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Título: Mass spectrometry library of NPS: isolation and characterisation of designer drugs from herbal incenses and plant feeders
Autor: Leal, Cláudio Rafael Queirós
Orientador: Gaspar, Helena Margarida Guerrreiro Galla,1970-
Teixeira, Ana Isabel Ayres de Mendonça
Palavras-chave: Biblioteca GC-EI-MS
NMR
Catinonas sintéticas
Canabinóides sintéticos
Data de Defesa: 2015
Resumo: Nos últimos anos tem-se verificado uma crescente propagação de novas substâncias psicoativas (NSP) em todo o mundo. Só na Europa, em 2014, mais de 100 novas NSP foram reportadas. NSP são definidas pelo Conselho Europeu como “substâncias em estado puro ou numa preparação que podem constituir uma ameaça à saúde pública comparável às substâncias listadas nas convenções das Nações Unidas”. Estes compostos têm sido tradicionalmente vendidos em smartshops ou na Internet como produtos inócuos, anunciados como sendo incensos herbais, fertilizantes para plantas ou sais de banho, sempre com a informação de que não se destinam ao consumo humano. O problema do rápido desenvolvimento destas substâncias cria grandes desafios ao nível do controlo internacional, em que as metodologias tradicionais de análise mostram-se, por vezes, insuficientes face a estes novos compostos. Em Portugal, a identificação de NSP ganhou especial relevo com a entrada em vigor do Decreto-Lei 54/2013, de 17 de Abril, que proíbe, entre outros, a produção e comercialização de cerca de 159 NSP, sendo passível de rápidas atualizações, de modo a manter-se a par com o diário aparecimento de novas substâncias. Em Junho de 2014, um protocolo foi assinado entre a Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL), o Laboratório de Polícia Científica da Polícia Judiciária (LPC/PJ) e a Faculdade de Farmácia da Universidade do Porto (FFUP), com o objetivo de criar bases de dados eficazes de modo a facilitar a identificação deste tipo de compostos em Portugal e avaliar a sua toxicidade. Este trabalho consistiu na análise de incensos herbais e fertilizantes para plantas de 8 smartshops da Área Metropolitana de Lisboa, entregues voluntariamente aquando da entrada em vigor do Decreto-Lei 54/2013 ou de produtos apreendidos. A metodologia desenvolvida neste trabalho consiste na análise destes produtos por Cromatografia Gasosa acoplada à Espectrometria de Massa (GC-MS) e Espetroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN), com o objetivo de caracterizar os compostos presentes e permitir o seu uso enquanto padrões qualitativos secundários em análises de rotina por GC-MS no LPC/PJ. Uma compilação dos produtos de acordo com a smartshop de origem, o nome do produto e o lote permitiu aferir que no total, 34649 produtos foram entregues voluntariamente. Destes, 6374 eram fertilizantes para plantas em pó e 15177 eram incensos herbais. Fertilizantes para plantas e incensos herbais têm, geralmente, na sua constituição, catinonas sintéticas e canabinóides sintéticos, duas das categorias de compostos mais reportadas no espaço europeu. Inicialmente, 8 fertilizantes para plantas e 2 produtos de síntese previamente analisados por GC-MS e RMN na FCUL, foram analisados por GC-EI-MS no LPC/PJ, permitindo a construção de uma primeira biblioteca de espectros de massa com 10 catinonas sintéticas: 3,4-DMMC, 4-MEC, bufedrona, flefedrona, MDBPB, MDPV, metedrona, metilona, N-etilcatinona e pentedrona. Esta análise permitiu a caracterização de fragmentos mássicos característicos para cada composto e para substituições características e passíveis de ocorrerem neste tipo de compostos. De modo a caracterizar qualitativa e quantitativamente fertilizantes para plantas vendidos em Portugal com o mesmo nome e o mesmo número de lote, 103 fertilizantes para plantas com 15 nomes diferentes (Blast, Bliss, Bloom, Blow, Charlie, Crabby, Cyclop, Darko, Demon, E.T., Kick, Mush, Rush, The Cannon, Vamp) e 16 números de lote distintos, foram analisados, sendo a sua identificação baseada na comparação com a base de dados criada. Verificou-se uma uniformidade qualitativa dos produtos, no que ao número de lote diz respeito. Das 10 catinonas presentes na biblioteca, não foram detetadas a bufedrona e a MDPBP nestes lotes de amostras. Desta análise, detetou-se um composto que não constava da base de dados in-house, cuja análise por GC-MS sugeriu tratar-se do etilfenidato. A sua análise por RMN permitiu a caracterização estrutural do composto, confirmando a identificação efectuada por espectrometria de massa. Em alguns dos fertilizantes, foi também detetada a cafeína, um adulterante comum neste tipo de produtos. Com o intuito de obter mais padrões secundários de NSP, fez-se um levantamento de resultados de análises a fertilizantes para plantas realizados no LPC em 2011. Uma amostra do fertilizante para plantas “Blow”, cuja análise por GC-MS revelou a presença de mefedrona, foi analisada por RMN, que confirmou a identificação realizada e permitiu a inclusão deste composto na base de dados. Uma análise preliminar por GC-MS de 33 incensos herbais (2012, Algerian Blend, Apple, Atomic Bomb, Blow, Bombastic Kaboom Spliff Atomic Bomb, B.R.O.S., Buddah, Butterfly, Caramba, Cheese, Esfinge, Freemind, Future, Home Run, Kaboom, Magic, Mandala, MÁUI, Maya2012, Planet H, PUM!, Radioactive, Rainbow, Red Sunshine, Royal Mix, Smoke, So High, Spike99, Spliff, T-Rex, The Unicorn, Tornado, Whacked), permitiu a identificação, por comparação com a biblioteca de espectros SWGDRUG, de 10 canabinóides sintéticos (JWH-018, JWH-122, JWH-210, JWH-250, MAM2201, AKB48, UR-144, AM694, AM684-derivado cloro e AM1248). Um estudo das fragmentações de massa de cada composto possibilitou aferir fragmentações características para diferentes grupos estruturais, permitindo uma futura análise mais simplificada destes compostos. Uma segunda análise por GC-MS foi realizada em incensos herbais, de modo a seleccionar produtos para isolamento dos compostos da matriz herbal por cromatografia líquida e sua caracterização por RMN, de modo a obter o maior número de padrões secundários possível. Desta análise identifcou-se um outro composto, XLR-11 (derivado fluorado do UR-144). Neste âmbito, foram isolados da matriz por cromatografia líquida, e analisados por RMN, 7 canabinóides sintéticos JWH-018, JWH-122, JWH-210, AKB48, UR-144, XLR-11 e MAM2201, que foram usados para a construção de uma base de dados in-house para canabinóides sintéticos. A relevância da base de dados criada foi comprovada com a identificação de uma nova NPS nunca antes reportada no espaço europeu, 4F-PBP. A presença de fragmentações de massa características permitiu a sugestão de uma estrutura para o composto, que foi elucidada por RMN, permitindo a inequívoca identificação desta nova catinona sintética. A análise por RMN permitiu ainda a deteção de um outro composto, mio-inositol, não detetado por GC-MS. A construção desta base de dados permitiu a identificação de um novo composto, que, aquando da altura da análise, ainda não se encontrava presente nas bibliotecas de espectros de massa existentes no LPC/PJ. O composto foi analisado por GC-MS e RMN, tendo sido identificado como tratando-se do SGT-25, um canabinóide sintético recentemente reportado na Europa. A escassez de dados analíticos deste composto levou ao seu estudo de fragmentações mássicas e análise por NMR em diferentes solventes, CDCl3, MeOD, DMSO e benzeno (d6). Este trabalho permitiu a construção de uma biblioteca de espectros de massa e tempos de retenção in-house composta por 21 compostos sintéticos: 12 catinonas sintéticas (3,4-DMMC, 4F-PBP, 4-MEC, bufedrona, flefedrona, MDPBP, MDPV, mefedrona, metedrona, metilona, N-etilcatinona e pentedrona), 8 canabinóides sintéticos (JWH-018, JWH-122, JWH-210, AKB48, UR-144, MAM2201, XLR-11 e SGT-25) e o etilfenidato (Figura 1). Estes resultados comprovam a aplicabilidade da metodologia proposta neste trabalho na análise de NPS, permitindo uma mais fácil e mais eficaz análise de rotina por parte de um laboratório forense, cuja resposta quer-se rápida e adequada ao fim a que se destina.
For the past ten years, a growing spread of new psychoactive substances (NPS) has been witnessed worldwide. In order to circumvent existing narcotics and psychotropic substances legislations, these compounds have been traditionally sold as innocuous products, advertised as being herbal incenses, plant feeders or bath salts, in smartshops or over the Internet. The rapidly growing problem of NPS makes international control a real challenge, with the traditional detection methods becoming increasingly inadequate. In Portugal, the identification of these compounds became more important with the implementation of a new decree in 2013 (Dec-Lei 54/2013, of 17th of April), which forbids the production and commercialisation of about 159 NPS, being liable to fast updates. In order to create effective analytical databases to facilitate the identification of these drugs in Portugal, a collaboration was established between Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL) and the Laboratório de Polícia Científica da Polícia Judiciária (LPC/PJ). With the decree, more than 34000 products that were sold in 8 Portuguese smartshops were delivered to LPC/PJ. From those, two types of products, plant feeders and herbal incenses, known to contain two of the most reported categories of NPS, synthetic cathinones and synthetic cannabinoids, were selected for analyses. The plant feeders and herbal incenses were analysed in order to create an in-house Gas Chromatography-Electron Impact-Mass Spectrometry (GC-EI-MS) library of NPS, as their characterisation and structural elucidation by Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (NMR) will allow their use as secondary standards in routine GC-MS analysis at LPC/PJ. In this project, the methanolic extracts of 169 samples (111 plant feeders, 56 herbal incenses and 5 seized products) were studied. The identification of 26 NPS (12 synthetic cathinones, 12 synthetic cannabinoids, 5-MeO-DALT and ethylphenidate) was achieved by EI-MS fragmentation patterns of all the compounds and NMR characterisation of mephedrone, ethylphenidate, JWH-018, JWH-122, JWH-210 and SGT-25. EI-MS was based on the characteristic fragments of each compound and NMR was based on one and two-dimensional experiments. This study led to the unequivocal identification of 21 secondary standards that allowed the creation of an in-house library of NPS. The first batch of secondary standards analysed by GC-EI-MS in LPC/PJ were 8 plant feeders and two synthetic compounds that contained 10 cathinones (3,4-DMMC, 4-MEC, buphedrone, flephedrone, MDBPB, MDPV, methedrone, methylone, N-ethylcathinone and pentedrone) explicitly identified in FCUL by NMR and GC-EI-MS previously in this project. This EI-MS library was used in the study of 103 plant feeders with 15 different brand names and 16 different lot numbers, as to assess their qualitative and quantitative variability within lots and brand names. Buphedrone and MDPBP were not detected in these samples, but a compound not yet present in the library was detected, ethylphenidate. In some of those plant feeders, caffeine was also detected. Analysis of previous results from seized plant feeders analysed at LPC/PJ in 2011 permitted the inclusion of mephedrone in the database, after confirmational analysis by NMR. In the GC-EI-MS analyses of 53 herbal incenses, 11 synthetic cannabinoids, one cathinone (MDPV), Vitamin E, caffeine and a tryptamine derivative, 5-Meo-DALT, were identified. Seven out of the eleven detected cannabinoids were isolated from herbal incenses (JWH-018, JW-122 and JWH-210 in this project). All the 7 purified cannabinoids (JWH-018, JWH-122, JWH-210, AKB48, UR-144, XLR-11 and MAM2201) were clearly identified by NMR permitting their use as secondary standards. The developed methodology was applied in 4 seized samples, allowing the identification of two NPS not included in the library: SGT-25, a synthetic cannabinoid recently reported in the European Union (EU); and 4F-PBP, a novel synthetic cathinone in the EU reported by us during this project. This project allowed the construction of an in-house GC-EI-MS library of synthetic NPS, comprising 21 compounds in total: 12 cathinones (3,4-DMMC, 4F-PBP, 4-MEC, buphedrone, flephedrone, MDBPB, MDPV, mephedrone, methedrone, methylone, N-ethylcathinone and pentedrone), 8 cannabinoids (AKB48, JWH-018, JWH-122, JWH-210, MAM2201, UR-144, SGT-25 and XLR-11) and ethylphenidate.
Descrição: Tese de mestrado em Química Analítica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2015
URI: http://hdl.handle.net/10451/20203
Designação: Mestrado em Química Analítica
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