Wohl-Ziegler Bromination Reaction คืออะไร?

Wohl-Ziegler Bromination ใน Organic Synthesis คืออะไร ? มีประโยชน์อย่างไร ?

ในบทความนี้จะพาทุกท่านไปทำความรู้จักกับประวัติและที่มาของปฏิกิริยา Wohl–Ziegler Bromination พร้อมเรียนรู้กลไกการเกิดปฏิกิริยา หลักการทำงาน ข้อดี และตัวอย่างการประยุกต์ใช้ในงาน Organic Synthesis ว่าปฏิกิริยานี้มีความสำคัญต่อการสังเคราะห์สารอินทรีย์อย่างไรบ้าง

ประวัติและที่มาของปฏิกิริยา Wohl-Ziegler Bromination

จุดเริ่มต้นของปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นในปี ค.ศ. 1919 เมื่อ Alfred Wohl นักเคมีชาวเยอรมัน ได้ศึกษาปฏิกิริยาระหว่าง 2,3-dimethyl-2-butene กับ N-bromoacetamide ในตัวทำละลาย Diethyl ether และพบว่ากลุ่มเมทิลบริเวณตำแหน่ง Allylic ถูกแทนที่ด้วยอะตอมโบรมีน

ต่อมาในปี ค.ศ. 1942 Karl Ziegler ได้ศึกษาการใช้ N-bromosuccinimide หรือ NBS ซึ่งช่วยให้การเติมโบรมีนในตำแหน่ง Allylic และ Benzylic มีประสิทธิภาพมากขึ้น จนปฏิกิริยานี้กลายเป็นที่รู้จักในชื่อ “Wohl–Ziegler Bromination”

โดยปฏิกิริยานี้เป็นการเติมโบรมีนในตำแหน่ง Allylic ของ Olefins หรือ Alkenes รวมถึงตำแหน่ง Benzylic ของสารประกอบ Aromatic และ Heteroaromatic บางชนิด

Tips : Olefin หรือ โอเลฟินส์ มีอีกชื่อหนึ่งว่า Alkene เป็นสารประกอบเคมีอินทรีย์ ประกอบไปด้วยไฮโดรเจนและคาร์บอนที่มีพันธะคู่ ได้มาจากการกลั่นน้ำมันดิบ และก๊าซธรรมชาติ ⛽และตำแหน่ง allylic คือ ตำแหน่งที่อยู่ติดกันกับหมู่ฟังก์ชั่น Alkene นั่นเอง

แล้วปฏิกิริยา Wohl-Ziegler Bromination เกิดขึ้นได้อย่างไร มี Reaction หรือ Mechanism อะไรบ้าง?

เราจะอธิบายให้ฟัง โดยมีกลไกการเกิดปฏิกิริยาหลัก ๆ 4 ขั้นตอน ดังนี้

1. Initiation step
ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นเมื่อตัวริเริ่มปฏิกิริยาได้รับความร้อนหรือแสง จนเกิดการแตกพันธะแบบ Homolytic* ให้อนุมูลอิสระ หรือ Free Radical ในปฏิกิริยา
2. Formation of the bromine radical 
Free Radical ที่เกิดขึ้นในขั้นตอนแรกทำปฏิกิริยากับ Bromine ที่ได้จาก NBS ได้เป็น Bromine Radical
3. Propagation
ขั้นตอนต่อมา เกิดการแตกพันธะแบบ Homolytic ระหว่างไฮโดรเจนและคาร์บอนที่ตำแหน่ง Allylic ของสารตั้งต้น โดย Hydrogen radical ที่ได้จับกับ Bromine Radical เกิดเป็น Hydrobromic Acid และ Allylic Radical โดย Allylic Radical ที่ได้มา ทำปฏิกิริยาต่อเนื่องกับโบรมีนอีกโมเลกุลหนึ่ง เกิดเป็นผลิตภัณฑ์คือ สารประกอบ Ally หรือ benzyl Bromide
4. Regeneration of bromine
ส่วน Hydrobromic Acid จะตอบสนองกับ N-bromosuccinimide (NBS) เพื่อสร้างโมเลกุลใหม่ของ Succinimide รวมไปถึง Bromine ที่นำมาใช้ในปฏิกิริยาต่อไป

Tips : การแตกพันธะแบบ Homolytic คือ การแตกพันธะโดยคู่อิเล็กตรอนของพันธะแยกออกจากกันไปอยู่ที่อะตอมข้างละ 1 ตัว

Tips : Radical (เรดดิคอล) หรือมักใช้ว่า Free Radical หรืออนุมูลอิสระ คือ อะตอม โมเลกุลหรือไอออนซึ่งมีอิเล็กตรอนเดี่ยวในวงนอกสุด (Unpaired Valence Electron)

ข้อดีของปฏิกิริยา Wohl–Ziegler Bromination

ปฏิกิริยานี้ได้รับความนิยมในงาน Organic Synthesis เนื่องจากมีข้อดีหลายด้าน ได้แก่
1. N-bromosuccinimide (NBS) มีจำหน่ายทั่วไป ใช้แทน Bromine (Br2) ที่มีความเป็นพิษ ในปฏิกิริยาเติม Bromine
2. ปฏิกิริยาสามารถทำได้ในสภาวะที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เมื่อใช้ของเหลวไอออนิก ในระบบที่ปราศจากตัวทำละลาย

ตัวอย่างการใช้งานและการประยุกต์ใช้
ปฏิกิริยา Wohl-Ziegler bromination ถูกนำมาใช้ในประโยชน์มากมาย รวมไปถึงการเตรียม (-)-Tryprostatin A ของ James M. Cook ซึ่งเป็นสารชีวภาพธรรมชาติ ที่ถูกแยกจากเชื้อราทะเล (marine fungus) ที่มีประสิทธิภาพในการยับยั้งกระบวนการวิวัฒนาการของเซลล์ และได้รับการศึกษา เพื่อแก้ไขปัญหาการต้านทานต่อยา ในการรักษาโรคมะเร็ง

สามารถศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับปฏิกิริยา Wohl–Ziegler Bromination ได้ที่ : Named Reactions จาก Thermo Fisher Scientific

นอกจากนี้ Thermo Fisher Scientific ยังมีสารเคมีและผลิตภัณฑ์ที่ครอบคลุมทุกขั้นตอนของการทำปฏิกิริยา Wohl–Ziegler Bromination สำหรับงาน Organic Synthesis และงานวิจัยอีกหลากหลายประเภท

หากกำลังมองหาสารเคมีในกลุ่มนี้สำหรับงานวิจัยและการสังเคราะห์สารอินทรีย์

Apex Chemicals พร้อมให้คำแนะนำสารเคมีและผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมกับการใช้งานโดยทีมงานผู้เชี่ยวชาญ

สามารถติดต่อสอบถามข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่

Tel : 02-038-9999

Email : info@apexchemicals.co.th

Line : @ApexChemicals