CC BY
50
Том 152, кн. 4
Естественные науки
2010
УДК 543.544.51+343.977
АНАЛИТИЧЕСКИЕ ПРОФИЛИ БЕТА-КЕТОАМФЕТАМИНОВ.
I. ХРОМАТО-МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ
И.М. Фицев, О.В. Власова, И.Х. Ризванов, Н.А. Фицева, Г.К. Будников, В.В. Гладырев, О.А. Степущенко
Аннотация
С использованием методов газовой хромато-масс-спектрометрии с электронной ионизацией и масс-спектрометрии с химической ионизацией, а также реакции дерива-тизации с трифторуксусным ангидридом проведена структурная идентификация ряда ß-карбонилфенетиламинов - потенциальных психоактивных веществ «бета-кето-дизайна» в объектах криминалистической экспертизы.
Ключевые слова: бета-кетоамфетамины, наркотики, хромато-масс-спектрометрия.
Введение
В настоящее время актуальной проблемой, стоящей перед экспертно-кри-миналистическими подразделениями, судебно-экспертными учреждениями и химико-токсикологическими центрами является надежная и достоверная идентификация ß-карбонилфенетиламинов, получивших название бета-кетоамфета-минов [1] - различных функционализированных соединений катинона [2], в том числе и метилендиоксизамещенных гомологов [3, 4], являющихся неконтролируемой альтернативой наркотикам амфетаминового ряда. Данные по аналитическим профилям бета-кетоамфетаминов и их дериватов в коммерчески доступных электронных библиотеках масс-спектров отсутствуют, что осложняет их судебно-химический скрининг. Известно, что ß-карбонилфенетиламины до настоящего времени не прошли клинических испытаний и не нашли терапевтического применения. Их применение может привести к тяжелой интоксикации, которая вызывает кому и летальный исход [5-7] и, таким образом, представляет опасность для жизни и здоровья человека.
Цель настоящего исследования состояла в разработке эффективных и надежных способов идентификации ряда ß-карбонилфенетиламинов с использованием методов газовой хромато-масс-спектрометрии (ГХ-МС) и масс-спектрометрии (МС). Объектами исследования являлись следующие соединения: 4-метилметкати-нон (I), 3-фторметкатинон (II), метилон (бк-МДМА, III), бутилон (бк-МБДБ, IV), 3,4-метилендиоксипировалерон (МДПВ, V).
1. Экспериментальная часть
Аппаратура. Исследования методом ГХ-МС проводили на хромато-масс-спектрометрах «AutoSystem GC - TurboMass Mass Spectrometer» («Perkin-Elmer», США), «6890 Network GC System - 5973N Network Mass Selective Detector» («Agilent Technologies», США), «Finnigan Focus GC - DSQ II MS» («Thermo Electron Corp.», США), оснащенных кварцевыми капиллярными колонками типа «Elite Series PE-5 MS» (5%-ный дифенилполисилоксан, 95%-ный диметилполи-силоксан, l = 30 м, d = 0.25 мм, толщина пленки фазы 0.25 мкм). Условия газо-хроматографического разделения: объем вводимой пробы - 1 мкл, начальная температура термостата колонки - 75 °С (выдержка 2 мин), скорость подъема температуры колонки - 10 ° С/мин, конечная температура термостата колонки -280 °С, температура инжектора - 250 °С, температура интерфейса - 290 °С, режим ввода пробы с делением потока (40 : 1), газ-носитель - гелий (99.995%), поток газа-носителя через колонку - 0.7-1.0 мл/мин. Масс-селективные детекторы работали в режиме ЭИ (70 эВ), регистрацию хроматограмм проводили по полному ионному току, в диапазоне m/z от 30 до 500 а.е.м.
Масс-спектры ХИ были зарегистрированы на масс-спектрометре «DFS» («Thermo Fisher Scientific», США) с системой прямого ввода, газ-реагент - изо-бутан, давление в источнике ионов 8-10-4 мТорр, сканирование в диапазоне m/z от 50 до 500 а.е.м.
Реагенты. Использовали TOA, метанол, хлороформ марки «для хроматографии» («Sigma-Aldrich Inc.», США), 25%-ный раствор аммиака «ч.д.а», биди-стиллированную воду. ß-карбонилфенетиламины I-V были исследованы в рамках производства криминалистических экспертиз.
2. Результаты и их обсуждение
Исследование методом ГХ-МС. Для исследования методом ГХ-МС готовили метанольные растворы химической формы оснований соединений I-V. Для этого исследуемые соединения помещали в виалы, растворяли в 0.5 мл дистиллированной воды, добавляли 200 мкл 25%-ного раствора аммиака (до рН 910), перемешивали, прибавляли 0.5 мл хлороформа и проводили экстракцию действующего начала в органический растворитель в течение 2-3 мин. После отстаивания и центрифугирования хлороформный слой отбирали микрошприцем и переносили в сухую виалу. Операцию экстракции повторяли трижды, после чего на ротационном испарителе отгоняли растворитель при температуре не выше температуры его кипения, а полученные маслянистые пленки соединений I-V растворяли в метаноле. Исследование соединений I-V методом ГХ-МС с электронной ионизацией (ЭИ) (70 эВ) позволило получить удобные для последующей масс-спектрометрической идентификации симметричные пики ß-кар-бонилфенетиламинов I-V (рис. 1).
Проведенный масс-спектрометрический анализ пиков компонентов, зарегистрированных на хроматограмме, показал их совпадение по основным ионам масс-спектров и относительной интенсивности детектируемых ионов с масс-спектрами 3-фторизометкатинона, образующегося в процессе синтеза 3-фтормет-катинона, собственно 3-фторметкатинона (рис. 2, а, б), 4-метилметкатинона,
Рис. 1. Профиль общего ионного тока метанольного раствора модельной смеси р-кар-бонилфенетиламинов 1-У
бк-МДМА, бк-МБДБ и МДПВ (рис. 3, а-г), приведенными работах [1-3, 5-8], которые на сегодняшний день отсутствуют в коммерчески доступных библиотеках масс-спектров, используемых в экспертной практике.
В масс-спектрах детектируемых соединений имеются интенсивные пики основных ионов с m/z 58 (соединения I-III) и m/z 72 (соединение IV), вызванные образованием иммониум-ионов, вследствие ожидаемого разрыва ß-связи С-С по отношению к ароматическому циклу при ионизации. В масс-спектрах соединений I-III наблюдаются отрывы метильного, а в масс-спектре соединения IV - этильного радикалов, приводящие к образованию пика метилфенил-(m/z 119) в масс-спектре соединения I, пика фторфенил- (m/z 123) в масс-спектре соединения II, пиков метилендиоксифенил-ионов (m/z 149) в масс-спектрах соединений III и IV.
Для подтверждения строения исследуемых соединений проводили их де-риватизацию трифторуксусным андгидридом (ТФА) с последующей регистрацией масс-спектров ЭИ соответствующих трифторацетильных производных. Полученные масс-спектры ТФА-производных с учетом проведенной деривати-зации позволяют провести структурную идентификацию ß-карбонил-фенетила-минов. Масс-спектры ТФА-производных 3-фторметкатинона и его изомера (рис. 4, а, б) получены впервые, а масс-спектры 4-метилметкатинона, бк-МДМА и бк-МБДБ, представленные на рис. 4, в-д, совпадают с таковыми, приведенными в работе [8].
Вследствие того, что в масс-спектрах ЭИ ß-карбонилфенетиламинов I-V пики молекулярных ионов [М]+ обладают крайне низкой интенсивностью, что в целом типично для фенетиламинов, однако недостаточно для их надежной идентификации, были получены масс-спектры химической ионизации (ХИ) с детектированием молекулярных протонированных ионов [M + Н]+ (рис. 5, а-д).
Рис. 2. а) Масс-спектр электронной ионизации (70 эВ) 3-фторизометкатинона
Рис. 2. б) Масс-спектр электронной ионизации (70 эВ) 3-фторизометкатинона
Рис. 3. а) Масс-спектр электронной ионизации (70 эВ) 4-метилметкатинона
Рис. 3. б) Масс-спектр электронной ионизации (70 эВ) бк-МДМА
Рис. 3. в) Масс-спектр электронной ионизации (70 эВ) бк-МБДБ
Рис. 3. г) Масс-спектр электронной ионизации (70 эВ) МДПВ
Рис. 4. а) Масс-спектр электронной ионизации (70 эВ) ТФА-производного 3-фторизо-меткатинона
Рис. 4. б) Масс-спектр электронной ионизации (70 эВ) ТФА-производного 3-фтормет-катинона
Рис. 4. в) Масс-спектр электронной ионизации (70 эВ) ТФА-производного 4-метилмет-катинона
Рис. 4. г) Масс-спектр электронной ионизации (70 эВ) ТФА-производного бк-МДМА
Рис. 4. д) Масс-спектр электронной ионизации (70 эВ) ТФА-производного бк-МБДБ
Рис. 5. а) Масс-спектр химической ионизации 4-метилметкатинона
Рис. 5. б) Масс-спектр химической ионизации 3-фторметкатинона
Рис. 5. в) Масс-спектр химической ионизации бк-МДМА
Рис. 5. г) Масс-спектр химической ионизации бк-МБДБ
Рис. 5. д) Масс-спектр химической ионизации МДПВ
Приведенные на рис. 5, а-д масс-спектры ХИ соответствуют типичным ад-дуктам [M + Н]+ молекулярных ионов c m/z 177 (I), 181 (II), 207 (III), 221 (IV) 275 (V). Вместе с тем для всех исследованных Р-карбонилфенетиламинов характерна перегруппировка с участием протонированного атома кислорода карбонильной группы, проявляющаяся в масс-спектрах ХИ ионом, образованным в результате отрыва от аддукта [M + Н]+ частицы с m/z 18 (по-видимому, нейтральной молекулы Н2О).
Таким образом, для установления структуры Р-карбонилфенетиламинов следует использовать их масс-спектры ЭИ в сочетании с масс-спектрами ЭИ ТФА-производных или масс-спектрами ХИ, которые позволяют проводить их надежную идентификацию. Предложенные способы идентификации Р-карбо-нил-фенетиламинов в настоящее время используются при проведении криминалистических экспертиз материалов, веществ и изделий в экспертно-крими-налистических подразделениях МВД и Федеральной службы наркоконтроля по Республике Татарстан.
Summary
I.M. Fitsev, O.V. Vlasova, I.Kh. Rizvanov, N.A. Fitseva, G.K. Budnikov, V.V. Gladyrev,
0.A. Stepuschenko. Analytical Profiles of the Beta-keto Amphetamines. I. Identification by Gas Chromatography - Mass Spectrometry.
The gas chromatography - mass spectrometry with electronic ionization and the mass spectrometry with chemical ionization, as well as the derivatization reaction with trifluoro-acetic anhydride were applied for structural identification of some p-carbonyl-phenethylami-nes, the potential psychoactive "beta-keto designer drugs", in objects of forensic examination.
Key words: beta-keto amphetamines, drugs, gas chromatography - mass spectrometry.
Литература
1. Camilleri A., Johnston M.R., Brennan M., Davis S., Caldicott D.G.E Chemical analysis of four capsules containing the controlled substance analogues 4-methylmethcathinone, 2-fluoromethamphetamine, a-phthalimidopropiophenone and N-ethylcathinone // Forensic Sci. Int. - 2010. - V. 197, No 1. - P. 59-66.
2. Постановление Правительства Российской Федерации № 681 от 30 июня 1998 г. «Об утверждении Перечня наркотических средств, психотропных веществ и их прекурсоров, подлежащих контролю в Российской Федерации». // Сборник нормативных документов по контролю за легальным оборотом наркотических средств, психотропных, сильнодействующих веществ и ядов / Под общ. ред. первого заместителя министра внутренних дел Республики Татарстан Р.З. Тимерзянова. - Казань: Изд-во МВД Республики Татарстан, 2001. - 314 с.
3. Dal Cason, T. A. The characterization of some 3,4-methylenedioxycathinone (MDCATH) homologs // Forensic Sci. Int. - 1997. - V. 87, No 1. - P. 9-53.
4. Yohannan J.C., Bozenko J.S. Jr. The Characterization of 3,4-Methylenedioxypyrovalerone (MDPV) // Microgram. J. - 2010. - V. 7, No 1. - P. 12-15.
5. Meyer R.M., Wilhelm J., Peters F.T., Maurer H.H. Beta-keto amphetamines: studies on the metabolism of the designer drug mephedrone and toxicological detection of mephe-drone, butylone, and methylone in urine using gas chromatography-mass spectrometry // J. Anal. Bioanal. Chem. - 2010. - V. 397, No 3. - P. 1225-1233.
6. Dickson A.J., Vorce S.P., Levine B., Past M.R. Multiple-drug toxicity caused by the coadministration of 4-methylmethcathinone (mephedrone) and heroin // J. Anal. Toxicol. -2010. - V. 34, No 1. - Р. 162-168.
7. Wood D.M., Davies S., Puchnarewicz M., Button J., Archer R., Ovaska H., Ramsey J., Lee T., Holt D.W., Dargan P.I. Recreational use of mephedrone (4-methylmethcathinone, 4-MMC) with associated sympathomimetic toxicity // J. Med. Toxicol. - 2010. Published online: 01 April 2010 (Интернет-ресурс: DOI 10.1007/s13181-010-0018-5).
8. Westphal F., Junge T., Rosner P., Girreser U., Fritsch R. Massenspectrometrische, infra-rötspectroskopische und NMR-spectroskopische Daten von Mephedron, Butylon und Methylon sowie einigen ihrer Derivate // Toxichem Krimtech. - 2010. - Bd. 77, H. 2. -S. 95-116.
Поступила в редакцию 12.07.10
Фицев Игорь Михайлович - кандидат химических наук, заместитель начальника отдела специальных экспертиз Экспертно-криминалистического центра МВД по Республике Татарстан, г. Казань.
E-mail: fitzev@mail.ru
Власова Ольга Витальевна - аспирант кафедры аналитической химии Химического института им. А.М. Бутлерова Казанского (Приволжского) федерального университета.
E-mail: utro-na-more.88@mail.ru
Ризванов Ильдар Хамидович - кандидат химических наук, заведующий лабораторией физико-химических методов анализа Института органической и физической химии им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН, г. Казань.
E-mail: rizvanov@iopc.ru
Фицева Наталья Александровна - кандидат химических наук, ведущий эксперт экспертно-криминалистического отдела УФСКН Российской Федерации по Республике Татарстан, г. Казань.
E-mail: nfitseva@mail.ru
Будников Герман Константинович - доктор химических наук, профессор кафедры аналитической химии Химического института им. А.М. Бутлерова Казанского (Приволжского) федерального университета.
E-mail: Herman.Budnikov@ksu.ru
Гладырев Вадим Вячеславович - старший эксперт 24-го отдела Экспертно-криминалистического центра МВД России, г. Москва.
E-mail: vad431@gmail.com
Степущенко Олег Александрович - заместитель министра внутренних дел по Республике Татарстан, МВД по Республике Татарстан, г. Казань.
