Идентификация и аналитические характеристики новых синтетических каннабиноидов

Шевырин, Вадим Анатольевич

Идентификация и аналитические характеристики новых синтетических каннабиноидов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.02 ВАК РФ

Шевырин, Вадим Анатольевич АВТОР

кандидата химических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Екатеринбург МЕСТО ЗАЩИТЫ

2013 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.02 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Идентификация и аналитические характеристики новых синтетических каннабиноидов»

Автореферат диссертации на тему "Идентификация и аналитические характеристики новых синтетических каннабиноидов"

На правах рукописи

ШЕВЫРИН ВАДИМ АНАТОЛЬЕВИЧ

Идентификация и аналитические характеристики новых синтетических каннабиноидов

02.00.02 - Аналитическая химия 02.00.03 - Органическая химия

5 ДЕК 2013

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Екатеринбург - 2013

005543125

Работа выполнена в лаборатории «Комплексных исследований и экспертной оценки органических материалов» при центре коллективного пользования ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» и в базовом экспертно-криминалистическом отделе Управления Федеральной службы Российской Федерации по контролю за оборотом наркотиков по Свердловской области

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор Моржерин Юрий Юрьевич.

Официальные оппоненты:

Лебедев Альберт Тарасович, доктор химических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова», руководитель группы масс-спектрометрии.

Майстренко Валерий Николаевич, доктор химических наук, профессор, ГОУ ВПО «Башкирский государственный университет», заведующий кафедрой аналитической химии.

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева», г. Москва.

Защита состоится «27» декабря 2013 г. в 15-00 на заседании диссертационного совета Д 212.285.09 на базе ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» по адресу 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19, ауд. Ф-229.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина». Автореферат разослан «25» ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета Д 212.285.09, профессор, Ямщиков

доктор химических наук Ж^'Л ^Леонид Федорович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В настоящее время синтетические каннабиноиды получили широкую известность на нелегальном рынке психоактивных веществ и представляют собой серьезную угрозу для общества, являясь новым видом наркотических средств. Постановлением Правительства Российской Федерации от 31.12.09 г., № 1186 ряд синтетических каннабиноидов был включен в Список I наркотических средств, оборот которых на территории России запрещен. Сразу же после публикации этого постановления экспертные лаборатории столкнулись с проблемой отсутствия аналитических методик, а по ряду синтетических каннабиноидов и опубликованных аналитических данных, позволяющих идентифицировать эти соединения. Особенно остро проблема обеспечения информацией об аналитических характеристиках синтетических каннабиноидов встала после появления новых видов соединений, регулярно приходивших на смену запрещенным. Таким образом, определение наркотических средств остается одной из наиболее актуальных проблем современной аналитической химии в области криминалистики. В соотвествии с ГОСТ Р 52361 - 2005 аналитическая идентификация - это «отнесение объекта или его компонентов к определенному индивидуальному веществу, материалу, классу веществ или материалов». В то же время, если индивидуальное вещество неизвестно, т.е. не описаны его аналитические характеристики и идентификаторы, установление структуры вещества - это одна из задач специальности «органическая химия».

Таким образом, целью и задачами настоящей работы является определение химической структуры и идентификация новых синтетических каннабиноидов, постоянно появляющихся в нелегальном обороте, регистрация их аналитических сигналов и создание информационного обеспечения качественного химического анализа объектов, содержащих синтетические каннабиноиды, в виде справочных данных аналитических характеристик впервые идентифицированных соединений и унифицированной методики их определения.

Научная новизна. Впервые установлена и доказана химическая структура 48 новых синтетических каннабиноидов, содержащихся в смесях для курения,

что позволило определить и систематизировать идентификаторы и аналитические сигналы этих соединений.

Предложена расширенная классификация каннабиноидов за счет введения выявленных и идентифицированных новых групп соединений, а именно, циклоалканоилиндолов, 3-карбоксамидов индола и индазола, сложных эфиров индол-3-карбоновой кислоты. Это дает возможность отнести неизвестные структурные аналоги синтетических каннабиноидов к определенной группе, т.е. проводить групповую идентификацию.

Предложен алгоритм идентификации синтетических каннабиноидов в объектах неизвестного состава, основанный как на принципе сопоставления аналитических сигналов с данными баз спектров и хроматографических параметров удерживания, так и на принципе интерпретации спектральных данных не описанных ранее соединений. Оценена правильность результатов идентификации.

Определены пути масс-спектрометрическсго распада синтетических каннабиноидов, 3-карбонильных производных индола, индазола и пиразола, под действием электронной ионизации и в результате диссоциации, индуцируемой соударением, что помогло выявить общие закономерности масс-спектрометрического распада исследованных групп каннабиноидов и позволяет использовать основные пики ионов в масс-спектрах для групповой идентификации и достоверного качественного анализа синтетических наркотиков — соединений этих групп.

Обнаружена термическая изомеризация синтетических каннабиноидов, содержащих 2,2,3,3-тетраметилциклопропанкарбонильный фрагмент, с образованием новой группы каннабиноидов.

Практическая значимость. Получены аналитические характеристики для 53 синтетических каннабиноидов, в том числе впервые для 48 неизвестных ранее.

Разработана методика качественного анализа смесей для курения с целью выявления наличия в их составе наркотических средств - синтетических каннабиноидов, позволяющая за один анализ (в течение 35 минут) достоверно

определить присутствие или отсутствие этих соединений и идентифицировать свыше 50 каннабиноидов различных типов.

На основе предложенной методики анализа и созданного информационного массива аналитических характеристик разработаны и внедрены в практику аналитических лабораторий государственных судебно-экспертных учреждений федеральных органов исполнительной власти России 4 методические рекомендации по определению новых синтетических каннабиноидов и компьютерная библиотека масс-спектров электронной ионизации (ЭИ) для решения задач анализа наркотических средств.

По результатам работы идентифицированные новые синтетические каннабиноиды были представлены и запрещены как наркотические средства.

На защиту выносятся следующие основные положения диссертации:

1. Результаты исследований по определению химических структур новых синтетических каннабиноидов и их классификационных признаков. Алгоритм качественного анализа неизвестных синтетических каннабиноидов.

2. Аналитические характеристики синтетических каннабиноидов в виде хроматографических параметров удерживания, масс-спектров ЭИ, в том числе высокого разрешения (ВР), тандемных (МС/МС) масс-спектров ВР, спектров ЯМР, ИК и УФ.

3. Пути масс-спектрометрического распада синтетических каннабиноидов под действием электронной ионизации и в результате диссоциации, индуцируемой соударением (ДИС), схемы фрагментации этих соединений.

4. Результаты исследования процесса термической изомеризации синтетических каннабиноидов, содержащих 2,2,3,3-тетраметилциклопропан-карбонильный фрагмент.

Личный вклад автора заключался в постановке проблемы, целей и задач исследования, общем планировании работ, разработке подходов по установлению структур синтетических каннабиноидов и проведению их определения в смесях для курения. Проведение экспериментальных исследований, обработка и анализ результатов выполнены либо лично автором, либо при его непосредственном участии. Систематизация результатов, их анализ и теоретическая интерпретация осуществлялась непосредственно автором.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на 3 российских и международных конференциях, в практику внедрены 4 методические рекомендации по определению синтетических каннабиноидов и библиотека масс-спектров электронной ионизации.

Публикации. По теме диссертации имеется 20 публикаций, в том числе опубликовано 7 статей в рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов, списка цитируемой литературы и приложений. Материал изложен в двух томах: первый том на 136 страницах, включает введение, 3 главы, выводы, список литературы (173 источника), второй том на 156 страницах, включает 7 приложений. Работа содержит 43 рисунка и 54 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и практическая значимость работы, сформулированы цели и задачи исследования.

В обзоре литературы изложены сведения о химических структурах, наркотических, фармакологических свойствах и целях синтеза новых каннабиноидов для проведения медицинских исследований. Приведена современная классификация каннабиноидов и показана необходимость ее дополнения за счет появления новых групп синтетических каннабиноидов. Рассмотрены методы определения наркотических средств, в том числе каннабиноидов. Показано, что основным подтверждающим методом анализа является газожидкостная хроматография с масс-спектрометрическим детектированием (ГХ/МС). Однако возможности метода серьезно ограничены в случае отсутствия справочных данных о химических структурах аналитов и соответствующих им аналитических сигналах, что является типичной ситуацией при появлении новых синтетических каннабиноидов. В этом случае идентификация соединений возможна лишь в результате интерпретации спектральных данных, полученных с использованием методов структурного анализа органических соединений.

В экспериментальной части описаны объекты исследования, оборудова-

ние, реактивы и материалы, методы и методики проведения анализа. Определение соединений методами ГХ/МС и ГХ/МСВР проводили на газовых хроматографах «Agilent» с квадрупольным и квадруполь-времяпролетным детекторами на капиллярной колонке HP-5MS (30,0 м х 0,25 мм х 0,25 мкм) в условиях программирования температуры. Определение соединений методом ультравысокоэффективной жидкостной хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией высокого разрешения (ВЭЖХ/МСВР) в режимах MC и МС/МС проводили на жидкостном хроматографе «Agilent 1290 Infinity» с квадруполь-времяпролетным детектором «Agilent 6540 UHD Accurate-Mass Q-TOF LC/MS» на колонке с обращенной фазой «Zorbax Extend-C18 RRHT» (50,0 мм х 2,1 мм х 1,8 мкм) в режиме градиентного элюирования. Для исследований были отобраны криминальные образцы синтетических каннабиноидов, направленные для производства экспертиз наркотических средств в лабораторию УФСКН России по Свердловской области в период с 2009 по 2012 годы. Объекты поступали в виде индивидуальных порошкообразных веществ, смесей веществ и в виде веществ, нанесенных на растительные матрицы.

Результаты и обсуждение. Для разработки методики качественного анализа смесей для курения неизвестного состава с целью определения синтетических каннабиноидов был выбран метод (ГХ/МС). Достоверность идентификации синтетических каннабиноидов этим методом обеспечивается фиксацией хроматографических параметров удерживания в совокупности с регистрацией масс-спектров и последующего их сравнения со справочными данными. В качестве альтернативного метода анализа может использоваться метод ВЭЖХ/МСВР с аналогичными принципами идентификации. Для установления структур новых каннабиноидов и формирования банка справочных данных в виде аналитических характеристик соединений нами проводилось исследование методом МСВР с двумя способами ионизации, спектроскопии ЯМР и Ж с последующей интерпретацией спектров. Изучение закономерностей масс-спектрометрического распада синтетических каннабиноидов проводилось интерпретацией зарегистрированных масс-спектров ЭИ BP и МС/МС-спектров BP, полученных в условиях ДИС с использованием источника ионизации электрораспылением (ИЭР) в режиме ионизации положительных ионов.

Структуры и условные наименования идентифицированных нами соединений

ЛУН-081

гт-т

З-Бензоилиндолы

11С8-4-<С4)

ЯСЗ^-орто

АМ-694

V АМ-^^и д

* Ю -О

АМ-2233-азепан

З-Фенилацетилиндолы

3 -Адамантоилиндолы

Циклоалканоилиндолы. (2,2,3,3-Тетраметилциклопропанкарбонил)индолы и продукты их термического превращения, а также неиндольный аналог А-836,339

О ' "Ч-О С'ьО ' МЗ ОЛ ^^^

А-836,339

!зо -о

и?4 Л'^

Ю -О;

Индол-З-карбоксамиды

ЧХЗ СВМ-018 СВМ-2201 Ш АСВМ-018 ЧДЗ АСЕ

Индазол-3 -карбоксамиды

АСВМ(М>018

N АСПМ{К>2201

Индол-З-карбоксилаты

З-Нафтоилпирролы

С учетом того, что соединения поступали чаще всего в нанесенном на растительные матрицы виде, было необходимо отработать режим проведения пробоподготовки для хроматографического анализа с целью извлечения соединений с носителя. В качестве экстрагента нами был выбран метанол. Выбор метанола явился удачным, поскольку все идентифицированные нами синтетические каннабиноиды химически инертны к метанолу и обладают хорошей растворимостью в нем. Кроме того, экстракция метанолом обеспечивала наличие в аналитической пробе минимального количества и концентрации примесных компонентов из растительной матрицы.

Подобранные нами условия хроматографического разделения позволили успешно отделить экстрагируемые из матрицы сопутствующие примеси от идентифицируемых соединений. При этом определяемые каннабиноиды разделяются друг от друга с хорошей селективностью методами ГХ и ВЭЖХ, за исключением соединений АМ-1220 и АМ-2233, разделить которые с их азепан-изомерами, находящимися в одной пробе, методом ГХ не представилось возможным.

Производные З-нафтоилиндола были первыми синтетическими каннабиноидами, которые попали в поле зрения аналитических лабораторий и стали отправной точкой в проведении нашей работы по идентификации новых типов психоактивных веществ. Начиная с 2009 года, каннабиноиды группы

З-нафтоилиндола являются наиболее интенсивно

изучаемыми соединениями и широко освещены в литературе. Полученные нами результаты не только подтверждаются публикациями зарубежных ученых, но и существенно дополняют имеющиеся спектрометрические данные, особенно спектрами высокого разрешения, а по ряду соединений представлены впервые.

су^м*

пЛ 116,0495

(В) (С)

Рис. 1. Основные направления фрагментации ЛГ-алкил-З-нафтоилиндолов при ЭИ

Рис. 2. Наиболее устойчивые ионы, образующиеся при отрыве алкильного радикала

Для 3-нафтоилиндолов, содержащих алкильные заместители в положении 1 индольного цикла, характерны следующие основные направления фрагментации под действием ЭИ (см. рис. 1, 2). Прежде всего следует отметить процесс элиминирования радикала ОН*, являющийся специфичным для данной группы соединений. Протекание такого перегруппировочного процесса объяснимо наличием так называемого «орто-эф-фекта», вызванного в данном случае взаимным пространственным расположением атомов углерода карбонильной группы и одного из колец нафтильной группы. Другим важнейшим направлением фрагментации является характерный для кетонов а-разрыв углеродных связей при карбонильной группе с образованием соответствующих индолилацильных (А) и нафтоилий (В) ионов, которые претерпевают дальнейшую фрагментацию.

Присутствие гетероциклического заместителя в положении 1 индольного цикла определяет иной путь фрагментации под действием ЭИ. Так, для соединения АМ-1220, содержащего 1-метилпиперидин-2-илметильный заместитель в положении 1 индольного цикла, единственный интенсивный пик регистрируется для иона С6Н12>Г (т/г = 98,0964), образующегося в результате разрыва связи С-С между соединяющим гетероцикл с индолом метиленовым атомом углерода я собственно гетероциклом. Пик молекулярного иона и пики ионов, свидетельствующие о наличии в структуре соединения нафтоильной группировки, малоинтенсивны.

Рис. 3. Основные направления фрагментации Л'-алкил-З-нафтоилиндолов при ДИС

тЪ 112,1121

ЧХ5

\Н С-мН.б^О 1 тЛ 28«, 1226

Рис. 4. Фрагментация АМ-1220 при ДИС

Фрагментация протонированных молекул синтетических каннабиноидов из группы 3-нафтоилиндола в условиях ДИС протекает по направлениям, г н* аналогичным основным

^Х^ "— ГЛ^! направлениям фрагмента-

ции, возникающим под действием ЭИ. Интерпретация полученных нами МС/МС-спектров высокого разрешения позволила зафиксировать закономерности фрагментации (см. рис. 3,4).

ИК-спектры 3-нафто-илиндолов, как и большинства 3-карбонилиндолов, характеризуются прежде всего наличием интенсивной полосы валентных колебаний карбонильной группы в области 1616-1628 см"1. Структура 3-нафтоилиндолов дополнительно подтверждена спектрами 'Н, 13С и 19Б ЯМР.

Появление синтетических каннабиноидов из группы 3-бензоилиндола на нелегальном рынке психоактивных веществ было напрямую связано с попыткой обойти юридические запреты, касающиеся ряда соединений из группы 3-наф-тоилиндола. Распространение их в России началось раньше зарубежных стран. Первое соединение данной группы, КС5-4, было обнаружено нами в мае 2010 года.

Фрагментация 3-бензо-илиндолов под действием ЭИ и ДИС протекает во многом подобно 3-нафтоилиндолам (рис. 5). Это

Рис. 5. Основные направления фрагментации 3-бензоилиндолов при ЭИ

связано с наличием общего индол-3-карбонильного фрагмента в структуре молекул. «Орто-эффект» наблюдается только для соединения opTO-RCS-4, что приводит к регистрации в масс-спектре ЭИ интенсивного пика иона C21H22NO* (m/z = 304,1696), что позволяет надежно различить по масс-спектрам орто- и пара-изомеры RCS-4.

Синтетические каннабиноиды из группы 3-фенилацетилиндола появились практически сразу же после юридического запрета ряда наиболее распространенных соединений из группы 3-нафтоилиндола. Молекулярные ионы 3-фенилацетилиндолов в спектрах ЭИ, в отличие от большинства 3-нафтоил-ин-долов и 3-бензоилиндолов, обладают низкой интенсивностью. Пики характерных для 3-ацилиндолов ионов (А) и продуктов их фрагментации (рис. 6) наиболее интенсивные в спектре. Соответствующие заместителям при карбонильной группе ионы В имеют в спектрах ЭИ 3-фенилацетилиндолов малоинтенсивные пики в отличие от спектров МС/МС, где эти ионы наоборот самые интенсивные и несут дополнительную информацию для установления структуры соединений.

В ИК-спектрах 3-фенилацетилиндолов полосы валентных колебаний карбонильной группы смещены в более коротковолновую область по сравнению с 3-нафтоилиндолами или 3-бензоилиндолами (1638-1653 см"1). Наличие метиленового мостика между карбонильной группой и бензольным ядром подтверждено методом спектроскопии ЯМР. Так, в спектрах ЯМР *Н для JWH-250 и JWH-203 наблюдается дополнительный синглет СН2 группы в области 4,1^,4 м.д. по сравнению с бензоилиндолами, например RCS-4-орто.

Циклоалканоилиндолы, производные 3-адамантоилиндола. Появление в марте 2011 года первого представителя группы циклоалканоилиндолов, AD-018, стало в определенной мере неожиданным, поскольку в общедоступной

М1 й

С1()Н,1Ч0*И R ' ' GflsNO*

m/z 158,0600 т/г 144,0444

Рис. 6. Основные направления фрагментации 3-фенилацетилиндолов при ЭИ

CjHJN* т/г 116,0495

фармакологической литературе нет каких-либо данных о его синтезе и каннабимиметической активности. Анализ полученных масс-спектров ЭИ

соединений группы позволяет сделать вывод о том, что характер их фрагментации имеет существенное сходство с фрагментацией описанных выше синтетических каннабиноидов. Масс-спектр ЭИ соединения АБ-018 по наличию максимально интенсивного пика иона СИН16Ж>+ (т/г = 214,1232) и продуктов его фрагментации при невысокой интенсивности пика молекулярного иона напоминает масс-спектры соединений из группы 3-фенилацетилиндола. Однако измеренная точная молекулярная масса соединения и присутствие в масс-спектре комбинации малоинтенсивных пиков осколочных ионов (рис. 7) свидетельствуют в пользу наличия в структуре соединения АБ-018 адамантильного фрагмента. В МС/МС-спектре протонированной молекулы АГ)-018, наоборот, основным ион-продуктом является С10Н15+, соответствующий адамантильному фрагменту, что подтверждает информацию, полученную из спектров ЭИ. Структура соединений подтверждена спектрами ЯМР,

Циклоалканоилиндолы, производные (2,2,3,3-тетраметилциклопро-панкарбонил)индола. Постоянное стремление наркобизнеса обойти законодательные запреты и поиск новых синтетических каннабиноидов привели к появлению летом 2011 года на территории России абсолютно новой группы синтетических каннабиноидов, представляющих собой модификации (1Я-индол-3-ил)(2,2,3,3-тетраметилциклопропил)метанона (ТМСР-Н). Мы не только первыми установили структуры соединений этого типа, но и получили наиболее полный объем аналитических данных.

При исследовании соединений серии ТМСР методом ГХ/МС с использо-

С14Н1бЖ)+ С9Н,МО+ С8НЙ1Ч+

т/г214,1232 т/г 144,0444 т/г 116,0495

Рис. 7. Основные направления фрагментации соединения АЭ-О! 8 под действием ЭИ

ванием предложенной нами методики анализа было установлено, что они детектируются в виде пары значительно различающихся по высоте

хроматографических пиков с близкими временами удерживания (рис. 8). Предварительный анализ масс-спектров ЭИ каждой пары пиков показал, что входящие в эту пару соединения имеют одинаковые значения масс молекулярных ионов, а их масс-спектры характеризуются наличием общих пиков фрагментных ионов. Проведенными нами исследованиями установлено, что соединения серии ТМСР подвержены раскрытию напряженного циклопропильного кольца в результате термического воздействия (выше 150 °С) с образованием устойчивых ациклических изомеров. Анализ экстрактов с поверхностей изъятых курительных приборов показал, что процесс изомеризации протекает и при курении изготовленной для этого смеси.

В спектрах ЭИ соединений мы наблюдаем основные ионы, характерные для синтетических каннабиноидов 3-ацилиндольного ряда (214, 144, 116). Наряду с этим присутствуют достаточно интенсивные пики ионов с m/z [М-15,0235]+, возникновение которых связано с отрывом метального радикала от молекулярного иона. Для соединений, содержащих гетероциклические заместители в положении 1 индоль-ного цикла, характерно, аналогично AM-1220, присутствие в спектрах ЭИ максимально интенсивных пиков ионов, образующихся в результате разрыва связи гетероциклического заместителя с индолом. Масс-спектры ациклических соединений содержат дополнительные интенсивные пики ионов, образующихся в результате перегруппировки Мак-Лафферти (рис. 9), что является подтверждением ациклической структуры.

Abundance 3600000

TIC: TMCP-018.DUato.rr 12>47

2500000 2000000 1500000 1000000

10.00 12.00 14.00 1в£0

Рис. 8. Хроматограмма ТМСР-018

Рис. 9. Схема перегруппировки ациклических

МС/МС-спектры соединений серии ТМСР в отличие от спектров ЭИ содержат пики ионов, соответствующих 2,2,3,3-тетраметилциклопропильной группировке (рис. 10). В МС/МС-спектрах ациклических соединений эти пики

Окончательно структура соединений и факт раскрытия циклопропильной группировки были доказаны с помощью спектроскопии ЯМР. Спектры ЯМР 'Н соединений серии содержат сигналы пяти протонов ароматического фрагмента в области от 7,2 до 8,6 м.д. Характер и расположение сигналов соответствуют наличию индол-3-ильного структурного фрагмента, что дополнительно подтверждается спектрами ЯМР 13С. Присутствие и характер расположения в слабом поле спектра 13С сигналов пяти третичных атомов углерода в совокупности с сигналами четырех четвертичных атомов, принадлежащих атомам углерода в местах сочленения бензольного и пиррольного колец индольной системы, атому углерода в положении 3 индольного цикла и атому углерода карбонильной группы, окончательно подтверждают структуру 3-ацилиндола. Наличие в структуре соединений 2,2,3,3-тетраметилциклопропильного фрагмента, присоединенного к атому углерода карбонильной группы, подтверждается присутствием в спектре ЯМР ]Н однопротонного синглета метановой группы в области 1,95-1,98 м.д. и двух шестипротонных синглетов метальных групп в области 1,31-1,39 м.д. Количество сигналов, величины их химических сдвигов и степень замещения углеродных атомов в спектрах ЯМР I3C (APT) соответствуют предложенной симметричной 2,2,3,3-тетраметилциклопропиль-ной структуре. Для ациклических изомеров различия в спектрах ЯМР относятся к сигналам фрагмента, присоединенного к карбонильной группе. Появление в

JT\

М:

с,нио+/

m/z 125,0961

/ J \

«г

с,н,з+ с5н,о* с„н7+

m/z 97,1012 m/t 83,0491 m/z 55,0542

CsHsiV

m/z 116,0495

Рис. 10. Основные направления фрагментации (ДИС)

ЗЕ+аа 2£*О0 2Е+09 2+03

2£+Сй 2Б»08 2Е*Св

1£*09 5Е+07

спеюгре ЯМР !Н (см. рис. 11) термоизомера ТМСР-018 двухпротонного синглета в области 2,92 м.д., соответствующего атомам водорода при углероде в а-положении относительно карбонильной группы, вместо однопротонного синглета при 1,98 м.д. в спектре ТМСР-018, говорит о разрыве связи С-С цик-лопропанового кольца у данного углеродного атома. Образование двойной связи при атоме углерода в у-положении относительно карбонильной группы подтверждается появлением в спектре ЯМР !Н термоизомера ТМСР-018 двухпротонного дублета при 4,81 м.д. в совокупности с трехпротонным синглетом при 1,87 м.д., вместо одного из шестипротонных синглетов ТМСР-018. Возникновение двойной связи также объясняет наличие в спектре ЯМР ЬС термоизомера ТМСР-018 слабопольных сигналов четвертичного и вторичного углеродных атомов при 152,6 и 109,1 м.д. соответственно. Наряду с соединениями серии ТМСР был идентифицирован их тиазолиденовый структурный аналог А-836,339, для которого термическая изомеризация не отмечена.

Индол-З-карбоксамиды. К февралю 2012 года под юридический запрет

на территории России попало абсолютное большинство описанных выше

синтетических каннабиноидов. Однако уже в марте 2012 года нами зафиксиро-

---- —

V СИ, г Г г

/ -Г СП.

ч -л ? н,с

■к 1

1 \ 1

— 9— 5— —г-5- -у?— 1м - С

0.5 8.0 7.5 7.0 63 60 ЗД ЗЛ <5 4Д 35 3.0 2Я 2В 1Д

• Г / СИ <» снэ К I / Л 1 1

Г* > ? св2 |

к _| 1

* А Л 1 ■ V

--V- Я % Ну?— «« -3- —5- «з_ ч, ч

ел 83 ел 7.5 7.0 6.5 6Л £.5 5.0 4.5 4.0 35 ЗЛ 2.5 2.0 15 1.0 05

П од

Рис. 11, Сравнение спектров ЯМР *Н ТМСР-018 и его термического изомера

вано появление на территории России структурных аналогов запрещенных соединений. Изменения в химической структуре соединений затронули область карбонильной группы в положении 3 индольного цикла, и новый тип соединений представляет собой амиды индол-3-карбоновой кислоты.

Характер фрагментации соединений аналогичен рассмотренным ранее группам каннабиноидов и связан в основном с разрывом амидной связи и образованием индолилацильных ионов. Для амидов нафтиламина это направление является настолько доминирующим, что пики ионов, соответствующих заместителю при карбонильной группе, отсутствуют как в масс-спектрах ЭИ, так и в МС/МС-спектрах, в связи с чем существенно возрастает аналитическая значимость молекулярного иона. Наличие амидной группировки подтверждается сигналами валентных колебаний карбонильной группы в ИК-спекграх соединений и синглета протона №1 в спектрах ЯМР 'Н.

Индазол-З-карбоксамиды. Одновременно с индол-3-карбоксамидами зафиксировано появление нового типа синтетических каннабиноидов, главная

особенность которого заключается в том, что в качестве базового гетероцикла используется индазол. Анализ масс-спектров ЭИ соединений (рис. 12) показывает, что характер их фрагментации напоминает фрагментацию аналогичных 3-ацилиндолов, хотя влияние индазола определяет более сложную ее картину. Наличие индазольного фрагмента подтверждается и спектрами ЯМР. В спектре ЯМР 'н мы видим исчезновение сигнала протона в положении 2 гетероцикла в соединении АСВМ(ТЧ)-018 по сравнению с индольным аналогом АСВМ-018.

Рис. 12. Схема фрагментации АСВМСЮ-018

Индол-З-карбоксилаты. В октябре 2012 года нами была идентифицирована еще одна новая группа соединений, представляющих собой сложные эфиры тУ-алкильных производных индол-3-карбоновой кислоты и 8-оксихино-лина. Присутствие сложноэфирной группы подтверждается наличием в ИК-спектрах соединений полосы поглощения валентных колебаний карбонильной группы в области 1715-1723 см"1. Масс-спектры ЭИ и МС/МС-спектры протонированных молекул соединений напоминают спектры индол-3-карбокс-амидов, содержащих нафталиновую группировку. Таким образом, единственным источником информации о наличии 8-оксихинолиновой группировки в составе молекул соединений является значение точной измеренной массы молекулярного иона и спектры ЯМР.

Появление синтетических каннабиноидов из группы 3-нафтоилпиррола на нелегальном рынке психоактивных веществ зафиксировано нами в октябре 2011 года. В результате были идентифицированы два синтетических каннабиноида этой группы - ШН-307 и ШН-370.

Фрагментация 3-нафтоил-пирролов под действием ЭИ имеет направления, сходные с направлениями фрагментации 3-нафтоилиндолов (рис. 13). В отличие от 3-нафтоилиндолов, образующийся в результате разрыва связи при карбонильной группе ацильный ион С16Н)7МЖ+ имеет два альтернативных пути дальнейшего распада, причем образование иона СпН7М(Ж+ является более предпочтительным. МС/МС-спектры протонированных молекул 3-нафтоилпирролов напоминают аналогичные спектры 3-нафтоилиндолов. Зарегистрированные спектры ЯМР соединения

Рис. 13. Схема фрагментации 3-нафтоилпирролов под действием ЭИ

1\УН-307 подтверждают предложенную структуру. Так, о наличии пиррольного цикла и характера замещения в нем говорят сигналы протонов в положениях 2 и 4 гетероцикла в виде двух дублетов с одинаковой константой спин-спинового взаимодействия (КССВ) V = 1,6 Гц. Орто-положение атома фтора в бензольном ядре по отношению к пиррольному циклу подтверждается наличием в спектре ЯМР |3С вызванных спин-спиновым фтор-углеродным взаимодействием дублетов двух четвертичных атомов углерода при 159,3 м.д. \Jc-f - 243,5 Гц) и 119,3 м.д. (2Тс-/г = 15,2 Гц), а также дублета третичного атома углерода при 115,8 м.д. с большой КССВ = 21,9 Гц.

Алгоритм идентификации синтетических каннабиноидов. Качественный анализ наркотических средств характеризуется не только тем, что состав анализируемого объекта неизвестен до проведения анализа, но и тем, что в его состав могут входить психоактивные соединения, неописанные в научной литературе либо не имеющие описанных аналитических характеристик. Проведенные нами исследования по установлению структур синтетических каннабиноидов позволили получить справочный набор аналитических характеристик соединений в виде хроматографических и масс-спектрометри-ческих данных. В этом случае надежность идентификации может быть выражена в виде показателей сходства справочных данных с экспериментальными. Предварительная оценка присутствия синтетических каннабиноидов в пробе по результатам анализа методом ГХ/МС проводится по временам удерживания (ЯТ) или линейно-логарифмическим индексам удерживания (61). Полученные экспериментально параметры удерживания считаются совпадающими с представленными нами справочными данными в случае попадания в пределы определенного интервала, который был оценен нами как ± 0,2 минуты для ЯТ и ± 2 единицы индекса для 01. Для масс-спектров ЭИ проводится сравнение экспериментально зарегистрированных масс-спектров со спектрами из сформированной нами компьютерной библиотеки ЕКВБ1ШОЗ в режиме автоматического поиска по алгоритмам применяемого программного обеспечения. Проведенная нами оценка результатов совпадения масс-спектров, зарегистрированных для выявленных в ходе анализа каннабиноидов на пяти аналогичных приборах, с библиотечными масс-спектрами в режиме

автоматического поиска показала, что при использовании алгоритма РВМ коэффициенты вероятности совпадения спектров не ниже 98 %, а для программного обеспечения «NIST MS Search Program» значения показателя R.Match были не ниже 970 единиц. При этом соединение считается идентифицированным в случае присутствия в его масс-спектре пиков всех характерных ионов с интенсивностями близкими к интенсивностям этих пиков в библиотечном спектре. При наличии в составе пробы нового соединения и отрицательного результата его идентификации алгоритм предполагает установление структуры неизвестного соединения путем интерпретации спектральных данных, полученных с использованием комплекса методов структурного анализа, что продемонстрировано в рамках работы. При этом возможно проведение групповой идентификации соединения с использованием представленных схем фрагментации. Зарегистрированные в процессе определения химической структуры аналитические характеристики соединений вносятся в соответствующие банки справочных данных.

Полученные нами аналитические характеристики синтетических каннабиноидов, включающие параметры хроматографического удерживания, значения точных масс и рассчитанные брутто-формулы идентифицированных синтетических каннабиноидов, масс-спектры ЭИ, в том числе BP, МС/МС-спектры BP протонированных молекул и другие спектральные данные представлены индивидуально для каждого соединения в виде таблиц и в графическом виде в Приложении. Разработанная методика качественного определения синтетических каннабиноидов, предполагающая использование данного информационного обеспечения, включая компьютерную библиотеку масс-спектров, позволяет достоверно их обнаруживать и надежно идентифицировать. Методика прошла апробацию на реальных объектах, внедрена и используется в практике аналитических лабораторий государственных судебно-экспертных учреждений федеральных органов исполнительной власти России.

Выводы

В результате выполненной работы можно сделать следующие выводы:

1. Установлено и доказано строение пятидесяти трех синтетических

каннабиноидов, получивших распространение в нелегальном обороте психоактивных веществ, главным образом, в составе смесей для курения, в том числе 48 с неописанными в литературе аналитическими сигналами:

• Впервые установлена структура некоторых синтетических каннабиноидов из класса аминоалкилидолов, представителей групп 3-бензоил-индола и 3-нафтоилиндола.

• Впервые идентифицирован ряд соединений, представляющих собой новые типы синтетических каннабиноидов, а именно, производные 3-ада-мантоилиндола, 3-карбоксамидные соединения индола и индазола, сложные эфиры индол-3-карбоновой кислоты.

• Впервые в мире идентифицирована новая группа синтетических каннабиноидов, производных (2,2,3,3-тетраметилциклопропанкарбонил)индола и их неиндольный структурный аналог А-836,339 в составе нелегальных психоактивных композиций. Впервые был установлен факт раскрытия циклопро-пильного кольца синтетических каннабиноидов (2,2,3,3-тетраметилциклопро-панкарбонил)индольного ряда при термическом воздействии с образованием изомерной ациклической структуры и доказано строение изомерных соединений.

2. Выявлены новые группы синтетических каннабиноидов и расширена традиционная классификация синтетических каннабиноидов за счет этих новых групп соединений, а именно циклоалканоилиндолов, 3-карбоксамидов индола и индазола, сложных эфиров индол-3-карбоновой кислоты. Предложенная новая классификация дает возможность отнести неизвестные структурные аналоги синтетических каннабиноидов к определенной группе, т,е. проводить групповую идентификацию.

3. Разработан и практически реализован алгоритм идентификации синтетических каннабиноидов в объектах неизвестного состава, основанный как на принципе сопоставления зарегистрированных аналитических сигналов со справочными данными, так и на принципе исследования спектральных закономерностей и интерпретации спектральных данных не описанных ранее соединений с последующим использованием полученных данных в качестве справочного материала.

4. Получены и описаны аналитические характеристики идентифицированных синтетических каннабиноидов в виде хроматографических параметров удерживания, масс-спектров электронной ионизации, в том числе высокого разрешения, МС/МС-спектров высокого разрешения, спектров ИК, ЯМР и УФ, позволяющие надежно и оперативно их идентифицировать в объектах анализа наркотических средств. Для широкого ряда синтетических каннабиноидов аналитические данные представлены впервые.

5.. На основе масс-спектров и МС/МС-спектров высокого разрешения экспериментально изучены закономерности масс-спектрометрического распада соединений в результате электронной ионизации и в условиях диссоциации, индуцируемой соударением. Составлены схемы фрагментации, позволяющие проводить идентификацию новых соединений.

6. Разработаны, апробированы и внедрены в практику аналитических лабораторий экспертных учреждений федеральных органов исполнительной власти России методики качественного определения синтетических каннабиноидов в объектах экспертиз наркотических средств и компьютерная библиотека масс-спектров электронной ионизации. Разработанное методическое обеспечение позволило успешно идентифицировать синтетические каннабиноиды при проведении экспертиз наркотических средств, что способствовало оценке масштабов их распространения на территории России и привело к юридическому запрету большинства соединений в связи с выявленной наркотической активностью и потенциальной угрозой обществу.

Список работ, опубликованных автором по теме диссертации

В изданиях, рекомендованных ВАК:

1) Шевырин, В. А. 1-Пентил-3-(4-метоксибензоил)индол - новый синтетический компонент в составе растительных курительных смесей [Текст] / В.А. Шевырин // Судебная экспертиза. - 2010. - № 3 . - С. 49-55.

2) Шевырин, В. А. Химическая структура и идентификация новых синтетических наркотических средств, входящих в состав курительных смесей [Текст] / В.А. Шевырин, В.П. Мелкозеров, A.C. Неверо, A.B. Торицин, Т.А. Шевчук//Судебная экспертиза.-2012.-№ 1.-С. 107-120.

3) Шевырин, В. А. Идентификация и аналитические характеристики двух новых синтетических каннабиноидов - производных индазола [Текст] / В.А. Шевырин, В.П. Мелкозеров, Ю.Ю. Моржерин // Бутлеровские сообщения. -2012. - Т. 30. - № 4. - С. 93-98.

4) Шевырин, В. A. Identification and analytical properties of new synthetic cannabimimetics bearing 2,2,3,3-tetramethylcyclopropanecarbonyl moiety [Текст] / V. Shevyrin, V. Melkozerov, A. Nevero, O. Eltsov, Yu. Morzherin, Yu. Shafran // Forensic Sci. Int. - 2013. - Vol. 226. - P. 62-73.

5) Шевырин, В. А. Идентификация новых синтетических каннабиноидов, содержащих 2,2,3,3-тетраметилциклопропанкарбонильный фрагмент, и их аналитические характеристики [Текст] / В.А. Шевырин, В.П. Мелкозеров, Ю.Ю. Моржерин, О.С. Ельцов // Судебная экспертиза. - 2012. - №4. - С. 87-115.

6) Шевырин, В. A. Analytical characterization of some synthetic catinabinoids, derivatives of indole-3-carboxylic acid [Текст] / V. Shevyrin, V. Melkozerov, A. Nevero, O. Eltsov, Y. Shafran // Forensic Sci. Int. - 2013. - Vol. 232. - P. 1-10.

7) Шевырин, В. А. Идентификация и аналитические характеристики некоторых синтетических каннабиноидов, производных индол-3-карбоновой кислоты [Текст] / ВА. Шевырин, ВЛ. Мелкозеров//Судебная экспертиза. -2013. -№3.-С. 32-49.

Материалы конференций и статьи:

1) Мелкозеров, В. П. Исследование «структурных аналогов» наркотических средств и психотропных веществ [Текст] / В.П. Мелкозеров, А.В. Торицин, В.А. Шевырин // Криминалистические средства и методы в раскрытии и расследовании преступлений. Материалы V Международной научно-практической конференции по криминалистике и судебной экспертизе 2-3 марта 2011 г. М.: ЭКЦ МВД России, 2011. - С. 384-385.

2) Мелкозеров, В. П. Криминалистическое исследование дизайнерских наркотиков и курительных смесей [Текст] / В.П. Мелкозеров, В.А. Шевырин // Правовое и криминалистическое обеспечение управления органами расследования преступлений: Материалы Всероссийской научно-практической конференции 26 мая 2011г.: В 3-х ч. М.: Академия управления МВД России, 2011.-Ч. 2.-С. 431-436.

3) Шевырин, В. А. Криминалистическое исследование «дизайнерских наркотиков», находящихся в незаконном обороте на территории Уральского федерального округа. Исторический аспект, проблемы и аналитические данные по некоторым новым соединениям [Текст] / В.А. Шевырин, В.П. Мелкозеров // Актуальные вопросы судебно-химических и химико-токсикологических исследований: Материалы межрегиональной научно-практической конференции г. Екатеринбург, 6-7 октября 2011г.: Екатеринбург: Бюро судебйо-медицинских экспертиз, полиграфист, «Типография Для Вас», 2012. -С. 26-35.

4) Шевырин. В. А. Краткое сообщение о «ТМЦП-018» [Текст] / В.А. Шевырин, В.П. Мелкозеров // Актуальные вопросы судебно-химических и химико-токсикологических исследований: Материалы межрегиональной научно-практической конференции г. Екатеринбург, 6-7 октября 2011г.: Екатеринбург: Бюро судебно-медицинских экспертиз, полиграфист, «Типография Для Вас», 2012. - С. 71-73.

5) Неверо, А. С. Масс-спектрометрические характеристики новых психоактивных веществ - «дизайнерских наркотиков» [Текст] / A.C. Неверо, И.М. Фицев, В.П. Мелкозеров, В.А. Шевырин, A.B. Лабутин, П.А. Александров, В.Ю. Латыгин, Г.М. Свистунов, М.В. Косолапов, H.A. Фицева, P.A. Юрченко, Т.А. Шевчук, A.B. Барановский, И.Х. Ризванов, Г.К. Будников // Судебный эксперт.-2012.1.-С. 119-135.

Подписано в печать 21.11.2013 Формат 60 х 90 1/16 Бумага типографская. Плоская печать. Усл. печ. л. 1,03 Уч.-изд. л. 1,5._Тираж 150 экз._Заказ 422_

Ризография НИЧ УрФУ 620002, Екатеринбург, Мира, 19

Текст научной работы диссертации и автореферата по химии, кандидата химических наук, Шевырин, Вадим Анатольевич, Екатеринбург

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина Управление ФСКН России по Свердловской области

На правах рукописи

04201452247

Шевырин Вадим Анатольевич

Идентификация и аналитические характеристики новых синтетических каннабиноидов

02.00.02 - Аналитическая химия 02.00.03 - Органическая химия

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата химических наук

(том 1)

Научный руководитель: д.х.н., профессор Моржерин Ю.Ю.

Екатеринбург - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.........................................................................................................................................................4

ГЛАВА 1. СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, КЛАССИФИКАЦИЯ И МЕТОДЫ АНАЛИЗА КАННАБИНОИДОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)...................................................................................................................................................9

1.1. Общая характеристика и наркотические свойства каннабиноидов....................................................................9

1.2. Классификация каннабиноидов......................................................................................................................13

1.2.1. Аминоалнилиндолы...............................................................................................................................15

1.2.2. Прочие каннабиноиды...........................................................................................................................21

1.3. Синтетические каннабиноиды как объект аналитического контроля...............................................................24

1.4. Методы определения каннабиноидов..............................................................................................................27

1.4.1. Обзор методов определения наркотических средств.....................................................................28

1.4.2. Методы определения классических природных каннабиноидов.....................................................31

1.4.3. Методы определения синтетических каннабиноидов....................................................................36

Выводы...................................................................................................................................................................39

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ, АППАРАТУРА И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ АНАЛИЗА (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ).....41

2.1. Объекты исследования.....................................................................................................................................41

2.2. Растворители, реактивы и материалы, вспомогательное оборудование.........................................................52

2.3. Аппаратура, методы и методики проведения анализа.....................................................................................53

2.3.1. Анализ методом ГХ/МС........................................................................................................................53

2.3.2. Анализ методом ГХ/МСВР....................................................................................................................54

2.3.3. Анализ методами ВЗЖХ/УФ и ВЭЖХ/МСВР.......................................................................................55

2.3.4. Анализ методом ЯМР...........................................................................................................................57

2.3.5. Анализ методом ИК-спектроскопии..................................................................................................57

2.3.6. Определение линейно-логарифмических индексов удерживания при газохроматографическом разделении синтетических каннабиноидов................................................................................................57

ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ...........................................................................................................59

3.1. Выбор методов исследования..........................................................................................................................59

3.1.1. Выбор экстрагента..............................................................................................................................62

3.1.2. Подбор условий хроматографического разделения.........................................................................64

3.2. Соединения группы З-нафтоилиндола.............................................................................................................66

3.2.1. Фрагментация под действием электронной ионизации.................................................................68

3.2.2. Фрагментация в результате диссоциации, индуцируемой соударением....................................70

3.2.3. Спектры ИК и ЯМР.................................................................................................................................72

3.2.4. Аналитические характеристики 3-нафтоилиндолов......................................................................73

3.3. Соединения группы З-бензоилиндола..............................................................................................................73

3.3.1. Фрагментация под действием электронной ионизации.................................................................75

3.3.2. Фрагментация в результате диссоциации, индуцируемой соударением....................................76

3.3.3. Спектры И К и ЯМР.................................................................................................................................77

3.3.4. Аналитические характеристики 3-бензоилиндолов........................................................................78

3.4. Соединения группы З-фенилацетилиндола......................................................................................................78

3.4.1. Спектры электронной ионизации.......................................................................................................79

3.4.2. Спектры МС/МС в условиях диссоциации,..........................................................................................80

индуцируемой соударением...........................................................................................................................80

3.4.3. Спектры ИК и ЯМР.................................................................................................................................81

3.4.4. Аналитические характеристики 3-фенилацетилиндолов..............................................................82

3.5. Циклоалканоилиндолы. Производные 3-адамантоилиндола........................................................................82

3.5.1. Масс-спектры электронной ионизации.............................................................................................84

3.5.2. Спектры МС/МС в условиях диссоциации, индуцируемой соударением........................................85

3.5.3. Спектры ИК и ЯМР.................................................................................................................................85

3.5.4. Аналитические характеристики 3-адамантоилиндолов...............................................................86

3.6. Циклоалканоилиндолы. (2,2,3,3-Тетраметилциклопропанкарбонил)индолы и их неиндольный структурный аналог А-836,339....................................................................................................................................................87

3.6.1. Масс-спектры электронной ионизации.............................................................................................90

3.6.2. Спектры МС/МС в условиях диссоциации, индуцируемой соударением........................................92

3.6.3. Спектры ИК и ЯМР.................................................................................................................................93

3.6.4. Аналитические характеристики (2,2,3,3-тетраметилциклопропанкарбонил)индолов и соединения А-836,339......................................................................................................................................96

3.7. Индол-З-карбоксамиды...................................................................................................................................96

3.7.1. Масс-спектры электронной ионизации.............................................................................................98

3.7.2. Спектры МС/МС в условиях диссоциации, индуцируемой соударением........................................99

3.7.3. Спектры ИК и ЯМР...............................................................................................................................100

3.7.4. Аналитические характеристики индол-3-карбоксамидов............................................................101

3.8. индазол-3-карбоксамиды.............................................................................................................................101

3.8.1. Масс-спектры электронной ионизации...........................................................................................102

3.8.2. Спектры МС/МС в условиях диссоциации, индуцируемой соударением......................................104

3.8.3. Спектры ИК и ЯМР...............................................................................................................................104

3.8.4. Аналитические характеристики индазол-3-карбоксамидов........................................................105

3.9. Индол-З-карбоксилаты..................................................................................................................................106

3.9.1. Масс-спектры электронной ионизации...........................................................................................107

3.9.2. Спектры МС/МС в условиях диссоциации, индуцируемой соударением......................................107

3.9.3. Спектры ИК и ЯМР...............................................................................................................................107

3.9.4. Аналитические характеристики индол-3-карбоксилатов............................................................109

3.10. Производные 3-нафтоилпиррола.................................................................................................................109

3.10.1. Масс-спектры электронной ионизации.........................................................................................110

3.10.2. Спектры МС/МС в условиях диссоциации, индуцируемой соударением....................................111

3.10.3. Спектры ИК и ЯМР.............................................................................................................................111

3.10.4. Аналитические характеристики 3-нафтоилпирролов................................................................112

3.11. Алгоритм идентификации синтетических каннабиноидов в объектах неизвестного состава......................112

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.................................................................................................................................................118

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...................................................................................................................................120

ТОМ 2

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 АНАЛИТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НОВЫХ СИНТЕТИЧЕСКИХ КАННАБИНОИДОВ..............3

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 МАСС-СПЕКТРЫ ЭЛЕКТРОННОЙ ИОНИЗАЦИИ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ...........................57

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 МС/МС-СПЕКТРЫ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ (ИЭР, ДИС).....................................................84

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 МАСС-СПЕКТРЫ ЭЛЕКТРОННОЙ ИОНИЗАЦИИ НИЗКОГО РАЗРЕШЕНИЯ (EKBDRUGS).........112

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ СПЕКТРЫ.........................................................................................126

ПРИЛОЖЕНИЕ 6 ИНФРАКРАСНЫЕ СПЕКТРЫ.................................................................................................133

ПРИЛОЖЕНИЕ 7 ДОКУМЕНТЫ О ВНЕДРЕНИИ...............................................................................................147

Введение

Актуальность работы. В настоящее время синтетические каннабиноиды получили широкую известность на нелегальном рынке психоактивных веществ и представляют собой серьезную угрозу для общества, являясь объектами злоупотребления с целью достижения эйфории. Поскольку распространение и употребление наркотических средств, в том числе марихуаны, содержащей естественный каннабиноид тетрагидроканнабинол, официально запрещено и карается законодательством, определенный интерес для наркобизнеса представляет поиск новых видов наркотических средств, так называемых «дизайнерских наркотиков» - синтетических веществ, полученных путем определенного изменения химической структуры уже известных наркотиков в целях их дальнейшего «легального» распространения и сбыта. Начиная с 2004 года в ряде европейских стран в продаже появились смеси для курения, так называемые «спайсы», якобы состоящие из экзотически и лекарственных трав, совместное применение которых приводит к воздействию, сходному с марихуаной. Истинная причина психоактивных свойств смесей для курения, а именно наличие в их составе синтетических каннабиноидов, главным образом .1\УН-018, была установлена только в 2008 году, прежде всего из-за отсутствия информации об аналитических характеристиках1 этих соединений. Представляя собой длительное время юридическую альтернативу препаратам конопли, синтетические каннабиноиды завоевали популярность у потребителей и наркодилеров. В результате многие синтетические каннабиноиды за исторически короткое время прошли путь от объектов научных исследований и фармакологических испытаний до юридически запрещенных во многих государствах мира наркотических средств. Тем не менее наркобизнес всерьез осуществляет поиск новых видов психоактивных веществ, зачастую используя научную фармакологическую литературу, и предлагает потребителям новые соединения, обладающие модифицированной структурой по сравнению с уже запрещенными. Таким образом, определение наркотических средств остается одной из наиболее актуальных проблем современной аналитической химии в области криминалистики.

Постановлением Правительства Российской Федерации от 31.12.09 г., №1186 ряд синтетических каннабиноидов был включен в Список I наркотических средств, оборот которых на территории России запрещен. Сразу же после публикации этого постановления аналитические лаборатории экспертных подразделений столкнулись с проблемой отсутствия аналитических методик, а по ряду синтетических каннабиноидов и

1 Под аналитическими характеристиками соединения подразумевается совокупность зарегистрированных различными методами аналитических сигналов, описывающих данное соединение и позволяющих его идентифицировать.

опубликованных аналитических данных, позволяющих идентифицировать эти соединения. Особенно остро проблема обеспечения информацией об аналитических характеристиках синтетических каннабиноидов встала после появления новых видов соединений, регулярно приходивших на смену запрещенным. На территории России новые виды каннабиноидов стали появляться, как правило, раньше зарубежных стран и задолго до первых публикаций по их аналитическим характеристикам. В связи с этим острейшей задачей является прежде всего установление химической структуры новых психоактивных соединений, появляющихся в нелегальном обороте, что является одной из наиболее сложных проблем в современной химии. Не менее важную задачу представляет собой и разработка методического обеспечения экспертной деятельности, включающего в себя методики анализа и справочные данные об аналитических характеристиках соединений. В соответствии с ГОСТ Р 52361 - 2005 аналитическая идентификация - это «отнесение объекта или его компонентов к определенному индивидуальному веществу, материалу, классу веществ или материалов». В то же время, если индивидуальное вещество неизвестно, т.е. не описаны его аналитические характеристики и индентификаторы, установление структуры вещества - это одна из задач специальности «органическая химия».

Таким образом, целыо настоящей работы является определение химической структуры и идентификация новых синтетических каннабиноидов, постоянно появляющихся в нелегальном обороте, регистрация их аналитических сигналов и создание информационного обеспечения качественного химического анализа объектов, содержащих синтетические каниабиноиды, в виде справочных данных аналитических характеристик впервые идентифицированных соединений и унифицированной методики их определения.

Достижение поставленной цели предусматривало решение следующих задач:

1. Выбрать условия пробоподготовки, обеспечивающие предварительное отделение определяемых соединений от матричных носителей и примесей, мешающих определению аналитов в образцах сложного состава, а также выбрать условия хроматографического разделения синтетических каннабиноидов с использованием методов газовой и ультравысокоэффективной жидкостной хроматографии.

2. На основе исследования спектральных закономерностей установить химическую структуру новых синтетических каннабиноидов с применением комплекса методов хроматографии, масс-спектрометрии, ЯМР и ИК-спектроскопии и на основе этих методов выделить и количественно описать аналитические сигналы, с помощью которых можно будет обнаруживать и надежно идентифицировать данные соединения. Полученные аналитические сигналы соединений объединить в информационный массив

аналитических характеристик соединении с целью ускорения (облегчения и автоматизации) идентификации.

3. С использованием полученных аналитических характеристик синтетических каннабиноидов в виде хроматографических параметров удерживания и спектральных данных создать и апробировать методики качественного определения новых синтетических каннабиноидов в объектах анализа наркотических средств.

Научная новизна. Впервые установлена и доказана химическая структура 48 новых синтетических каннабиноидов, содержащихся в смесях для курения, что позволило определить и систематизировать идентификаторы и аналитические сигналы этих соединений.

Предложена расширенная классификация каннабиноидов за счет введения выявленных и идентифицированных новых групп соединений, а именно, циклоалканоилиндо-лов, 3-карбоксамидов индола и индазола, сложных эфиров индол-3-карбоновой кислоты. Это дает возможность отнести неизвестные структурные аналоги синтетических каннабиноидов к определенной группе, т.е. проводить групповую идентификацию.

Определены пути масс-спектрометрического распада синтетических каннабиноидов, 3-карбонильных производных индола, индазола и пиразола, под действием электронной ионизации и в результате диссоциации, индуцируемой соударением, что помогло выявить общие закономерности масс-спектрометричсского распада исследованных групп каннабиноидов и позволяет использовать основные пики ионов в масс-спектрах для групповой идентификации и достоверного качественного анализа синтетических наркотиков - соединений этих групп.

Практическая значимость работы. Получены аналитические характеристики для 53 синтетических каннабиноидов, в том числе впервые для 48 неизвестных ранее.