1,4-Butandiol

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1,4-Butandiol (1,4-Butandiol; Butan-1,4-diol; 1,4-Butylenglykol; Tetramethylenglykol; 110-63-4; 1,4-Dihydroxybutan; 1,4-Tetramethylenglykol; BDO; Butandiol- 1,4; 1,4-BD; 1,4-BDO; 1,4-Tetramethylen) - ist eine Industriechemikalie, die bei der Herstellung von industriellen Lösungsmitteln und Reagenzien verwendet wird (z. B. bei der Herstellung von Spandex-Fasern, Urethan-Elastomeren und Copolyester-Ethern). Manchmal wird es auch als Freizeitdroge verwendet, da es sich in der natürlichen Umgebung in Gamma-Oxybutyrat umwandelt, eine Droge mit euphorisierender Wirkung, die auch das zentrale Nervensystem dämpft. In Gegenwart von Phosphorsäure und bei hoher Temperatur wird es zu einem Lösungsmittel - Tetrahydrofuran - dehydriert. Bei einer Temperatur von ca. 200 °C und in Gegenwart von löslichen Ruthenium-Katalysatoren wird das Diol dehydriert und es entsteht Butyrolacton. Die weltweite Produktion von 1,4-Butandiol beträgt etwa eine Million Tonnen pro Jahr, und der Marktpreis liegt bei etwa 2500 Euro pro Tonne. Der größte Teil des produzierten BDO wird für die Herstellung von Tetrahydrofuran (THF) verwendet, das wiederum für die Herstellung von Lytramethylenglykolester eingesetzt wird. Letzterer wird hauptsächlich für die Herstellung von Elasthanfasern, Elastomeren und Copolyesterethern verwendet. Der nächstgrößere Abfall ist der technische Kunststoff Polybutylenterephthalat (PBT).

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Die medizinische Anwendung von BDO ist nicht zugelassen, jedoch ist Dimethansulfonat (1,4-Butandioldimethansulfonat) in oraler und intravenöser Form zur Behandlung von chronischer myeloischer Leukämie (Busulfan; Myleran, GlaxoSmithKline) erhältlich. Andere Bezeichnungen für die Substanz sind: "BlueRaine", "Dream On", "Fubar", "Pine Needle Oil", "Rejuv@Nite", "Thunder", "Cleaner", "Enliven", "Inner G", "One Comma Four", "One Four Bee", "One Four B-D-O", "Revitalize Plus", "Serenity", "SomatoPro", "Soma Solution", "Sucol B", "Thunder Nectar", "Weight Belt Cleaner", "White Magic". BDO löst wie GBL mit der Zeit die meisten Arten von Kunststoffen auf, weshalb empfohlen wird, es nur in Glasbehältern, Standardgelatinekapseln oder Polyethylen hoher Dichte zu transportieren und zu lagern. BDO hat das Aussehen einer farblosen, fast geruchlosen, wachsartigen Substanz (je nach Temperatur hat es entweder eine feste Konsistenz oder die Konsistenz einer öligen Flüssigkeit). Es hat die Summenformel C4H10O2, ein Molekulargewicht von 90,12 g/mol und 246,3 g/mol (Dimethylsulfonat) 202,25 g/mol (Diglycidylether). Der Schmelzpunkt liegt bei 20,4 Grad Celsius und der Siedepunkt bei 235 Grad Celsius.

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Das weltweit gängigste Verfahren zur Herstellung von BDO ist das Reppe-Verfahren der Firma BASF, bei dem eine Reaktion zwischen Acetylen und Formaldehyd stattfindet. Acetylen reagiert mit zwei Äquivalenten Formaldehyd, wobei 1,4-Butindiol (auch bekannt als But-2-yne- 1,4-diol) entsteht. Bei der Hydrierung von 1,4-Butindiol entsteht 1,4-Butandiol. Es wird auch in großem industriellen Maßstab durch kontinuierliche Hydrierung von 2-Butin-1,4-diol mit modifizierten Nickelkatalysatoren hergestellt. Das einstufige Fließverfahren wird bei einer Temperatur von 80-16 Grad Celsius und einem Druck von 300 bar durchgeführt. Die Firma Mitsubishi verwendet ein dreistufiges Verfahren: (1) die katalytische Reaktion von Butadien und Essigsäure ergibt 1,4-Diacetoxy-2-buten; (2) die anschließende Hydrierung ergibt 1,4-Diacetoxybutan; und (3) die Hydrolyse führt zu 1,4-Butandiol.4Es ist leicht löslich in Wasser (1,0 x 106 mg/L bei 20 °C), Alkoholen, Ketonen, Glykolestern und Acetaten von Glykolestern; weniger löslich in Diethylether und Estern; es vermischt sich nicht mit aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen und Chlorkohlenwasserstoffen. Standard-Screening-Drogentests sind nicht in der Lage, BDO nachzuweisen. Es wurde eine schnelle Diagnosemethode zur Bestimmung des 1,4-D-Gehalts (einschließlich GHB und GBL) im Urin durch Flüssigchromatographie-Tandem-Massenspektrometrie entwickelt. Darüber hinaus gibt es eine empfindliche Messung zur Bestimmung dieser Konzentrationen in Vollblut durch LC-MS/MS mit einer Nachweisgrenze von 0,02 mg/L für BDO in postmortalen Blutproben. Außerdem gibt es Methoden der mizellaren elektrokinetischen Chromatographie.

Laut den Ergebnissen des Drug Abuse Warning Network (DAWN), das die Besuche in der Notaufnahme im Zusammenhang mit Drogenkonsum in den USA überwacht, wurden im Jahr 2004 1 253 956 solcher Besuche registriert. 2 340 dieser Besuche wurden mit dem Konsum von BDO/GHB in Verbindung gebracht. Im Jahr 2011 war die Zahl der Fälle fast gleich (2406), was auf eine wenig besorgniserregende stabile epidemiologische Situation in Bezug auf den BDO-Missbrauch hinweist.

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Pharmakokinetik und Pharmakodynamik.
1,4 BDO wird nach oraler Verabreichung schnell resorbiert und aus dem Körper ausgeschieden. Die Zeit bis zur maximalen Plasmakonzentration beträgt durchschnittlich 24 Minuten, und die Eliminationshalbwertszeit (t1/2) beträgt 39 ± 11 Minuten. Der wichtigste Weg der Biotransformation ist die Oxidation, die zur Bildung von GHB führt. Dieser Umwandlungsprozess erfolgt sehr schnell, etwa 5 Minuten nach oraler Verabreichung, und die Zeit bis zur maximalen Konzentration beträgt etwa zwei Minuten. Nach oraler Verabreichung einer Dosis von 25 mg/kg beträgt die durchschnittliche Cmax für GHB 45,6 mg/L, was zehnmal höher ist als die Cmax für BDO, d. h. 3,8 mg/L. 4 Stunden nach der Verabreichung kann der Plasmaspiegel beider Substanzen bereits unter der Bestimmungsgrenze (1 mg/L) liegen. Die mittlere letale Dosis dieser Substanz wurde nur an Ratten untersucht, und ihre Indikatoren lagen im Durchschnitt bei 1.830 - 2.000 mg/kg. Zunächst wird BDO durch Alkohol-Dehydrogenase oxidiert, was zur Bildung von Gamma-Hydroxybutyraldehyd führt; das Aldehyd-Zwischenprodukt wird durch Aldehyd-Dehydrogenase zu GHB oxidiert. Anschließend wird GHB durch zytosolische und mitochondriale Dehydrogenasen zu Bernsteinsemialdehyd oxidiert.

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Da die für die Bildung von BDO verantwortlichen Enzyme auch für den Alkoholstoffwechsel verantwortlich sind, kann Alkohol seine Biotransformation in GHB hemmen. Diese Tatsache deutet auf eine gegenseitige Potenzierung hin und bedingt ein extrem hohes Risiko der Entwicklung tödlicher Nebenwirkungen, wenn es in hohen Dosen verabreicht wird. Bei akuter Toxizität durch 1,4-BDO kann der Alkohol-Dehydrogenase-Hemmer Fomepizol (4-Methylpyrazol, FOM) ein Gegenmittel sein, das die Bildung von GHB verhindert. Neben FOM wurden auch Pyrazol, Disulfiram und Cimetidin als mögliche Inhibitoren der Umwandlung von BDO in GHB untersucht. In Studien zum oben genannten Thema wurde eine kompetitive Hemmung von EtOH mit einer Konstante von 0m56 mM festgestellt. Die Bioverfügbarkeit nach oraler Einnahme betrug etwa 26 %, in Tierversuchen lag sie jedoch bei 50-94 %. Der Verzehr von Nahrungsmitteln und kohlensäurehaltigen Getränken zusammen mit BDO verringerte die Zeit bis zur maximalen Plasmakonzentration, erhöhte die durchschnittliche Zeit bis zur maximalen Konzentration und verringerte die Fläche unter der Konzentrations-Zeit-Kurve im Plasma. BDO ist eine farblose, viskose Flüssigkeit, die aus Butan durch Hinzufügen von Alkoholgruppen an jedem Ende der Kette hergestellt wird. Es handelt sich um eines der vier stabilen Isomere von Butandiol. Im Allgemeinen sind sie im menschlichen Körper in Spuren endogen vorhanden. BDO selbst hat keine signifikante Affinität zu Rezeptoren im zentralen Nervensystem, es bindet nicht an hochaffine GHB-Rezeptoren, GABA-A- und GABA-B-Rezeptoren. Aufgrund der fehlenden Affinität zu diesen Rezeptoren und der Inaktivität von BDO bei der Bestimmung der klinischen Wirkungen bei der Anwendung wird davon ausgegangen, dass BDO seine Verhaltenswirkungen durch die Umwandlung in GHB und nur durch diese verursacht. Die vollständigen pharmakokinetischen und pharmakodynamischen Eigenschaften von GHB werden im Abschnitt des jeweiligen Themas behandelt.

Klinische Wirkungen und Dosierung.
1,4-BDO hat eine ausgeprägte Wirkung auf das zentrale Nervensystem. Die Verabreichung von 500 mg/kg an männliche Ratten hat nachweislich depressive Wirkungen auf das zentrale Nervensystem, die durch narkotischen Schlaf, Verringerung der Reflexe und der motorischen Aktivität bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Reaktionen auf Schmerzen und taktile Reize gekennzeichnet sind. Der grundlegende Unterschied zwischen der Verabreichung von äquivalenten GHB-Dosen besteht darin, dass die Schlafinduktion, die Zeit des Wirkungseintritts, die Zeit der maximalen Wirkung und die Zeit des Einschlafens bei BDO größer sind als bei GHB. Außerdem unterdrückt BDO die motorische Aktivität, induziert Katalepsie und Ataxie, den Verlust des "Rechtsprechungsreflexes" in größerem Maße als GHB. Eine Einzeldosis von 1g/kg (bei Ratten) durch intravenöse Verabreichung erhält den Verlust dieses Reflexes für etwa 5 Stunden aufrecht, eine signifikante Störung der Rotorod-Leistung wird nach Verabreichung einer Dosis von 200 mg/kg (bei Ratten) mit absoluter Unterdrückung der lokomotorischen Aktivität beobachtet.

BDO verursacht einen ausgeprägten und anhaltenden Anstieg des durchschnittlichen Blutdrucks und der Herzfrequenz (Studien haben gezeigt, dass dieser Effekt durch die intravenöse und intrazerebroventrikuläre Verabreichung des GABA-B-Antagonisten CGP35348 ausgeglichen werden kann). In Studien am Menschen mit einer Dosis von 25 mg/kg wurde die durchschnittliche maximale Konzentration im Blutplasma mit einem Indikator von 45 mg/l festgestellt. Sie wurde nach 39,3 Minuten mit einer Eliminationszeit von etwa 32 Minuten erreicht. Außerdem wurde in Studien nachgewiesen, dass die kontinuierliche Einnahme von BDO zu einer Beeinträchtigung des Langzeitgedächtnisses, zu einer Störung der Funktionsweise von Strukturen auf neuronaler Ebene mit einer Abnahme der Zahl der Neuronen im Hippocampus und im präfrontalen Kortex führt. Personen mit der Haplotyp-Variante G143A des Alkoholdehydrogenase-Gens ADH-1B haben eine extrem langsame orale Clearance, deren Durchschnittswerte bei etwa 160 ml/min/kg liegen, während die meisten Menschen eine Clearance von etwa 450-600 ml/min/kg haben.

In niedrigen Dosen wirkt BDO als Psychostimulans, das die motorische Aktivität leicht erhöht und ein Gefühl der Fröhlichkeit hervorruft. In höheren Dosen (mehr als 1-2 ml) wirkt es als Beruhigungsmittel, fördert die Selbstversenkung und Entspannung. Die sedierende Wirkung ist dosisabhängig. Zu den erwünschten positiven Wirkungen von BDO gehören: Verringerung der Angst, Euphorie, gute Laune, Geselligkeit, "Enthemmung", gesteigerte Wertschätzung von Musik, erhöhte Libido. Zu den negativen unerwünschten Wirkungen gehören: Illusionen, leichte Halluzinationen (nach Dosen von mehr als 4 ml), zentrale Atemdepression, Übelkeit und Erbrechen, Funktionsstörungen des Magen-Darm-Trakts, Schwindel, retrograde Amnesie (bei hohen Dosen), Hypersalivation, Konzentrations- und Bewusstseinsstörungen.

Nach oraler Verabreichung der oben genannten Dosis kommt es in den ersten 90 Minuten zu einer Abnahme des Bewusstseins und der Aufmerksamkeit, Schwindel, Konzentrationsstörungen, Euphorie und einem leichten, mäßigen Anstieg des durchschnittlichen systolischen und diastolischen Blutdrucks. BDO ist kein mutagener, karzinogener und genotoxischer Stoff und verursacht keine Klastogenität und Polyploidie (gemäß der Irwin-Studie über Zellen CHL/lU zu diesem Thema). Wie bereits erwähnt, ist es schwierig, die Wirkungen von BDO von denen von GHB zu unterscheiden; es gibt jedoch immer mehr Beweise dafür, dass BDO beim Menschen eine körperliche Abhängigkeit verursacht, ebenso wie bei Ratten. So zeigen die Ergebnisse der verallgemeinerten Daten, dass die kontinuierliche Einnahme von BDO über 5 Wochen und das anschließende abrupte Absetzen folgende Symptome hervorrufen: Unbehagen und Krämpfe im Unterleib, Herzklopfen, Zittern, spontaner Anstieg des Blutdrucks ohne körperliche Anstrengung und ohne Einfluss exogener Faktoren, Nystagmus, Diaphorese, leichte Paranoia, Illusionen und Angstzustände.

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Art der Anwendung und Dosierung, besondere Hinweise.
Die minimale Schwellendosis von 1,4-BDO beträgt 0,5 ml, die mit leichten Stimulationseffekten, "Erleuchtung", Klarheit der Sicht, Beruhigung, Einfühlungsvermögen verbunden ist. Die Wirkungen klingen in kurzer Zeit ab, ohne dass es zu unerwünschten Symptomen kommt. Die Anfangsdosis liegt im Bereich von 0,5 - 1,25 ml, was mit den klassischen Wirkungen der Substanz verbunden ist. Dosen von 1,5 bis 3,5 mL gelten als hoch und das Risiko unerwünschter Nebenwirkungen ist ebenfalls hoch, Sedierung und Euphorie sind ausgeprägt. Dosen von mehr als 4 ml gelten als extrem hoch und können bei manchen Menschen zu plötzlichem Bewusstseinsverlust führen. Es wird nicht empfohlen, die Substanz früher als 2 Stunden nach einer Mahlzeit einzunehmen, sondern vorher (1-2 Tage vorher) eine Reihe von Protonenpumpenhemmern in therapeutischen Dosen einzunehmen. Der Wirkungseintritt bei oraler Verabreichung erfolgt nach 10-30 Minuten, die Wirkungsdauer beträgt etwa 2-4 Stunden. Die Nachwirkung kann 1-2 Tage andauern (je nach Dosis, Zeitpunkt und Häufigkeit der Einnahme).

Es wird dringend davon abgeraten, BDO zusammen mit anderen Beruhigungsmitteln wie 2M2B, Alkohol, Benzodiazepinen, Barbituraten, GHB/GBL, Methaqualon und Opioiden einzunehmen, da eine solche Kombination die Nebenwirkungen gegenseitig verstärkt und eine Depression des zentralen Nervensystems verursacht. Dies kann zu einer Reihe von negativen Auswirkungen bis hin zu Bewusstlosigkeit, Atemdepression und Tod (z. B. durch Aspiration von Erbrochenem) führen. Es wird auch nicht empfohlen, BDO zusammen mit Psychostimulanzien einzunehmen, da diese die sedierende Wirkung von BDO verschleiern, was zu einem mit der Einnahme verbundenen Verlust der Kontrolle über den eigenen Zustand führt. Bei gleichzeitiger Anwendung mit dissoziativen Drogen kann es zu einer ausgeprägten sedierenden Wirkung, zum Verlust der Kontrolle über den eigenen Zustand und zu Katalepsie mit Bewusstseinsverlust kommen.
 
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