสารอีกใบที่แตก (น่าจะเกิดจากสะเก็ดระเบิด) ข้างขวดมีฉลากติดเอาไว้ว่า "Waste Hydrocarbon (HC)"

รูปที่ ๖ บีกเกอร์ที่ตั้งปั่นกวนไว้บน magnetic stirrer ที่อยู่ห่างออกมา โดยลูกหลงแตกไปด้วย เหลือแต่เศษแก้วที่ถูกเก็บขึ้นมาวางอยู่ข้าง ๆ 

รูปที่ ๗ หน้าต่างที่ถูกกระแทกจนแตก หน้าต่างบานนี้เปิดค้างไว้ที่ตำแหน่งนี้ก่อนการระเบิด มันจึงวางทำมุมเกือบจะขนานไปกับทิศทางที่สะเก็ดพุ่งเข้ากระทบ แต่กระจกทั้งบานเต็มไปด้วยรอยเปื้อนจากคราบสารเคมีและเศษแก้วชิ้นเล็ก ๆ ติดอยู่

รูปที่ ๘ ภาพขยายพื้นผิวกระจกในรูปที่ ๗

รูปที่ ๙ บานประตูของเครื่องบด (สี่เหลี่ยมสีเหลืองในรูปที่ ๑) ที่แตกตรงบริเวณบานพับ

รูปที่ ๑๐ พื้นบริเวณหน้า Hood ตัวที่กระจกบานประตูแตก (๑) คือขอบล่างของบานประตูที่ร่วงตกลงมา เศษแก้วใส ๆ ที่เห็นคือกระจกบานประตู Hood (เป็นกระจกนิรภัยแบบ tempered จึงแตกเป็นเม็ดข้าวโพด) ส่วนเศษแก้วสีชาคือของขวดทิ้งสาร เศษกระจกประตูส่วนใหญ่ตกเข้าไปในตัว Hood

รูปที่ ๑๑ ในกรอบสีเหลืองส่วนคอขวด (เข้าใจว่าเป็นของขวดใส่ waste Hydrocarbon) ที่ค้างอยู่ตรงขอบหน้าต่าง (หมายเลข ๔ ในรูปที่ ๓) ส่วนในกรอบสีแดงคือส่วนลำตัวที่ไปค้างอยู่ที่ริมหน้าต่าง

รูปที่ ๑๒ (๑) คือตำแหน่งที่ตั้งของขวดที่ระเบิด ในรูปนี้จะเห็นเศษกระจกของประตู Hood ตกเข้าไปภายใน Hood

รูปที่ ๑๓ สภาพภายใน Hood

รูปที่ ๑๔ เศษแก้วที่พบบนโต๊ะตั้งอุปกรณ์ทดลองที่อยู่อีกฟากหนึ่งของห้อง ด้านที่ตรงข้ามกับจุดเกิดระเบิด

รูปที่ ๑๕ (๑) คือตำแหน่งที่พบเศษแก้วที่แสดงในรูปที่ ๑๔ ส่วน (๒) คือตำแหน่งเครื่องชั่งที่พบเศษแก้วปลิวไปถึงเช่นกัน

รูปที่ ๑๖ บริเวณพื้นหลังทำความสะอาดแล้ว (น้ำเจิ่งนองอยู่ข้ามคืน ก่อนการทำความสะอาดในช่วงสายของวันรุ่งขึ้น) มีคราบต่าง ๆ ปรากฏเต็มไปหมด เว้นแต่บริเวณที่มีของวางอยู่ (ตามแนวเส้นประสีเหลือง)
  

รูปที่ ๑๗  ในกรอบสี่เหลี่ยมสีเหลืองคือท่อน้ำประปาที่โดนสะเก็ดระเบิดกระแทกแตก  มีการตัดต่อท่อใหม่ตรงระหว่างข้อต่อสีเหลือง  ท่อนี้ติดตั้งอยู่ในมุมที่ไม่โดนแสงแดด  ดังนั้นจึงไม่ได้มีปัญหาเรื่องท่อเสื่อมสภาพเนื่องจากแสงแดด (รูปนี้เพิ่มเติมเข้ามาเมื่อวันพฤหัสบดีที่ ๓ มกราคม ๒๕๖๒)
 

เช้าวันรุ่งขึ้นหลังเกิดเหตุ ผมได้คุยกับนิสิตที่กำลังจะเข้าไปจัดการกับน้ำที่หกนองพื้น เขาถามผมว่าผมคิดว่าอะไรคือสาเหตุที่ทำให้เกิดการระเบิด ผมก็ตอบกลับไปว่าเป็นเพราะความดันในขวดนั้นสูงเกินกว่าที่ขวดจะรับได้ แต่การที่ความดันในขวดมันสูงขึ้นนั้นเกิดจากอะไรก็ต้องว่ากันอีกทีหนึ่ง
 

ของเหลวที่มีจุดเดือดต่ำ เช่น เมทานอล อะซีโทน (จุดเดือดราว ๆ 60ºC) ที่ขายกันเขาก็บรรจุมาในขวดแก้วแบบนี้ นั่นก็แสดงว่าขวดแก้วพวกนี้มันทนความดันไอของของเหลวดังกล่าว ณ อุณหภูมิห้องได้ สารที่มีจุดเดือดสูงกว่าอุณหภูมิห้อง เมื่ออยู่ในขวดปิดมันจะมีความดันที่จำกัด (ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิห้อง) พวกที่น่ากังวลกว่าก็คือพวกที่สลายตัวให้สารที่เป็นแก๊สที่อุณหภูมิห้อง เพราะแก๊สที่เกิดขึ้นมันจะไม่ควบแน่นเป็นของเหลว มันจะทำให้ความดันภายในขวดเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จนขวดทนไม่ได้ ตัวอย่างของสารพวกนี้ได้แก่ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H₂O₂) ที่สลายตัวให้แก๊สออกซิเจนออกมา และจะสลายตัวเร็วขึ้นถ้ามีไอออนบวกของโลหะบางตัวร่วมอยู่ด้วย (ไอออนบวกอาจอยู่ในรูปของสารละลายหรือของแข็งก็ได้) แต่พวกนี้ก็มีวิธีป้องกันคือ เวลาปิดฝาขวด waste ก็อย่าปิดให้แน่น ปิดไว้หลวม ๆ พอให้แก๊สรั่วไหลออกมาได้ (ถ้ามี) ก็จะช่วยป้องกันการระเบิดเนื่องจากความดันสูงเกินได้ 
  

อีกสาเหตุหนึ่งที่เป็นไปได้ก็คือการทิ้งสารเคมีที่ไม่ควรนำมารวมกัน แต่ถูกนำมาทิ้งในขวด waste เดียวกัน เพราะมันอาจทำปฏิกิริยากันกลายเป็นสารประกอบที่ไม่เสถียรและเกิดการระเบิดได้ เช่นกรณีของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์กับคีโตนเช่นอะซีโทน (acetone) หรือเมทิลเอทิลคีโตน (methyl ethyl ketone) หรือปฏิกิริยาเกิดสารประกอบเปอร์ออกไซด์ของอีเทอร์บางตัว เช่นไดเอทิลอีเทอร์ (diethyl ether)
 

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ได้ชื่อว่าเป็นสารออกซิไดซ์ที่สะอาด เพราะมันให้เพียงแค่อะตอมออกซิเจน (ที่เป็นตัวออกซิไดซ์) และน้ำ (ที่ถือว่าเป็นผลิตภัณฑ์ร่วมที่ไม่มีปัญหาในการกำจัด) ความเข้มข้นสูงสุดที่ขายกันทั่วไปสำหรับใช้งานในแลปเคมีจะอยู่ที่ 30 wt% ในน้ำ ที่ความเข้มข้นขนาดนี้มันสามารถเกิดฏิกิริยาสลายตัวได้รุนแรงถ้ามีตัวเร่งปฏิกิริยาร่วมด้วย ตัวอย่างของปฏิกิริยาที่มีการใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ก็คือปฏิกิริยา hydroxylation วงแหวนเบนซีน และ epoxidationพันธะคู่ C=C ของสายโซ่กรดไขมันของน้ำมันพืช
 

ปัญหาหนึ่งในการใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ทำปฏิกิริยากับสารอินทรีย์ที่ไม่มีขั้วคือมันจะแยกเฟส และยิ่งเป็นกรณีที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นของแข็งด้วยจะทำให้เกิดปัญหาการเปิดปฏิกิริยาใน ๓ เฟส (ของแข็ง + ของเหลวมีขั้ว + ของเหลวไม่มีขั้ว) ในการแก้ปัญหานี้บางรายใช้วิธีหาตัวทำละลายเพื่อประสานเฟสของเหลวมีขั้วและไม่มีขั้วเข้าด้วยกัน เพื่อให้เฟสของเหลวเหลือเพียงเฟสเดียว แต่วิธีนี้ต้องเลือกตัวทำละลายให้ดี คือตัวทำละลายต้องไม่ทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เสียเอง กรณีของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อเกือบ ๑๒ ปีที่แล้วคาดว่าน่าจะเป็นกรณีของการทำปฏิกิริยาระหว่างเบนซีนกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (เข้มข้น 30 wt%) โดยใช้อะซีโทนเป็นตัวทำละลายประสานเฟส การระเบิดไม่ได้เกิดขึ้นทันทีในระหว่างการทำปฏิกิริยา แต่ไปเกิดขึ้นในขวด waste ที่นำสารที่เหลือจากการทำปฏิกิริยาไปทิ้งไว้

สาเหตุที่แท้จริงของเหตุการณ์นี้คืออะไรคงยากที่จะหามาได้ ทำได้เพียงแค่คาดเดาเอาจากพยานแวดล้อม (เหมือนเช่นทุกครั้งที่ผ่านมา) แต่สิ่งหนึ่งที่เราควรต้องพึงระลึกก็คือ ถ้าเราไม่เรียนรู้ความผิดพลาดที่เคยเกิดขึ้นแล้วในอดีต เราก็มีสิทธิที่จะทำผิดแบบเดิมซ้ำอีก กรณีนี้ก็เป็นตัวอย่างที่เห็นได้ชัดที่ยืนยันข้อความดังกล่าว และนี่ก็คือวัตถุประสงค์หลักของ Memoir ฉบับนี้ซึ่งก็คือการบันทึกเรื่องราวเหล่านี้เอาไว้เพื่อให้คนรุ่นหลังได้รับทราบถึงสิ่งที่ไม่ควรกระทำซ้ำอีก

รูปที่ ๑๘ รูปนี้ไม่เกี่ยวอะไรกับการระเบิด แต่เมื่อเช้าเดินผ่านแล้วเห็นดอกมันร่วงเต็มพื้นจนพื้นเป็นสีแดง เห็นสวยดีก็เลยบันทึกภาพเก็บเอาไว้เป็นที่ระลึกเสียหน่อย

ปฏิกิริยา alpha halogenation และการสังเคราะห์ tertiary amine MO Memoir : Sunday 15 October 2560

ปฏิกิริยา halogenation ส่วนที่เป็นสายโซ่ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว (การแทนที่อะตอม H ของพันธะ C-H ด้วยอะตอมฮาโลเจน) ของสารอินทรีย์นั้น ในตำราเคมีอินทรีย์จะกล่าวถึง Cl กับ Br เป็นหลัก (เพราะ F เกิดปฏิกิริยารุนแรงมากส่วน I ก็เฉื่อยมากจนไม่ทำปฏิกิริยา) แต่ปฏิกิริยาจะเกิดได้ก็ต้องมีแสงหรือความร้อนช่วย และเมื่อเกิดได้แล้วก็จะเป็นการเกิดแบบไม่เลือกเกิดเสียด้วย กล่าวคือเกิดได้กับทุกพันธะ C-H ของสายโซ่ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว และยังสามารถเกิดการแทนที่ได้หลายตำแหน่งด้วย ด้วยเหตุนี้ในกรณีที่ต้องการผลิตภัณฑ์ที่มีการแทนที่ด้วยอะตอมเฮไลด์เพียงอะตอมเดียว ณ ตำแหน่งที่เฉพาะเจาะจง จึงต้องเตรียมด้วยวิธีการอื่นที่ไม่ใช่การทำปฏิกิริยากับฮาโลเจนโดยตรง
 

รูปที่ ๑ ภาพรวมของปฏิกิริยาการสังเคราะห์ α-Pyrrolidinopentiophenone

ด้วยการที่อะตอมเฮไลด์มีค่า electronegativity ที่สูงกว่าอะตอม C มาก จึงทำให้อะตอม C ตัวที่มีอะตอมเฮไลด์เกาะอยู่ (เพียงแค่ 1 หรือ 2 ตัว) มีความเป็นขั้วบวกที่เด่นชัด จนสามารถทำปฏิกิริยากับอะตอมอื่นที่มีขั้วลบหรือมีอิเล็กตรอนคู่โดยเดี่ยวได้ง่ายขึ้น ประกอบกับการที่ไอออนของเฮไลด์นั้นมีความหนาแน่นประจุที่ต่ำ (เนื่องจากมีประจุเพียงแค่ -1 และยังมีฃนาดไอออนที่ใหญ่อีก) จึงทำให้ไอออนของเฮไลด์เป็น leaving group ที่มีเสถียรภาพสูง (leaving group คือหมู่ที่ต้องหลุดออกมาจากโครงสร้างโมเลกุลเดิมเมื่อเกิดปฏิกิริยา ถ้าหากหมู่นี้มีเสถียรภาพสูง ปฏิกิริยาก็จะดำเนินไปข้างหน้าได้ดีเพราะเมื่อมันหลุดออกมาแล้วมันไม่มีแนวโน้มที่จะกลับคืนโมเลกุลเดิมของมัน) ปฏิกิริยา nucleophilic substitution อะตอมเฮไลด์ด้วย neclueophile ตัวอื่นจึงเกิดได้ง่าย

 

 

รูปที่ ๒ วิธีการสังเคราะห์ α-Pyrrolidinopentiophenone ในระดับห้องปฏิบัติการ (จากบทความเรื่อง 1-(4-Methylphenyl)-2-pyrrolidin-1-yl-pentan-1-one (Pyrovalerone) analogs. A promising class of monoamine uptake inhibitors โดยPeter C. Meltzer†, David Butler, Jeffrey R. Deschamps และ Bertha K. Madras ในวารสาร J Med Chem. 2006 February 23; 49(4): 1420–1432) อันที่จริงบทความนี้มีการสังเคราะห์สารหลายหลายชนิดด้วยวิธีการพื้นฐานเดียวกัน (เปลี่ยนเฉพาะแค่สารตั้งต้นบางตัว)

แต่ก็มีบางกรณีที่พันธะ C-H บางพันธะในส่วนที่เป็นสายโซ่ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวของโมเลกุลบางชนิด มีความว่องไวในการทำปฏิกิริยาสูงกว่าพันธะ C-H พันธะอื่นที่อยู่ในสายโซ่ไฮโดรคาร์บอนเดียวกัน จึงทำให้สามารถเลือกแทนที่อะตอม H ของพันธะ C-H ที่มีความว่องไวสูงกว่านั้นได้โดยที่ไม่ไปเกิดกับพันธะ C-H ตรงตำแหน่งอื่นที่มีความว่องไวต่ำกว่า และหนึ่งในตำแหน่งดังกล่าวนั้นคือตำแหน่งอัลฟาไฮโดรเจนอะตอม (α-Hydrogen atom) ของอัลฟาคาร์บอนอะตอม (α-Harbon atom) ที่อยู่เคียงข้างหมู่คาร์บอนิล (carbonyl -C(O)-)
 

(ถ้าเพิ่งจะมาอ่านเจอบทความนี้แล้วยังไม่รู้ว่าอัลฟาไฮโดรเจนอะตอมและอัลฟาคาร์บอนอะตอมคืออะไร ขอแนะนำให้ย้อนไปอ่าน Memoir ปีที่ ๑๐ ฉบับที่ ๑๔๔๔ วันอาทิตย์ที่ ๒๔ กันยายน ๒๕๖๐ เรื่อง "ความเป็นกรดของอัลฟาไฮโดรเจนอะตอม (α-Hyrogen atoms)" เพื่อเป็นพื้นฐานก่อนได้)
 

ตัวอย่างเช่นในกรณีของ butyl phenyl ketone (หรือ valerophenone) ในรูปที่ ๑ ถ้าเราเอามาทำปฏิกิริยากับ Br₂ โดยมีแสงหรือความร้อนเป็นตัวกระตุ้น การแทนที่อะตอม H ด้วย Br ก็จะเกิดขึ้นอย่างหลากหลาย ณ ตำแหน่งอะตอม H ใดก็ได้ในส่วนของสายโซ่หมู่อัลคิล -CH₂-CH₂-CH₂-CH₃ แต่ถ้าใช้การควบคุมอุณหภูมิการทำปฏิกิริยาและใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาช่วย ก็จะสามารถเลือกแทนที่อะตอม H เฉพาะตรงตำแหน่งอัลฟาไฮโดรเจนอะตอมได้ ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นที่ตำแหน่งนี้เรียกว่า alpha halogenation ที่เกิดได้ด้วยการใช้กรดหรือเบสที่มีความแรงที่เหมาะสมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ผลิตภัณฑ์ที่ได้เรียกว่าอัลฟาฮาโลคีโตน (α-halo ketone) การใช้กรดกับเบสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยามีกลไกการเกิดที่ต่างกัน แต่ได้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายเดียวกัน ตัวอย่างของวิธีการดังกล่าวแสดงไว้ใน General Procedure B ในรูปที่ ๒
 

การทำปฏิกิริยาตาม General Procedure B ในรูปที่ ๒ นั้นใช้ AlCl₃ (สารนี้เป็นกรดลิวอิสตรง Al³⁺) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา อุณหภูมิเริ่มต้นการทำปฏิกิริยาอยู่ที่อุณหภูมิของอ่างน้ำแข็ง (ก็ที่ 0ºC) เพื่อที่จะลดโอกาสการเกิดการแทนที่ที่อะตอม H ที่ไม่ใช่อัลฟาไฮโดรเจนอะตอม จึงมีการแบ่งการเติม Br₂ ออกเป็นสองส่วน ส่วนแรก 10% เติมลงไปทั้งหมดทันที (คงเพื่อเป็นการทดสอบว่าปฏิกิริยาเกิดที่ 0ºC ได้หรือไม่ ถ้าพบว่าปฏิกิริยามันไม่เกิด ก็ค่อย ๆ เพิ่มอุณหภูมิให้สูงขึ้น) หลังจากผ่านไป 10 นาทีจึงค่อย ๆ เติม Br₂ ส่วนที่เหลือ (อีก 90%) ด้วยการค่อย ๆ หยดลงไปในช่วงเวลา 5 นาที

รูปที่ ๓ สิทธิบัตรประเทศสหรัฐอเมริกาที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ α-Pyrrolidinopentiophenone พึงสังเกตข้อความในกรอบสี่เหลี่ยมสีแดง ที่ระบุสรรพคุณของสารดังกล่าวเอาไว้ว่าเป็นสารกระตุ้นระบบประสาทส่วนกลางที่ดี โดยไม่มีผลข้างเคียงที่ไม่ต้องการเช่นการกระตุ้นระบบไหลเวียนโลหิตหรือไปกดการทำงานของระบบดังกล่าว (แต่ไม่ได้แปลว่าไม่มีผลข้างเคียงใด ๆ กับระบบอื่นของร่างกายเลยนะ)

อัลฟาโบรโมคีโตนที่ได้จากการเติม Br จะมีตำแหน่งอะตอม C ที่มีความเป็นขั้วบวกอยู่สองตำแหน่งด้วยกันและอยู่เคียงข้างกัน คืออะตอม C ของหมู่คาร์บอนิล และอะตอม C ที่มีอะตอม Br เกาะอยู่ อะตอม C ทั้งสองตัวนี้สามารถทำปฏิกิริยากับ nucleophile ได้ ดังนั้นถ้ามี nucleophil เช่น amine (NHR₁R₂) เข้ามาทำปฏิกิริยา จึงมีโอกาสเกิดปฏิกิริยาได้กับอะตอม C ทั้งสอง (แต่ในกรณีของ butyl phenyl ketone นี้ การเข้าที่ตำแหน่งอะตอม C ของหมู่คาร์บอนิลน่าจะยากกว่าเพราะมีหมู่ phenyl ที่มีขนาดใหญ่อยู่เคียงข้างที่เรียกกว่า steric hindrance effect และถ้า amine มีขนาดโมเลกุลใหญ่ด้วย การแทนที่ที่ตำแหน่งอะตอม C ของหมู่คาร์บอนิลก็จะยากขึ้นไป) ตัวอย่างการทำปฏิกิริยาแทนที่อะตอม Br ด้วยหมู่เอมีนแสดงไว้ใน General Procedure C ในรูปที่ ๒
 

ในกรณีที่ amine คือ pyrrolidine ผลิตภัณฑ์ที่ได้คือ α-Pyrrolidinopentiophenone (ในบทความเรียกว่า 2-Pyrrolidin-1-yl-1-phenylpentan-1-one (4d)) การเตรียมด้วยการใช้ General procedure B และ C ตามรูปที่ ๒ ให้ผลได้ (yield) เพียง 51% (ไม่รู้ว่าเป็นเพราะปฏิกิริยาเกิดไม่สมบูรณ์หรือมีผลิตภัณฑ์อื่นร่วม) สารตัวนี้ใน wikipedia กล่าวว่ามีการนำไปใช้เป็นส่วนผสมใน recreational drug ที่เรียกว่า "Flakka" ที่เพิ่งจะเป็นข่าวเมื่อเร็ว ๆ นี้ในบ้านเราในชื่อ "ยาซอมบี้" สารตัวนี้ไม่ใช่สารใหม่ มีการสังเคราะห์และศึกษากันมานานกว่า ๕๐ ปีแล้ว

รูปที่ ๔ สิทธิบัตรประเทศสหรัฐอเมริกาอีกฉบับหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ α-Pyrrolidinopentiophenone

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และคีโตน MO Memoir : Tuesday 14 December 2553

ดูเหมือนว่าจะเป็นเดือนตุลาคม ๒๕๔๔ ที่เกิดการระเบิดขึ้นที่โรงงานผสมสีแห่งหนึ่ง ณ อ.พานทอง จ.ชลบุรี รายละเอียดความเสียหายและสาเหตุที่เป็นข่าวที่พอจะหาได้จาก google ในปัจจุบันได้แสดงไว้ในข่าวข้างล่าง ๒ ข่าว ยังไงก็ลองอ่านดูก่อนก็แล้วกัน

จาก http://www.cabinet.thaigov.go.th/pol44_1106.htm (จากการค้นทาง Google ในวันอาทิตย์ที่ ๑๒ ธันวาคม ๒๕๕๓)

มติคณะรัฐมนตรีวันที่ ๖ พฤศจิกายน ๒๕๔๔

เรื่อง รายงานสถานการณ์กรณีเหตุระเบิดโรงงานผสมสี จี เอฟ ประเทศไทย จำกัด อ.พานทอง จ.ชลบุรี

คณะรัฐมนตรีมีมติรับทราบรายงานสถานการณ์กรณีเหตุระเบิดโรงงานผสมสี จี เอฟ ประเทศไทย จำกัด อำเภอพานทอง จังหวัดชลบุรี ตามที่กระทรวงมหาดไทยเสนอ รัฐมนตรีว่าการกระทรวงมหาดไทยและรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงแรงงานและ สวัสดิการสังคม (นางลดาวัลลิ์ วงศ์ศรีวงศ์) เสนอเพิ่มเติมเกี่ยวกับจำนวนผู้เสียชีวิต ๑๖ คน ผู้บาดเจ็บ ๑๘ คน และบ้านเรือนของประชาชนที่ได้รับความเสียหาย ๑๐๖ หลังคาเรือน รวมทั้งแนวทางปฏิบัติในการป้องกันอุบัติภัย และให้กระทรวงที่เกี่ยวข้องดำเนินการตามที่รองนายกรัฐมนตรี (พลเอก ชวลิต ยงใจยุทธ) เสนอ โดยให้หน่วยงานรับไปดำเนินการในส่วนที่เกี่ยวข้อง ตามข้อเสนอของรัฐมนตรีว่าการกระทรวงมหาดไทย โดยกระทรวงกลาโหมต้องเข้มงวดการขออนุญาตนำเข้าเก็บรักษาและใช้สารเคมีตามพระ ราชบัญญัติควบคุมยุทธภัณฑ์ พ.ศ. ๒๕๓๐ กระทรวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อมต้องควบคุมและลดมลพิษจากสารอันตราย กากของเสีย กระทรวงอุตสาหกรรมเข้มงวดในการขออนุญาตจัดตั้งโรงงาน การควบคุมสารเคมีวัตถุอันตราย และการวางระบบความปลอดภัยและสนับสนุนผู้เชี่ยวชาญทางสารเคมีเข้าไปร่วมในการ ป้องกันและระงับภัยที่เกิดขึ้น และให้รายงานคณะรัฐมนตรีทราบด้วย ทั้งนี้ ให้ตรวจสอบกฎหมายด้วย หากกฎหมายฉบับใดมีช่องโหว่ ให้พิจารณาแก้ไขปรับปรุงให้เหมาะสมด้วย นอกจากนี้ โดยที่กระทรวงแรงงาน ฯ เคยตั้งอาสาสมัครแรงงานในการตรวจสอบสถานประกอบการ ซึ่งการดำเนินงานได้ผลเป็นอย่างดี ขอให้กระทรวงแรงงาน ฯ ได้พิจารณาทบทวนเรื่องนี้ด้วย

จาก http://www.teenet.chula.ac.th/forum/allmsg.asp?ID=565 (จากการค้นทาง Google ในวันอาทิตย์ที่ ๑๒ ธันวาคม ๒๕๕๓)

เนื้อหา : จากการสรุปรายงานเหตุการณ์ระเบิดของโรงงานผสมสี บริษัท จี เอฟ (ประเทศไทย) จำกัด ของสำนักงานประกันสังคมจังหวัดชลบุรี สรุปว่า เพลิงได้ลุกไห้มโรงงานทั้ง 3โรง และขณะเกิดเหตุมีลูกจ้างมาทำงานทั้งสิ้น 23 คน เป็นลูกจ้างสัญชาติพม่า 1คน สัญชาติไทย 22 คน ในเบื้องต้นมีผู้ประสบเหตุทั้งสิ้น 43 คน ได้รับบาดเจ็บ 23 คน เสียชีวิต 13 คน และสูญหาย 8 คน

รายงานข่าวแจ้งว่า นายสวัสดิ์ ลิขิตประยูรพงศ์ หัวหน้าฝ่ายโรงงานอุตสาหกรรม กรมโรงงานอุตสาหกรรม ได้ทำหนังสือรายงานการตรวจสอบโรงงาน จี เอฟ (ประเทศไทย) จำกัด เมื่อวันที่ 1 พ.ย. 2544 ถึงอธิบดีกรมโรงงานอุตสาหกรรม (นายวิระ มาวิจักขณ์) สรุปผลการตรวจสอบ ว่า บริเวณที่คาดว่าเป็นจุดเกิดเหตุระเบิด ปรากฏหลุมขนาดกว้างประมาณ 10-12 เมตร ลึกประมาณ 4-5 เมตร ในอาคาร 3 ที่ทางโรงงานต่อเติมขึ้นมาใหม่จากเดิมที่ได้รับใบอนุญาต ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิต 13 ราย บาดเจ็บ 19 ราย

สาเหตุการระเบิดคาดว่า จะเกิดจากการประกอบกิจการผสมสารเคมี 2 ชนิด อันได้แก่ Methyl Ethyl Ketone กับ Hydrogen Peroxide เนื่องจากตรวจพบภาชนะบรรจุสารทั้งสองชนิดแยกจากกันเป็นสัดส่วน ซึ่งจากการสอบถามผู้เชี่ยวชาญ ทราบว่าหากมีการผสมสารทั้งสองชนิดในอัตราส่วนของ Hydrogen Peroxide เกิน 10% โดยน้ำหนักแล้วจะเกิดปฏิกิริยาระเบิดได้ด้วยตนเอง ทั้งนี้ตามปกติสารผสมทั้งสองชนิดมีจำหน่าย แต่กรณีนี้คาดว่าผู้ประกอบการจะดำเนินการผสมเอง โดยใช้คนงานที่ไม่มีความรู้เกี่ยวกับความปลอดภัยในการใช้สารผสมทั้งสองชนิด ดังกล่าว

ใน Memoir ฉบับวันจันทร์ที่ ๒๐ กันยายน ๒๕๕๓ (ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๒๐๕) เรื่อง "เมื่อขวดทิ้งสารระเบิด" ผมก็ได้เล่าเรื่องและแนบภาพที่เกิดเหตุที่สงสัยกันว่าน่าจะเกิดจากการผสมกันระหว่าง H₂O₂ กับสารอินทรีย์บางชนิดที่มีการนำไปทิ้งในขวดทิ้ง waste โชคดีที่ครั้งนั้นความเสียหายจำกัดอยู่เพียงแค่สิ่งของเท่านั้น ไม่มีผู้ใดได้รับบาดเจ็บ

ใน Memoir ฉบับวันพุธที่ ๒๓ กันยายน ๒๕๕๒ (ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๕๙) เรื่อง "ปฏิกิริยาการออกซิไดซ์" ผมก็ได้ให้คำจำกัดความของคำว่า "ปฏิกิริยาการออกซิไดซ์" ที่ต้องทำความเข้าใจกันก่อนว่ามีความหมายอย่างไรก่อนที่จะไปอ่านตำราเคมีอินทรีย์ ซึ่งคำว่า "ถูกออกซิไดซ์ได้" ตามความหมายของเคมีอินทรีย์นั้นจะหมายความว่า "กลายไปเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีสัดส่วนออกซิเจนในโมเลกุลสูงขึ้น (เช่นจากอัลดีไฮด์ไปเป็นกรดคาร์บอกซิลก) หรือมีสัดส่วนไฮโดรเจนในโมเลกุลลดลง (เช่นจากแอลกอฮอล์ไปเป็นอัลดีไฮด์หรือคีโตน) โดยที่ "จำนวนอะตอมคาร์บอนในผลิตภัณฑ์ที่ได้ยังคงเท่าเดิม" (ไม่มีการตัดโมเลกุลสารตั้งต้นออกเป็นโมเลกุลที่เล็กลง)

เวลาที่เราเรียนเคมีอินทรีย์นั้น เราได้เรียนกันว่า primary alcohol ถูกออกซิไดซ์ไปเป็น aldehyde secondary alcohol ถูกออกซิไดซ์ไปเป็น ketone และ primary alcohol ไม่ถูกออกซิไดซ์ aldehye ถูกออกซิไดซ์ไปเป็น carboxylic acid แต่ ketone ไม่ถูกออกซิไดซ์ ฯลฯ แต่ก็มีปฏิกิริยาอีกประเภทหนึ่งที่จัดว่าเป็นปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ แต่ไม่ (หรือแทบไม่) ปรากฏอยู่ในตำราเคมีอินทรีย์เลยคือปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ไปเป็นสารประกอบ "เปอร์ออกไซด์"

สารประกอบ อีเทอร์ คีโตน และหมู่คาร์บอกซิลนั้นสามารถถูกออกซิไดซ์ต่อไปเป็นสารประกอบเปอร์ออกไซด์ได้ ปฏิกิริยาการออกซิไดซ์อีเทอร์ไปเป็นสารประกอบเปอร์ออกไซด์มักมีปรากฏในตำราเคมีอินทรีย์ เพราะอีเทอร์สามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศกลายเป็นสารประกอบเปอร์ออกไซด์ที่ไม่เสถียรและระเบิดได้ เรื่องนี้จึงมักปรากฏในเรื่องข้อควรระวังในการใช้และเก็บรักษาอีเทอร์ ส่วนปฏิกิริยาการออกซิไดซ์คีโตนหรือหมู่คาร์บอกซิลไปเป็นคีโตนเปอร์ออกไซด์หรือกรดเปอร์ออกไซด์นั้นมักไม่ถูกกล่าวไว้ในตำราเคมีอินทรีย์ ทั้งนี้อาจเป็นเพราะปฏิกิริยาดังกล่าวไม่ได้มีใช้กันกว้างขวาง หรือในการเกิดปฏิกิริยานั้นต้องมีตัวออกซิไดซ์ตัวหนึ่งเข้ามาร่วมวง ซึ่งตัวออกซิไดซ์ตัวนั้นก็คือ H₂O₂ Memoir ฉบับนี้ก็เลยถือโอกาสแนะนำให้รู้จักกับสารประกอบคีโตนเปอร์ออกไซด์สัก ๒ ตัว โดยตัวแรกเป็นตัวที่คาดว่าทำให้เกิดการระเบิดที่โรงงานตามข่าวข้างต้น ส่วนตัวที่สองยังสงสัยอยู่ว่าจะเกี่ยวข้องกับการระเบิดที่เล่าไว้ใน Memoir ฉบับที่ ๒๐๕ หรือเปล่า

Methyl ethyl ketone peroxide (จาก http://en.wikipedia.org)

ในเว็บของ wikipedia ให้คำอธิบายสาร Methyl ethyl ketone peroxide (MEKP) ไว้แค่ประมาณ ๑๐ บรรทัดเท่านั้น โดยบอกว่าเป็นวัตถุระเบิดแรงสูงเช่นเดียวกันกับ Acetone peroxide ความเร็วในการระเบิดอยู่ที่ประมาณ ๕๒๐๐ เมตรต่อวินาที (ความเร็วเสียงอยู่ที่ประมาณ ๓๓๐ เมตรต่อวินาที) MEKP มีลักษณะเป็นของเหลวคล้ายน้ำมันที่ไม่มีสี สารละลายเจือจางร้อยละ ๓๐-๖๐ ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการพอลิเมอร์ไรซ์พอลิเอสเทอร์เรซิน (แต่ผมคิดว่ามันน่าจะเป็น initiator มากกว่าเป็น catalyst)

รูปที่ ๑ รูปโมเลกุล Methyl Ethyl Ketone peroxide ซึ่งดาวน์โหลดมากจาก http://commons.wikimedia.org/wiki/ File:Methyl-ethyl-ketone-peroxide-2D-skeletal.png แต่ไม่เข้าใจเหมือนกันว่าทำไปพอจะเข้าไปที่หน้านี้ก็พบข้อความว่า "ขออภัยในความไม่สะดวก กระทรวงเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร ได้มีคำสั่งให้ระงับการเผยแพร่เว็บไซด์ที่ท่านต้องการเข้าชม เนื่องจากมีรูปภาพ ข้อความ และ เนื้อหาบางส่วนที่ไม่เหมาะสม สอบถามรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ กระทรวงเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร โทร 0 2141 6950" ทั้ง ๆ ที่ยังสามารถเข้าชมหน้าของ Methyl Ethyl Ketone peroxide ได้ตามปรกติ

Acetone peroxide (จาก http://en.wikipedia.org)

Acetone peroxide เป็นวัตถุระเบิดแรงสูงตัวหนึ่งที่เตรียมได้จากปฏิกิริยาระหว่าง acetone กับ H₂O₂ โดยมีกรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา สารนี้ว่องไวต่อความร้อน แรงขัดสี และแรงกระแทก ในเว็บของ wikipedia นั้นได้ให้ข้อมูลของสารนี้เอาไว้ยาวทั้งนี้อาจเป็นเพราะมีการสังเคราะห์ขึ้นและนำไปใช้ในทางที่ผิดกันมาก ตัวอย่างกลไกการสังเคราะห์สารนี้ได้แสดงไว้ในรูปที่ ๒ ในหน้าถัดไป

รูปที่ ๒ ภาพกลไกการเกิด Actone peroxide ที่มีเผยแพร่ใน http://www.sciencemadness.org หัวข้อ Peroxide Water gel โครงสร้างที่เป็น trimer ถูก "เชื่อกันว่า" เป็นโครงสร้างที่เสถียรกว่าโครงสร้างอื่น (แต่อย่าลองเล่นเป็นดีที่สุด)

สารตัวนี้ถูกนำไปใช้เป็นวัตถุระเบิดในการก่อการร้ายหลายครั้ง อาจเป็นเพราะการที่มันสามารถเตรียมได้ง่าย และการที่ไม่มีไนโตรเจนเป็นสารประกอบอยู่ในโมเลกุล ทำให้สามารถผ่านการตรวจของเครื่องตรวจระเบิดที่ใช้หลักการวัดการมีอยู่ของธาตุไนโตรเจนไปได้ (วัตถุระเบิดส่วนใหญ่จะมีไนโตรเจนอยู่ในรูปของหมู่ไนเทรตหรือไนโตร ซึ่งเป็นหมู่ที่จ่ายออกซิเจนให้กับการเผาไหม้)

ผมยกเรื่องนี้มาก็เพราะว่าในแลปเราเคยมีคนทดลองผสม acetone กับ H₂O₂ ในภาวะที่มีกรดร่วมอยู่ด้วย ซึ่งยังคงสงสัยอยู่ว่าจะเกี่ยวพันกับเหตุการณ์ที่เล่าไว้ใน memoir ฉบับที่ ๒๐๕ หรือเปล่า แต่เหตุการณ์ในครั้งนั้นมีแต่แรงดันเพียงอย่างเดียว โดยที่ไม่มีการเกิดเพลิงไหม้แต่อย่างใด (แต่ที่ไม่มีไฟไหม้ก็อาจเป็นเพราะว่าขวดทิ้งสารขวดนั้นบรรจุของเสียที่เป็นสารละลายในน้ำ จึงทำให้ไม่เกิดการลุกไหม้) จึงทำให้ไม่สามารถตัดประเด็นที่ว่า H₂O₂ สลายตัวกลายเป็นแก๊สสะสมอยู่ในขวดที่ปิดฝาแน่น (ตรงนี้ยังคงสงสัยอยู่ว่าขวดนั้นปิดฝาแน่นหรือไม่) เมื่อขวดรับแรงดันไม่ได้ก็เลยระเบิดออก

นอกจากนี้ในการทดลองดังกล่าวก็มีการเติม Fe²⁺ เข้าไปในสารละลาย H₂O₂ ด้วย สารละลาย H₂O₂ ที่มี Fe²⁺ ละลายอยู่มีชื่อว่า Fenton's reagent ในสารละลายนี้ไอออนของเหล็กและ H₂O₂ จะทำปฏิกิริยากันได้ hydroxyl radical (HO·) และ peroxide radical (HOO·) ดังสมการ

Fe²⁺ + H₂O₂ ---> Fe³⁺ + HO· + OH^-

Fe³⁺ + H₂O₂ ---> Fe²⁺ + HOO· + H⁺

อนุมูลอิสระทั้งสองต่างเป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงที่สามารถทำปฏิกิริยากับสารอินทรีย์ตัวอื่นได้อีก ส่วนจะเกิดอะไรนั้นก็ไม่สามารถบอกได้ เพราะไม่รู้ว่ามีการทิ้งสารอะไรลงไปในขวดนั้นบ้าง

เว็บ wikipedia นั้นรวมรวมความรู้ต่าง ๆ เอาไว้เยอะ แต่เวลาอ่านก็ต้องระวังบ้างเหมือนกัน เพราะข้อมูลในเว็บสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา ที่สำคัญคือโดยใครก็ได้ และเราก็ไม่รู้ว่าคนเขียนเนื้อหานั้นเป็นใคร เชื่อถือได้แค่ไหน ดังนั้นถ้าจะนำเอาข้อมูลใด ๆ จากเว็บ wikipedia ไปใช้ก็ควรที่จะตามไปให้ถึงต้นตอของข้อมูลที่ wikipedia ไปคัดลอกมา เพื่อเป็นการยืนยันว่าข้อมูลดังกล่าวมีความถูกต้อง

ส่วนที่ว่าใครเป็นคนทำการทดลองที่มีการผสม acetone กับ H₂O₂ และมีการใช้ Fe²⁺ ด้วยนั้น ลงไปค้นหาวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกในหัวข้อ "Liquid phase hydroxylation of benzene by hydrogen peroxide over V, Fe, Cu on support and reaction-extraction-regeneration system of phenol production" ก็จะรู้เอง