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Titel: Materialvergleichsuntersuchungen ausgewählter Rauschgifte mittels Kapillarelektrophorese-Elektrospray-Ionisations- und mittels Gaschromatographie-Elektronenstoß-Ionisations-Massenspektrometrie
Autor: Dieckmann, Susanne
Weitere Beteiligte: Pyell, Ute (Prof. Dr.)
Erscheinungsjahr: 2016
URI: https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2016/0112
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2016-01123
DOI: https://doi.org/10.17192/z2016.0112
DDC: Chemie
Titel(trans.): Profiling of Selected Drugs of Abuse by Capillary Electrophoresis/Electrospray Ionization-Mass Spectrometry and by Gas Chromatography/Electron Impact Ionization-Mass Spectrometry

Dokument

Schlagwörter:
Gas Chromatography/Mass Spectrometry, Metamfetamin, Heroin, Drogenanalytik, Cocain, Rauschgiftmaterialvergleich, Ecstasy, Enantiomerentrennung, Amphetamine type stimulants, GC-MS, Kapillarelektrophorese-Massenspektrometrie, Amfetaminderivate, Chiral analysis, Drug profiling, Capillary Electrophoresis/Mass Spectrometry

Zusammenfassung:
3,4-Methylendioxymetamfetamin-Hydrochlorid (MDMA-HCl) ist typischerweise der Hauptwirkstoff in Ecstasy-Tabletten. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Untersuchung des Einflusses unterschiedlicher Synthesebedingungen (Reaktionszeit, Reaktionsdruck, Reaktionstemperatur und chemischer Ursprung der Vorläufersubstanz (Edukt-Charge)) bei der Herstellung von MDMA-Hydrochlorid mittels reduktiver Aminierung mit Platinoxid/Wasserstoff auf das Spurenverunreinigungsprofil des Endproduktes. Das Ergebnis dieser Arbeit zeigt, dass sowohl die Änderung der Reaktionstemperatur als auch die Verwendung unterschiedlicher Edukt-Chargen einen großen Einfluss auf das resultierende Spurenverunreinigungsprofil des Endproduktes haben. Bei Verwendung der für die international genutzte harmonisierte GC-MS-Methode vorgesehenen Targetkomponenten für den Materialvergleich von MDMA-Hydrochlorid ist eine präzise Einteilung aller Proben nach verwendeter Syntheseroute (unterschiedliche Reduktionsmittel) nicht mehr möglich, wenn sich die Reaktionstemperatur oder die Edukt-Charge ändert. Dies kann zu Missinterpretationen der Ergebnisse beim Materialvergleich führen. Auch konnte gezeigt werden, dass Änderungen der Fällungsbedingungen ebenfalls einen Einfluss auf die organischen Spurenverunreinigungsprofile haben. Dieser ist jedoch geringer als der Einfluss durch die Verwendung unterschiedlicher Reduktionsmittel. Die resultierenden Profilingergebnisse sind sehr stark von der Wahl der betrachteten Targetkomponenten abhängig. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Prüfung der Eignung von CE-DAD und CE-ESI-MS für den Materialvergleich verschiedener Rauschgifte. Die meisten Rauschgifte sowie einige Zusatzstoffe illegaler Rauschgiftzubereitungen liegen als optische Isomere mit unterschiedlichen psychotropen Aktivitäten vor. Insbesondere bei illegalen Metamfetaminzubereitungen kann die enantioselektive Bestimmung der aktiven Substanz sowie die enantioselektive Bestimmung der chiralen Verunreinigungen Hinweise auf die verwendete Syntheseroute und die eingesetzten Vorläufersubstanzen geben und sie kann zur Identifizierung von Distributionswegen und zum Nachweis von Rauschgiftmaterialzusammenhängen herangezogen werden. Somit ist die enantioselektive Bestimmung des Rauschgiftes an sich, aber auch die enantioselektive Bestimmung der chiralen Zusatzstoffe und Verunreinigungen von forensischer Relevanz. In dieser Arbeit wurde eine chirale CE-ESI-MS-Methode optimiert, welche sich gut für die enantioselektive Bestimmung verschiedener Rauschgifte, Zusatzstoffe und Verunreinigungen eignet. Enantioselektivität wurde durch Zugabe von Cyclodextrinen zum Laufpuffer erreicht. Diese CE-ESI-MS-Methode eignet sich ebenfalls für den Metamfetamin-Materialvergleich. Es ist möglich, unterschiedliche Chargen illegaler Metamfetaminzubereitungen zu unterscheiden indem die chiralen Verunreinigungen verglichen werden. Das in dieser Arbeit beschriebene chirale CE-DAD-Verfahren wurde hier ebenfalls erfolgreich für den Materialvergleich von Yaba-Tabletten herangezogen, stieß aber im Hinblick auf Empfindlichkeit und Erfassbarkeit der Komponenten an seine Grenzen. Eine sichere Identifizierung der Spurenverunreinigungen ist nicht möglich. Das Analyseverfahren zur Identifizierung chiraler Spurenverunreinigungen mittels CE-ESI-MS hat die Identifizierungssicherheit und Empfindlichkeit der chiralen Analytik erheblich verbessert. Weiterhin wurde in dieser Arbeit eine achirale CE-ESI-MS-Methode für den Materialvergleich von Heroin- und Kokainproben optimiert. Kapillarelektrophorese wird aufgrund der hohen Matrixtoleranz häufig als Analysemethode für den Materialvergleich von Heroin und Kokain eingesetzt. Hier wurde CE ESI MS aufgrund der hohen Empfindlichkeit und Identifizierungssicherheit als Analyseverfahren gewählt. Mit der in dieser Arbeit verwendeten achiralen CE-ESI-MS-Methode ist es möglich, unterschiedliche Chargen von sowohl Heroin- als auch Kokainproben durch Vergleich der Peakflächen der relevanten Targetkomponenten zu unterscheiden. Hierbei handelt es sich um einen Materialvergleich anhand von Nebenkomponenten auf Hauptwirkstoffebene sowie anhand von Zusätzen. Die bereits mittels GC-basiertem Profilingverfahren festgestellten Gruppierungen der Proben konnten nachvollzogen werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen die grundsätzliche Eignung der Kapillarelektrophorese gekoppelt mit massenspektrometrischer Detektion als Analyseverfahren für den organischen Materialvergleich von Betäubungsmitteln unterschiedlicher Substanzklassen, sowohl auf der Ebene der Haupt- und Nebenkomponenten, als auch auf der Ebene der Spurenverunreinigungen. Auch ist das Analyseverfahren sehr gut für die chirale Identifizierung einer breiten Palette an Betäubungsmitteln und Zusätzen geeignet.

Summary:
3,4-Methylenedioxymethamphetamine-hydrochloride (MDMA-HCl) is typically the main active substance in Ecstasy tablets. In this work the influence of different reaction conditions (temperature, reaction time, pressure and chemical origin of precursor batch) on the organic impurity profiles of MDMA resulting from the reductive amination via PtO2/H2 was examined. The variation of the reaction temperature as well as the change of precursor batch has a large impact on the resulting impurity profile. By using the target compounds of the internationally applied harmonised profiling GC-MS method, an accurate classification of all samples derived from the same synthetic route (same reducing agent) was prevented due to the impact of the variation of reaction temperature or change of the precursor batch on the impurity profile. This can lead to misinterpretation of the profiling results. Variation of the conditions during the precipitation step has also influence on the organic impurity profiles of the end product, but less than the influence due to a change of the reducing agent. The profiling result strongly depends on the selected target compounds. Most of the illicit drugs and some adulterants occur as optical isomers with different psychotropic activities. Especially for illicit methamphetamine and Ephedra alkaloid samples not only the enantioselective determination of the active substance but also the enantioselective determination of the chiral impurities is important for intelligence purposes with respect to the discrimination of different production batches. Therefore it is important to have a flexible and sensitive analytical method for the chiral separation and unambiguous identification of drugs and adulterants belonging to different families of compounds. In this work a CE-ESI-MS method was optimized which allows the chiral identification of different drugs, adulterants and impurities. Enantiomeric resolution was achieved by adding cyclodextrins to the running buffer. With the developed method it was also possible to discriminate between different batches of illicit methamphetamine samples by comparing their chiral impurities. The chiral CE-DAD method, which was described in this work, is also suitable for the discrimination between different batches of methamphetamine samples by comparing their chiral impurities, but this method has less sensitivity and an unambiguous identification of the trace components is not possible. The identification power and sensitivity of the chiral analysis was increased by using CE-ESI-MS. In addition, an achiral CE-ESI-MS procedure was optimized for the chemical profiling of heroin and cocaine samples. Because of its high matrix tolerance, CE is often used for the chemical profiling of heroin and cocaine. To obtain higher sensitivity and selectivity, capillary electrophoresis coupled to mass spectrometry was applied in this work. The additives and by-products in several seized heroin and cocaine samples were analysed and quantified using this CE-ESI-MS-method. It was possible to discriminate between different batches of cocaine samples and different batches of heroin samples by comparing the additives and by-products. In comparison to the GC-MS methods routinely used for the chemical profiling of heroin and cocaine, no time consuming sample preparation is required when using the CE-ESI-MS method. The results of this work show the suitability of capillary electrophoresis coupled with mass spectrometry as an analysis method for the organic profiling of a wide range of drugs of abuse. It was possible to discriminate between different batches of illicit drug samples by comparing the main active substance as well as the by-products, additives and impurities. The analysis method is also suitable for the chiral identification of a wide range of drugs and adulterants.


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