งานวิจัยพัฒนายาเคมีโมเลกุลเล็กและนวัตกรรมโพลิเมอร์ เพื่อความมั่นคงทางยาและการประยุกต์ใช้ทางการแพทย์ของประเทศ

ตอนที่ 3 : งานวิจัยด้านการพัฒนากระบวนการใหม่ด้านอินทรีย์เคมีสังเคราะห์และการนำไปใช้ในการสังเคราะห์สาร

                       ที่มีคุณสมบัติทางยา (Part 2)

ศาสตราจารย์ ดร.สมเด็จพระเจ้าน้องนางเธอ เจ้าฟ้าจุฬาภรณวลัยลักษณ์ อัครราชกุมารี
กรมพระศรีสวางควัฒน วรขัตติยราชนารี
ศาสตราจารย์เกียรติคุณ ดร.สมศักดิ์ รุจิรวัฒน์
รองศาสตราจารย์ ดร.สุพรรณา เตชะสกุล
ห้องปฏิบัติการวิจัยด้านเคมี

          กรณีศึกษาที่ 1 : การพัฒนากระบวนการสังเคราะห์โดยพึ่งพาแหล่งพลังงานทางเลือกที่สะอาด ประหยัด
ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

1.1 พลังงานไมโครเวฟ

พลังงานไมโครเวฟที่ใช้ให้ความร้อนหรืออุ่นอาหารตามบ้านเรือนนั้นสามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานทางเลือกที่สะอาดและสามารถนำมาประยุกต์ใช้ในปฏิกิริยาเคมีได้ด้วยเช่นกัน โดยการให้ความร้อนโดยตรงไปที่โมเลกุลทางเคมีนั้นมีข้อดีที่ทำให้ประหยัดพลังงาน เพราะไม่ต้องใช้หม้อต้มความร้อนแบบดั้งเดิมซึ่งกินพลังงานมากกว่า อีกทั้งในบางปฏิกิริยายังสามารถเร่งกระบวนการทางเคมีให้เร็วขึ้นได้จากหลายชั่วโมงเหลือเพียงหลักนาทีเท่านั้นซึ่งนับว่าเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพของปฏิกิริยานั้น ๆ นอกจากนี้ปฏิกิริยาที่ใช้การให้ความร้อนด้วยคลื่นไมโครเวฟส่วนใหญ่ยังลดการใช้ตัวทำละลายทางเคมีลงได้ด้วย ซึ่งเป็นการลดของเสียที่เกิดจากปฏิกิริยาและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของหลักการเคมีสีเขียว

1.2 พลังงานไฟฟ้า

ไฟฟ้าเป็นพลังงานที่มนุษย์คุ้นเคยและใช้กันมาอย่างยาวนาน แต่ความสนใจที่จะประยุกต์ใช้ในบริบทของเคมีสังเคราะห์เริ่มได้รับความนิยมเมื่อไม่นานมานี้ กลไกการเกิดปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีมักเป็นกลไกที่แตกต่างออกไปและมีความเกี่ยวข้องกับสารมัธยันตร์กึ่งอนุมูลอิสระที่มีความว่องไวในปฏิกิริยามากกว่าปกติ ดังนั้นการใช้ไฟฟ้าในงานวิจัยเชิงเคมีสังเคราะห์ จึงมักนำไปสู่การค้นพบกลไกปฏิกิริยาหรือปรากฏการณ์ใหม่ ๆ ที่ไม่สามารถพบได้จากการใช้พลังงานรูปแบบปกติอื่น ๆ นอกจากนี้ความเข้าใจทางทฤษฎีที่มากขึ้นยังสามารถนำมาใช้ปรับแต่งสภาวะในการเกิดปฏิกิริยา กล่าวคือความต่างศักย์ กระแสไฟฟ้า และวัสดุที่ใช้เป็นขั้วไฟฟ้าทำให้สามารถควบคุมและใช้ประโยชน์จากสารมัธยันตร์เหล่านี้ได้อย่างง่ายดายและมีประสิทธิภาพสูงขึ้น

1.3 พลังงานแสง

แสงนับว่าเป็นพลังงานทางเลือกหนึ่งที่ได้รับพัฒนาและนำมาใช้เพื่อการสังเคราะห์สารมากขึ้น ในการใช้แสงเพื่อให้พลังงานกับระบบพบว่าสามารถให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่าในปฏิกิริยาบางประเภท โดยเฉพาะปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับสารมัธยันตร์กึ่งอนุมูลอิสระ ทำให้สามารถลดหรือหลีกเลี่ยงการใช้พลังงานความร้อน และลดการใช้พลังงานโดยรวมในกระบวนการทางเคมีลงได้ นอกจากตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงที่ได้รับการพัฒนาจนมีจำนวนมากขึ้นในปัจจุบันแล้ว ยังคงมีแหล่งคลื่นแสงความยาวคลื่นต่าง ๆ ให้เลือกใช้ได้อย่างหลากหลายและทำให้ปฏิกิริยามีความเฉพาะเจาะจงมากยิ่งขึ้น สำหรับปฏิกิริยาบางชนิดยังพบว่าการใช้แสงทำให้เกิดปฏิกิริยาผ่านกลไกที่ต่างไปจากเดิมทำให้เกิดการค้นพบปรากฏการณ์ หรือปฏิกิริยาทางอินทรีย์เคมีใหม่ ๆ มากขึ้นด้วยคุณสมบัติพิเศษนี้ ทำให้การใช้แสงในปฏิกิริยาทางเคมีได้รับการศึกษาเพิ่มมากขึ้นเป็นอย่างมาก ซึ่งนอกจากการเพิ่มประสิทธิภาพของปฏิกิริยาเคมีแล้ว ยังนำไปสู่การเข้าถึงโมเลกุลทางเคมีใหม่ๆ ที่ไม่สามารถสังเคราะห์ได้ด้วยวิธีอื่นอีกด้วย