เมทีนามีน

เมทีนามีน หรือ เฮกซะเมทิลีนเตตรามีน () เป็นสารประกอบอินทรีย์เฮเทอโรไซคลิก มีสูตรโครงสร้างคือ (CH2)6N4 ลักษณะเป็นผลึกสีขาว ละลายได้ดีในน้ำและตัวทำละลายอินทรีย์ที่มีขั้ว โครงสร้างโมเลกุลมีลักษณะคล้ายกรงเหมือนกับอะดาแมนแทน เมทีนามีนถูกนำมาใช้ประโยชน์ในการสังเคราะห์สารประกอบเคมีอื่น เช่น พลาสติก ยา สารเติมแต่งยาง  สารนี้มีจุดระเหิด ณ สภาวะสุญญากาศที่ 280 องศาเซลเซียส

เมทีนามีนเป็นสารที่ได้จากการเกิดปฏิกิริยาระหว่างงฟอร์มาลดีไฮด์กับแอมโมเนีย ถูกค้นพบโดยอเล็กซานเดอร์ บัทเลรอฟ เมื่อ ค.ศ. 1859 มีการนำเมทีนามีนมาใช้ประโยชน์ในหลายวัตถุประสงค์ ทั้งใช้เป็นส่วนผสมในการผลิตวัสดุคอมโพสิต ใช้เป็นยาปฏิชีวนะ เป็นสีย้อมในการศึกษาทางมิญชวิทยา เชื้อเพลิงแข็ง สารกันเสีย ตัวทำปฏิกิริยา รวมไปถึงการผลิตวัตถุระเบิด

ถึงแม้ว่าเมทีนามีนจะสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้อย่างหลากหลาย แต่เนื่องด้วยความต้องการของตลาดที่มีน้อยลง ประกอบกับการมีสารตัวเลือกอื่นที่เพิ่มมากขึ้น ทำให้ปริมาณการผลิตสารนี้ลดลงอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ช่วงปี ค.ศ. 1990 เป็นต้นมา ในปัจจุบันยังมีการผลิตสารนี้อยู่ในเยอรมนี เนเธอร์แลนด์ อิตาลี ออสเตรเลีย สหรัฐอเมริกา และเม็กซิโก

 ประวัติ 
เมทีนามีน หรือที่เรียกกันเป็นทางการว่า เฮกซะเมทิลีนเตตรามีน ถูกค้นพบโดยนักเคมีชาวรัสเซีย อเล็กซานเดอร์ บัทเลรอฟ เมื่อ ค.ศ. 1859 In this paper, Butlerov  discovered formaldehyde, which he called "Dioxymethylen" (methylene dioxide) [page 247] because his empirical formula for it was incorrect (C4H4O4).  On pages 249–250, he describes treating formaldehyde with ammonia gas, creating hexamine.
โดยถูกเตรียมขึ้นได้จากการทำปฏิกิริยากันระหว่างฟอร์มาลดีไฮด์กับแอมโมเนีย โดยการเกิดปฏิกิริยาดังกล่าวสามารถถูกเหนี่ยวนำได้ทั้งในกรณีที่สารตั้งต้นทั้งสองอยู่ในสถาะแก๊สและสารละลาย

โมเลกุลของเฮกซะเมทิลีนเตตรามีนมีความคล้ายคลึงกันเป็นอย่างมากกับโครงสร้างของอะดาแมนแทน โดยจะมีโครงสร้างเป็นแบบสมมาตรทรงสี่หน้ารูปร่างคล้ายกรง  มุมทั้งสี่มุมเป็นอะตอมของไนโตรเจน เชื่อมต่อกับอะตอมไนโตรเจนอื่นในโมเลกุลด้วยสะพานเมทิลีน (methylene bridge) ถึงแม้ว่าโมเลกุลของเฮกซะเมทิลีนเตตรามีนจะมีรูปร่างคล้ายกรง แต่ก็ไม่มีตำแหน่งด้านหน้าใดๆในโมเลกุลที่จะสามารถเข้าจับกับอะตอมหรือโมเลกุลอื่นเพิ่มเติมได้ เช่นที่พบได้ในอีเทอร์มงกุฎ หรือโครงสร้างคริปแทนด์ขนาดใหญ่

โมเลกุลของเฮกซะเมทิลีนเตตรามีนจะแสดงคุณสมบัติคล้ายคลึงกับโมเลกุลของกรดอะมิโน โดยสามารถเกิดโปรโตเนชันและ N-อัลคิเลชันได้ (เช่น ควอเทอร์เนียม-15)

 การใช้ประโยชน์ 
ส่วนใหญ่แล้วเฮกซะเมทิลีนเตตรามีนมักถูกนำมาใช้ในการผลิตผงหรือยางฟีนอลฟอร์มาลดีไฮด์ชนิดเหลว และวัสดุคอมโพสิตชนิดยางฟีนอลิคโดยใช้แม่พิมพ์ (phenolic resin moulding compound) เพื่อเป็นสารทำให้คอมโพสิตแข็งตัว โดยผลิตภัณฑ์ต่างๆที่ผลิตได้เหล่านี้มักเป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องอาศัยการยึดเกาะ เช่น เบรกรถ  ผ้าคลัตช์ ผ้าทราย ผ้าใยสังเคราะห์ วัสดุทนไฟ เป็นต้น

นอกจากนี้ยังพบว่าเฮกซะเมทิลีนเตตราอาจสามารถทำหน้าที่เป็นแม่พิมพ์โครงร่างโมเลกุล (molecular building block) สำหรับการสังเคราะห์ผลึกโครงสร้างนาโนโดยจัดวางโมเลกุลอย่างเป็นระเบียบได้ด้วยตนเอง (self-assembly) ได้ด้วย

 การใช้ประโยชน์ทางการแพทย์ 
ในวงการแพทย์ได้ริเริ่มการนำเฮกซะเมทิลีนเตตรามีน มาใช้ในการฆ่าเชื้อในระบบทางเดินปัสสาวะเป็นครั้งแรกเมื่อปี ค.ศ. 1899 แต่ใช้ได้ผลในผู้ป่วยที่มีค่าพีเอชของสารละลายในทางเดินปัสสาวะเป็นกรดเท่านั้น ส่วนในผู้ป่วยที่มีสารละลายในทางเดินปัสสวะเป็นด่างมักพิจารณาใช้กรดบอริกแทนสำหรับข้อบ่งใช้ข้างต้น โดยนักวิทยาศาสตร์พบว่ามีสหสัมพันธ์แบบแปรผันตรงระหว่าง ความเป็นกรดของสภาพแวดล้อมรอบเฮกซะเมทิลีนเตตรามีนกับการสลายตัวของสารดังกล่าว ดังนั้น ประสิทธิภาพในการรักษาของเฮกซะเมทิลีนเตตรามีนจึงขึ้นอยู่กับความเป็นกรดของปัสสาวะ มากกว่าปริมาณยาทั้งหมดที่ผู้ป่วยได้รับในการรักษา ในทางตรงกันข้าม หากสภาพแวดล้อมภายนอกมีสภาวะเป็นด่างนั้น เฮกซะเมทิลีนเตตรามีนแทบจะไม่สามารถออกฤทธิ์ฆ่าเชื้อก่อโรคใดๆ ได้เลย

นอกจากนี้ เฮกซะเมทิลีนเตตรามีนยังเคยถูกนำมาใช้ในกระบวนการการรักษาทหารได้รับบาดเจ็บจากการสูดก๊าซพิษฟอสจีนในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1 ซึ่งการศึกษาทางคลินิกในภายหลังพบว่า การได้รับเฮกซะเมทิลีนเตตรามีนในขนาดสูงก่อนการสูดดมก๊าซพิษดังกล่าว จะช่วยป้องกันการเกิดพิษจากแก๊สนั้นได้ ในทางตรงกันข้าม การได้รับเฮกซะเมทิลีนเตตรามีนภายหลังจากการสัมผัสก๊าซพิษฟอสจีนแล้ว พบว่าไม่ก่อให้เกิดผลในการรักษาอาการพิษแต่อย่างใด

ในปัจจุบัน เฮกซะเมทิลีนเตตรามีนในรูปแบบเกลือของกรดแมนดีลิค (ชื่อสามัญตามเภสัชตำรับอังกฤษ คือ เมทีนามีน แมนดีเลท) นั้นถูกนำมาใช้ในการรักษาการติดเชื้อแบคทีเรียในระบบทางเดินปัสสาวะ โดยสารดังกล่าวจะสลายตัวในกระเพาะปัสสาวะที่มีสภาวะเป็นกรด ได้ผลิตภัณฑ์เป็นฟอร์มาลดีไฮด์และแอมโมเนีย ซึ่งฟอร์มาลดีไฮด์ที่เกิดขึ้นนี้จะมีคุณสมบัติในการฆ่าแบคทีเรียก่อโรค ส่วนกรดแมนดีลิคที่ถูกเพิ่มเข้ามาในเภสัชตำรับนั้นมีจุดประสงค์เพื่อเสริมฤทธิ์ของฟอร์มาลดีไฮด์ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้มั่นใจว่าค่าพีเอชของสารละลายในกระเพาะปัสสาวะนั้นเอื้อต่อการออกฤทธิ์ของเฮกซะเมทิลีนเตตรามีน จึงมักมีการบริหารวิตามินซีหรือแอมโมเนียมคลอไรด์ให้กับผู้ป่วยร่วมด้วย เพื่อเพิ่มความเป็นกรดของสารละลายในกระเพาะปัสสาวะ อย่างไรก็ตาม การใช้เฮกซะเมทิลีนเตตรามีนเพื่อเป็นยาปฏิชีวนะนี้มีปริมาณการใช้ลดลงในช่วงปลายคริสต์ทศวรรตที่ 1990 เนื่องจากอาการไม่พึงประสงค์ที่เกิดขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเกิดกระเพาะปัสสาวะอักเสบรุนแรงชนิด hemorrhagic cystitis จากการเหนี่ยวนำของสารเคมีในผู้ที่ได้รับยาเกินขนาด แต่ ณ ปัจจุบัน ยาดังกล่าวได้รับการรับรองใหม่อีกครั้งเพื่อใช้สำหรับข้อบ่งใช้ดังข้างต้น อันเป็นมาตรการตอบสนองต่อความชุกของการดื้อยาปฏิชีวนะของแบคทีเรียที่มากขึ้นในปัจจุบัน โดยยานี้มีความเหมาะสมอย่างยิ่งที่จะนำมาใช้ต่อเนื่องระยะยาว เพื่อป้องกันการเกิดการติดเชื้อในระบบทางเดินปัสสาวะ เนื่องจากแบคทีเรียไม่สามารถปรับตัวให้ดื้อต่อฟอร์มาลดีไฮด์ได้ อย่างไรก็ดี ยานี้ไม่สามารถใช้ในผู้ป่วยที่มีการทำงานของไตบกพร่องได้ เนื่องจากจะทำให้อาการชองโรคแย่ลงและเกิดอาการไม่พึงประสงค์จากยาได้มากขึ้น นอกจากนี้แล้วยังมีการพัฒนาเฮกซะเมทิลีนเตตรามีนให้อยู่ในรูปแบบยาครีมและสเปรย์ เพื่อใช้ในการรักษาภาวะที่เหงื่อออกมากและกลิ่นตัวแรงเกินไป

อาการไม่พึงประสงค์ที่อาจเกิดขึ้นได้ในผู้ที่ได้รับการรักษาด้วยเฮกซะเมทิลีนเตตรามีน ได้แก่ เกิดผื่นคันตามผิวหนัง ระคายเคืองทางเดินอาหาร คลื่นไส้ อาเจียน กระเพาะอาหารอักเสบ ท้องเสีย เกิดตะคริวที่ท้อง ปัสสาวะไม่ออกหรือปัสสาวะขัด มีเลือดปนมากับปัสสาวะหรือปัสสาวะเป็นเลือด ปัสสาวะถี่และบ่อย การตรวจปัสสาวะอาจพบมีโปรตีนในปัสสาวะ ซึ่งอาการไม่พึงประสงค์ที่เกิดขึ้นกับระบบทางเดินปัสสาวะ เป็นสาเหตหลักที่ทำให้มีการใช้เฮกซะเมทิลีนเตตรามีนลดน้อยลงในปัจจุบัน

 การย้อมสีทางมิญชวิทยา 
ในการศึกษาทางมิญชวิทยานั้นมีการนำสีย้อมเมทีนามีนซิลเวอร์หลายชนิดมาใช้เพื่อย้อมติดสีแกรม ได้แก่:
 สีย้อมเมทีนามีนซิลเวอร์ของโกรค็อตต์ ถูกนำมาใช้เพื่อคัดเลือกจุลชีพจำพวกราเส้นไยกันอย่างแพร่หลาย
 สีย้อมโจนส์ เป็นเมทีนามีนซิลเวอร์จำพวก Periodic acid-Schiff สำหรับย้อมเยื่อรองรับพื้นฐาน, หรือย้อมเพื่อดู "spiked" ของเยื่อรองรับพื้นฐานของไต ซึ่งมีความสัมพันธ์กับการเกิด membranous glomerulonephritis

 เชื้อเพลิงแข็ง 
เช่นเดียวกันกับ 1,3,5-ไตรออกเซน, เฮกซะเมทิลีนเตตรามีนเป็นส่วนประกอบหนึ่งของเชื้อเพลิงเม็ดเฮกซะมีนที่นิยมใช้ในกลุ่มคนตั้งแคมป์, ออกค่าย, หน่วยทหาร เพื่อเป็นแหล่งความร้อนในการประกอบอาหารและการปันส่วนเชื้อเพลิงในหน่วยทหาร  เชื้อเพลิงแข็งชนิดนี้มีข้อดีคือไม่ก่อให้เกิดควันเมื่อเกิดการเผาไหม้, มีปริมาณความร้อนจากการเผาไหม้ (Heat of combustion) ที่สูงมากถึง 30.0 เมกะจูลต่อกิโลกรัม (MJ/kg), ไม่กลายเป็นสาเหลวเมื่อเกิดการเผาไหม้ และไม่เหลือเถ้าจากการเผา นอกจากนี้ เชื้อเพลิงเมทีนามีน (เฮกซะมีน) มาตรฐาน 0.149 กรัม ถูกนำมาใช้เป็นแหล่งกำเนิดไฟที่สะอาดและทำซ้ำได้ในห้องปฏิบัติกันไฟเพื่อทดสอบการติดไฟของพรมปูพื้น

 วัตถุเจือปนอาหาร 
เฮกซะเมทิลีนเตตรามีน หรือเฮกซะมีนยังถูกนำมาใช้เป็นวัตถุเจือปนอาหารเพื่อป้องกันการเน่าเสีย (INS number 239) โดยได้รับการรับรองจากสหภาพยุโรปให้ใช้สารนี้เพื่อจุดประสงค์ดังกล่าวได้UK Food Standards Agency:  ภายใต้เลขอี E239 อย่างไรก็ตาม เฮกซะเมทิลีนเตตรามีนไม่ได้รับการรับรองให้ใช้เป็นวัตถุเจือปนอาหารในสหรัฐอเมริกา, รัสเซีย, ออสเตรเลีย และนิวซีแลนด์Australia New Zealand Food Standards Code

 ตัวทำปฏิกิริยาในเคมีอินทรีย์ 
เฮกซะเมทิลีนเตตรามีนเป็นตัวทำปฏิกิริยาอเนกประสงค์ในการสังเคราะห์อินทรีย์, สารนี้ถูกนำมาใช้ในปฏิกิริยาดัฟฟ์ (ปฏิกิริยาฟอร์มิเลชันของเอรีน), ปฏิกิริยาซอมเมเลต์ (การเปลี่ยนเบนซิลเฮไลด์ไปเป็นอัลดีไฮด์), และปฏิกิริยาดีลีพีน (การสังเคราะห์เอมีนจากอัลคิลเฮไลด์)

 วัตถุระเบิด 
เฮกซะเมทิลีนเตตรามีนเป็นส่วนประกอบพื้นฐานในการสร้างระเบิด RDX และระเบิด C-4 รวมไปถึงระเบิดออคโตเจน, เฮกซามีนไดไนเตรท และ เฮกซะเมทิลีน ไตรเปอร์ออกไซด์ ไดเอมีน (HMTD) ตัวอย่างปฏิกิริยาการสร้างระเบิด RDX ดังแสดงต่อไปนี้
 เฮกซะมีน + 10 กรดไนตริก → RDX + 3 เมทิลีนไดไนเตรท + แอมโมเนียมไนเตรท + 3 น้ำ
 (CH2)6N4 + 10 HNO3 → (CH2-N-NO2)3 + 3 CH2 (NO3)2 + NH4NO3 + 3 H2O

 แนวโน้มการผลิต 
ตั้งแต่ช่วงปี ค.ศ. 1990 เป็นต้นมา จำนวนผู้ผลิตเฮกซะเมทิลีนเตตรามีนในยุโรปนั้นลดลงอย่างต่อเนื่อง อาทิ โรงงาน SNPE ของฝรั่งเศสที่ปิดกิจการไปในปี 1990, การผลิตในโรงงานที่ลอยนา ประเทศเยอรมนีได้หยุดลงในปี ค.ศ. 1993, ปี ค.ศ. 1996 โรงงานผลิตในอาโกรลิงซ์ได้ปิดกิจการลง, ปี ค.ศ. 2001 บอร์เดนผู้ผลิตเฮกซะเมทิลีนเตตรามีนในสหราชอาณาจักรได้หยุดการดำเนินกิจการ, ปี ค.ศ. 2006  โรงงานเคมโค (Chemko) ในสาธารณรัฐสโลวักได้หยุดการผลิตยานี้ลงเช่นกัน โดยในปัจจุบัน โรงงานที่ยังคงมีการผลิตเฮกซะเมทิลีนเตตรามีนอยู่ ได้แก่ INEOS ของเยอรมนี, Caldic ของเนเธอร์แลนด์, และ Hexion ของอิตาลี ส่วนในสหรัฐอมเริกา Eli Lilly and Company ได้หยุดการผลิตสารนี้ไปเมื่อปี ค.ศ. 2002Alan H. Schoen (2004), Re: Equialence of methenamine Tablets Standard for Flammability of Carpets and Rugs . U.S. Consumer product Safety Commission, Washington, DC, July 29, 2004. Many other countries who still produce this include Russia, Saudi Arabia, China and Australia. นอกเหนือจากยุโรปแล้ว ในออสเตรเลียและเม็กซิโกยังมีการผลิตเฮกซะเมทิลีนเตตรามีนเพื่อใช้เป็นเม็ดเชื้อเพลิงซึ่งดำเนินการโดย บริษัทธาลส์ ออสเตรเลีย จำกัด (Thales Australia) และ เอบิยา (Abiya) ตามลำดับ

เฮกซะเมทิลีนเตตรามีนมีจำหน่ายในประเทศไทยภายใต้ชื่อการค้า Hiprex (ฮิปเปร็กซ์) โดยบริษัท Aventis Pharmaceuticals, Urex (ยูเร็กซ์) ของบริษัท Vatring Pharmaceuticals และ Mandelamine (แมนเดลามีน) ของบริษัท Warner Chilcott Laboratories

 ดูเพิ่ม 

 ครีซอล
 ฟอร์มาลดีไฮด์
 ยาปฏิชีวนะ

 อ้างอิง 

หมวดหมู่:ยาปฏิชีวนะที่ไม่ได้จำแนกกลุ่ม
หมวดหมู่:สารกันเสีย
หมวดหมู่:ไนโตรเจนเฮเตอโรไซเคิล
หมวดหมู่:เชื้อเพลิง
หมวดหมู่:ตัวทำปฏิกิริยาในเคมีอินทรีย์
หมวดหมู่:สารยับยั้งการกัดกร่อน
หมวดหมู่:สารประกอบอินทรีย์โพลีไซคลิก
หมวดหมู่:โมเลกุลคล้ายอะดาแมนแทน