1. ชื่อหน่วยวิจัย
หน่วยวิจัยเคมีอินทรีย์สังเคราะห์ด้วยเตาอบไมโครเวฟ

Microwave Assisted in Organic Synthesis Research Unit

ภาควิชา : เคมี

2. สมาชิก : ประกอบด้วย

( 1 ) อ.ดร.อภิวัฒน์ ธีรวุฒิกุลรักษ์

ผู้ประสานงานหน่วยวิจัย

( 2 ) อ.ดร.ภควรรณ หนองขุ่นสาร

สมาชิก

3. หลักการและเหตุผล

เคมีอินทรีย์สังเคราะห์เป็นสาขาหนึ่งของเคมีซึ่งมีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว ซึ่งจะเห็นได้จากบทความจำนวนมากมายที่ตีพิมพ์ในวารสารทางเคมีระดับนานาชาติ ปรากฏการณ์นี้แสดงถึงพัฒนาการของเคมีอินทรีย์สังเคราะห์ ทั้งในด้านการสังเคราะห์สารธรรมชาติ (Total synthesis) และ การหาปฏิกิริยาหรือเทคนิคใหม่ ๆ (Methodology)

งานวิจัยทางเคมีอินทรีย์สังเคราะห์มักจะประสบปัญหาต่าง ๆ ตัวอย่างเช่น ต้องให้ความร้อนสูงแก่ปฏิกิริยา,ใช้เวลาในการทำปฏิกิริยานาน หรือเปอร์เซนต์ผลผลิตต่ำ ซึ่งปัญหาเหล่านี้ได้ทำให้นักเคมีอินทรีย์ได้หาแนวทางแก้ไข เพื่อให้การพัฒนาทางด้านเคมอินทรีย์สังเคราะห์มีความรุดหน้ามากขึ้น เช่น มีการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา การค้นคว้าหาปฎิกิริยาใหม่ ๆ เป็นต้น

ในปี 1986 Gedye¹ได้รายงานการศึกษาปฏิกิริยาทางเคมีอินทรีย์ 4 ชนิด คือ ไฮโดรไลซิส ออกซิเดชัน เอสเทอริฟเคชัน และปฏิกิริยาการแทนที่ โดยทำปฏิกิริยาในเตาอบไมโครเวฟ เปรียบเทียบกับการทำปฏิกิริยาด้วยวิธีดั้งเดิม (เช่น การรีฟลักซ์) พบว่า ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในเตาอบไมโครเวฟ จะใช้เวลาในการเกิดปฏิกิริยาน้อยกว่า แต่ให้เปอร์เซนต์ผลผลิตสูงกว่าการทำปฏิกิริยาด้วยวิธีดั้งเดิม โดยทั่วไปแล้วอัตราการเกิดปฏิกิริยาในเตาอบไมโครเวฟจะสูงกว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาแบบดั้งเดิม 5 - 240 เท่า ขึ้นกับชนิดของปฏิกิริยา เช่น

C₆H₅CH₂C₁+NCC₆H₄OH CH₃OH C₆H₅CH₂OC₆H₄CN

Reflux 16h. 89%

Microwave 4 min. 93%

( k _microwave/k_reflux) = 240

โดยเตาอบไมโครเวฟที่ใช้เป็นเตาอบไมโครเวฟแบบธรรมดาที่ใช้กันในครัวเรือน ซึ่งมีความถี่ 2.45 GHz

หลังจากที่ Gedye ได้ตีพิมพ์ผลงานดังกล่าวข้างต้น ได้มีนักเคมอินทรีย์จำนวนมากทำการศึกษาปฏิกิริยาเคมีอินทรีย์ในเตาอบไมโครเวฟ ดังจะเห็นได้จากจำนวนบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารระดับนานาชาติ²ตัวอย่างปฏิกิริยาที่มีผู้ศึกษาได้แก่

Deprotection³

(CH₂)₃OAc (CH₂)₃OAc (CH₂)₃OAc

Al₂O₃,uv Al₂O₃,uv

30 sec.,93% 2.5 min.,92%

OH OAc OH

(Conventional themolysis gave similar yield, reaction time c.a. 40 h.)

Cycloaddition⁴

(Conventional heating : 4 h., 0%)

จากข้อดีของการใช้เตาอบไมโครเวฟในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ กลุ่มผู้วิจัยจึงมีความประสงค์ในการขอจัดตั้งหน่วยวิจัยเคมีอินทรีย์สังเคราะห์ด้วยเตาอบไมโครเวฟ เพื่อพัฒนาการใช้เตาอบไมโครเวฟสำหรับการศึกษาปฏิกิริยาทางเคมีอินทรีย์

เอกสารอ้างอิง

1. R. Gedye, F.Smith, K. Westaway, H. Ali, L.Baldisera, L. Laberge and J. Rousell, Tetrahedron Lett., 1986, 27,279.

2. S. Caddick, Tetrahedron, 1995, 51, 10403 and references cited therein.

3. R.S. Varma, M.Varma and A.K. Chatterjee, J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1993. 999.

4. A. Stambouli, M. Chastrette and M. Soufiaoui, Tetrahedron Lett., 1991, 32, 1723

4. วัตถุประสงค์และเป้าหมาย

เพื่อศึกษาและพัฒนาการทำปฏิกิริยาเคมีอินทรีย์โดยใช้เตาอบไมโครเวฟเป็นแหล่งพลังงานให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้เร็วขึ้น และ/หรือ ได้เปอร์เซนต์ผลผลิตสูงขึ้น

5. อุปกรณ์ / เครื่องมือวิจัยหลักที่มีอยู่แล้ว

1. เครื่องแก้ว

2. เตาอบไมโครเวฟ

3. อุปกรณ์ทางโครมาโทกราฟี (Gas chromatograph, High performance liquid chromatograph)

4. อุปกรณ์ทางสเปคโทรสโคป์ (1 H-NMR spectrometer, IR spectrophotometer, Gas chromatograph-mass spectrometer)อุปกรณ์พื้นฐานในห้องปฏิบัติการเคมี เช่น เครื่องชั่งสาร เครื่องเป่าลมร้อน magnetic stirrer, heating mantle ฯลฯ

6. ผลสัมฤทธิ์ทางการวิจัยจนถึงปัจจุบัน

ผลงานตีพิมพ์ในวารสารระดับนานาชาติ

1. 1,5 - Asymmetric Industion in Lewis Acid Promoted Reactions of (5-Alkoxy-2-enyl)tributylstannanes and aldehydes (Aphiwat Teerawutgulrag and Eric J. Thomas, J.Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1993, 2863).

2. Total Synthesis of Mibemycin G: Synthesis of the C(1) - C(10) Fragment (Simon Bailey, Aphiwat Teerawutgulrag and Eric J. Thomas, J, Chem. Soc., Chem. Commun., 1995, 2519)

3. Total Synthesis of Mibemycin G: Assembly and Completion of the Synthesis (Simon Bailey, Aphiwat Teerawutgulrag and Eric J. Thomas, J, Chem. Soc., Chem. Commun., 1995, 2521)

4. Aspects of Remote Asymmetric Induction Using Allylstannanes (J.S. Carey, T.S. Coulterm, D.J. Hallett, R.J. Maguire, A.H. McNeill, S.J. Stanway, A. Teerawutgulrag, and E.J. Thomas, Pure and Appl. Chem., 1996, Vol.68, No.3, 707)

5. An Oxidative Rearragement of C, N - Diarylaldimines to Formamides Using Sodium Perborate (Pakawan Nongkunsarn and Christopher A. Ramsden, Tetrahedron Lett., 1993, 34,6773.)

6. Rearrangement and Redical Mediated Decarboxylation of Trimethylsilyl Benzoate Using Xenon Difluoride (Pakawan Nongkunsarn and Christopher A. Ramsden, J.Chem.Soc., Perkin Trans. 1, 1996, 121.)

7. Oxidative Rearrangment of lmines to Formamides using Sodium Perborate (Pakawan Nongkunsarn and Christopher A. Ramsden, Tetrahedron Lett., 1997, 10,3805.)

ทุนวิจัย

ผู้ประสานงานหน่วยวิจัย ได้รับทุนวิจัยหลังปริญญาเอก ปี 2540 จากสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.) ในหัวข้อเรื่อง “การประยุกต์ใช้ไมโครเวฟในทางเคมีอินทรีย์สังเคราะห์” ปัจจุบันอยู่ในระหว่างกระบวนการปรับปรุงข้อเสนอโครงการเพื่อดำเนินการทำสัญญาการรับทุนต่อไป

/ / / การวิจัย / ห้องปฏิบัติการวิจัยและหน่วยวิจัย

( 1 ) อ.ดร.อภิวัฒน์ ธีรวุฒิกุลรักษ์	ผู้ประสานงานหน่วยวิจัย
( 2 ) อ.ดร.ภควรรณ หนองขุ่นสาร	สมาชิก