Xây dựng phương pháp phân tích một số chất ma túy nhóm cathinone tổng hợp trong mẫu viên nén bằng thiết bị sắc ký khí khối phổ

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ --- Đinh Thị Thơ XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MỘT SỐ CHẤT MA TÚY NHÓM CATHINONE TỔNG HỢP TRONG MẪU VIÊN NÉN BẰNG THIẾT BỊ SẮC KÝ KHÍ KHỐI PHỔ LUẬN VĂ

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

-

Đinh Thị Thơ

XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MỘT SỐ CHẤT

MA TÚY NHÓM CATHINONE TỔNG HỢP TRONG MẪU VIÊN NÉN BẰNG THIẾT BỊ SẮC KÝ KHÍ KHỐI PHỔ

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Hà Nội – 2021

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

-

Đinh Thị Thơ

XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MỘT SỐ CHẤT

MA TÚY NHÓM CATHINONE TỔNG HỢP TRONG MẪU VIÊN NÉN BẰNG THIẾT BỊ SẮC KÝ KHÍ KHỐI PHỔ

Chuyên ngành: Hoá phân tích

Mã số: 8440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

Hướng dẫn: TS Dương Tuấn Hưng

Hà Nội – 2021

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực Những kết luận của luận văn chưa công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày tháng năm 2021

Tác giả

Đinh Thị Thơ

Lời cảm ơn

Tôi xin bày tỏ sự kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS Dương Tuấn Hưng

đã tận tình hướng dẫn và quan tâm giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn này

Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô công tác tại Học Viện Khoa Học

và Công Nghệ đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập tại trường

Tôi xin chân thành cảm ơn Ths Đỗ Duy Nam cùng toàn thể cán bộ của Trung tâm giám định ma túy – Viện Khoa học hình sự đã chia sẻ và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ và động viên để tôi có đủ nghị lực, quyết tâm hoàn thành luận văn

Hà Nội, ngày tháng năm 2021

Học viên

Đinh Thị Thơ

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt

ACMD Advisory Council on the Misuse of

CTSK Gas Chromatography Program Chương trình sắc ký

HPLC High Performance Liquid

Chromatography

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

IDL Instrument Detection Limit Giới hạn phát hiện

của thiết bị

IQL Instrument Quatification Limit Giới hạn định lượng

của thiết bị

NPS Novel Psychoactive Substances Chất hướng thần

mới MDMA 3,4-Methylenedioxymethamphetamine Thuốc lắc

TLC Thin Layer Chromatography Sắc ký lớp mỏng

UNODC United Nations Office on Drugs and

Crime

Cơ quan Phòng, chống ma túy và tội phạm của Liên hợp quốc

UNODC

EWA UNODC Early Warning Advisory

Tư vấn Cảnh báo sớm của UNODC

Danh mục các bảng

Bảng 2.1 Mẫu viên nén ma tuý tổng hợp nhóm cathinone 37

Bảng 3.1 Kết quả khảo sát độ phân giải RS ở CTSK tối ưu 45

Bảng 3.2 Kết quả phân tích phổ khối của các chất phân tích 47

Bảng 3.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của dung môi tới quá trình chiết 51

Bảng 3.4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH chiết 52

Bảng 3.5 Kết quả phân tích độ đặc hiệu, độ chọn lọc của phương pháp 54

Bảng 3.6 Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của quy trình phân tích bằng phương pháp GC-MS 55

Bảng 3.7 Phương trình hồi quy của đường chuẩn phân tích các chất nghiên cứu 58

Bảng 3.8 Kết quả xác định IDL, IQL của thiết bị GC-MS 59

Bảng 3.9 Kết quả khảo sát tính phù hợp của phương pháp phân tích GC-MS 59

Bảng 3.10 Kết quả khảo sát độ đúng (độ thu hồi), độ chụm (độ lặp lại) của phương pháp phân tích GC-MS 62

Bảng 3.11 Kết quả định lượng Mephedrone trong mẫu M1 68

Bảng 3.12 Kết quả định lượng Alpha-PVP trong mẫu M2 69

Bảng 3.13 Kết quả định lượng N-ethylpentylone trong mẫu M3 70

Bảng 3.14 Kết quả định lượng MDPV trong mẫu M4 71

Bảng 3.15 Kết quả phân tích mẫu thực tế 72

Danh mục các hình

Hình 1.1 Công thức cấu tạo của Cathinone và Amphetamine 5

Hình 1.2 Một số chất ma tuý nhóm cathinone tổng hợp (a) Eutylone, (b) N-Ethylnorpentylone, (c) Muối tắm, (d) Lá Khat 12

Hình 1.3 Các bước tiến hành chiết pha rắn 14

Hình 1.4 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị sắc ký khí khối phổ (GC-MS) 19

Hình 3.1 Kết quả khảo sát tốc độ dòng pha động 0,8 mL/phút 39

Hình 3.2 Kết quả khảo sát tốc độ dòng pha động 1,0 mL/phút 40

Hình 3.3 Kết quả khảo sát tốc độ dòng pha động 1,2 mL/phút 40

Hình 3.4 Kết quả khảo sát thể tích tiêm mẫu 0,5 µL 41

Hình 3.5 Kết quả khảo sát thể tích tiêm mẫu 1,0 µL 42

Hình 3.6 Kết quả khảo sát thể tích tiêm mẫu 1,5 µL 42

Hình 3.7 Kết quả khảo sát CTSK1 43

Hình 3.8 Kết quả khảo sát CTSK2 44

Hình 3.9 Kết quả khảo sát CTSK3 44

Hình 3.10 Phổ khối của Mephedrone so với phổ khối của nó trong thư viện chuẩn 46

Hình 3.11 Phổ khối của Alpha-PVP so với phổ khối của nó trong thư viện chuẩn 46

Hình 3.12 Phổ khối của N-ethylpentylone so với phổ khối của nó trong thư viện chuẩn 46

Hình 3.13 Phổ khối của MDPV so với phổ khối của nó trong thư viện chuẩn 47

Hình 3.14 Sơ đồ chiết hoạt chất cathinone tổng hợp từ mẫu viên nén 53

Hình 3.15 Đường chuẩn và khoảng tuyến tính xác định Mephedrone 56

Hình 3.16 Đường chuẩn và khoảng tuyến tính xác định Alpha-PVP 56

Hình 3.17 Đường chuẩn và khoảng tuyến tính xác định N-ethylpentylone 57

Hình 3.18 Đường chuẩn và khoảng tuyến tính xác định MDPV 57

Hình 3.19 Phổ GC-MS của mẫu M1 66

Hình 3.20 Phổ GC-MS của mẫu M2 66

Hình 3.21 Phổ GC-MS của mẫu M3 67

Hình 3.22 Phổ GC-MS của mẫu M4 67

MỤC LỤC

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt iii

Danh mục các bảng v

Danh mục các hình vi

MỤC LỤC viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 5

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CATHINONE TỔNG HỢP 5

1.1.1 Đặc điểm của cathinone tổng hợp 5

1.1.1.1 Mephedrone 5

1.1.1.2 Alpha-PVP 7

1.1.1.3 N-Ethylpentylone 8

1.1.1.4 MDPV 9

1.1.2 Phân loại cathinone tổng hợp 10

1.1.3 Một số cathinone tổng hợp điển hình 11

1.2 CÁC KỸ THUẬT XỬ LÝ MẪU TRONG PHÂN TÍCH MA TUÝ 12

1.2.1 Kỹ thuật chiết lỏng – lỏng 12

1.2.2 Kỹ thuật chiết pha rắn 13

1.2.3 Kỹ thuật vi chiết pha rắn 14

1.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CATHINONE TỔNG HỢP 15 1.3.1 Phản ứng màu và phương pháp thử nghiệm vi tinh thể 15

1.3.2 Phương pháp sắc ký lớp mỏng 16

1.3.3 Phương pháp sắc ký khí 16

1.3.4 Phương pháp sắc ký khí khối phổ (GC-MS) 18

1.3.5 Phương pháp sắc ký lỏng (HPLC) 21

1.3.6 Phương pháp sắc ký lỏng khối phổ (LC-MS/MS) 22

1.3.7 Phương pháp quang phổ hồng ngoại (IR) 22

1.4 NGUYÊN TẮC PHÂN TÍCH CATHINONE TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ KHỐI PHỔ (GC-MS) 23

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 24

2.1 HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ 24

2.1.1 Hóa chất 24

2.1.1.1 Chất chuẩn và nội chuẩn 24

2.1.1.2 Dung môi và hoá chất khác 24

2.1.1.3 Chuẩn bị các dung dịch phân tích và thuốc thử 24

2.1.2 Dụng cụ và thiết bị 25

2.2 ĐỐI TƯỢNG PHÂN TÍCH 26

2.3 PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU VÀ XỬ LÝ MẪU 26

2.3.1 Phương pháp lấy mẫu 26

2.3.2 Phương pháp xử lý mẫu 26

2.2.3 Phương pháp xử lý số liệu 27

2.3.3 Một số quy định xác nhận giá trị sử dụng đối với các phương pháp phân tích 28

2.3.3.1 Quy định về độ thu hồi 28

2.3.3.2 Quy định về độ lặp lại 29

2.3.3.3 Quy định về điểm nhận dạng IP 29

2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU 30

2.4.1 Khảo sát các điều kiện phân tích tối ưu của cathinone tổng hợp 30

2.4.1.1 Điều kiện phân tích trên thiết bị sắc ký khí (GC/MS) 30

2.4.1.2 Khảo sát lựa chọn dung môi chiết 31

2.4.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của môi trường chiết (pH) 32

2.5 CÁCH TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU XÁC NHẬN GIÁ TRỊ SỬ DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 32

2.5.1 Tính đặc hiệu, tính chọn lọc 32

2.5.2 Xây dựng đường chuẩn 33

2.5.3 Xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của thiết bị 34

2.5.4 Tính phù hợp của phương pháp 34

2.5.5 Độ chụm (độ lặp lại) 35

2.5.6 Hiệu suất thu hồi (độ thu hồi) 35

2.6 ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH MỘT SỐ CHẤT MA TUÝ NHÓM CATHINONE TỔNG HỢP TRONG MẪU VIÊN NÉN 36

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38

3.1 KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN PHÂN TÍCH TỐI ƯU CỦA CATHINONE TỔNG HỢP 38

3.1.1 Kết quả khảo sát điều kiện phân tích trên thiết bị sắc ký khí khối phổ (GS-MS) 38

3.1.1.1 Kết quả lựa chọn điều kiện trên thiết bị GC-MS 38

3.1.1.2 Kết quả khảo sát tốc độ dòng 38

3.1.1.3 Kết quả khảo sát thể tích tiêm mẫu 41

3.1.1.4 Kết quả khảo sát chương trình nhiệt độ của lò 42

3.1.2 Kết quả khảo sát dung môi chiết 49

3.1.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của môi trường chiết (pH) 49

3.1.4 Kết quả đánh giá tính đặc hiệu, tính chọn lọc của phương pháp 54

3.2 XÁC NHẬN GIÁ TRỊ SỬ DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP 55

3.2.1 Xây dựng đường chuẩn 55

3.2.2 Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp 58

3.2.2.1 Kết quả đánh giá giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng 583.2.2.2 Kết quả đánh giá tính phù hợp của phương pháp 593.2.2.3 Kết quả đánh giá độ lặp lại; độ thu hồi của phương pháp 613.3 ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH MỘT SỐ CHẤT MA TUÝ NHÓM CATHINONE TỔNG HỢP TRONG MẪU VIÊN NÉN 65CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN 73TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

MỞ ĐẦU

Từ lâu người ta đã biết đến ma túy là những chất có tác dụng làm thay đổi trạng thái tâm lý và sinh lý của người sử dụng, có khả năng bị lạm dụng và gây ra sự phụ thuộc về tâm – sinh lý vào việc sử dụng các chất đó Khi ngừng dùng chất ma túy, người nghiện thường không kiểm soát được hành vi của mình, tìm mọi cách để có ma túy sử dụng tiếp, có khuynh hướng gia tăng liều lượng nhằm thỏa mãn trạng thái tinh thần, cảm giác mong muốn Đó là nguyên nhân làm gia tăng các loại tội phạm hình sự như trộm cắp, giết người, cướp của, mại dâm, và cũng là nguyên nhân của rất nhiều tội phạm kinh tế

như buôn lậu, gian lận, tham nhũng

Lợi dụng chính sách mở cửa, hội nhập kinh tế thế giới, tội phạm đã tìm mọi cách nhập lậu ma tuý qua biên giới, biến nước ta thành địa bàn sử dụng và trung chuyển ma tuý phức tạp Hiện nay các chất ma tuý nhóm cathinone tổng hợp có tác dụng kích thích thần kinh trung ương như một trào lưu mới đang ngày càng được giới trẻ sử dụng nhiều Trong tự nhiên, cathinone là hoạt chất

có trong lá khat, có tác dụng kích thích thần kinh trung ương Do khoa học kỹ thuật phát triển nên các nhà khoa học đã tạo ra nhiều cathinone tổng hợp để dùng trong y học Tuy nhiên, do tính kích thích thần kinh trung ương nên nhiều cathinone tổng hợp bị lạm dụng với mục đích ma túy Để thuận tiện cho việc

sử dụng, cất giấu và vận chuyển, cathinone tổng hợp được bào chế dưới dạng viên nén Điển hình như các mẫu viên nén nhóm ma túy cathinone tổng hợp: Mephedrone, Alpha-PVP, N-ethylpentylone và MDPV với số lượng lớn thu được từ các vụ án

Các chất ma tuý nhóm cathinone tổng hợp xuất hiện từ những năm đầu thế kỷ 21 Đến tháng 7 năm 2012, Cơ quan Phòng, chống ma túy và tội phạm của Liên hợp quốc (UNODC) đã thống kê được 251 chất hướng thần mới (Novel Psychoactive Substances – NPS) được báo cáo từ 70 quốc gia và vùng lãnh thổ trên thế giới Đến tháng 7 năm 2015, theo báo cáo của 95 quốc gia đã

có hơn 500 chất hướng thần mới Trong hơn mười ba năm vừa qua, ngày càng

có xu hướng ra tăng việc sử dụng các chất NPS cho mục đích giải trí [1] NPS trở lên hấp dẫn với người dùng vì chúng có ảnh hưởng giống như các chất ma

tuý truyền thống như cocaine, các chất kích thích dạng amphetamine (amphetamine, methamphetamine, các chất giống thuốc lắc) hay lysergic acid diethylamide (LSD) nhưng lại không được đưa vào danh mục trong các công ước kiểm soát ma tuý, do đó không được kiểm soát quốc tế [2-4] Số liệu của UNODC cũng chỉ ra, các chất NPS trong giai đoạn 2008 – 2015 thì cannabinoid tổng hợp (chiếm 34%), phenethylamines (chiếm 20%) và cathinone tổng hợp (chiếm 17%) Tính đến tháng 11 năm 2019, hơn 160 chất thuộc nhóm cathinone tổng hợp đã được báo cáo cho Tư vấn Cảnh báo Sớm của UNODC (UNODC EWA) Tính đến tháng 11 năm 2019, hơn 160 chất thuộc nhóm cathinone tổng hợp đã được báo cáo cho UNODC EWA (Tư vấn Cảnh báo Sớm của UNODC) Đây cũng là thời gian mà các tác giả tập trung nhiều công sức nghiên cứu về các chất nhóm cathinone tổng hợp trong mẫu bắt được và mẫu sinh học Tùy theo điều kiện thiết bị và tính chất của các phòng thí nghiệm khác nhau, cũng như yêu cầu pháp luật của mỗi nước mà các tác giả nghiên cứu trên các thiết bị khác nhau, các đối tượng mẫu khác nhau hoặc cùng phương pháp nhưng với các kỹ thuật hiện đại như sắc ký khí, sắc ký khí khối phổ [5, 6]

Việc lạm dụng các chất kích thích nhóm cathinone tổng hợp đã trở thành một mối đe dọa lớn đối với sức khỏe Các chất nhóm cathinone tổng hợp được sản xuất đáp ứng nhu cầu của người sử dụng ma túy phục vụ giải trí như là một giải pháp thay thế phù hợp cho cocaine, thuốc lắc (3,4-Methylenedioxymethamphetamine – MDMA) và amphetamines Các nghiên cứu gần đây đã khẳng định việc sử dụng các chất kích thích nhóm cathinone tổng hợp gây ra các triệu chứng tâm thần nghiêm trọng và có thể tử vong Các cách sử dụng phổ biến gồm cách hít, uống hoặc tiêm tĩnh mạch Đa số các chất nhóm cathinone tổng hợp có tác dụng kích thích thần kinh tương tự như methamphetamine và MDMA [6] Các dấu hiệu và triệu chứng của việc lạm dụng các chất nhóm cathinone tổng hợp như bất thường về tim mạch, mất ngủ, kích động, lo lắng, ảo tưởng, ảo giác, co thắt cơ, co giật, hoang tưởng nặng Thời gian tác dụng kích thích của các thuốc này là khoảng 3 đến 4 giờ Các tác dụng phụ nghiêm trọng như tăng huyết áp, suy thận, co giật, co thắt cơ bắp, tổn thương cơ bắp, mất kiểm soát ruột, ảo giác và ảo tưởng, hiếu chiến, chứng hoang tưởng nặng, các cơn hoảng loạn, nhiệt độ cơ thể tăng mạnh Tác dụng

phụ ngắn, ít nghiêm trọng hơn là tăng nhịp tim, đau ngực, kích động, mất ngủ, chảy máu cam

Trên thế giới, nhiều tác giả tập trung nghiên cứu về các chất nhóm cathinone tổng hợp trong mẫu bắt được và mẫu sinh học Tùy theo điều kiện thiết bị và tính chất của các phòng thí nghiệm khác nhau, cũng như yêu cầu pháp luật của mỗi nước mà các tác giả nghiên cứu trên các thiết bị khác nhau, các đối tượng mẫu khác nhau hoặc cùng phương pháp nhưng với các kỹ thuật hiện đại như sắc ký khí, sắc ký khí khối phổ [4, 5, 7, 8]

Từ năm 2016-2019, Viện Khoa học hình sự đã giám định và phát hiện 6 chất mới thuộc nhóm này gồm: 1-(1,3-benzodioxol-5-yl)-2-(1-pyrrolidinyl)-1-butanone; 1-(1,3-benzodioxol-5-yl)-2-(benzylamino)propan-1-one; 1-(4-chlorophenyl)-2-(ethylamino)propan-1-one; 3',4'-Methylenedioxy-α-pyrrolidinobutiophenone (MDPBP), BMDP, 4-CEC, Eutylone và Alpha-ethylaminohexanophenone (chủ yếu xuất hiện ở dạng viên nén với nhiều logo

và hình dạng khác nhau)

Trước tình hình đó, các Nghị định của chính phủ đã bổ sung thêm nhiều chất ma túy thuộc nhóm cathinone tổng hợp Theo Nghị định 73/2018/NĐ-CP ngày 15/5/2018 của Chính phủ Việt Nam có 13 chất ma túy và Nghị định 60/2020/NĐ-CP ngày 29/5/2020 của Chính phủ đã bổ sung thêm 6 chất ma túy thuộc thuộc nhóm cathinone tổng hợp [9, 10]

Tuy nhiên, cho đến nay tại Việt Nam chưa có một công trình nào nghiên cứu nào về xây dựng và phát triển các quy trình phân tích, kỹ thuật giám định các chất ma túy nhóm cathinone tổng hợp trong các mẫu viên nén, tang vật thu giữ tại các vụ án, chuyên án Tất cả các mẫu vật đều phải chuyển về Viện Khoa học hình sự để phân tích Việc phân tích tốn nhiều thời gian, kinh phí và đều phụ thuộc vào kinh nghiệm, sự mày mò của giám định viên kết hợp với sự hỗ trợ của các nhà khoa học, thiết bị phân tích Thực trạng này gây khó khăn không nhỏ ảnh hưởng đến thời hiệu giam giữ đối tượng của cơ quan điều tra (theo quy định thời hiệu giám định ma túy không quá 9 ngày) [11] Do đó, việc nghiên cứu để xây dựng quy trình phân tích các cathinone tổng hợp trong các mẫu viên

nén là rất thiết thực, đáp ứng nhu cầu về thực hành, giám định các chất ma tuý nhóm cathinone tổng hợp tại Việt Nam

Việc phân tích các chất ma tuý nhóm cathinone tổng hợp có thể thực hiện bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) hay sắc ký khí (GC), tuy nhiên HPLC là phương pháp tốn kém hơn do giá thành dung môi tương đối đắt Phương pháp sắc ký khí khối phổ (GC-MS) có hiệu quả tách rất cao, thời gian phân tích nhanh, độ nhạy và độ chọn lọc cao Vì thế cần thiết nghiên cứu quy trình phân tích lựa chọn sử dụng thiết bị sắc ký khí khối phổ để xác định các chất ma tuý nhóm cathinone tổng hợp để phát huy các ưu điểm của phương sắc ký khí Từ hiện trạng sử dụng và mức độ nguy hại mà các chất ma tuý nhóm cathinone tổng hợp đem đến cho người sử dụng nó, đồng thời để phục

vụ cho công tác giám định ma túy, đề tài này chúng tôi tập trung thực hiện

nghiên cứu “Xây dựng phương pháp phân tích một số chất ma tuý nhóm Cathinone tổng hợp trong mẫu viên nén bằng thiết bị sắc ký khí khối phổ”

phục vụ công tác kiểm tra phát hiện đối tượng sử dụng các chất ma tuý nhóm cathinone tổng hợp

Mục tiêu cụ thể của đề tài là:

1 Xây dựng và xác nhận giá trị sử dụng phương pháp phân tích một số chất ma tuý nhóm cathinone tổng hợp trong mẫu viên nén bằng thiết bị sắc ký

khí khối phổ (GC-MS)

2 Ứng dụng phương pháp phân tích một số chất ma tuý nhóm cathinone tổng hợp trong mẫu viên nén thực tế giám định bằng phương pháp vừa xây dựng

5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CATHINONE TỔNG HỢP

1.1.1 Đặc điểm của cathinone tổng hợp

Cathinone là một trong những ancaloit có hoạt tính sinh học được tìm thấy trong cây bụi Khat

Cathinone có cấu trúc tương tự amphetamine nên thường được gọi là amphetamine tự nhiên, sự khác biệt duy nhất giữa chúng là sự hiện diện của nhóm cacbonyl ở vị trí α, đặc trưng bởi tác dụng kích thích thần kinh trung ương

Công thức cấu tạo:

substances, a number that increased to 620 by 2016 ( EMCDDA, 2016 ).

In 2016, the rate that new NPS were being introduced was on the order

of one new compound per week ( EMCDDA, 2017 ) Although the

number of new drugs being introduced had slowed by 2017, there is no

evidence that overall NPS availability has changed ( EMCDDA, 2017 ).

1.1 Background: the synthetic cathinones

The present review focuses on one class of NPS, the synthetic

cathinones Cathinone itself is a naturally-occurring psychoactive

compound found in the khat plant (Catha edulis), a small leafy green

shrub native to East Africa and the Arabian Peninsula ( Capriola, 2013 ;

Coppola and Mondola, 2012 ; DeRuiter et al., 1994 ) Cathinone is at its

highest concentrations in young and fresh khat leaves, and it rapidly

degrades as the leaves begin to wilt (Glennon et al., 1995; Kalix, 1992 ).

Khat leaves are either chewed or brewed in teas for their stimulant

effects, and its use was initially reported in areas in which the small

Catha edulis tree naturally grows, e.g., Kenya and Ethiopia (Coppola and

Mondola, 2012 ; DeRuiter et al., 1994 ; Kalix, 1992 ).

Cathinone, the β-ketone analogue of amphetamine, is often referred

to as a “natural amphetamine” due to its similar chemical structure and

behavioral effects (see Fig 1 ) Synthetic cathinones were originally

marketed using other labels to avoid regulatory controls and were

in-itially sold as “bath salts”, although the terms “plant food”, “carpet

cleaner” or “stain remover” have also been used to hide their actual

intended use as intoxicants ( Fratantonio et al., 2015 ; Schneir et al.,

2014 ) In the early 21 st century, these products could easily be

pur-chased over the internet or in small physical retail locations such as

“head shops” or “smart shops”, smoke shops, convenience stores, gas

stations and adult book stores ( Benschop et al., 2017 ; DEA, 2014 ; Ross

et al., 2011 ; Spiller et al., 2011 ) These items are often labeled “not for

human consumption”, “research chemicals” or “for external use only”

as a way also to circumvent legal restrictions ( DEA, 2014 ; Fratantonio

et al., 2015 ; Ross et al., 2011 ; Schneir et al., 2014 ) A number of

synthetic cathinones were made illegal in the United States beginning

in 2011 ( DEA, 2017, 2013, 2011 ), as well as in Europe and many other nations during this period, which eliminated the “legal” sale of these drugs at “brick and mortar” stores, but internet sales persist Because of their initial legal status, they were also known as “legal highs” and have often been presumed by users to be safe alternatives to other popularly abused stimulants, e.g., cocaine and amphetamine ( DEA, 2014 ; Prosser and Nelson, 2012 ) Further, each product packet could contain differing amounts of drug, or even types of drugs, than specified on their labels, meaning users may not always know what they are consuming or how much ( Brandt et al., 2010 ; Schneir et al., 2014 ; Spiller et al., 2011 ) This problem continues, of course, now that these drugs are generally illegal, but this is certainly not limited to the synthetic cathinones Indeed, an analysis of hair samples from self-reported “ecstasy” (3,4-methylene- dioxymethamphetamine; MDMA) users found the presence of a wide variety of cathinones and other amphetamine derivatives ( Kalasinsky

et al., 2004 ; Palamar et al., 2016 ) Many of these individuals did not test positive for MDMA at all, but did test positive for one or more cathinones, especially methylone and butylone.

One of the issues with increased synthetic cathinone use, either knowingly or unknowingly, is the reported potential of these com- pounds for adverse effects that can include agitation, combative violent behavior, tachycardia, palpitations, chest pain, hallucinations, para- noia, confusion, myoclonus, hypertension, mydriasis, vomiting, hy- perthermia, seizures and death ( DEA, 2014 ; James et al., 2011 ;

Marinetti and Antonides, 2013 ; Spiller et al., 2011 ) These drugs itially began to appear in reports from the Centers for Disease Control (CDC) and emergency rooms across the United States in 2010, at which time the three primary cathinone products detected were 3,4-methy- lenedioxypyrovalerone (MDPV), 4-methylmethcathinone (mephedrone;

in-4-MMC), and 3,4-methylenedioxymethcathinone (methylone; MDMC) ( Karch, 2015 ) MDPV was initially the most prevalent cathinone found

in “bath salt” products in the United States, while in Europe these compounds tended to contain mephedrone ( German et al., 2014 ) The

Fig 1 Chemical structures of amphetamines and synthetic cathinones (and their common pharmacophore) generated by lengthening of the alkyl chain, expansion of

the nitrogen terminus and/or ring substitution Synthetic cathinones have an oxygen addition at the β-carbon position (β-ketone).

2

In 2016, the rate that new NPS were being introduced was on the order

of one new compound per week ( EMCDDA, 2017 ) Although the number of new drugs being introduced had slowed by 2017, there is no evidence that overall NPS availability has changed ( EMCDDA, 2017 ).

1.1 Background: the synthetic cathinones

The present review focuses on one class of NPS, the synthetic cathinones Cathinone itself is a naturally-occurring psychoactive

compound found in the khat plant (Catha edulis), a small leafy green

shrub native to East Africa and the Arabian Peninsula ( Capriola, 2013 ;

Coppola and Mondola, 2012 ; DeRuiter et al., 1994 ) Cathinone is at its highest concentrations in young and fresh khat leaves, and it rapidly degrades as the leaves begin to wilt (Glennon et al., 1995; Kalix, 1992 ).

Khat leaves are either chewed or brewed in teas for their stimulant effects, and its use was initially reported in areas in which the small

Catha edulis tree naturally grows, e.g., Kenya and Ethiopia (Coppola and Mondola, 2012 ; DeRuiter et al., 1994 ; Kalix, 1992 ).

Cathinone, the β-ketone analogue of amphetamine, is often referred

to as a “natural amphetamine” due to its similar chemical structure and behavioral effects (see Fig 1 ) Synthetic cathinones were originally marketed using other labels to avoid regulatory controls and were in- itially sold as “bath salts”, although the terms “plant food”, “carpet cleaner” or “stain remover” have also been used to hide their actual intended use as intoxicants ( Fratantonio et al., 2015 ; Schneir et al.,

2014 ) In the early 21 st century, these products could easily be chased over the internet or in small physical retail locations such as

pur-“head shops” or “smart shops”, smoke shops, convenience stores, gas stations and adult book stores ( Benschop et al., 2017 ; DEA, 2014 ; Ross

et al., 2011 ; Spiller et al., 2011 ) These items are often labeled “not for human consumption”, “research chemicals” or “for external use only”

as a way also to circumvent legal restrictions ( DEA, 2014 ; Fratantonio

et al., 2015 ; Ross et al., 2011 ; Schneir et al., 2014 ) A number of

in 2011 ( DEA, 2017, 2013, 2011 ), as well as in Europe and many other nations during this period, which eliminated the “legal” sale of these drugs at “brick and mortar” stores, but internet sales persist Because of their initial legal status, they were also known as “legal highs” and have often been presumed by users to be safe alternatives to other popularly abused stimulants, e.g., cocaine and amphetamine ( DEA, 2014 ; Prosser and Nelson, 2012 ) Further, each product packet could contain differing amounts of drug, or even types of drugs, than specified on their labels, meaning users may not always know what they are consuming or how much ( Brandt et al., 2010 ; Schneir et al., 2014 ; Spiller et al., 2011 ) This problem continues, of course, now that these drugs are generally illegal, but this is certainly not limited to the synthetic cathinones Indeed, an analysis of hair samples from self-reported “ecstasy” (3,4-methylene- dioxymethamphetamine; MDMA) users found the presence of a wide variety of cathinones and other amphetamine derivatives ( Kalasinsky

et al., 2004 ; Palamar et al., 2016 ) Many of these individuals did not test positive for MDMA at all, but did test positive for one or more cathinones, especially methylone and butylone.

One of the issues with increased synthetic cathinone use, either knowingly or unknowingly, is the reported potential of these com- pounds for adverse effects that can include agitation, combative violent behavior, tachycardia, palpitations, chest pain, hallucinations, para- noia, confusion, myoclonus, hypertension, mydriasis, vomiting, hy- perthermia, seizures and death ( DEA, 2014 ; James et al., 2011 ;

Marinetti and Antonides, 2013 ; Spiller et al., 2011 ) These drugs itially began to appear in reports from the Centers for Disease Control (CDC) and emergency rooms across the United States in 2010, at which time the three primary cathinone products detected were 3,4-methy- lenedioxypyrovalerone (MDPV), 4-methylmethcathinone (mephedrone; 4-MMC), and 3,4-methylenedioxymethcathinone (methylone; MDMC) ( Karch, 2015 ) MDPV was initially the most prevalent cathinone found

in-in “bath salt” products in-in the United States, while in-in Europe these compounds tended to contain mephedrone ( German et al., 2014 ) The

Fig 1 Chemical structures of amphetamines and synthetic cathinones (and their common pharmacophore) generated by lengthening of the alkyl chain, expansion of

the nitrogen terminus and/or ring substitution Synthetic cathinones have an oxygen addition at the β-carbon position (β-ketone).

Molecular Formula: C11H15NO

C Stereoisomers

Mephedrone contains a chiral centre at the C-2 carbon of the propane sidechain,

so that two enantiomers exist: R-mephedrone and S-mephedrone

Due to the similarity with cathinone the S form is thought to be more potent than the R form

D Synthesis

The synthesis of mephedrone, mentioned as aminoethylcetone’, was first described by Saem de Burnaga Sanchez (1929) The main synthetic route involves -bromination of 4-methylpropiophenone followed

‘toluyl-alpha-monomethyl-by reaction of the resulting compound (4-methyl-2-bromopropiophenone) with methylamine hydrochloride and triethylamine in an acidic scavenger to produce 4- methylmethcathinone The reaction is then quenched with gaseous or aqueous hydrogen chloride providing the hydrochloride salt that needs to be recrystallised

The resulting product is always racemic

There is the potential for other synthetic routes including oxidation of the substituted ephedrine analogue (4-methylephedrine) with potassium permanganate

or potassium dichromate in a solution of diluted sulphuric acid The precursor can

be obtained in a specific enantiomeric form, ensuring that the synthesis is selective

stereo-Alternative synthetic methods, though more cumbersome, have been described in the literature such as the Hartung-Munch procedure

E Chemical description

Mephedrone (4-methylmethcathinone) is a beta-keto-amphetamine related to cathinone and methcathinone

Dạng tồn tại Công thức hóa

học

Khối lượng phân tử (g/mol)

Nhiệt độ nóng chảy (°C)

Nhiệt độ sôi (°C)

Mephedrone được bán phổ biến nhất dưới dạng tinh thể hoặc bột, nhưng cũng ở dạng viên nang hoặc viên Nó có thể có mùi đặc biệt mùi tanh đến mùi vani [1] Mephedrone là một trong hàng trăm loại chất ma túy được sản xuất hợp pháp đã được báo cáo trong những năm gần đây, bao gồm các hóa chất nhân tạo như cần sa tổng hợp và các chất bán tổng hợp như Metylhexaneamin Những loại thuốc này được phát triển chủ yếu để tránh bị kiểm soát bởi luật pháp chống lại các loại thuốc bất hợp pháp [3] Theo Trung tâm giám sát ma túy và nghiện ma túy châu Âu, việc tổng hợp Mephedrone lần đầu tiên được báo cáo vào năm 1929 bởi Saem de Burnaga Sanchez dưới tên 'toluyl-alpha-monomethylaminoethylcetone', nhưng 17 hợp chất này vẫn là một sản phẩm chưa được biết đến của giới hàn lâm cho đến năm 2003, khi nó được 'phát hiện lại' và được công bố bởi một nhà hóa học ngầm trên trang web The Hive, hoạt động với bút danh ‘Kinetic’ Mephedrone còn được gọi là 4-methylmethcathinone (4-MMC) hoặc 4-methylephedrone là một loại thuốc kích thích tổng hợp của amphetamine và cathinone Tên tiếng lóng bao gồm meph, drone, meo meo và bong bóng Nó được sản xuất tại Trung Quốc và tương tự về mặt hóa học với các hợp chất được tìm thấy trong nhà máy Khat ở miền đông châu Phi Nó có dạng viên hoặc bột, người dùng có thể nuốt, hít hoặc tiêm, tạo ra các hiệu ứng tương tự như MDMA, amphetamine và cocaine

- Năm 2004: Methylone xuất hiện trên thị trường bất hợp pháp tại Nhật Bản và Hà Lan

- Tháng 4/2010 tại Anh, Ủy ban tư vấn về lạm dụng ma túy (ACMD) tuyên bố mephedrone là một amphetamine theo tên khác

- Tháng 12/2010, mephedrone được kiểm soát ở nhiều nước châu Âu

7

- Tháng 7/2012 tại Hoa Kỳ, Tổng thống Barack Obama đã ký đạo luật

Liên bang cấm mephedrone

1.1.1.2 Alpha-PVP

Số thứ tự 187-IIC thuộc NĐ 73/2018/NĐ-CP Quy định các danh mục

chất ma túy và tiền chất [9]

Tên khoa học: 1-phenyl-2-(1-pyrrolidinyl)-1-pentanone

Tên khác: a-pyrrolidinopentiophenone; α-pyrrolidinovalerophenone

Nhiệt độ nóng chảy (°C)

Nhiệt độ sôi (°C)

Alpha-PVP là dẫn xuất pyrrolidine cathinone trong đó nitơ là một phần

của vòng pyrrolidine và chuỗi propyl được gắn vào carbon ở vị trí α

Alpha-PVP chia sẻ các đặc điểm cấu trúc này với pyrovalerone và

methylenedioxypyrovalerone (MDPV), cả hai đều là chất kích thích tâm thần

được kiểm soát theo Công ước của Liên hợp quốc về các chất hướng thần năm

1971

Muối hydroclorua của alpha-PVP được mô tả dưới dạng chất bột kết tinh

màu trắng Thông tin được cung cấp từ các vụ bắt giữ và các mẫu thu thập được

Page 8 of 32

-PVP HCl is a white crystalline powder

-PVP was not previously pre-reviewed or critically reviewed Preliminary data collected from literature and different countries indicated that this substance may

2 Chemistry

IUPAC Name: 1-Phenyl-2-(pyrrolidin-1-yl)pentan-1-one

CA Index Name: 1-Phenyl-2-(1-pyrrolidinyl)-1-pentanone

B Chemical Structure

Free base:

Note: Asterisk (*) refers to a chiral center

Molecular Formula: C15H21NO (free base)

Molecular Weight: 231.34 g/mol Melting point:

*

báo cáo bởi các Quốc gia Thành viên của Trung tâm giám sát ma túy và nghiện

ma túy châu Âu EMCDDA thường ghi nhận sự hiện diện của alpha-PVP ở dạng

bột và viên nén Alpha-PVP chứa một tâm lập thể do đó cho phép sự tồn tại của

Công thức cấu tạo:

Dạng tồn tại Công thức hóa

học

Khối lượng phân tử (g/mol)

Nhiệt độ nóng chảy (°C)

Nhiệt độ sôi (°C)

Axit C14H19NO3.HCl 285,8 238 – 241 -

N-Ethylpentylone là một loại thay thế cathinone và thuốc kích thích được

phát triển vào những năm 1960 N-ethylpentylone bị lạm nhiều do các tác dụng

kích thích và tác động đến hành vi của nó Cục Quản lý Thực thi Ma túy (The

Drug Enforcement Administration – DEA) đã báo cáo nhận dạng được 121 chất

cathinones trong nửa đầu năm 2017 và N-ethylpentylone chiếm khoảng 50%

trong số đó Dựa trên các trường hợp sử dụng N-ethylpentylone thì độc tính của

-carbon of the side chain gives rise to the

enantiomeric pair of (S)-N-ethylnorpentylone and (R)-N-ethylnorpentylone, respectively However, on the streets N-ethylnorpentylone is most likely available

as the racemic mixture

There is no specific information available about the routes of synthesis employed

for the N-ethylnorpentylone products circulating on the market Two procedures

described in a patent disclosed by the Boehringer Ingelheim pharmaceutical

company employed the N-alkylation of the primary amine precursor

2-amino-1-(2H-1,3-benzodioxol-5-yl)pentan-1-one (a) using ethyl iodide/NaHCO3 in 95% ethanol (step i) heated at reflux for 2 h (Figure 1A).3, 4 An alternative reaction step employed

an oxidation reaction using the

1-(2H-1,3-benzodioxol-5-yl)-2-(ethylamino)pentan-1-ol precursor (a) (Figure 1B) using a chromic acid-pyridine complex where the reaction mixture was left to stand over night.4 Further details about the preparation

of the precursors have not been disclosed However, one convenient standard procedure frequently used for the synthesis of cathinones that might also be

employable for the preparation of N-ethylnorpentylone (Figure 1C) could include

-bromination (step i) of the 1-(2H-1,3-benzodioxol-5-yl)pentan-1-one precursor (a) and formation of the 1-(2H-1,3-benzodioxol-5-yl)-2-bromopentan-1-

OO

HNO

*

nó xuất hiện ảnh hưởng xấu đến mọi hệ thống cơ quan: ngừng tim do tiêu cơ

tim, suy thận, suy gan do thiếu máu do chấn thương não và tử vong

N-Ethylpentylone được báo cáo là một loại “thuốc thiết kế” mới lạ ở một

số quốc gia bao gồm Nam Phi, New Zealand, Hoa Kỳ và Úc Năm 2018, N

-ethylpentylone là loại thuốc phổ biến nhất thuộc nhóm cathinone được xác định

trong các cơn động kinh của Cục Quản lý Thực thi Ma túy (DEA) Đến 2018,

N-ethylpentylone đã chiếm 62% trong các 327 hoạt chất cathinone tổng hợp

được phát hiện bởi DEA, là loại cathinonen tổng hợp phổ biến nhất mặc dù đến

2020 nó chỉ chiếm 19% nhưng vẫn là loại phổ biến thứ hai sau Eutylone chiếm

58% [13] Tại Hoa Kỳ, N-ethylpentylone là một chất bị kiểm soát Danh mục I

Công thức cấu tạo:

Dạng tồn tại Công thức hóa

học

Khối lượng phân tử (g/mol)

Nhiệt độ nóng chảy (°C)

Nhiệt độ sôi (°C)

Note: the ending 1-pentanone may also be replaced with pentan-1-one

B Chemical Structure Free base:

Note: Asterisk (*) refers to a chiral centre

Molecular Formula: C16H 21 NO 3 (base)

Molecular Weight: 275.35 g/mol Melting point: 229-231 °C hydrochloride salt (isopropanol/diethyl ether),2,3 238-

239 °C hydrochloride salt.4

Boiling point: Fusion point:

C Stereoisomers

The presence of a chiral centre at the -carbon of the side chain gives rise to the

enantiomeric pair of S-MDPV and R-MDPV, respectively Currently, it appears

that data about their optical rotation or potential to display distinguishable pharmacological properties have not been published MDPV is most likely to be available as the racemic mixture

D Synthesis

A key procedure used for MDPV includes the -bromination (step i) of the pentan-1-one precursor (a) and formation of the 2-bromopentan-1-one intermediate (b) Reaction with pyrrolidine (step ii) gives MDPV (c) which may then be converted into a range of salts The ketone species (a) may be obtained

from a number of precursors including benzo[d][1,3]dioxole, i.e

1,2-(methylenedioxy)benzene One of several alternatives may include the oxidation

of the ephedrine-type 2-(pyrrolidin-1-yl)pentan-1-ol precursor as well 2,3,5,6

Methylenedioxypyrovalerone (MDPV) là một chất kích thích thuộc nhóm cathinone hoạt động như một chất ức chế tái hấp thu norepinephrinedopamine [14,15] Nó được phát triển lần đầu vào những năm

1960 bởi một nhóm nghiên cứu tại Boehringer Ingelheim MDPV vẫn là một chất kích thích ít được biết đến cho đến khoảng năm 2004 khi nó được bán dưới dạng “thuốc thiết kế” Cho đến khi bị cấm vào năm 2011, các sản phẩm có chứa MDPV và được dán nhãn là “muối tắm” đã được bán dưới dạng thuốc kích thích

Muối hydrochloride tồn tại dưới dạng bột tinh thể rất mịn, nó có tính hút

ẩm và do đó có xu hướng hình thành các cục giống như đường bột Màu sắc của nó có thể từ màu trắng tinh khiết đến màu vàng nâu và có mùi nhẹ hoặc nồng

1.1.2 Phân loại cathinone tổng hợp

Cấu trúc của tất cả các cathinone tổng hợp đều có nguồn gốc từ cathinone

tự nhiên và chúng có thể được coi là dẫn xuất phenylalkylamine, có cấu trúc giống với phân tử của amphetamine với một nhóm cacbonyl ở vị trí α của chuỗi bên liền kề với vòng thơm Ngày nay, các dẫn xuất của cathinone có thể được

chia thành bốn nhóm Nhóm 1 bao gồm các hợp chất N-alkyl hoặc những hợp

chất có nhóm thế alkyl hoặc halogen ở bất kỳ vị trí nào có thể có của vòng thơm Phần lớn các cathinone tổng hợp đầu tiên thuộc nhóm này, và chúng bao gồm Ethcathinone, Ephedrone, Mephedrone, Flephedrone, Buphedrone và Pentedrone Nhóm 2 bao gồm các hợp chất được thế metylenedioxy bằng các nhóm thế ở bất kỳ vị trí nhất định nào của vòng thơm, chẳng hạn như Metylone, Pentylone và Butylone Về cấu trúc và tác dụng dược lý, các hợp chất này khá giống với 3,4-Methylenedioxymethamphetamine (MDMA) Cathinone từ

nhóm 3 là các chất tương tự của cathinone tự nhiên với nhóm thế

N-pyrrolidinyl, và những hợp chất này hiện đang được gặp nhiều nhất trên thị trường “thuốc thiết kế” Các hợp chất bao gồm cả nhóm thế metylenedioxyl và

N-pyrolidinyl thuộc nhóm 4 cathinone tổng hợp

1.1.3 Một số cathinone tổng hợp điển hình

Cathinone tổng hợp xuất hiện lần đầu tiên vào thập kỷ thứ ba của thế kỷ

XX, chỉ cho mục đích y học (điều trị bệnh nhân parkinson, béo phì hoặc trầm cảm), nhưng vào đầu thế kỷ XXI, chúng bắt đầu được dùng để giải trí thay thế cho các loại thuốc được kiểm soát Sau năm 2000, hai đại diện tiên phong là CAT (methcathinone) và 4-MMC (mephedrone, 4-methylmethcathinone), tiếp theo là Methylone và MDPV của nhóm này nổi lên trên thị trường bất hợp pháp Ngay sau khi xuất hiện, các đặc điểm hóa học và thần kinh đầy đủ của các hợp chất này đã được nhận ra; nhưng ở nhiều quốc gia, chúng trở thành bất hợp pháp Các nhà hóa học tổng hợp bí mật bắt đầu sửa đổi cấu trúc của chúng để thu được các chất tương tự mới Nhờ đó, các cathinone mới được tổng hợp làm thuốc thay thế, bao gồm Butylone, Ethylone, Buphedrone, và một chất tương

tự của chất sau: Pentedrone nhanh chóng được thay thế bằng đồng phân cấu tạo

của nó, 4-MEC (4-methyl-N-etylcathinone) Cũng trong khoảng thời gian này,

cấu trúc hóa học của Mephedrone đã được sửa đổi bằng cách đưa các nhóm thế mới vào vòng thơm; năm 2009, 4-FMC (Flephedrone, 4-fluoromethcathinone)

và đồng phân vị trí của nó 3-FMC (3-fluoromethcathinone) xuất hiện Cùng với Pentrone, cathinone tổng hợp thế hệ thứ hai, α-PVP (α-pyrrolidinopentiophenone) đã xuất hiện, thuộc cùng một nhóm

Các chất cathinone tổng hợp thường tồn tại ở dạng chất bột màu trắng, một số ít có thể có các màu sắc khác (Ví dụ: Mephedrone thường có màu trắng pha lê hoặc màu vàng pha lê với một mùi đặc trưng riêng)

Một số chất ma tuý nhóm cathinone tổng hợp (a) Eutylone, (b) Ethylnorpentylone, (c) Muối tắm, (d) Lá Khat được thể hiện trong mẫu viên nén, dạng bột và lá trong Hình 1.2

N-(a) (b)

Hình 1.2 Một số chất ma tuý nhóm cathinone tổng hợp (a) Eutylone, (b)

N-Ethylnorpentylone, (c) Muối tắm, (d) Lá Khat

1.2 CÁC KỸ THUẬT XỬ LÝ MẪU TRONG PHÂN TÍCH MA TUÝ

Trước khi phân tích các chất ma túy tổng hợp trong mẫu viên nén bằng sắc ký khí khối phổ thường phải sử dụng các kỹ thuật chiết mẫu, làm sạch mẫu Mục đích của chiết và làm sạch là tách chất ma túy ra khỏi mẫu viên nén, loại một số tạp chất trong mẫu viên nén có ảnh hưởng đến quá trình phân tích làm tăng độ nhạy của phép phân tích, phù hợp hơn với điều kiện phân tích sắc ký Một số các kỹ thuật sử dụng là chiết lỏng lỏng, chiết pha rắn, vi chiết pha rắn

1.2.1 Kỹ thuật chiết lỏng – lỏng

Chiết lỏng – lỏng là kỹ thuật đã được sử dụng từ rất lâu trong phòng thí nghiệm, được dùng rất phổ biến để chuyển chất phân tích hòa tan trong một dung môi hoặc mẫu dạng lỏng sang 1 dung môi thứ hai không hòa tan trong dung môi thứ nhất [22, 24] Các dung môi thường sử dụng để chiết các chất ma túy tổng hợp là ethylacetat, chloroform, diclomethan, aceton…hoặc có thể kết hợp dung môi theo tỷ lệ thích hợp làm tăng hiệu suất chiết Dịch chiết sau đó được tinh khiết hoá bằng các chất hấp phụ làm sạch khác nhau như silicagel, florisil, nhôm oxit, C18…., tuỳ từng đối tượng mẫu mà chọn các chất hấp phụ khác nhau Phương pháp này đơn giản nhưng tốn dung môi, thời gian phân tích

và có ảnh hưởng nguy hại đến con người do sử dụng các dung môi chiết

1.2.2 Kỹ thuật chiết pha rắn

Chiết pha rắn (SPE) là kỹ thuật xử lý mẫu dựa trên nguyên tắc của sắc

ký lỏng nhằm loại các chất ảnh hưởng của nền hoặc làm giàu các chất cần phân tích trước khi tiến hành phân tích [20, 21, 22]

Kỹ thuật này dùng để chiết trực tiếp mẫu lỏng hoặc làm sạch chất phân tích đã được chiết bằng dung môi theo kỹ thuật khác Kỹ thuật SPE dùng để làm giàu mẫu Thông thường nồng độ chất phân tích trong mẫu quá thấp không phù hợp cho việc phân tích GC do đó cần phải sử dụng kỹ thuật SPE để làm giàu chất phân tích đến mức nào đó đủ để phát hiện cũng như loại bỏ tạp chất không quan tâm ra khỏi chất phân tích

Kỹ thuật chiết pha rắn có sự thay đổi lớn trong một số những năm gần đây như các loại chất hấp phụ dùng cho mẫu sinh học tăng lên rất nhiều, có khả năng tự động hóa Một số nhà sản xuất đã đưa ra thiết bị có khả năng tự động hóa trong quá trình chuẩn bị mẫu dịch sinh học

* Cơ chế chiết: Tương tự sắc ký lỏng gồm pha thuận, pha đảo và trao đổi

ion Pha tĩnh thường dùng là silicagel, Florisil®, oxit nhôm, C8, C18, …

* Áp dụng: Sử dụng SPE để chiết, làm sạch và làm giàu chất phân tích

hiện rất phổ biến, SPE được sử dụng để chiết và làm sạch hóa chất bảo vệ thực vật, các chất ma túy, các loại thuốc … từ các mẫu nước tiểu, máu, dược liêu…

Để làm sạch mẫu bằng SPE thường qua 4 bước

Bước 1- Điều kiện hoạt hóa cột (luyện cột): Luyện cột chiết pha rắn nhằm

hoạt hóa cột chuẩn bị nhận mẫu

Bước 2- Chuyển mẫu vào cột chiết: Chuyển mẫu chiết lên cột, sau đó sử

dụng áp suất giảm hoặc để mẫu tự chảy với tốc độ khoảng 1-3 ml/phút tùy thể tích cột

Bước 3- Loại tạp chất: Sử dụng dung môi hoặc hỗn hợp dung môi thích

hợp để rửa giải tạp chất bẩn ra trước,

Bước 4- Rửa giải hợp chất cần phân tích: Sử dụng lượng nhỏ dung môi

hữu cơ mà nó chỉ rửa giải hay chiết các hợp chất quan tâm và để lại tạp chất không loại được trong quá trình rửa

Hình 1.3 Các bước tiến hành chiết pha rắn

Kỹ thuật chiết pha rắn có những ưu điểm sau:

- Chất phân tích được thu hồi cao và nhiễm bẩn ít

- Lượng dung môi dùng ít, do đó tiết kiệm kinh phí và ít ảnh hưởng đến người làm

- Thời gian xử lý mẫu nhanh, có thể làm nhiều mẫu cùng lúc

- Dễ tự động hóa quá trình phân tích

- Tính chọn lọc tốt

1.2.3 Kỹ thuật vi chiết pha rắn

Kỹ thuật vi chiết pha rắn (SPME) dựa trên cơ chế hấp phụ của chất phân tích từ pha nước hoặc pha khí lên sợi pha tĩnh được phủ hay tẩm chất hấp phụ như polydimethylsiloxan [14, 15]

Vi chiết pha rắn là kỹ thuật chiết mới phát triển, trong đó, những chất phân tích được hấp phụ trực tiếp từ mẫu trên đầu sợi silica được phủ pha tĩnh thích hợp Quá trình hấp phụ trên sợi xảy ra trong nền mẫu hoặc trong khoảng

không gian hơi trên mẫu Việc chiết dựa trên sự phân tách chất phân tích giữa pha tĩnh và nền mẫu Chất phân tích được hấp phụ trên sợi cho đến khi đạt tới cân bằng Sợi sau đó được đưa vào trong buồng tiêm mẫu của máy sắc ký khí (GC), tại đó, nó được đun nóng và những chất phân tích được giải hấp bằng nhiệt

Trong vài năm gần đây, có nhiều nghiên cứu ứng dụng SPME, và kỹ thuật này ngày càng được sử dụng nhiều Ban đầu SPME chỉ được thực hiện với những mẫu nước Gần đây, SPME thể hiện khả năng ứng dụng cao khi phân tích những mẫu sinh học như nước tiểu

1.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CATHINONE TỔNG HỢP

1.3.1 Phản ứng màu và phương pháp thử nghiệm vi tinh thể

Phản ứng màu được sử dụng để nhận biết nhanh các mẫu, xác định sự có mặt của chất ma túy hay không Phản ứng màu thường được thực hiện trong phòng thí nghiệm giám định trước khi phân tích trên các thiết bị hoặc ngay tại hiện trường bởi các cán bộ thực thi pháp luật trước khi gửi mẫu tới phòng thí nghiệm giám định Một phản ứng màu thường được thực hiện bằng cách lấy 1 lượng nhỏ mẫu (1-5mg) vào đĩa lõm, thêm 1 hoặc 2 giọt thuốc thử và quan sát màu tạo ra Màu xuất hiện đầu tiên thường là màu quan trọng nhất Một đáp ứng yếu có thể bị nhạt màu dần khó nhận biết Khi kết quả phản ứng màu âm tính có thể tin tưởng rằng mẫu thử không có chất ma túy cần tìm Trong trượng hợp kết quả dương tính, cần làm tiếp các phương pháp phân tích khác để khẳng định chắc chắn Vì phản ứng màu chỉ là kết quả thử sơ bộ Một số chất không nằm trong danh mục ma túy cũng có thể cho kết quả phản ứng màu gần giống chất ma túy

Phương pháp thử nghiệm vi tinh thể (microcrystal test) là phương pháp nhanh, đơn giản và đặc biệt nhạy để xác định các chất cathinone tổng hợp Phương pháp dựa trên sự hình thành tinh thể do phản ứng của chất cần phân tích đối với thuốc thử, sau đó các tinh thể được phân tích bằng kính hiển vi và

so sánh với mẫu tinh thể chuẩn Ánh sáng phân cực thường được sử dụng tương ứng với quy trình áp dụng Mẫu chuẩn có thể là ảnh của các vi tinh thể hoặc

chất chuẩn so sánh của loại ma tuý đã được phân tích tương tự [8] Thuốc thử thường được sử dụng là dung dịch thuỷ ngân chloride (mercury chloride) với nồng độ 10 mg/mL và dung dịch chuẩn cũng thường có nồng độ 10 mg/mL

1.3.2 Phương pháp sắc ký lớp mỏng

Sắc ký lớp mỏng (Thin Layer Chromatography – TLC) là một phương pháp hóa lý dùng để phân chia hỗn hợp những chất khác nhau trên một lớp mỏng hấp thụ bằng cách triển khai trong một hệ dung môi quy định Chất hấp phụ là một lớp mỏng được chế tạo từ một loại bột mịn và gắn trên một bản mỏng phẳng (tấm kính hoặc miếng nhôm hoặc miếng nhựa phẳng) Quá trình tách hỗn hợp các chất bằng sắc ký lớp mỏng xảy ra khi cho pha động (hệ dung môi) chuyển qua lớp mỏng dung môi đi lên nhờ tác dụng của lực mao dẫn, chất

có thể khuếch tán theo cả hai chiều dọc, ngang đối với phương chuyển động của dung môi, do đó vùng chất mở rộng theo cả chiều dọc và chiều ngang Trong quá trình chuyển động qua chất hấp phụ, do hệ số phân bố khác nhau, các cấu tử được dịch chuyển trên lớp mỏng, theo hướng pha động với những tốc độ khác nhau, nhờ đó thu được một sắc đồ trên lớp mỏn Giới hạn phát hiện cao do đó cần lượng mẫu phân tích lớn, mẫu có nồng độ các chất phân tích cao, phương pháp này rất khó cho chúng ta biết được chính xác là chất gì, độ chính xác thấp khi dùng để định lượng Do phát hiện chất bằng thuốc thử hiện mầu nên dễ phản ứng chéo giữa các chất có cùng nhóm chức TLC giúp tách sắc ký

và xác định các thành phần khi sử dụng chất chuẩn so sánh nhưng TLC không thể xác định được cấu trúc của các loại ma tuý Do vậy, TLC thường được áp dụng đồng thời với các phương pháp khác để xác định loại ma tuý [8]

bơm qua cửa bơm vào cột tách vào bị chuyển sang dạng khí, chung sẽ bị dòng khí mang “quét” theo vã sẽ đi qua cột tách với tốc độ khác nhau và cuối cùng tới bộ phận dò tìm (detector) Ở bộ phận dò tìm, dù theo bất cứ cơ chế nào, các tín hiệu của chất tách đều được xử lý dưới dạng sắc ký đồ bao gồm các “tam giác nhọn” gọi là pic Thời gian từ khi bơm mẫu đến khi đạt tới cực đại của pic gọi là thời gian lưu (tR), đại lượng này đặc trưng cho một chất nhất định và dùng để định tính chất đó Diện tích hoặc chiều cao của pic tỉ lệ thuận với lượng chất được tách và dùng để tính toán đưa ra kết quả định lượng

Detector ion hóa ngọn lửa (FID): là loại detector có độ nhạy cao và

khoảng tuyến tính rộng và được ứng dụng trong thực tế nhiều nhất Nó đáp ứng với tất cả các chất hữu cơ chứa liên kết carbon hydro, trừ acid formic Độ đáp ứng của detector FID phụ thuộc vào số nguyên tử carbon trong phân tử, nhưng

khi có mặt nitơ hoặc oxy trong phân tử thì độ đáp ứng sẽ giảm

Nguyên tắc làm việc của detector FID là dựa trên sự biến đổi độ dẫn điện của ngọn lửa hydro đặt trong một điện trường khi có các chất hữu cơ chuyển qua Nhờ nhiệt độ cao của ngọn lửa hydro, các chất hữu cơ đi vào detector bị

bẻ gãy mạch, bị ion hóa nhờ có oxy của không khí để tạo thành các ion trái dấu tương ứng Các ion này được chuyển về các bản điện cực trái dấu nằm ở hai phía của ngọn lửa Dòng ion đó được giảm áp trên một điện trở có trị số rất cao

và độ giảm hiệu điện thế này được khuếch đại và ghi nhận lại

Phương pháp sắc ký khí detector ion hóa ngọn lửa (FID), Detector Nitơ phốt pho (NPD) và MSD thường được sử dụng do có ưu điểm là pha động là khí mang có giá thành thấp, độ phân giải của cột mao quản lớn, có thể phân tích được nhiều chất cùng một lúc Tuy nhiên khi phân tích các mẫu ma túy tổng hợp thường phải dẫn xuất để tăng khả năng bay hơi của chất, tăng độ nhạy,

…, Khi phân tích với detector FID, NPD, kết quả chỉ cho dưới dạng sắc ký đồ, thông tin thu được là thời gian lưu và diện tích píc, không có phổ khối do đó

độ chính xác không cao Detector MS có độ chính xác cao và thường được dùng

để khẳng định kết quả cuối cùng

1.3.4 Phương pháp sắc ký khí khối phổ (GC-MS)

Phương pháp phân tích sắc ký khí detector khối phổ (GC-MS) là một phương pháp phân tích hóa lý được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành khoa học hiện nay như y dược học, hóa học, hình sự, môi trường Đây là phương pháp phân tích hiện đại, có độ chính xác cao thường được dùng để khẳng định các kết quả cuối cùng của phép phân tích lượng vết [14, 17-19]

Thiết bị phân tích sắc ký khí khối phổ gồm có thiết bị sắc ký khí kết nối với detector khối phổ Mẫu sau khi được tách trên cột phân tích của thiết bị sắc

ký khí sẽ được detector khối phổ (MSD) nhận biết và cho ra kết quả dưới dạng sắc ký đồ và phổ khối Kết quả nhận biết của detector khối phổ có ưu điểm hơn các detector khác là ngoài việc cho thông tin về thời gian lưu, diện tích píc của chất thì còn cho thông tin về phổ khối lượng của chất, từ đó sẽ giúp cho định tính các chất chính xác hơn hay so sánh với thư viện phổ để phát hiện ra các chất cần thiết khác

Sắc ký khí khối phổ (GC-MS) là một phương pháp ghép nối được sử dụng phổ biến trong phân tích các loại mẫu ma tuý quan trọng của khoa học hình sự, thường được dùng để xét nghiệm khẳng định các cathinone Phương pháp này cung cấp hai phương diện phân tích độc lập gồm tách sắc ký và các

dữ liệu phân mảnh khối Hiện nay, có nhiều các loại thiết bị sẵn có trên thị trường giúp cho quá trình phân tích có thể sử dụng các cột tách mao quản phân tích tiêu chuẩn [20] Hơn nữa, theo nguyên lý của “Hoá học phân tích xanh”, các phương pháp ghép nối GC và MS là tiềm năng và hiệu quả nhát bởi pha động trong GC là khí, không gây ra ô nhiễm môi trường và cũng ít sử dụng dung môi độc hại [21]

Như vậy đề tài sử dụng phương pháp sắc ký khí khối phổ sẽ giúp cho việc định tính, định lượng các chất ma túy tổng hợp một cách chính xác dựa vào kỹ thuật phân tích lựa chọn các mảnh phổ khối của từng chất (SIM), mảnh phổ lựa chọn để phân tích phải có tính chất đặc trưng và là mảnh có tín hiệu cao nhất Kỹ thuật phân tích quét (scan) của khối phổ cho phép thu nhận toàn

bộ các mảnh phổ khổi của chất phân tích thể hiện trên từng píc, dựa vào thư viện phổ sẽ cho chúng ta biết được píc đó là chất gì, như vậy kỹ thuật scan sẽ

cho phép phát hiện một số chất chuyển hóa trong các giai đoạn khác nhau sau

khi sử dụng ma túy tổng hợp

1.3.3.1 Cấu tạo của hệ thống sắc ký khí khối phổ

Cấu tạo của thiết bị sắc ký khí (GC) khối phổ (MS) gồm các bộ phận như sau:

1: Nguồn khí mang

2: Bơm chân không

3: Buồng bơm mẫu

4: Lò điều nhiệt

5: Cột tách sắc ký

6: Detector MS

7: Thiết bị thu nhận và xử lý tín hiệu

Hình 1.4 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị sắc ký khí khối phổ (GC-MS)

Nguồn khí mang: Thiết bị sắc ký khí kết nối detector khối phổ chỉ sử

dụng khí trơ là heli hoặc hydro Các khí này có độ tinh khiết cao (99,999%), nguồn khí phải có van điều chỉnh áp suất và phải được nối với các hệ thống lọc khí trước khi vào thiết bị sắc ký Với khí hydro hiện nay thường có máy sinh khí, còn khí heli vẫn được nạp trong chai Nguồn khí mang này dùng để tách các cấu tử trong cột sắc ký và tốc độ dòng khí được điều khiển bằng điện

Bơm chân không: Có nhiệm vụ tạo môi trường chân không trong buồng

ion hóa mẫu đạt khoảng 10-5 torr trong MSD Thiết bị sắc ký trước đây sử dụng

2 bơm gồm sơ cấp và thứ cấp do đó thời gian đạt được áp suất làm việc mất dài hơn 2 giờ Hiện nay các nhà sản xuất sử dụng bơm turbo do đó thời gian đạt được áp suất làm việc nhanh hơn rất nhiều

Cột sắc ký khí: Là bộ phận rất quan trọng của thiết bị sắc ký, được thể

hiện thông qua khả năng lưu giữ và tách các chất trong mẫu phân tích Cột phân tích hay được ví như là trái tim của hệ thống sắc ký khí Có hai loại cột phổ biến là cột nhồi và cột mao quản Cột nhồi thường có kích thước đường kính lớn hơn nhưng độ dài lại ngắn hơn cột mao quản, do đó khả năng tách chất cũng như hiệu quả phân tích của cột nhồi thấp hơn cột mao quản rất nhiều Do vậy, ngày nay phần lớn các cột GC được sử dụng là cột mao quản

Các thông số quan trọng của cột phân tích mao quản gồm có: thành phần

và độ dày pha tĩnh, đường kính trong của cột, chiều dài cột Tùy theo tính chất của các chất phân tích mà sẽ lựa chọn cột sao cho phù hợp Cột phân tích có độ phân cực cao như HP-inowax, DB-wax, … thường là các loại cột chứa pha tĩnh

là polyethylene glycol, hoặc có thêm các thành phần khác như nitroterephthalic… Các loại cột có độ phân cực thấp như HP-1, HP5, …thường

là chứa pha tĩnh dimethylpolysiloxane hoặc có thêm các thành phần là phenyl…

Lò điều nhiệt: Là bộ phân gia nhiệt cho cột tách sắc ký giúp cho các cấu

tử tách ra trong cột sắc ký, quá trình tách sắc ký ngoài việc dựa vào yếu tố là dòng khí mang, bản chất pha tĩnh còn dựa vào tốc độ gia nhiệt của lò Lò điều nhiệt được điều khiển bằng nút trực tiếp hoặc phần mềm trên máy tính, bên trong lò điều nhiệt còn có sensor nhiệt

Detector khối phổ (MSD): Hoạt động của detector khối phổ dựa trên

nguyên tắc bẻ gẫy phân tử chất phân tích thành các mảnh ion có tỷ số m/z xác định và đặc trưng cho chất phân tích Có hai loại kỹ thuật ion hóa mẫu là ion hóa điện tử (EI) và ion hóa hóa học Kỹ thuật EI được sử dụng phổ biến, đơn giản hiện nay

Khi mẫu ở dạng khí đi vào vùng ion hóa, tại đây mẫu tương tác với chùm electron có nguồn năng lượng cao cỡ 70 eV để tạo ra các electron thứ cấp mang điện tích dương và một số phân mảnh nhỏ hơn của phân tử Sau quá trình ion hóa, các ion sẽ được thu nhận bởi một lăng kính mang điện dẫn vào trong bộ

phân tích khối Các ion khác nhau sẽ được phân tách do sự khác nhau về tỷ số khối lượng hạt trên điện tích (m/z) Sau khi các ion tạo thành đã được tách, detector (thường là bộ nhân điện tử loại dynod liên tục), được sử dụng để “đếm” các ion, hình thành nên phổ khối Ion từ bộ phân tích khối va chạm vào bề mặt bán dẫn của detector giải phóng các điện tử, cứ như thế sẽ nhân lên thành dòng thác điện tử, dẫn tới hệ số khuếch đại có thể tới 1 triệu lần

1.3.5 Phương pháp sắc ký lỏng (HPLC)

Sắc ký lỏng là kỹ thuật tách chất dựa trên cả hiện tượng vật lý và hóa học Trong quá trình sắc ký, trong cột sắc ký luôn xảy ra cân bằng động giữa pha tĩnh và pha động, nghĩa là sự vận chuyển và phân bố chất tan luôn được lặp đi lặp lại giữa hai pha Chất phân tích được di chuyển từng lớp qua pha tĩnh

từ đầu đến cuối cột sắc ký theo pha động với dòng chảy liên tục, tốc độ và thành phần nhất định, hay gradient Do tính chất và cấu trúc của mỗi phân tử chất tan

là khác nhau nên tốc độ di chuyển của mỗi chất cũng khác nhau Khi ở trong pha động, nó dịch chuyển theo tốc độ của dòng pha động, còn khi ở trên pha tĩnh nó lại bị pha tĩnh giữ lại trong một khoảng thời gian nhất định trong cột tách sắc ký, thời gian này phụ thuộc vào bản chất sắc ký của cột pha tĩnh, cấu trúc và tính chất của mỗi chất tan, đồng thời cũng phụ thuộc vào bản chất của thành phần pha động dung để rửa giải chất tan ra khỏi cột sắc ký Vì thế trong quá trình sắc ký có chất tan bị lưu giữ lâu, có chất tan bị lưu giữ ít trên cột Điều

đó dẫn đến kết quả có quá trình tách các chất xảy ra trên cột sắc ký

Tùy theo tính chất và hàm lượng chất phân tích, trong sắc ký lỏng người

ta đưa ra một số phương pháp cơ bản và mỗi phương pháp có đặc điểm riêng

về pha tĩnh và pha động, detector cũng như cách vận hành [22] sau:

1.3.6 Phương pháp sắc ký lỏng khối phổ (LC-MS/MS)

Sắc ký lỏng khối phổ là một kỹ thuật phân tích dựa trên sự kết hợp giữa khả năng phân tách các chất của hệ thống sắc ký lỏng và khả năng phân tích khối của detector khối phổ Chất phân tích ở pha lỏng sau khi ra khỏi cột sắc

ký được chuyển thành pha khí để ion hoá Sự kết hợp này tạo nên một hệ thống

có những ứng dụng rộng lớn trong phân tích [22]

Trong kỹ thuật sắc ký lỏng khối phổ, sắc ký lỏng hiệu năng cao có vai trò phân tách (một phần hoặc hoàn toàn) hoạt chất cần phân tích khỏi các thành phần tạp chất có trong nền mẫu, hạn chế số lượng các chất đồng rửa giải cùng với hoạt chất đi vào nguồn ion Do vậy, hiệu suất ion hóa được cải thiện góp phần làm tăng độ nhạy của phương pháp phân tích [23]

Tùy thuộc vào cấu tạo của chất phân tích và kỹ thuật ion hóa được sử dụng mà chất phân tích có thể bị nhiễm điện bề mặt tạo ra các tiểu phân tích điện hoặc bị phân mảnh, bẻ gẫy cấu trúc phân tử để hình thành các ion hoặc các tiểu phân mang điện có khối lượng nhỏ hơn Hỗn hợp các ion, tiểu phân mang điện hình thành ở nguồn ion, được gia tốc và chuyển đến bộ phận phân tích khối Dưới tác động của điện trường, các ion có khối lượng, điện tích khác nhau sẽ chuyển động với tốc độ và quỹ đạo khác nhau Do vậy, sau khi đi qua

bộ phận phân tích khối, các ion trong hỗn hợp sẽ được phân tách riêng thành từng loại Bộ phận phát hiện sẽ ghi nhận loại ion được lựa chọn thành từng vạch phổ tương ứng trên phổ đồ [24]

Năng lượng phân mảnh ion là một yếu tố quyết định sự phân mảnh của các hợp chất Quá trình phân mảnh đặc trưng cho cấu trúc của mỗi phân tử và

là cơ sở để nhận dạng, định danh, định tính và định lượng chất phân tích [24]

1.3.7 Phương pháp quang phổ hồng ngoại (IR)

Hiện nay với sự phát triển của khoa học công nghệ, có rất nhiều phương pháp trong phòng thí nghiệm Quang phổ hồng ngoại là một trong những ứng dụng giúp việc tìm hiểu thông tin về cấu trúc phân tử nhanh do không sử dụng những cách tính toán phức tạp

Quang phổ hồng ngoại (gọi tắt là quang phổ IR) là quang phổ được thực hiện ở vùng hồng ngoại của phổ bức xạ điện từ, có bước sóng dài hơn và tần số thấp hơn so với vùng ánh sáng nhìn thấy Nhiều kỹ thuât về quang phổ hồng ngoại dựa trên tính chất này, mà hầu hết dựa trên cơ sở của sự hấp thụ quang phổ

Cũng giống như tất cả các phương pháp quang phổ khác, quang phổ hồng ngoại có thể được sử dụng trong công tác xác định và nghiên cứu các hợp chất hóa học

1.4 NGUYÊN TẮC PHÂN TÍCH CATHINONE TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ KHỐI PHỔ (GC-MS)

Có hai chế độ trong phân tích GC-MS là quét toàn bộ các ion như SCAN hoặc chỉ lựa chọn một số ion giàu hay đặc trưng để quét (SIM) Chế độ SCAN thường dùng để định tính các chất chưa biết nhờ việc so sánh với thư viện phổ hoặc chất chuẩn hoặc dùng để xác định thời gian lưu của chất Hiện tại, các thiết bị GC-MS sử dụng máy tính có thể cập nhật trong thư viện phổ trên 350.000 chất Do mất một khoảng thời gian nhất định để quét toàn bộ các ion,

độ nhạy trong chế độ SCAN thường thấp hơn chế độ SIM Ở chế độ SIM, chỉ vài ion xác định được lựa chọn để quét, tốc độ thu thập số liệu sẽ nhanh hơn, tương ứng với khoảng thời gian của một píc sắc ký (1 giây), như vậy kết quả định lượng sẽ tốt hơn và độ nhạy được cải thiện nhiều

Ứng dụng: GC-MS thường được sử dụng để phân tích các chất hữu cơ

có khả năng bay hơi ở nhiệt độ dưới 350°C, có khối lượng phân tử nhỏ hơn 600

đvC

Ưu điểm: Kết hợp ưu điểm của cả GC và MS, tính năng phân tích nhanh

và độ phân giải cao của sắc ký khí được bảo toàn MS cung cấp độ nhạy cả phân tích định tính và định lượng ở mức ppb đến ppt Dữ liệu phân tích được lưu dữ đầy đủ ở dạng phổ khối

Nhược điểm: GC-MS là thiết bị phân tích đắt, vận hành phức tạp hơn sắc

ký khí thông thường

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM

2.1 HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ

2.1.1 Hóa chất

2.1.1.1 Chất chuẩn và nội chuẩn

- Một số chất chuẩn gồm: MDPV, Mephedrone, N-ethylpentylone, Alpha-PVP là có độ tinh khiết phân tích 99,5% của hãng Merck

- Chất nội chuẩn: docosane có độ tinh khiết phân tích 99,5% của hãng Merck

2.1.1.2 Dung môi và hoá chất khác

- Các dung môi gồm: methanol, ethyl acetate, dichlorometane, diethyl ether, chloroform, n-hexane, là các dung môi siêu tinh khiết phân tích dùng cho LC-MS của hãng Merck

- Các hoá chất khác bao gồm: axit hydrochloric, kali hydroxit, kali đihydrophosphat, đikali hydrophosphat…đều là các hoát chất tinh khiết phân tích của hãng Merck

- Nước đeion có điện trở suất > 18 MW-cm

2.1.1.3 Chuẩn bị các dung dịch phân tích và thuốc thử

- Dung dịch chuẩn:

+ Dung dịch chuẩn gốc cathinone 1 mg/mL (1000 mg/L): Cân chính xác

10 mg mỗi cathinone trên cân phân tích, hòa tan và định mức thành 10 mL bằng Methanol

+ Dung dịch chuẩn cathinone 100 mg/L: Lấy 1 mL dung dịch chuẩn gốc

1000 mg/L pha loãng thành 10 mL bằng dung môi Methanol

- Dung dịch nội chuẩn:

+ Dung dịch nội chuẩn gốc docosane 1000 mg/L: Cân chính xác 10 mg docosane trên cân phân tích, hòa tan trong n-hexane (lượng tối thiểu) và định mức thành 10 mL bằng hỗn hợp dung môi chloroform : Methanol (9:1)

+ Dung dịch nội chuẩn làm việc docosane 50 mg/L: Lấy 0,5 mL dung dịch nội chuẩn docosane 1000 mg/L pha loãng thành 10 mL bằng hỗn hợp dung môi chloroform : methanol (9:1)

- Mẫu trắng: Là mẫu chỉ có các thành phần của tá dược gồm: tinh bột, magie stearat, bột talc,… Hỗn hợp được đồng nhất hóa (nghiền thành bột mịn, trộn đều) và hòa tan trong dung dịch HCl 0,1M (tỷ lệ mẫu khoảng 1 – 5 mg bột/mL dung dịch), siêu âm hòa tan mẫu trong 30 phút Lọc bỏ phần không tan, thu dịch lọc

- Mẫu thực tế: Mẫu viên nén được đồng nhất hóa (nghiền thành bột mịn, trộn đều) và hòa tan trong dung dịch HCl 0,1M (tỷ lệ mẫu khoảng 1 – 5 mg bột viên/mL dung dịch), siêu âm hòa tan mẫu trong 30 phút Lọc bỏ phần không tan, thu dịch lọc

Pha dung dịch đệm phosphat có pH = 8 – 12 được từ các dung dịch

KH2PO4 0,5M, K2HPO4 0,5M và được hiệu chỉnh trên máy đo pH bằng các dung dịch HCl 0,1M và KOH 0,1M

2.2 ĐỐI TƯỢNG PHÂN TÍCH

- Chất phân tích: 04 mẫu viên nén nhóm ma túy cathinone sau: Mephedrone, Alpha-PVP, N-ethylpentylone và MDPV

- Mẫu nghiên cứu:

+ Mẫu trắng: Là mẫu chỉ chứa các thành phần của tá dược (không có hoạt chất cathinone) gồm: tinh bột, magie stearat, bột talc,

+ Mẫu trắng thêm chuẩn: Là mẫu trắng được thêm chính xác một lượng chất chuẩn cathinone

+ Mẫu chuẩn: Là mẫu có nồng độ chính xác được pha từ các chất chuẩn + Mẫu thực tế: Là mẫu viên nén thu trong một số vụ án đã xuất hiện ở Việt Nam

2.3 PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU VÀ XỬ LÝ MẪU

2.3.1 Phương pháp lấy mẫu

Các viên nén thu giữ trong các vụ án được phân tích theo mẫu (các mẫu được phân biệt theo đối tượng, vị trí thu giữ, tiến hành theo quy trình thu lượm dấu vết ma túy chung) Số lượng mẫu viên nén được lấy theo quy trình như hướng dẫn của “Hướng dẫn lấy mẫu đại diện” của UNODC [25] Ở mỗi mẫu được phân nhóm dựa theo kết quả nhận dạng cảm quan: màu sắc, kích thước, logo,

+ Nếu nhóm có số viên n ≤ 3 thì thu tất cả

+ Nếu nhóm có số viên n ≥ 4 thì số lượng thu là +1, bằng cách lấy ngẫu nhiên trong nhóm (với n là tổng số viên trong nhóm) Các mẫu được bảo quản trong túi nilon hoặc lọ thủy tinh nút mài khi chờ phân tích

- Từ bột viên hòa tan trực tiếp vào các dung môi pha mẫu,

- Từ bột viên tiến hành tách chiết và tinh khiết mẫu trước khi phân tích

Có nhiều phương pháp để tách chiết các hoạt chất ra khỏi mẫu viên nén như: chiết lỏng - lỏng, chiết pha rắn, vi chiết siêu pha rắn, mỗi phương pháp

có các ưu nhược điểm khác nhau Một trong những phương pháp được sử dụng rộng rãi trong phòng thí nghiệm giám định các chất ma tuý là chiết lỏng – lỏng

- Độ lệch chuẩn gộp (với hai tập số liệu):

- Tính giá trị tthực nghiệm khi so sánh hai giá trị trung bình:

- Tính độ lệch chuẩn tương đối:!"#% = &'% = !"

#$ × 100

- Độ sai chuẩn:

- Tính khoảng tin cậy của kết quả phân tích:

t là chuẩn student, tra trong bảng có sẵn với bậc tự do là (n-2) ở mức độ tin cậy 95% hoặc 99%,…

X

n

x x

x1 + 2 + + n

n

x n i i

1 i

2

i X) (x 1) (n

1 SD

2

)(

)(

1

¹

2 1

2 2

2

+

+

-=+

=

=

B A

n

B Bi n

i

A Ai

B

B A

A pooled

n n

X x X

x n

S n

S S

B A

B A

B A pooled

B A

n n S

X X t

X x n

SD n

SD SE

n i i

n

SD t

X ± .