Введение
Цель данного обзора - обобщить имеющиеся на сегодняшний день литературные данные, касающиеся пиролиза и употребления метамфетамина в виде нагретых паров, а также сопутствующих процессов термической деградации. Метамфетамин - распространенный наркотик, который можно курить. Курение наркотика обычно дает быстрое начало действия, сравнимое в отношении метамфетамина с внутривенным введением.
В большинстве случаев термическое разложение начинается с расщепления самой слабой связи (часто C-N) с образованием свободных радикалов, которые затем образуют наиболее стабильные продукты, пользующиеся стерическим предпочтением. В процессе нагревания часто образуются продукты термического разложения, а также метаболиты. Острая и хроническая токсичность этих побочных продуктов плохо изучена, если изучена вообще.
При вдыхании паров, как и при приеме внутрь, соединения попадают в легкие через рот и нос. Хотя слизистые оболочки рта и носа призваны отфильтровывать твердые частицы, на этих поверхностях могут задерживаться водорастворимые соединения. Попадая в легкие, молекулы проникают в кровоток со скоростью, зависящей от соединения. На степень абсорбции влияют такие факторы, как расстояние, которое вдыхаемые вещества проходят в легких, собственная растворимость в крови и скорость кровотока в легких. Попадая в кровоток, соединения распределяются по тканям без метаболизма первого порядка, который происходит с препаратами, всасывающимися из ЖКТ. В результате эффективная доза определенного препарата, принятого путем курения, может быть гораздо выше, чем та же доза, принятая перорально. Кроме того, фармакологическое действие курительного наркотика может наступить практически мгновенно. Быстрое и интенсивное наступление фармакологических эффектов является мотивирующей силой для курения или инъекций данного вещества, в отличие от перорального приема.
В большинстве случаев термическое разложение начинается с расщепления самой слабой связи (часто C-N) с образованием свободных радикалов, которые затем образуют наиболее стабильные продукты, пользующиеся стерическим предпочтением. В процессе нагревания часто образуются продукты термического разложения, а также метаболиты. Острая и хроническая токсичность этих побочных продуктов плохо изучена, если изучена вообще.
При вдыхании паров, как и при приеме внутрь, соединения попадают в легкие через рот и нос. Хотя слизистые оболочки рта и носа призваны отфильтровывать твердые частицы, на этих поверхностях могут задерживаться водорастворимые соединения. Попадая в легкие, молекулы проникают в кровоток со скоростью, зависящей от соединения. На степень абсорбции влияют такие факторы, как расстояние, которое вдыхаемые вещества проходят в легких, собственная растворимость в крови и скорость кровотока в легких. Попадая в кровоток, соединения распределяются по тканям без метаболизма первого порядка, который происходит с препаратами, всасывающимися из ЖКТ. В результате эффективная доза определенного препарата, принятого путем курения, может быть гораздо выше, чем та же доза, принятая перорально. Кроме того, фармакологическое действие курительного наркотика может наступить практически мгновенно. Быстрое и интенсивное наступление фармакологических эффектов является мотивирующей силой для курения или инъекций данного вещества, в отличие от перорального приема.
Процесс нагревания
Одной из проблем, связанных с определением продуктов термического разложения курительных наркотиков, является определение реалистичных и репрезентативных температурных диапазонов процесса как с точки зрения пользователя, так и с точки зрения аналитика. Не существует какого-то одного метода "курения", скорее существует целый ряд условий - от легкого или умеренного нагревания с помощью атрибутики до более агрессивного нагревания, которое происходит в системе, напоминающей сигарету. В простейшем случае при нагревании наркотик улетучивается и попадает в кровь через легкие. Возможны и другие процессы, включая улетучивание других компонентов и загрязняющих веществ; улетучивание с последующей термической деградацией; или термическая деградация на поверхности с последующим улетучиванием (рис. 1).
Рисунок 1. Верхняя рамка: Пути, по которым лекарство или лекарственная соль могут попасть в газовую фазу. Обозначение B означает основной препарат в непротонированной форме (свободное основание); TD относится к продуктам термического разложения.
Метамфетамин является основным и содержит одну аминную группу. Твердое вещество может находиться в форме свободного основания (B), в форме соли (обычно, но не исключительно, соли гидрохлорида) или в протонированной форме (BH+). Испарение, необходимое условие для курения, как оно определено в данном обзоре, может включать в себя более чем фазовый переход (рис. 1, путь 1), степень которого зависит от способа нагрева, температуры, матрицы и рассматриваемого препарата. Сначала может произойти термическая деградация соли до формы свободного основания с последующим испарением (рис. 1, путь 2). При других условиях нагревания основание или соль могут подвергаться термической деградации до испарения (рис. 1, пути 3 и 4), где может происходить дополнительная деградация.
Наркотики могут поступать в организм через ингаляцию в терапевтических и рекреационных целях. Терапевтические агенты могут доставляться через ингаляцию, но эти способы не предполагают агрессивного нагрева; скорее, цель состоит в создании вдыхаемого аэрозоля. Единственное значительное терапевтическое применение парообразных веществ - это анестезия, где агенты обычно находятся в паровой фазе при комнатной температуре. Электронные сигареты становятся все более популярным средством доставки никотина. Эти устройства мягко нагревают растворы диолов, ароматизаторов и никотина для получения вдыхаемого аэрозоля. Тепло подается через аккумулятор с температурой в диапазоне 40-65 °C. Ожидается, что при таких температурах термическая деградация будет минимальной. На момент написания данной статьи не было найдено ни одного опубликованного отчета, в котором бы обсуждалось употребление злоупотребляемых наркотиков через электронные сигареты.
Как показано на рисунке 2a, реактивными зонами являются зона горения (экзотермические реакции) и зона пиролиза, где преобладают эндотермические реакции. Активное горение происходит в кончике и усиливается, когда пользователь "затягивается" сигаретой и втягивает воздух через эту область. Во время затяжки температура быстро повышается и может приближаться к 950 °C. Кислород из воздуха удаляется по мере того, как он проходит через область горения в пиролитическую область.
Наркотики могут поступать в организм через ингаляцию в терапевтических и рекреационных целях. Терапевтические агенты могут доставляться через ингаляцию, но эти способы не предполагают агрессивного нагрева; скорее, цель состоит в создании вдыхаемого аэрозоля. Единственное значительное терапевтическое применение парообразных веществ - это анестезия, где агенты обычно находятся в паровой фазе при комнатной температуре. Электронные сигареты становятся все более популярным средством доставки никотина. Эти устройства мягко нагревают растворы диолов, ароматизаторов и никотина для получения вдыхаемого аэрозоля. Тепло подается через аккумулятор с температурой в диапазоне 40-65 °C. Ожидается, что при таких температурах термическая деградация будет минимальной. На момент написания данной статьи не было найдено ни одного опубликованного отчета, в котором бы обсуждалось употребление злоупотребляемых наркотиков через электронные сигареты.
Как показано на рисунке 2a, реактивными зонами являются зона горения (экзотермические реакции) и зона пиролиза, где преобладают эндотермические реакции. Активное горение происходит в кончике и усиливается, когда пользователь "затягивается" сигаретой и втягивает воздух через эту область. Во время затяжки температура быстро повышается и может приближаться к 950 °C. Кислород из воздуха удаляется по мере того, как он проходит через область горения в пиролитическую область.
Рисунок 2. Верхний кадр: Нагретые зоны и поток воздуха в сигарете. Нижний кадр слева: Зоны нагрева и поток воздуха в импровизированном нагревательном устройстве. Справа внизу: процесс нагревания на открытом воздухе, как в "Погоне за драконом".
В химических реакциях здесь преобладает восстановительное разложение. Конденсация и фильтрация твердых частиц происходит в виде продуктов вблизи рта. В статье 2004 года обсуждались эксперименты по определению степени термического разложения улетучившихся соединений во время курения сигарет. Используя аналитический пиролиз на входе в ГХ-МС, авторы обнаружили, что для большинства соединений большая часть родительского соединения переходит к курильщику. Исследование показало, что степень переноса зависит от формульного веса и летучести (чем меньше молекулярный вес, тем больше перенос) и в меньшей степени от функциональных групп и матрицы. Авторы сравнили результаты аналитического пиролиза с курением с использованием радиоактивных меченых соединений и для относительно летучих соединений (<~300Da) сообщили, что аналитический пиролиз является хорошей моделью для курения. Они отметили одну оговорку: эта методология переоценивает степень пиролиза более крупных, менее летучих соединений. Это ограничение не является критическим в контексте наркотиков, большинство из которых имеют молекулярную массу менее 400 Да.
Курение сигарет не имитирует типичный процесс, используемый для приема внутрь таких наркотиков, как кокаин, метамфетамин, амфетамин, героин и фентанил. В этих случаях (рис. 2b и 2c) наркотики помещают на поверхность или в импровизированную трубку, например лампочку, и нагревают с помощью зажигалки. Пар втягивается в легкие с помощью соломинки или аналогичного устройства. В зависимости от конструкции устройства пользователь может втягивать воздух над нагретым материалом или, в случае трубок, через него. При этом отсутствует зона горения, сравнимая с таковой в сигаретах. Соответственно, многие способы курения лучше описывать как нагревание под открытым небом в окислительных условиях. В методе, называемом "погоня за драконом", вещество помещают на поверхность, например на алюминиевую фольгу, и нагревают зажигалкой. Фольга достигает повышенной температуры до 600 °C в течение нескольких секунд, хотя поглощение тепла матрицей (определяемое теплоемкостью) может ограничить температуру вещества до ~400 °C.
Курение сигарет не имитирует типичный процесс, используемый для приема внутрь таких наркотиков, как кокаин, метамфетамин, амфетамин, героин и фентанил. В этих случаях (рис. 2b и 2c) наркотики помещают на поверхность или в импровизированную трубку, например лампочку, и нагревают с помощью зажигалки. Пар втягивается в легкие с помощью соломинки или аналогичного устройства. В зависимости от конструкции устройства пользователь может втягивать воздух над нагретым материалом или, в случае трубок, через него. При этом отсутствует зона горения, сравнимая с таковой в сигаретах. Соответственно, многие способы курения лучше описывать как нагревание под открытым небом в окислительных условиях. В методе, называемом "погоня за драконом", вещество помещают на поверхность, например на алюминиевую фольгу, и нагревают зажигалкой. Фольга достигает повышенной температуры до 600 °C в течение нескольких секунд, хотя поглощение тепла матрицей (определяемое теплоемкостью) может ограничить температуру вещества до ~400 °C.
Терминология и механизм
Для описания процесса курения в контексте наркотиков, являющихся предметом злоупотребления, чаще всего используется термин "пиролиз". Пиролиз - это тип газофазной реакции термической деградации, которая может происходить в аэробных или неаэробных условиях. Строго говоря, пиролиз - это не горение, но пиролиз может привести к началу горения. Диапазон температур, при которых происходит пиролиз, зависит от материала, подвергающегося разложению. В данном обзоре пиролиз будет использоваться в общем смысле для описания разрыва связей с образованием свободных радикалов, которые прямо или косвенно приводят к образованию молекул продуктов. В большинстве случаев первоначальное расщепление основано на прочности связей, а образующиеся соединения можно предсказать на основе относительной стабильности продуктов и потенциальных продуктов перегруппировки. Реакции пиролиза (в порядке убывания частоты) включают элиминирование, перегруппировку, окисление, восстановление, замещение и присоединение. Стоит отметить, что газофазный пиролиз широко изучается в таких областях, как горение, сжигание биомассы, полимеры и энергия/топливо, однако готовых инструментов или приложений, позволяющих быстро предсказать in-silico, какие продукты пиролиза могут образоваться из данной малой молекулы при заданном наборе условий, не существует. Из перечисленных типов реакций наиболее часто наблюдается пиролитическое элиминирование, которое можно разделить на α-элиминирование, β-элиминирование, 1,3-элиминирование и т.д. в зависимости от того, какие атомы участвуют в начальном расщеплении связей и какие атомы элиминируются. Многие из этих реакций элиминирования протекают по механизму Ei - внутримолекулярного (i) процесса элиминирования. Переходное состояние является циклическим, и любая вновь образованная двойная связь обычно направляется к наименее замещенному углероду (правило Хоффмана). Если двойная связь уже существует в молекуле до начала реакции, образование сопряженной системы будет предпочтительным, если это стерически возможно.
В нескольких работах рассматривалось влияние состояния протонирования и формы кислой соли основных лекарственных препаратов, рассматриваемых в качестве продуктов пиролиза. Хлорид-анион (из соли HCl) может выступать в качестве нуклеофила, в результате чего в качестве продуктов пиролиза наблюдались хлорированные продукты.
В нескольких работах рассматривалось влияние состояния протонирования и формы кислой соли основных лекарственных препаратов, рассматриваемых в качестве продуктов пиролиза. Хлорид-анион (из соли HCl) может выступать в качестве нуклеофила, в результате чего в качестве продуктов пиролиза наблюдались хлорированные продукты.
Рисунок 3. Зарегистрированные продукты пиролиза метамфетамина.
Существует семь основных продуктов пиролиза: амфетамин (17, Рисунок 3), транс-фенилацетон (18, Рисунок 3), диметиламфетамин (19, Рисунок 3), н-ацетил, н-пропионил, н-формил-метилметамфетамин (20, Рисунок 3) и н-цианометилметамфетамин (21, Рисунок 3). Исследование 1999 года подтвердило многие из этих продуктов пиролиза и выявило множество других, включая фурфурилметиламфетамин, 2-пропенилбензол, бензилметилкетоксим, 3,4-дигидро-2-нафталеон, н-формиламфетамин, н-ацетиламфетамин и бибензил, хотя идентификация не была подтверждена эталонными стандартами.
В работе, опубликованной в 2007 году Эли и др., использовался аналитический пирозонд, и в качестве продуктов пиролиза были определены амфетамин, этилбензол, 1-фенилпропен (22, рис. 3), толуол, стирол, эфедрин, нор-эфедрин и несколько метаболитов. Было проанализировано несколько смесей (с кофеином, лидокаином и бензокаином), в которых пиролитические продукты метамфетамина не имели заметных различий. Также сообщалось о бибензиле, но его идентификация не была подтверждена эталонными стандартами.
Последние перечисленные компоненты не оказывают существенного влияния на организм потребителя из-за крайне малых количеств. Например, при сублимации 1 г метамфетамина выделяется не более 0,00001 г эфедрина и норэфедрина, что в 1000 раз меньше минимальной эффективной дозы. Вероятно, при сублимации образуется и ряд других веществ, но в столь незначительных количествах, что идентифицировать их на данном этапе развития методов контроля не представляется возможным.
В работе, опубликованной в 2007 году Эли и др., использовался аналитический пирозонд, и в качестве продуктов пиролиза были определены амфетамин, этилбензол, 1-фенилпропен (22, рис. 3), толуол, стирол, эфедрин, нор-эфедрин и несколько метаболитов. Было проанализировано несколько смесей (с кофеином, лидокаином и бензокаином), в которых пиролитические продукты метамфетамина не имели заметных различий. Также сообщалось о бибензиле, но его идентификация не была подтверждена эталонными стандартами.
Последние перечисленные компоненты не оказывают существенного влияния на организм потребителя из-за крайне малых количеств. Например, при сублимации 1 г метамфетамина выделяется не более 0,00001 г эфедрина и норэфедрина, что в 1000 раз меньше минимальной эффективной дозы. Вероятно, при сублимации образуется и ряд других веществ, но в столь незначительных количествах, что идентифицировать их на данном этапе развития методов контроля не представляется возможным.
Краткий обзор продуктов пиролиза
Амфетамин - стимулятор центральной нервной системы, действие которого, как и метамфетамина, основано на увеличении высвобождения катехоламинов (дофамина, норэпинефрина и серотонина) из пресинаптических окончаний, что снижает утомляемость, вызывает прилив энергии, уменьшает потребность во сне и подавляет аппетит.
Фенилацетон - вещество, используемое для синтеза амфетамина и метамфетамина, а также неактивный метаболит этих ПАВ. В организме он подвергается окислению до бензойной кислоты, конъюгирует с глицином, образуя гиппуровую кислоту, которая выводится почками. Не оказывает заметного психоактивного воздействия на организм при таком способе употребления.
Диметиламфетамин - стимулятор ЦНС, менее мощный, чем амфетамин и метамфетамин, со схожим действием. N-формилметамфетамин - токсичное вещество, которое раздражает кожу и слизистые оболочки, вызывает нарушения обмена веществ, имеет тенденцию накапливаться в организме, вызывая психические расстройства, органические поражения центральной нервной системы. В кислой среде он превращается в метамфетамин.
N-формилметамфетамин - токсичное вещество, которое раздражает кожу и слизистые оболочки, вызывает нарушения обмена веществ, имеет тенденцию накапливаться в организме, вызывая психические расстройства, органические поражения центральной нервной системы, восстанавливается до метамфетамина в кислой среде.
1-Пнилпропен - канцероген и мутаген; не накапливается в организме. Частое вдыхание вызывает рак легких.
N-цианометилметамфетамин - сильный яд, оказывает местное раздражающее действие на кожу и слизистые оболочки, в организме метаболизируется до цианидов, которые подавляют клеточное дыхание. Образуется только при сублимации метамфетамина вместе с табаком (например, при курении сигареты с метамфетамином).
Фенилацетон - вещество, используемое для синтеза амфетамина и метамфетамина, а также неактивный метаболит этих ПАВ. В организме он подвергается окислению до бензойной кислоты, конъюгирует с глицином, образуя гиппуровую кислоту, которая выводится почками. Не оказывает заметного психоактивного воздействия на организм при таком способе употребления.
Диметиламфетамин - стимулятор ЦНС, менее мощный, чем амфетамин и метамфетамин, со схожим действием. N-формилметамфетамин - токсичное вещество, которое раздражает кожу и слизистые оболочки, вызывает нарушения обмена веществ, имеет тенденцию накапливаться в организме, вызывая психические расстройства, органические поражения центральной нервной системы. В кислой среде он превращается в метамфетамин.
N-формилметамфетамин - токсичное вещество, которое раздражает кожу и слизистые оболочки, вызывает нарушения обмена веществ, имеет тенденцию накапливаться в организме, вызывая психические расстройства, органические поражения центральной нервной системы, восстанавливается до метамфетамина в кислой среде.
1-Пнилпропен - канцероген и мутаген; не накапливается в организме. Частое вдыхание вызывает рак легких.
N-цианометилметамфетамин - сильный яд, оказывает местное раздражающее действие на кожу и слизистые оболочки, в организме метаболизируется до цианидов, которые подавляют клеточное дыхание. Образуется только при сублимации метамфетамина вместе с табаком (например, при курении сигареты с метамфетамином).
Выводы.
1. Ни в коем случае не курите метамфетамин вместе с табаком.
2. Если вы курите чистый метамфетамин, то перед вдыханием рекомендуется пропустить пары через жидкость, содержащую слабую кислоту (лимонный, яблочный или апельсиновый сок, сухое вино и т. д.). Газы охлаждаются в воде и не повреждают дыхательную систему. Если следовать этим рекомендациям, ингаляция метамфетамина не более опасна, чем интраназальное или пероральное употребление.
2. Если вы курите чистый метамфетамин, то перед вдыханием рекомендуется пропустить пары через жидкость, содержащую слабую кислоту (лимонный, яблочный или апельсиновый сок, сухое вино и т. д.). Газы охлаждаются в воде и не повреждают дыхательную систему. Если следовать этим рекомендациям, ингаляция метамфетамина не более опасна, чем интраназальное или пероральное употребление.
Last edited by a moderator:
