Úvod
Cílem tohoto přehledu je shrnout dosavadní literaturu týkající se pyrolýzy a požití zahřátých par metamfetaminu a doprovodných procesů tepelné degradace. Metamfetamin je běžná kuřácká droga. Kouření drogy obecně přináší rychlý nástup účinku, který je v případě metamfetaminu srovnatelný s intravenózním podáním.
Ve většině případů začíná tepelný rozklad štěpením nejslabší vazby (často C-N) za vzniku volných radikálů, které pak tvoří stericky nejstabilnější produkty. Při zahřívání často vznikají produkty tepelného rozkladu i produkty, které jsou metabolity. Akutní a chronická toxicita těchto vedlejších produktů je málo známá, pokud je vůbec známá.
Při vdechování par jako způsobu požití se sloučeniny dostávají do plic ústy a nosem. Sliznice úst a nosu jsou sice určeny k filtraci částic, ale na těchto površích může docházet k zachycování sloučenin rozpustných ve vodě. Jakmile se dostanou do plic, rozdělí se molekuly do krevního oběhu rychlostí závislou na sloučenině. Mezi faktory, které ovlivňují míru absorpce, patří vzdálenost, kterou vdechované látky do plic urazí, vlastní rozpustnost v krvi a rychlost průtoku krve plícemi. Po vstupu do krevního oběhu jsou sloučeniny distribuovány do tkání bez metabolismu prvního řádu, který probíhá u léčiv vstřebávaných z trávicího traktu. V důsledku toho může být účinná dávka dané drogy přijatá kouřením mnohem vyšší než stejné množství drogy přijaté perorálně. Kromě toho se farmakologické účinky mohou u kouřených drog projevit téměř okamžitě. Rychlý a intenzivní nástup farmakologických účinků je motivací ke kouření nebo injekčnímu užívání dané látky, na rozdíl od perorálního požití.
Ve většině případů začíná tepelný rozklad štěpením nejslabší vazby (často C-N) za vzniku volných radikálů, které pak tvoří stericky nejstabilnější produkty. Při zahřívání často vznikají produkty tepelného rozkladu i produkty, které jsou metabolity. Akutní a chronická toxicita těchto vedlejších produktů je málo známá, pokud je vůbec známá.
Při vdechování par jako způsobu požití se sloučeniny dostávají do plic ústy a nosem. Sliznice úst a nosu jsou sice určeny k filtraci částic, ale na těchto površích může docházet k zachycování sloučenin rozpustných ve vodě. Jakmile se dostanou do plic, rozdělí se molekuly do krevního oběhu rychlostí závislou na sloučenině. Mezi faktory, které ovlivňují míru absorpce, patří vzdálenost, kterou vdechované látky do plic urazí, vlastní rozpustnost v krvi a rychlost průtoku krve plícemi. Po vstupu do krevního oběhu jsou sloučeniny distribuovány do tkání bez metabolismu prvního řádu, který probíhá u léčiv vstřebávaných z trávicího traktu. V důsledku toho může být účinná dávka dané drogy přijatá kouřením mnohem vyšší než stejné množství drogy přijaté perorálně. Kromě toho se farmakologické účinky mohou u kouřených drog projevit téměř okamžitě. Rychlý a intenzivní nástup farmakologických účinků je motivací ke kouření nebo injekčnímu užívání dané látky, na rozdíl od perorálního požití.
Proces zahřívání
Jednou z výzev spojených s identifikací produktů tepelného rozkladu kouřených návykových látek je stanovení realistických a reprezentativních teplotních rozsahů tohoto procesu jak z hlediska uživatele, tak z analytického hlediska. Neexistuje jediný způsob "kouření", ale spíše řada podmínek od mírného až středního zahřívání pomocí pomůcek až po agresivnější zahřívání, ke kterému dochází v systému podobném cigaretě. V nejjednodušším případě zahřívání odpařuje drogu, která se prostřednictvím plic dostává do krevního oběhu. Možné jsou i další procesy, včetně odpařování dalších složek a kontaminantů, odpařování s následnou tepelnou degradací nebo tepelné degradace na povrchu s následnou odpařováním (obrázek 1).
Obrázek 1. Horní rámeček: Cesty, kterými se léčivo nebo sůl léčiva může dostat do plynné fáze. Obecné B představuje základní léčivo v neprotonované (volné bázi) formě; TD označuje produkty tepelného rozkladu.
Metamfetamin je bazický a obsahuje jednu aminoskupinu. Pevná látka může být ve formě volné báze (B), ve formě soli (obvykle, ale ne výhradně hydrochloridové soli) nebo v protonované formě (BH+). Odpařování, které je nezbytnou podmínkou pro kouření, jak je definováno v tomto přehledu, může zahrnovat více než fázovou změnu (obrázek 1, cesta 1), jejíž stupeň bude záviset na způsobu zahřívání, teplotě, matrici a dané látce. Nejprve může dojít k tepelné degradaci soli na formu volné báze, po níž následuje následné odpařování (obrázek 1, cesta 2). Za různých podmínek zahřívání může báze nebo sůl před odpařením projít tepelnou degradací (obrázek 1, cesty 3 a 4), při níž může dojít k další degradaci.
Drogy mohou být v terapeutickém i rekreačním prostředí přijímány inhalací. Terapeutické látky lze podávat inhalací, ale tyto způsoby nezahrnují agresivní zahřívání; cílem je spíše vytvořit inhalovatelný aerosol. Jediné významné terapeutické použití vaporizovaných látek je v anestezii, kde jsou látky obvykle v plynné fázi při pokojové teplotě. Popularita elektronických cigaret jako prostředku pro dodávání nikotinu roste. Tato zařízení jemně zahřívají roztoky diolů, aromat a nikotinu a vytvářejí inhalovatelný aerosol. Teplo se dodává prostřednictvím baterie při teplotách v rozmezí 40-65 °C. Při těchto teplotách se očekává minimální tepelná degradace. V době psaní tohoto článku nebyly nalezeny žádné publikované zprávy, které by se konkrétně zabývaly požitím zneužívaných drog prostřednictvím elektronických cigaret.
Jak je znázorněno na obrázku 2a, reaktivními oblastmi jsou zóna spalování (exotermické reakce) a zóna pyrolýzy, kde převažují endotermické reakce. Aktivní hoření probíhá ve špičce a je zvýrazněno, když uživatel "potáhne" z cigarety a nasaje vzduch skrz tuto oblast. Během šlukování teplota rychle stoupá a může se blížit 950 °C. Kyslík se ze vzduchu vyčerpává, když proudí přes spalovací oblast do pyrolytické oblasti.
Drogy mohou být v terapeutickém i rekreačním prostředí přijímány inhalací. Terapeutické látky lze podávat inhalací, ale tyto způsoby nezahrnují agresivní zahřívání; cílem je spíše vytvořit inhalovatelný aerosol. Jediné významné terapeutické použití vaporizovaných látek je v anestezii, kde jsou látky obvykle v plynné fázi při pokojové teplotě. Popularita elektronických cigaret jako prostředku pro dodávání nikotinu roste. Tato zařízení jemně zahřívají roztoky diolů, aromat a nikotinu a vytvářejí inhalovatelný aerosol. Teplo se dodává prostřednictvím baterie při teplotách v rozmezí 40-65 °C. Při těchto teplotách se očekává minimální tepelná degradace. V době psaní tohoto článku nebyly nalezeny žádné publikované zprávy, které by se konkrétně zabývaly požitím zneužívaných drog prostřednictvím elektronických cigaret.
Jak je znázorněno na obrázku 2a, reaktivními oblastmi jsou zóna spalování (exotermické reakce) a zóna pyrolýzy, kde převažují endotermické reakce. Aktivní hoření probíhá ve špičce a je zvýrazněno, když uživatel "potáhne" z cigarety a nasaje vzduch skrz tuto oblast. Během šlukování teplota rychle stoupá a může se blížit 950 °C. Kyslík se ze vzduchu vyčerpává, když proudí přes spalovací oblast do pyrolytické oblasti.
Obrázek 2. Horní rámeček: Zahřívané zóny a proudění vzduchu v cigaretě. Vlevo dole: Vyhřívané zóny a proudění vzduchu v improvizovaném topném zařízení. Vpravo dole: Proces zahřívání na volném prostranství jako při "honbě za drakem".
Chemickým reakcím zde dominuje redukční rozklad. V blízkosti ústí dochází ke kondenzaci a filtraci pevných částic jako produktů. Článek z roku 2004 pojednává o pokusech, jejichž cílem bylo zjistit, do jaké míry se odpařované sloučeniny tepelně rozkládají během kouření cigaret. Pomocí analytického pyrolýzního vstupu do GC-MS autoři zjistili, že u většiny sloučenin přechází většina mateřské sloučeniny na kuřáka. Tato studie prokázala, že míra neporušeného přenosu závisí na hmotnosti vzorce a těkavosti (čím menší molekulová hmotnost, tím větší neporušený přenos) a v menší míře na funkčních skupinách a matrici. Autoři porovnali výsledky analytické pyrolýzy s kouřením pomocí radioaktivně značených sloučenin a pro relativně těkavé sloučeniny (<~300Da) uvedli, že analytická pyrolýza je dobrým modelem pro kouření. Upozornili na jednu výhradu: tato metodika nadhodnocuje stupeň pyrolýzy větších, méně těkavých sloučenin. Toto omezení není v souvislosti s drogami zneužívání, z nichž většina má molekulovou hmotnost menší než 400Da, kritické.
Kouření cigaret nenapodobuje typický proces používaný při požití drog, jako je kokain, metamfetamin, amfetamin, heroin a fentanyl. V těchto případech (obr. 2b a 2c) jsou drogy umístěny na povrch nebo do provizorní dýmky, například žárovky, a zahřívány pomocí zapalovače. Výpary se nasávají do plic pomocí brčka nebo podobného zařízení. V závislosti na konstrukci zařízení může uživatel nasávat vzduch přes zahřátý materiál nebo v případě trubiček skrz materiál. Neexistuje zde žádná zóna spalování srovnatelná s cigaretami. Proto je mnoho způsobů kouření lépe popsat jako zahřívání pod širým nebem za oxidačních podmínek. Při způsobu označovaném jako "honba za drakem" se látka položí na povrch, jako je hliníková fólie, a zahřívá se zapalovačem. Fólie dosahuje během několika sekund zvýšené teploty až 600 °C, ačkoli absorpce tepla matricí (určená tepelnými kapacitami) může omezit teplotu pevné látky na ~400 °C.
Kouření cigaret nenapodobuje typický proces používaný při požití drog, jako je kokain, metamfetamin, amfetamin, heroin a fentanyl. V těchto případech (obr. 2b a 2c) jsou drogy umístěny na povrch nebo do provizorní dýmky, například žárovky, a zahřívány pomocí zapalovače. Výpary se nasávají do plic pomocí brčka nebo podobného zařízení. V závislosti na konstrukci zařízení může uživatel nasávat vzduch přes zahřátý materiál nebo v případě trubiček skrz materiál. Neexistuje zde žádná zóna spalování srovnatelná s cigaretami. Proto je mnoho způsobů kouření lépe popsat jako zahřívání pod širým nebem za oxidačních podmínek. Při způsobu označovaném jako "honba za drakem" se látka položí na povrch, jako je hliníková fólie, a zahřívá se zapalovačem. Fólie dosahuje během několika sekund zvýšené teploty až 600 °C, ačkoli absorpce tepla matricí (určená tepelnými kapacitami) může omezit teplotu pevné látky na ~400 °C.
Terminologie a mechanismus
Termín, který se nejčastěji používá k popisu procesu kouření v souvislosti s drogami zneužívání, je pyrolýza. Pyrolýza je typem reakce tepelné degradace v plynné fázi, která může probíhat v aerobních nebo anaerobních podmínkách. Přísně vzato pyrolýza není spalování, ale pyrolýza může vést k iniciaci spalování. Teplotní rozsah, při kterém dochází k pyrolýze, závisí na materiálu, který se rozkládá. V tomto přehledu bude pyrolýza používána obecně pro popis rozbíjení vazeb za vzniku volných radikálů, které přímo nebo nepřímo vytvářejí molekuly produktů. Ve většině případů je počáteční štěpení založeno na pevnosti vazby a vzniklé sloučeniny lze předpovědět na základě relativní stability produktů a potenciálních produktů přeskupení. Pyrolýzní reakce (v pořadí podle četnosti) zahrnují eliminace, přeskupení, oxidace, redukce, substituce a adice. Stojí za zmínku, že pyrolýza v plynné fázi byla rozsáhle studována v oblastech, jako je spalování, spalování biomasy, polymery a energie/paliva, ale neexistují hotové nástroje nebo aplikace, které by umožňovaly rychlou in-silico předpověď toho, jaké pyrolytické produkty mohou vzniknout z dané malé molekuly za daného souboru podmínek. Z uvedených typů reakcí je nejčastěji pozorována pyrolytická eliminace, kterou lze rozdělit na α-eliminaci, β-eliminaci, 1,3-eliminaci atd. podle toho, jaké atomy se podílejí na počátečním štěpení vazby a které atomy jsou eliminovány. Mnoho z těchto eliminačních reakcí probíhá podle mechanismu Ei, což je vnitromolekulární (i) eliminační proces. Přechodný stav je cyklický a každá nově vzniklá dvojná vazba obecně směřuje k nejméně substituovanému uhlíku (Hoffmannovo pravidlo). Pokud v molekule již před reakcí existuje dvojná vazba, bude upřednostněn vznik konjugovaného systému, pokud je to stericky možné.
Několik prací se zabývalo vlivem protonizačního stavu a formy kyselé soli základních léčiv hodnocených pro pyrolytické produkty. Chloridový aniont (ze soli HCl) může působit jako nukleofil a v důsledku toho byly pozorovány chlorované produkty jako produkty pyrolýzy.
Několik prací se zabývalo vlivem protonizačního stavu a formy kyselé soli základních léčiv hodnocených pro pyrolytické produkty. Chloridový aniont (ze soli HCl) může působit jako nukleofil a v důsledku toho byly pozorovány chlorované produkty jako produkty pyrolýzy.
Obrázek 3. Hlášené pyrolytické produkty metamfetaminu.
Existuje sedm hlavních pyrolýzních produktů: amfetamin (17, obrázek 3), trans-fenylaceton (18, obrázek 3), dimethylamfetamin (19, obrázek 3), n-acetyl, n-propionyl, n-formyl-methylmethamphetamin (20, obrázek 3) a n-kyanomethylmethamphetamin (21, obrázek 3). Studie z roku 1999 potvrdila mnoho z těchto pyrolytických produktů a identifikovala řadu dalších, včetně furfurylmethylamfetaminu, 2-propenylbenzenu, benzylmethyl ketoximu, 3,4-dihydro-2-naftaleonu, n-formilamfetaminu, n-acetylamfetaminu a bibenzylu, ačkoli identifikace nebyla potvrzena referenčními standardy.
V práci publikované v roce 2007 Elym a kol. byl použit analytický pyroprocesor a jako pyrolytické produkty byly identifikovány amfetamin, ethylbenzen, 1-fenylpropen (22, obr. 3), toluen, styren, efedrin, nor-efedrin a několik metabolitů. Bylo hodnoceno několik směsí (s kofeinem, lidokainem a benzokainem) bez výrazných rozdílů v pyrolytických produktech metamfetaminu. Byl také zaznamenán bibenzyl, ale jeho identifikace nebyla potvrzena referenčními standardy.
Poslední uvedené složky nemají vzhledem k extrémně malému množství významný vliv na organismus spotřebitele. Například sublimací 1 g metamfetaminu vzniká nejvýše 0,00001 g efedrinu a norefedrinu, což je 1000krát méně než minimální účinná dávka. Při sublimaci pravděpodobně vzniká řada dalších látek, ale v tak zanedbatelném množství, že je v této fázi vývoje kontrolních metod není možné identifikovat.
V práci publikované v roce 2007 Elym a kol. byl použit analytický pyroprocesor a jako pyrolytické produkty byly identifikovány amfetamin, ethylbenzen, 1-fenylpropen (22, obr. 3), toluen, styren, efedrin, nor-efedrin a několik metabolitů. Bylo hodnoceno několik směsí (s kofeinem, lidokainem a benzokainem) bez výrazných rozdílů v pyrolytických produktech metamfetaminu. Byl také zaznamenán bibenzyl, ale jeho identifikace nebyla potvrzena referenčními standardy.
Poslední uvedené složky nemají vzhledem k extrémně malému množství významný vliv na organismus spotřebitele. Například sublimací 1 g metamfetaminu vzniká nejvýše 0,00001 g efedrinu a norefedrinu, což je 1000krát méně než minimální účinná dávka. Při sublimaci pravděpodobně vzniká řada dalších látek, ale v tak zanedbatelném množství, že je v této fázi vývoje kontrolních metod není možné identifikovat.
Stručný přehled produktů pyrolýzy
Amfetamin je stimulant centrální nervové soustavy, který je stejně jako metamfetamin založen na zvýšení uvolňování katecholaminů (dopaminu, noradrenalinu a serotoninu) z presynaptických zakončení, což snižuje únavu, vyvolává příliv energie, snižuje potřebu spánku a potlačuje chuť k jídlu.
Fenylaceton je látka používaná pro syntézu amfetaminu a metamfetaminu a také neaktivní metabolit těchto povrchově aktivních látek. V těle podléhá oxidaci na kyselinu benzoovou, konjugaci s glycinem za vzniku kyseliny hippurové, která se vylučuje ledvinami. Nemá při tomto způsobu užívání výrazný psychoaktivní účinek na organismus.
Dimethylamfetamin je stimulant CNS, který je méně účinný než amfetamin a metamfetamin, s podobnými účinky. N-formylmetamfetamin je toxická látka, která dráždí kůži a sliznice, způsobuje metabolické poruchy, má tendenci se v těle hromadit a způsobuje duševní poruchy, organické změny centrálního nervového systému. V kyselém prostředí se redukuje na metamfetamin.
N-formylmetamfetamin je toxická látka, která dráždí kůži a sliznice, způsobuje metabolické poruchy, má tendenci se hromadit v těle, způsobuje duševní poruchy, organické léze centrálního nervového systému. v kyselém prostředí se redukuje na metamfetamin.
1-Pnylpropen je karcinogen a mutagen; v organismu se nehromadí. Časté vdechování způsobuje rakovinu plic.
N-kyanomethylmetamfetamin je silný jed, má lokální dráždivý účinek na kůži a sliznice, v těle se metabolizuje na kyanidy, které inhibují buněčné dýchání. Vzniká pouze při sublimaci metamfetaminu spolu s tabákem (např. při kouření cigarety s metamfetaminem).
Fenylaceton je látka používaná pro syntézu amfetaminu a metamfetaminu a také neaktivní metabolit těchto povrchově aktivních látek. V těle podléhá oxidaci na kyselinu benzoovou, konjugaci s glycinem za vzniku kyseliny hippurové, která se vylučuje ledvinami. Nemá při tomto způsobu užívání výrazný psychoaktivní účinek na organismus.
Dimethylamfetamin je stimulant CNS, který je méně účinný než amfetamin a metamfetamin, s podobnými účinky. N-formylmetamfetamin je toxická látka, která dráždí kůži a sliznice, způsobuje metabolické poruchy, má tendenci se v těle hromadit a způsobuje duševní poruchy, organické změny centrálního nervového systému. V kyselém prostředí se redukuje na metamfetamin.
N-formylmetamfetamin je toxická látka, která dráždí kůži a sliznice, způsobuje metabolické poruchy, má tendenci se hromadit v těle, způsobuje duševní poruchy, organické léze centrálního nervového systému. v kyselém prostředí se redukuje na metamfetamin.
1-Pnylpropen je karcinogen a mutagen; v organismu se nehromadí. Časté vdechování způsobuje rakovinu plic.
N-kyanomethylmetamfetamin je silný jed, má lokální dráždivý účinek na kůži a sliznice, v těle se metabolizuje na kyanidy, které inhibují buněčné dýchání. Vzniká pouze při sublimaci metamfetaminu spolu s tabákem (např. při kouření cigarety s metamfetaminem).
Závěry.
1. V žádném případě nekuřte metamfetamin s tabákem.
2. V případě, že kouříte čistý metamfetamin, je vhodné před vdechováním výpary propustit přes tekutinu obsahující slabou kyselinu (citron, jablečný nebo pomerančový džus, suché víno apod.). Plyny se ve vodě ochladí a nepoškodí dýchací systém. Při dodržení těchto doporučení není inhalace metamfetaminu o nic nebezpečnější než intranazální nebo perorální užití.
2. V případě, že kouříte čistý metamfetamin, je vhodné před vdechováním výpary propustit přes tekutinu obsahující slabou kyselinu (citron, jablečný nebo pomerančový džus, suché víno apod.). Plyny se ve vodě ochladí a nepoškodí dýchací systém. Při dodržení těchto doporučení není inhalace metamfetaminu o nic nebezpečnější než intranazální nebo perorální užití.
Last edited by a moderator:
