Wprowadzenie
Celem niniejszego przeglądu jest podsumowanie dotychczasowej literatury związanej z pirolizą i spożywaniem podgrzanych oparów metamfetaminy oraz towarzyszącymi im procesami degradacji termicznej. Metamfetamina jest popularnym narkotykiem, który można palić. Palenie narkotyku generalnie daje szybki początek działania, porównywalny w przypadku metamfetaminy do podania dożylnego.
W większości przypadków rozkład termiczny rozpoczyna się od rozszczepienia najsłabszego wiązania (często C-N) w celu wygenerowania wolnych rodników, które następnie tworzą najbardziej stabilne produkty uprzywilejowane pod względem sterycznym. Proces ogrzewania często wytwarza produkty rozkładu termicznego, a także te, które są metabolitami. Ostra i przewlekła toksyczność tych produktów ubocznych jest słabo poznana, o ile w ogóle jest poznana.
Wdychanie oparów jako sposób spożycia dostarcza związki do płuc przez usta i nos. Chociaż błony śluzowe jamy ustnej i nosa mają na celu odfiltrowanie cząstek stałych, na tych powierzchniach może dojść do uwięzienia związków rozpuszczalnych w wodzie. Po dostaniu się do płuc, cząsteczki przenikają do krwiobiegu w tempie zależnym od związku. Czynniki wpływające na stopień wchłaniania obejmują odległość, jaką wdychane substancje pokonują w płucach, wewnętrzną rozpuszczalność we krwi oraz szybkość przepływu krwi przez płuca. Po dostaniu się do krwiobiegu związki są rozprowadzane do tkanek bez metabolizmu pierwszego rzędu, który występuje w przypadku leków wchłanianych z przewodu pokarmowego. W rezultacie skuteczna dawka danego leku przyjmowanego przez palenie może być znacznie wyższa niż ta sama ilość leku przyjmowanego doustnie. Ponadto, efekty farmakologiczne mogą pojawić się niemal natychmiast po zażyciu palonego narkotyku. Szybki i intensywny początek efektów farmakologicznych jest siłą motywującą do palenia lub wstrzykiwania danej substancji, w przeciwieństwie do spożycia doustnego.
W większości przypadków rozkład termiczny rozpoczyna się od rozszczepienia najsłabszego wiązania (często C-N) w celu wygenerowania wolnych rodników, które następnie tworzą najbardziej stabilne produkty uprzywilejowane pod względem sterycznym. Proces ogrzewania często wytwarza produkty rozkładu termicznego, a także te, które są metabolitami. Ostra i przewlekła toksyczność tych produktów ubocznych jest słabo poznana, o ile w ogóle jest poznana.
Wdychanie oparów jako sposób spożycia dostarcza związki do płuc przez usta i nos. Chociaż błony śluzowe jamy ustnej i nosa mają na celu odfiltrowanie cząstek stałych, na tych powierzchniach może dojść do uwięzienia związków rozpuszczalnych w wodzie. Po dostaniu się do płuc, cząsteczki przenikają do krwiobiegu w tempie zależnym od związku. Czynniki wpływające na stopień wchłaniania obejmują odległość, jaką wdychane substancje pokonują w płucach, wewnętrzną rozpuszczalność we krwi oraz szybkość przepływu krwi przez płuca. Po dostaniu się do krwiobiegu związki są rozprowadzane do tkanek bez metabolizmu pierwszego rzędu, który występuje w przypadku leków wchłanianych z przewodu pokarmowego. W rezultacie skuteczna dawka danego leku przyjmowanego przez palenie może być znacznie wyższa niż ta sama ilość leku przyjmowanego doustnie. Ponadto, efekty farmakologiczne mogą pojawić się niemal natychmiast po zażyciu palonego narkotyku. Szybki i intensywny początek efektów farmakologicznych jest siłą motywującą do palenia lub wstrzykiwania danej substancji, w przeciwieństwie do spożycia doustnego.
Proces podgrzewania
Jednym z wyzwań związanych z identyfikacją produktów rozkładu termicznego wędzonych narkotyków jest określenie realistycznych i reprezentatywnych zakresów temperatur procesu zarówno z perspektywy użytkownika, jak i analityka. Nie ma jednej metody "palenia", ale raczej szereg warunków, od łagodnego do umiarkowanego ogrzewania za pomocą akcesoriów do bardziej agresywnego ogrzewania, które występuje w systemie podobnym do papierosa. W najprostszym przypadku ogrzewanie powoduje ulatnianie się narkotyku w celu dostarczenia go do krwiobiegu przez płuca. Możliwe są inne procesy, w tym ulatnianie się innych składników i zanieczyszczeń; ulatnianie się, po którym następuje degradacja termiczna; lub degradacja termiczna na powierzchni, po której następuje ulatnianie się (rysunek 1).
Rysunek 1. Górna ramka: Ścieżki, którymi lek lub sól leku może dotrzeć do fazy gazowej. Rodzaj B reprezentuje lek zasadowy w postaci nieprotonowanej (wolnej zasady); TD odnosi się do produktów rozkładu termicznego.
Metamfetamina jest zasadowa i zawiera jedną grupę aminową. Substancja stała może występować w postaci wolnej zasady (B), soli (zazwyczaj, ale nie wyłącznie, soli chlorowodorku) lub w postaci protonowanej (BH+). Odparowanie, warunek wstępny palenia zgodnie z definicją w tym przeglądzie, może obejmować więcej niż zmianę fazy (rysunek 1, ścieżka 1), której stopień będzie zależeć od trybu ogrzewania, temperatury, matrycy i danego leku. Najpierw może nastąpić degradacja termiczna soli do postaci wolnej zasady, a następnie jej odparowanie (rysunek 1, ścieżka 2). W różnych warunkach ogrzewania, zasada lub sól może ulec degradacji termicznej przed odparowaniem (rysunek 1, ścieżki 3 i 4), gdzie może nastąpić dodatkowa degradacja.
Narkotyki mogą być przyjmowane drogą wziewną w celach terapeutycznych i rekreacyjnych. Środki terapeutyczne mogą być dostarczane poprzez inhalację, ale tryby te nie obejmują agresywnego ogrzewania; celem jest raczej wytworzenie aerozolu do inhalacji. Jedynym znaczącym zastosowaniem terapeutycznym odparowanych substancji jest znieczulenie, gdzie środki są zazwyczaj w fazie pary w temperaturze pokojowej. Elektroniczne papierosy zyskują coraz większą popularność jako sposób dostarczania nikotyny. Urządzenia te delikatnie podgrzewają roztwory dioli, aromatów i nikotyny w celu wytworzenia aerozolu do inhalacji. Ciepło jest dostarczane przez baterię o temperaturze w zakresie 40-65 °C. Oczekuje się, że w tych temperaturach degradacja termiczna będzie minimalna. W chwili pisania tego artykułu nie znaleziono żadnych opublikowanych raportów omawiających spożycie nadużywanych narkotyków za pośrednictwem papierosów elektronicznych.
Jak pokazano na rysunku 2a, obszary reaktywne to strefa spalania (reakcje egzotermiczne) i strefa pirolizy, w której dominują reakcje endotermiczne. Aktywne spalanie zachodzi w końcówce i jest wzmacniane, gdy użytkownik "zaciąga się" papierosem i zasysa powietrze przez ten obszar. Podczas zaciągania się temperatura szybko wzrasta i może zbliżyć się do 950 °C. Tlen jest usuwany z powietrza, gdy przepływa ono przez obszar spalania do obszaru pirolitycznego.
Narkotyki mogą być przyjmowane drogą wziewną w celach terapeutycznych i rekreacyjnych. Środki terapeutyczne mogą być dostarczane poprzez inhalację, ale tryby te nie obejmują agresywnego ogrzewania; celem jest raczej wytworzenie aerozolu do inhalacji. Jedynym znaczącym zastosowaniem terapeutycznym odparowanych substancji jest znieczulenie, gdzie środki są zazwyczaj w fazie pary w temperaturze pokojowej. Elektroniczne papierosy zyskują coraz większą popularność jako sposób dostarczania nikotyny. Urządzenia te delikatnie podgrzewają roztwory dioli, aromatów i nikotyny w celu wytworzenia aerozolu do inhalacji. Ciepło jest dostarczane przez baterię o temperaturze w zakresie 40-65 °C. Oczekuje się, że w tych temperaturach degradacja termiczna będzie minimalna. W chwili pisania tego artykułu nie znaleziono żadnych opublikowanych raportów omawiających spożycie nadużywanych narkotyków za pośrednictwem papierosów elektronicznych.
Jak pokazano na rysunku 2a, obszary reaktywne to strefa spalania (reakcje egzotermiczne) i strefa pirolizy, w której dominują reakcje endotermiczne. Aktywne spalanie zachodzi w końcówce i jest wzmacniane, gdy użytkownik "zaciąga się" papierosem i zasysa powietrze przez ten obszar. Podczas zaciągania się temperatura szybko wzrasta i może zbliżyć się do 950 °C. Tlen jest usuwany z powietrza, gdy przepływa ono przez obszar spalania do obszaru pirolitycznego.
Rysunek 2. Górna ramka: Podgrzewane strefy i przepływ powietrza w papierosie. Dolna lewa ramka: Podgrzewane strefy i przepływ powietrza w improwizowanym urządzeniu grzewczym. Prawy dolny: Proces podgrzewania na wolnym powietrzu, jak w "pogoni za smokiem".
Reakcje chemiczne są tu zdominowane przez rozkład redukcyjny. Kondensacja i filtracja cząstek stałych występuje jako produkty w pobliżu ujścia. W artykule z 2004 roku omówiono eksperymenty mające na celu określenie, w jakim stopniu ulatniające się związki ulegały degradacji termicznej podczas palenia papierosów. Korzystając z wlotu pirolizy analitycznej do GC-MS, autorzy stwierdzili, że w przypadku większości związków większość związku macierzystego jest przenoszona na palacza. Badanie to wykazało, że stopień nienaruszonego transferu zależał od masy cząsteczkowej i lotności (im mniejsza masa cząsteczkowa, tym większy nienaruszony transfer) oraz w mniejszym stopniu od grup funkcyjnych i matrycy. Autorzy porównali wyniki pirolizy analitycznej z paleniem przy użyciu związków radioznakowanych i dla stosunkowo lotnych związków (<~300Da) stwierdzili, że piroliza analityczna była dobrym modelem dla palenia. Zauważyli jedno zastrzeżenie: ta metodologia przeszacowała stopień pirolizy większych, mniej lotnych związków. Ograniczenie to nie jest krytyczne w kontekście narkotyków, z których większość ma masę cząsteczkową mniejszą niż 400 Da.
Palenie papierosów nie naśladuje typowego procesu używanego do przyjmowania narkotyków, takich jak kokaina, metamfetamina, amfetamina, heroina i fentanyl. W takich przypadkach (rysunki 2b i 2c) narkotyki są umieszczane na powierzchni lub w prowizorycznej fajce, takiej jak żarówka, i podgrzewane za pomocą zapalniczki. Opary są wciągane do płuc za pomocą słomki lub podobnego urządzenia. W zależności od konstrukcji urządzenia, użytkownik może wciągać powietrze przez podgrzany materiał lub, w przypadku fajek, przez materiał. Nie ma strefy spalania porównywalnej do tej w papierosach. W związku z tym wiele sposobów palenia można lepiej opisać jako ogrzewanie na wolnym powietrzu w warunkach utleniających. W metodzie określanej jako "pogoń za smokiem", substancja jest umieszczana na powierzchni takiej jak folia aluminiowa i podgrzewana zapalniczką. Folia osiąga podwyższoną temperaturę do 600 °C w ciągu kilku sekund, chociaż absorpcja ciepła przez matrycę (określona przez pojemność cieplną) może ograniczyć temperaturę ciała stałego do ~400 °C.
Palenie papierosów nie naśladuje typowego procesu używanego do przyjmowania narkotyków, takich jak kokaina, metamfetamina, amfetamina, heroina i fentanyl. W takich przypadkach (rysunki 2b i 2c) narkotyki są umieszczane na powierzchni lub w prowizorycznej fajce, takiej jak żarówka, i podgrzewane za pomocą zapalniczki. Opary są wciągane do płuc za pomocą słomki lub podobnego urządzenia. W zależności od konstrukcji urządzenia, użytkownik może wciągać powietrze przez podgrzany materiał lub, w przypadku fajek, przez materiał. Nie ma strefy spalania porównywalnej do tej w papierosach. W związku z tym wiele sposobów palenia można lepiej opisać jako ogrzewanie na wolnym powietrzu w warunkach utleniających. W metodzie określanej jako "pogoń za smokiem", substancja jest umieszczana na powierzchni takiej jak folia aluminiowa i podgrzewana zapalniczką. Folia osiąga podwyższoną temperaturę do 600 °C w ciągu kilku sekund, chociaż absorpcja ciepła przez matrycę (określona przez pojemność cieplną) może ograniczyć temperaturę ciała stałego do ~400 °C.
Terminologia i mechanizm
Terminem najczęściej używanym do opisania procesu palenia w kontekście narkotyków jest piroliza. Piroliza jest rodzajem reakcji rozkładu termicznego w fazie gazowej, która może zachodzić w warunkach tlenowych lub beztlenowych. Ściśle zdefiniowana piroliza nie jest spalaniem, ale piroliza może prowadzić do zainicjowania spalania. Zakres temperatur, w których zachodzi piroliza, zależy od rozkładanego materiału. W tym przeglądzie piroliza będzie używana ogólnie do opisania zerwania wiązań, w wyniku czego powstają wolne rodniki, które generują, bezpośrednio lub pośrednio, cząsteczki produktu. W większości przypadków początkowe rozszczepienie opiera się na sile wiązania, a powstałe związki można przewidzieć na podstawie względnej stabilności produktów i potencjalnych produktów przegrupowania. Reakcje pirolizy (w kolejności częstotliwości) obejmują eliminacje, przegrupowania, utlenianie, redukcje, podstawienia i addycje. Warto zauważyć, że piroliza w fazie gazowej była szeroko badana w obszarach takich jak spalanie, spalanie biomasy, polimery i energia/paliwa, ale nie ma gotowych narzędzi ani aplikacji, które umożliwiałyby szybkie przewidywanie in silico, jakie produkty pirolityczne mogą powstać z danej małej cząsteczki w danym zestawie warunków. Spośród wymienionych typów reakcji, pirolityczna eliminacja jest najczęściej obserwowana i może być sklasyfikowana jako α-eliminacja, β-eliminacja, 1,3-eliminacja itp. w zależności od tego, które atomy są zaangażowane w początkowe rozszczepienie wiązania i które atomy są eliminowane. Wiele z tych reakcji eliminacji przebiega zgodnie z mechanizmem Ei, wewnątrzcząsteczkowym procesem eliminacji (i). Stan przejściowy jest cykliczny, a każde nowo utworzone wiązanie podwójne generalnie zmierza w kierunku najmniej podstawionego węgla (reguła Hoffmanna). Jeśli wiązanie podwójne już istnieje w cząsteczce przed reakcją, tworzenie sprzężonego układu będzie faworyzowane, jeśli jest to możliwe ze względów sterycznych.
W kilku artykułach omówiono wpływ stanu protonowania i postaci soli kwasowej podstawowych leków ocenianych jako produkty pirolityczne. Anion chlorkowy (z soli HCl) może działać jako nukleofil, w wyniku czego produkty chlorowane zostały zaobserwowane jako produkty pirolizy.
W kilku artykułach omówiono wpływ stanu protonowania i postaci soli kwasowej podstawowych leków ocenianych jako produkty pirolityczne. Anion chlorkowy (z soli HCl) może działać jako nukleofil, w wyniku czego produkty chlorowane zostały zaobserwowane jako produkty pirolizy.
Rysunek 3. Zgłoszone produkty pirolityczne metamfetaminy.
Istnieje siedem głównych produktów pirolizy: amfetamina (17, rysunek 3), trans-fenyloaceton (18, rysunek 3), dimetyloamfetamina (19, rysunek 3), n-acetyl, n-propionyl, n-formylometamfetamina (20, rysunek 3), andn-cyjanometyloamfetamina (21, rysunek 3). Badanie z 1999 roku potwierdziło wiele z tych produktów pirolitycznych i zidentyfikowało wiele innych, w tym furfurylometyloamfetaminę, 2-propenylobenzen, benzylometyloketoksym, 3,4-dihydro-2-naftalon, n-formyloamfetaminę, n-acetyloamfetaminę i bibenzyl, chociaż identyfikacje nie zostały potwierdzone przez standardy referencyjne.
W artykule opublikowanym w 2007 r. przez Ely'ego i in. wykorzystano pirosondę analityczną i zidentyfikowano amfetaminę, etylobenzen, 1-fenylopropen (22, rysunek 3), toluen, styren, efedrynę, nor-efedrynę i kilka metabolitów jako produkty pirolityczne. Oceniono kilka mieszanin (z kofeiną, lidokainą i benzokainą) bez znaczących różnic w produktach pirolitycznych metamfetaminy. Zgłoszono również Bibenzyl, ale identyfikacja nie została potwierdzona przez standardy referencyjne.
Ostatnie wymienione składniki nie mają znaczącego wpływu na organizm konsumenta ze względu na bardzo małe ilości. Na przykład sublimacja 1 g metamfetaminy wytwarza nie więcej niż 0,00001 g efedryny i norefedryny, czyli 1000 razy mniej niż minimalna skuteczna dawka. Prawdopodobnie podczas sublimacji powstaje szereg innych substancji, ale w tak znikomych ilościach, że ich identyfikacja nie jest możliwa na tym etapie rozwoju metod kontroli.
W artykule opublikowanym w 2007 r. przez Ely'ego i in. wykorzystano pirosondę analityczną i zidentyfikowano amfetaminę, etylobenzen, 1-fenylopropen (22, rysunek 3), toluen, styren, efedrynę, nor-efedrynę i kilka metabolitów jako produkty pirolityczne. Oceniono kilka mieszanin (z kofeiną, lidokainą i benzokainą) bez znaczących różnic w produktach pirolitycznych metamfetaminy. Zgłoszono również Bibenzyl, ale identyfikacja nie została potwierdzona przez standardy referencyjne.
Ostatnie wymienione składniki nie mają znaczącego wpływu na organizm konsumenta ze względu na bardzo małe ilości. Na przykład sublimacja 1 g metamfetaminy wytwarza nie więcej niż 0,00001 g efedryny i norefedryny, czyli 1000 razy mniej niż minimalna skuteczna dawka. Prawdopodobnie podczas sublimacji powstaje szereg innych substancji, ale w tak znikomych ilościach, że ich identyfikacja nie jest możliwa na tym etapie rozwoju metod kontroli.
Krótki przegląd produktów pirolizy
Amfetamina jest stymulantem ośrodkowego układu nerwowego, który, podobnie jak metamfetamina, opiera się na zwiększeniu uwalniania katecholamin (dopaminy, noradrenaliny i serotoniny) z zakończeń presynaptycznych, co zmniejsza zmęczenie, wywołuje przypływ energii, zmniejsza potrzebę snu i hamuje apetyt.
Fenyloaceton jest substancją wykorzystywaną do syntezy amfetaminy i metamfetaminy, a także nieaktywnym metabolitem tych środków powierzchniowo czynnych. W organizmie ulega utlenieniu do kwasu benzoesowego, sprzęga się z glicyną, tworząc kwas hipurowy, który jest wydalany przez nerki. Nie ma zauważalnego psychoaktywnego wpływu na organizm przy tej metodzie użycia.
Dimetyloamfetamina jest stymulantem ośrodkowego układu nerwowego, który jest słabszy niż amfetamina i metamfetamina, ale ma podobne działanie. N-formylometamfetamina jest substancją toksyczną, która podrażnia skórę i błony śluzowe, powoduje zaburzenia metaboliczne, ma tendencję do gromadzenia się w organizmie, powodując zaburzenia psychiczne, organiczne uszkodzenia ośrodkowego układu nerwowego. W środowisku kwaśnym ulega redukcji do metamfetaminy.
N-formylometamfetamina jest substancją toksyczną, która podrażnia skórę i błony śluzowe, powoduje zaburzenia metaboliczne, ma tendencję do gromadzenia się w organizmie, powodując zaburzenia psychiczne, organiczne zmiany ośrodkowego układu nerwowego. jest redukowany do metamfetaminy w środowisku kwaśnym.
1-Pnylpropen jest substancją rakotwórczą i mutagenną; nie kumuluje się w organizmie. Częste wdychanie powoduje raka płuc.
N-cyjanometylometamfetamina jest silną trucizną, działa miejscowo drażniąco na skórę i błony śluzowe, w organizmie jest metabolizowana do cyjanków, które hamują oddychanie komórkowe. Powstaje tylko wtedy, gdy metamfetamina jest sublimowana razem z tytoniem (na przykład podczas palenia papierosa z metamfetaminą).
Fenyloaceton jest substancją wykorzystywaną do syntezy amfetaminy i metamfetaminy, a także nieaktywnym metabolitem tych środków powierzchniowo czynnych. W organizmie ulega utlenieniu do kwasu benzoesowego, sprzęga się z glicyną, tworząc kwas hipurowy, który jest wydalany przez nerki. Nie ma zauważalnego psychoaktywnego wpływu na organizm przy tej metodzie użycia.
Dimetyloamfetamina jest stymulantem ośrodkowego układu nerwowego, który jest słabszy niż amfetamina i metamfetamina, ale ma podobne działanie. N-formylometamfetamina jest substancją toksyczną, która podrażnia skórę i błony śluzowe, powoduje zaburzenia metaboliczne, ma tendencję do gromadzenia się w organizmie, powodując zaburzenia psychiczne, organiczne uszkodzenia ośrodkowego układu nerwowego. W środowisku kwaśnym ulega redukcji do metamfetaminy.
N-formylometamfetamina jest substancją toksyczną, która podrażnia skórę i błony śluzowe, powoduje zaburzenia metaboliczne, ma tendencję do gromadzenia się w organizmie, powodując zaburzenia psychiczne, organiczne zmiany ośrodkowego układu nerwowego. jest redukowany do metamfetaminy w środowisku kwaśnym.
1-Pnylpropen jest substancją rakotwórczą i mutagenną; nie kumuluje się w organizmie. Częste wdychanie powoduje raka płuc.
N-cyjanometylometamfetamina jest silną trucizną, działa miejscowo drażniąco na skórę i błony śluzowe, w organizmie jest metabolizowana do cyjanków, które hamują oddychanie komórkowe. Powstaje tylko wtedy, gdy metamfetamina jest sublimowana razem z tytoniem (na przykład podczas palenia papierosa z metamfetaminą).
Wnioski.
1. Pod żadnym pozorem nie należy palić metamfetaminy razem z tytoniem.
2. W przypadku palenia czystej metamfetaminy zaleca się przed wdychaniem przepuszczenie oparów przez płyn zawierający słaby kwas (sok cytrynowy, jabłkowy lub pomarańczowy, wytrawne wino itp. Gazy są schładzane w wodzie i nie uszkadzają układu oddechowego. Jeśli zastosujesz się do tych zaleceń, wdychanie metamfetaminy nie jest bardziej niebezpieczne niż stosowanie donosowe lub doustne.
2. W przypadku palenia czystej metamfetaminy zaleca się przed wdychaniem przepuszczenie oparów przez płyn zawierający słaby kwas (sok cytrynowy, jabłkowy lub pomarańczowy, wytrawne wino itp. Gazy są schładzane w wodzie i nie uszkadzają układu oddechowego. Jeśli zastosujesz się do tych zaleceń, wdychanie metamfetaminy nie jest bardziej niebezpieczne niż stosowanie donosowe lub doustne.
Last edited by a moderator:
