m-cpp

Z PRAKTYKI
Nitrowanie jako technika derywatyzacji
przy identyfikacji n-(m-chlorofenylo)piperazyny
(m-cpp)
Pojawianie siê na czarnym rynku coraz nowszych
narkotyków syntetycznych (z grupy tzw. designer
drugs), rozpowszechnianych zazwyczaj pod postaci¹
tabletek, jest nie lada wyzwaniem dla chemików analityków pracuj¹cych w laboratoriach kryminalistycznych.
Zwi¹zki te na ogó³ nie figuruj¹ w komercyjnych bibliotekach widm w podczerwieni, widm masowych czy te¿
dyfraktogramów rentgenowskich zainstalowanych na
instrumentalnej aparaturze badawczej, co sprawia, ¿e
ich identyfikacja wymaga od eksperta wiedzy, doœwiadczenia, a nieraz równie¿ pomys³owoœci i intuicji. Przyk³adem tego typu zwi¹zków mo¿e byæ grupa pochodnych fenylopiperazyny – stosunkowo nowych substancji psychotropowych, których w³aœciwoœci zosta³y niedawno opisane na ³amach „Problemów Kryminalistyki”
[1] – wraz z jedn¹ z najwa¿niejszych, czyli N-(m-chlorofenylo)piperazyn¹ (mCPP). Jest to zwi¹zek, który
najczêœciej pojawia siê w tabletkach, rzadziej w postaci proszku lub w kapsu³kach. Tabletki takie mog¹ ponadto zawieraæ kombinacje ró¿nych pochodnych piperazyny, takich jak N-(3-trifluorometylofenylo)piperazyna
(TFMPP), 1-(4-metoksyfenylo)piperazyna (MeOPP) lub
benzylopiperazyna (BZP). W ¿argonie ulicznym mCPP
znana jest w ró¿nych krajach europejskich pod nazwami „Arlequin”, „X4”, „Rolls Royce” czy „smarties” albo
sprzedawana jako tabletki ecstasy. mCPP nie jest substancj¹ kontrolowan¹ w pañstwach europejskich, w tym
tak¿e w Polsce.
Za¿ywane dawki substancji wahaj¹ siê w szerokim
zakresie, a czas jej dzia³ania mieœci siê w granicach od
2,4 do 6,8 godziny po aplikacji do¿ylnej i od 2,6 do 6,1
godziny po przyjêciu doustnym. mCPP ma w³aœciwoœci
pobudzaj¹ce i halucynogenne, porównywalne do w³aœciwoœci MDMA. Wywo³uje euforiê, zmiany w zachowaniu i nastroju, niepokój, panikê, dysforiê i inne objawy
depresji. W niektórych doniesieniach mówi siê równie¿
o jego efektach uspokajaj¹cych. Zwi¹zek ten powoduje
podwy¿szenie poziomu hormonów, takich jak ACTH,
kortizol czy prolaktyna, co prawdopodobnie wp³ywa na
czu³oœæ receptorów serotoninowych i mo¿e doprowadziæ do pojawienia siê ww. objawów. mCPP nie podwy¿sza ciœnienia krwi ani nie przyspiesza akcji serca.
Nie zanotowano te¿ przypadków przestêpstw lub aktów
przemocy, jakich dopuszczano by siê pod wp³ywem tego œrodka.
mCPP jest równie¿ metabolitem pojawiaj¹cym siê
we krwi pacjentów za¿ywaj¹cych leki uspokajaj¹ce
PROBLEMY KRYMINALISTYKI 259 (styczeñ–marzec) 2008
i antydepresyjne, takie jak Trazodon i Nefrazodon. S¹
to lekarstwa stosowane miêdzy innymi w terapii depresji, paniki, alkoholizmu i antykokainowej. mCPP nie reaguje z testami barwnymi, jak Marquis, Scott czy nitroprusydek [2–7].
Do Wydzia³u Chemii CLK KGP zaczê³y wp³ywaæ
sprawy, w których materia³em dowodowym by³y tabletki ró¿ni¹ce siê wygl¹dem od tzw. typowych tabletek
ecstasy czy powszechnie stosowanych lekarstw. By³y
bowiem okr¹g³e i obustronnie p³askie, nie mia³y logo
ani litery czy cyfry, jak równie¿ rowka dziel¹cego, który
czêsto pojawia siê na tabletkach farmaceutycznych.
W kremow¹ masê tabletkow¹ wtopiono zaœ ró¿nokolorowe wtrêty przypominaj¹ce posypkê do ciast (ryc. 1).
Ryc. 1. Tabletki zawieraj¹ce mCPP
Fig. 1. Tablets containing mCPP
Podobne tabletki pojawia³y siê w sprawach z ró¿nych czêœci kraju. Pierwsz¹ partiê zabezpieczono przy
naszej zachodniej granicy. Tabletki rozprzestrzeni³y siê
nastêpnie w innych rejonach Polski, docieraj¹c nawet
do jej po³udniowo-wschodnich krañców. Zgodnie ze
stosowan¹ praktyk¹, poddano je analizie metod¹ chromatografii gazowej ze spektrometri¹ mas (GCMS)
z u¿yciem aparatu HP-6890/MSD-5973 firmy Hewlett
Packard. Zastosowano typow¹ procedurê alkalizacji
próbki wodnym roztworem wodorotlenku sodu, a nastêpnie ekstrakcji chloroformem. Uzyskano niespotykany do tej pory wynik – zarejestrowany chromatogram oraz widma masowe dwóch ujawnionych sk³ad-
Z PRAKTYKI
Ryc. 2. Chromatogram próbki zawieraj¹cej CPP
Fig. 2. Chromatogram of sample containing CPP
Ryc. 3. Widmo masowe zarejestrowane przy czasie retencji 8,32 min (CPP)
Fig. 3. Mass spectrum at retention time 8,32 min. (CPP)
Ryc. 4. Widmo masowe zarejestrowane przy czasie retencji 11,19 min
Fig. 4. Mass spectrum at retention time 8,32 min. (CPP)
ników próbki (RT = 8,32 i 11,19 min) – przedstawiaj¹
ryciny 2–4.
Przeszukanie biblioteki widm masowych NIST 98
pokaza³o zgodnoœæ zarejestrowanego widma podstawowego sk³adnika (RT = 8,32 min) z widmem
N-(p-chlorofenylo)piperazyny. Okaza³o siê jednak, ¿e
w bibliotece brak jest widm izomerów orto oraz meta tego zwi¹zku. Jest rzecz¹ wiadom¹, ¿e odró¿nienie izomerów orto, meta i para technik¹ spektrometrii mas
sprawia trudnoœci, zatem na podstawie uzyskanego
wyniku nie mo¿na by³o stwierdziæ, z którym izomerem
tak naprawdê miano do czynienia.
PROBLEMY KRYMINALISTYKI 259 (styczeñ–marzec) 2008
Z PRAKTYKI
Najprostszym rozwi¹zaniem tego typu problemów
Bardzo wa¿nym zagadnieniem jest kwestia wp³ywu
jest porównanie czasu retencji analizowanego zwi¹zku
podstawników obecnych przy pierœcieniu aromatyczz czasem retencji wzorca. Niestety CLK KGP nie mia³o
nym na przebieg reakcji nitrowania. Ów wp³yw jest wywzorcowych próbek N-(chlorofenylo)piperazyn. Analiza
padkow¹ efektów indukcyjnego i mezomerycznego,
technik¹ spektrofotometrii w podczerwieni, z powodu
mo¿e polegaæ na zwiêkszeniu lub zmniejszeniu reakbraku odpowiednich widm bibliotecznych, równie¿ nie
tywnoœci zwi¹zku, a tak¿e na kierowaniu grupy nitrowej
da³a rozwi¹zania. Wydawa³o siê, ¿e jedyn¹ pomocn¹
w pewne uprzywilejowane po³o¿enie wzglêdem danetechnik¹ mog³aby byæ spektroskopia magnetycznego
go podstawnika (tabela).
rezonansu j¹drowego (NMR). Metoda ta nie jest jednak
Jak widaæ, wprowadzenie ka¿dej kolejnej grupy nidostêpna w polskich laboratoriach kryminalistycznych.
trowej do pierœcienia zmniejsza podatnoœæ zwi¹zku na
Poszukuj¹c odpowiedzi na pytanie, czy w doTabela
wodowej próbce znajduWp³yw podstawników na po³o¿enie grupy nitrowej w pierœcieniu aromatycznym
je siê mCPP, rozwa¿ono
Influence of substituents upon location of nitro group in aromatic ring
mo¿liwoœæ wykorzystania technik derywatyzaPodstawniki
Efekt kieruj¹cy Podstawniki silnie
Podstawniki
Podstawniki s³abo
cji. Pojêcie „derywatyzadezaktywuj¹ce
aktywuj¹ce
œrednio aktywuj¹ce
aktywuj¹ce
cja”, spotykane g³ównie
w opisie ró¿nych zasto-F -Cl -Br -I
orto, para
-NH2 -NHR
-OR
-C6H5 -R
sowañ chromatografii
-NR2 -OH
-NHCOCH3
gazowej, dotyczy wszel-NO2 -CN
kich przekszta³ceñ che-COOH -SO3H
–
–
–
meta
micznych analizowane-CHO -COR
go zwi¹zku, daj¹cych jako produkt pochodne
dalsze nitrowanie. Wiêcej szczegó³ów dotycz¹cych reo w³aœciwoœciach fizykochemicznych bardziej odpowiaakcji nitrowania Czytelnik znajdzie w specjalistycznej lidaj¹cych wymaganiom danej techniki analitycznej. Tyteraturze [8–11].
powym przyk³adem jest przeprowadzanie amin, alkoAnalizuj¹c przypadki izomerów N-(chlorofenylo)piholi i kwasów karboksylowych w pochodne trimetylosiperazyny, mo¿na zauwa¿yæ, ¿e cz¹steczki tych zwi¹zlilowe, charakteryzuj¹ce siê wy¿sz¹ lotnoœci¹ i wiêksz¹
ków zawieraj¹ silnie aktywuj¹c¹ grupê piperazynow¹
odpornoœci¹ termiczn¹ ni¿ zwi¹zki wyjœciowe, a przez
(aminow¹), kieruj¹c¹ grupy nitrowe w pozycje orto i pato lepiej dostosowane do warunków chromatografii gara. Poniewa¿ moc kieruj¹ca podstawnika maleje rówzowej. W bardziej zaawansowanych badaniach derynolegle do spadku jego zdolnoœci aktywuj¹cej, w obecwatyzacja mo¿e byæ tak¿e pomocna w okreœlaniu struknoœci silnie dzia³aj¹cej grupy aminowej chlor mo¿na potury nieznanego zwi¹zku chemicznego.
traktowaæ jako podstawnik obojêtny. Podsumowuj¹c,
W trakcie rozwa¿añ na temat izomerów N-(chlorofepodstawowymi produktami reakcji mononitrowania ponylo)piperazyny wywnioskowano, ¿e ich odró¿nienie
winny byæ, w przypadku N-(o-chlorofenylo)piperazyny:
powinno byæ mo¿liwe z wykorzystaniem reakcji nitroN-(2-chloro-4-nitrofenylo)piperazyna i N-(2-chloro-6-niwania. Zanim jednak przejdziemy do opisu za³o¿eñ tej
trofenylo)piperazyna, w przypadku N-(p-chlorofenymetody, przypomnijmy kilka podstawowych wiadomolo)piperazyny: N-(4-chloro-2-nitrofenylo)piperazyna,
œci z zakresu teorii nitrowania zwi¹zków aromatyczzaœ w przypadku mCPP: N-(3-chloro-2-nitrofenylo)pinych.
perazyna, N-(3-chloro-4-nitrofenylo)piperazyna oraz
Reakcja nitrowania zwi¹zków aromatycznych jest
N-(3-chloro-6-nitrofenylo)piperazyna (ryc. 5). Tym saszczególn¹ odmian¹ reakcji substytucji elektrofilowej,
mym rodzaj izomeru mo¿e zostaæ okreœlony przez liczw której cz¹stka z deficytem elektronów (elektrofil) zabê powstaj¹cych mononitropochodnych.
stêpuje atom wodoru pierœcienia zwi¹zku aromatyczneZastosowanie teorii wymaga³o ostro¿nego postêpogo. W przypadku nitrowania cz¹stk¹ t¹ jest zwykle kawania. Nale¿a³o bowiem dobraæ odpowiedni czynnik nition nitroniowy NO2+. W praktyce proces nitrowania realizuje siê, stosuj¹c œrodki nitruj¹ce (mieszaniny nitrutruj¹cy i stworzyæ warunki zapewniaj¹ce prawid³owy
j¹ce) o zró¿nicowanej mocy, poczynaj¹c od wodnych
przebieg reakcji. Nie mo¿na by³o dopuœciæ do powstaroztworów kwasu azotowego, a na solach nitroniowych
nia pochodnych wielonitrowych (nie chodzi³o o przekoñcz¹c. Najpopularniejszym œrodkiem stosowanym
kszta³cenie œrodka psychotropowego w materia³ wybuczêsto np. w przemyœle materia³ów wybuchowych s¹
chowy) ani te¿ do utlenienia wyjœciowej aminy wskutek
mieszaniny kwasu azotowego z kwasem siarkowym.
zbyt gwa³townej reakcji. Wykorzystano wiêc nastêpuj¹-
PROBLEMY KRYMINALISTYKI 259 (styczeñ–marzec) 2008
Z PRAKTYKI
H
N
H
N
N
N
O
H
N
H
N
N
N
+
N
O
O
Cl
Cl
-
O
Cl
Cl
H
N
H
N
H
N
N
N
O
H
N
O
-
-
N
Cl
N
+
Cl
+
O
H
N
N
O
N
+
+
N
N
-
O
O
Cl
Cl
O
N
-
N
Cl
+
O
-
Ryc. 5. G³ówne produkty nitrowania poszczególnych chlorofenylopiperazyn
Fig. 5. Main products of nitration of individual chlorpiperazines
c¹ procedurê: chloroformowy ekstrakt z alkalicznego
roztworu dowodowej próbki odparowano do sucha
w probówce, uzyskuj¹c kilka miligramów bezbarwnej
sta³ej substancji. Nastêpnie do probówki ch³odzonej na
³aŸni z lodem wprowadzono 1 ml 65% kwasu azotowego, sch³odzonego uprzednio do temperatury ok. 0oC.
Uzyskany jasno¿ó³ty roztwór po kilku minutach zalkalizowano, dodaj¹c ostro¿nie 25% roztwór amoniaku,
a nastêpnie ekstrahowano 2 ml chloroformu. W trakcie
alkalizacji powsta³o jasnopomarañczowe zabarwienie
mieszaniny reakcyjnej, które przenios³o siê na fazê
chloroformow¹ podczas ekstrakcji. Ekstrakt, który
powsta³ w wyniku przprowadzenia procedury derywatyzacji, poddano analizie technik¹ GCMS. Otrzymany
chromatogram oraz widma masowe produktów reakcji
przedstawiono na rycinach 6–9.
Jak mo¿na zauwa¿yæ, derywatyzacja próbki doprowadzi³a do powstania trzech nowych zwi¹zków uwidocznionych w postaci pików przy czasach retencji
RT = 9,68, 10,04 i 12,38 minuty. Widoczny jest tak¿e
Ryc. 6. Chromatogram mieszaniny zwi¹zków po nitrowaniu próbki
Fig. 6. Chromatogram of mixuter of compounds upon nitration of sample
PROBLEMY KRYMINALISTYKI 259 (styczeñ–marzec) 2008
Z PRAKTYKI
Ryc. 7. Widmo masowe zarejestrowane dla zwi¹zku przy RT = 9,68 min
Fig. 7. Mass spectrum for a compund at RT = 9,68 min.
Ryc. 8. Widmo masowe zarejestrowane dla zwi¹zku przy RT = 10,04 min
Fig. 8. Mass spectrum for a compund at ET = 10,04
Ryc. 9. Widmo masowe zarejestrowane dla zwi¹zku przy RT = 12,38 min
Fig. 9. Mass spectrum for a compund at RT = 12,38 min.
pik pochodz¹cy od pozosta³oœci nieprzereagowanej
N-(chlorofenylo)piperazyny. Na wszystkich trzech widmach widaæ klastry pików w zakresie m/z 241–244,
z rozk³adem charakterystycznym dla efektu izotopowego, wywo³anego obecnoœci¹ jednego atomu chloru
w cz¹steczce. NajwyraŸniej pochodz¹ one od izotopowych jonów molekularnych. Pamiêtaj¹c, ¿e nominalna
PROBLEMY KRYMINALISTYKI 259 (styczeñ–marzec) 2008
masa cz¹steczkowa N-(chloronitrofenylo)piperazyny
wynosi 241 i dostrzegaj¹c podobieñstwa miêdzy widmami, mo¿emy uznaæ, ¿e mamy do czynienia z jej izomerami. Z kolei ich liczba (3) dowodzi, ¿e wyjœciowym
zwi¹zkiem w próbce by³a mCPP.
Ró¿nice widoczne miêdzy pierwszymi dwoma widmami ukazanymi na rycinach 7 i 8 a ostatnim, widocz-
Z PRAKTYKI
nym na rycinie 9, mo¿na t³umaczyæ tzw. efektem orto.
Efekt ten, znany z ró¿nych dziedzin chemii, w spektrometrii mas przejawia siê odmiennoœci¹ widm izomerów
orto od widm izomerów meta i para, spowodowan¹
wzajemnym oddzia³ywaniem dwóch blisko po³o¿onych
podstawników, co wp³ywa na proces fragmentacji jonu
molekularnego. W opisywanym przypadku dotyczy³by
on pochodnych zawieraj¹cych s¹siaduj¹ce grupy – nitrow¹ i piperazynow¹.
Uwzglêdniaj¹c efekt orto, przesuniêcia czasów retencji (jako skutek ró¿nic w polarnoœci, zwi¹zanych
z ró¿nym u³o¿eniem podstawników) oraz stosunki pól
powierzchni pików (jako skutek wp³ywu czynników
przestrzennych na wydajnoœæ syntezy poszczególnych
nitropochodnych), mo¿na przypisaæ poszczególne izomery konkretnym pikom: N-(3-chloro-2-nitrofenylo)piperazyna przy 9,68 min, N-(3-chloro-4-nitrofenylo)piperazyna przy 12,38 min oraz N-(3-chloro-6-nitrofenylo)piperazyna przy 10,04 min. Nale¿a³oby to potwierdziæ dalszymi badaniami, jednak cel pracy – pozytywna identyfikacja mCPP – zosta³ ju¿ osi¹gniêty.
Komentarza wymaga jeszcze zwi¹zek zarejestrowany przy czasie retencji 11,19 min na chromatogramie
widocznym na rycinie 2. Mo¿na go równie¿ zaobserwowaæ w niezmienionej postaci po reakcji nitrowania. Nie
figuruje on w bibliotece NIST 98, jednak na podstawie
widma masowego mo¿na wnioskowaæ, ¿e zawiera jeden atom chloru i prawdopodobnie krótk¹ grupê alkilow¹, zaœ jego masa cz¹steczkowa wynosi 268. Zwi¹zek
ten, wykryty we wszystkich próbkach mCPP badanych
dotychczas w CLK KGP, mo¿e stanowiæ bli¿ej nieokreœlony produkt uboczny syntezy.
Zaprezentowana nietypowa technika okreœlania po³o¿enia podstawników w cz¹steczce zwi¹zku aromatycznego, wykorzystuj¹ca reakcjê nitrowania, mo¿e
okazaæ siê przydatna w przysz³oœci w trakcie badañ innych, nowych narkotyków syntetycznych.
Ma³gorzata Czajkowska
£ukasz Matyjasek
ryc. i tab.: M. Czajkowska
BIBLIOGRAFIA
1. Szukalski B.: Pochodne piperazyny, pirolidyny, benzimidazolu i tryptaminy – nowe narkotyki zmodyfikowane, „Problemy Kryminalistyki” 2005, nr 249.
2. Aunan J.E., Ely R.A.: The Forensic Examination of
Benzylpiperazine and Phenylpiperazine Homologs, 9th Annual CLIC Technical Training Seminar, 1999.
3. The EMCDDA’s European Database on New Drugs.
4. http://mdma.net/.
5. http://www.erowid.org/.
6. http://www.eve-rave.ch/drugs/.
7. http://www.hyperreal.pl/.
8. Morrison R.T., Boyd R.N.: Chemia organiczna, t. 1,
PWN, 1990.
9. Urbañski T.: Chemia i Technologia Materia³ów Wybuchowych, t. 1–3, wyd. MON, Warszawa 1954.
10. Urbañski T.: Chemistry and Technology of Explosive,
t. 4, Pergamon Press, 1984.
11. Hogget J.G., Moddie R.B.: Nitration and aromatic reactivity, Cambridge University Press, 1971.
Czytelniku,
informujemy, ¿e jest do nabycia
„Przewodnik po metodach wizualizacji œladów
daktyloskopijnych”
w dwóch oprawach – broszurowej i segregatorowej,
obie wersje w tej samej cenie – 54 z³.
Zamówienia mo¿na sk³adaæ na adres:
Biuro Logistyki Policji KGP
ul. Domaniewska 36/38, 02-672 Warszawa
tel. (022) 60-129-45; faks (022) 60-130-59
PROBLEMY KRYMINALISTYKI 259 (styczeñ–marzec) 2008