Einführung
In den letzten Jahren wurden beachtliche Fortschritte bei der Identifizierung der sich entwickelnden Generationen synthetischer Cannabinoide wie JWH-018 und ihrer entsprechenden Metaboliten erzielt. Zwei Bereiche sind jedoch noch relativ unerforscht: die Toxizität und der Mechanismus der Toxizität der Ausgangsdrogen und ihrer Metaboliten sowie die Identifizierung gängiger Pyrolyseprodukte und ihrer Toxizität. Letzteres ist von entscheidender Bedeutung, da die häufigste Art der Einnahme synthetischer Cannabinoide das Rauchen oder die Inhalation von erhitzten Dämpfen ist. Diese Verbindungen imitieren Δ9-Tetrahydrocannabinol (THC), den Wirkstoff von Cannabis. Zu den zusätzlichen Wirkungen, die als "Cannabinoid-Tetrade" bezeichnet werden, gehören Hypothermie, Analgesie, Katalepsie und Unterdrückung der Bewegungsaktivität. Der Tetrad-Test ist eine Reihe von Verhaltensparadigmen, bei denen mit Cannabinoiden wie THC behandelte Nagetiere Wirkungen zeigen. Er wird häufig für das Screening von Arzneimitteln verwendet, die Cannabinoidrezeptor-vermittelte Wirkungen bei Nagetieren hervorrufen. Die vier Verhaltenskomponenten der Tetrade sind spontane Aktivität, Katalepsie, Hypothermie und Analgesie. Bislang wurden nur wenige Pyrolyseprodukte identifiziert, und nur zwei wurden in toxikologischen Matrizes beobachtet, nämlich UR-144 und XLR-11-Abbauprodukte. Infolgedessen ist eine realistische und reproduzierbare Simulation der Aufnahme durch Rauchen schwierig. Darüber hinaus gibt es keine Möglichkeit festzustellen, welche durch Rauchen erzeugten Verbindungen in der eingeatmeten Luft verbleiben, um in die Lunge zu gelangen und in den Blutkreislauf aufgenommen zu werden. In Anbetracht dieser Überlegungen sind umfassende Probenahme- und Sammelmethoden als Ausgangspunkt eine vernünftige Alternative. Die Analysemethode wurde durch Wiederholungs- und Doppelanalysen optimiert, wobei mit Kräutermischungen ohne Cannabinoide begonnen wurde. Bei diesen Versuchen wurden die Verbindungen ermittelt, die aus dem Substrat zu erwarten sind, und diese von den Verbindungen aus den synthetischen Cannabinoiden unterschieden. Unter Verwendung der optimierten experimentellen Verfahren wurde jedes synthetische Cannabinoid charakterisiert. Die Ergebnisse wurden genutzt, um gemeinsame pyrolytische Wege zu identifizieren und Methoden zu entwickeln, die eine Vorhersage der pyrolytischen Produkte neuer Cannabinoide ermöglichen. In diesem Artikel können Sie mehr über den Erhitzungsprozess und die thermische Zersetzung von Substanzen beim Rauchen erfahren.
Abb. 1 Diagramm der Aufspaltung von JWH-018 in seine beobachteten Pyrolyseprodukte; (*) einzigartige Produkte
Synthetische Pyrolyse von JWH-018
Die Pyrolyseversuche der synthetischen Cannabinoide ergaben 14 Pyrolyseprodukte, von denen jedes entweder in der Rohr- oder in der Lösungsmittelprobe im Rauch nachweisbar war, während in der Quarz/Asche-Probe wenig bis gar kein Produkt zurückblieb. Diese einzigartigen Produkte könnten als zusätzliche Marker für den Konsum synthetischer Cannabinoide dienen, selbst wenn die Ausgangsverbindung nicht nachgewiesen wird. Sie müssen aufmerksam sein und diese Informationen berücksichtigen. Die Polizei kann herausfinden, was Sie vorher geraucht haben. Abbildung 1 zeigt ein Beispiel für die Aufspaltung der Ausgangssubstanz von JWH-018 in Pyrolyseprodukte.
Abbildung 1 zeigt außerdem Beispiele für drei häufige Aufspaltungstendenzen bei der Pyrolyse von synthetischen Cannabinoiden. Die erste ist eine Spaltung auf beiden Seiten der zentralen Carbonylgruppe, die in synthetischen Cannabinoiden häufig vorkommt. Bei dieser Aufspaltungstendenz entstehen Pyrolytika wie Indol- oder Naphthalinprodukte. Der zweite Trend, der aufgrund der schwachen C-N-Bindung vorhersehbar ist, ist der Verlust der Substituentengruppe, die an den Stickstoff der Indol- oder Indazolringstrukturen gebunden ist. Ein Beispiel hierfür ist in Abbildung 1 das 3-Naphthoylindol. Die meisten synthetischen Cannabinoide haben entweder eine Indol- oder Indazol-Ringstruktur, und mit zunehmender pyrolytischer Ringgröße wandeln sie sich in eine Chinolin- bzw. Cinnolin-Ringstruktur um. Diese Abbau- oder Umwandlungstendenzen können für ein Vorhersagemodell für den thermischen Abbau der sich ständig weiterentwickelnden Generationen von synthetischen Cannabinoiden verwendet werden. Der Nachweis dieser Produkte könnte nicht als Hinweis auf die Verwendung synthetischer Cannabinoide im Allgemeinen dienen oder möglicherweise die Suche auf eine Strukturklasse wie Naphthoylindole, Indazole oder Tetramethylcyclopropyls beschränken. Abbildung 2 zeigt eine beispielhafte Aufschlüsselung der verschiedenen synthetischen Cannabinoide, aus denen das pyrolytische Chinolin hergestellt wurde. Es ist zuerkennen, dass jede Ausgangsverbindung eine Indolgruppe enthält, und diese Art von Trend könnte genutzt werden, um eine Suche auf diejenigen mit einer Indolkomponente zu beschränken, wenn Chinolin während der Analyse entdeckt wurde und zusätzliche Informationen auf die Verwendung synthetischer Cannabinoide hinweisen.
Abbildung 1 zeigt außerdem Beispiele für drei häufige Aufspaltungstendenzen bei der Pyrolyse von synthetischen Cannabinoiden. Die erste ist eine Spaltung auf beiden Seiten der zentralen Carbonylgruppe, die in synthetischen Cannabinoiden häufig vorkommt. Bei dieser Aufspaltungstendenz entstehen Pyrolytika wie Indol- oder Naphthalinprodukte. Der zweite Trend, der aufgrund der schwachen C-N-Bindung vorhersehbar ist, ist der Verlust der Substituentengruppe, die an den Stickstoff der Indol- oder Indazolringstrukturen gebunden ist. Ein Beispiel hierfür ist in Abbildung 1 das 3-Naphthoylindol. Die meisten synthetischen Cannabinoide haben entweder eine Indol- oder Indazol-Ringstruktur, und mit zunehmender pyrolytischer Ringgröße wandeln sie sich in eine Chinolin- bzw. Cinnolin-Ringstruktur um. Diese Abbau- oder Umwandlungstendenzen können für ein Vorhersagemodell für den thermischen Abbau der sich ständig weiterentwickelnden Generationen von synthetischen Cannabinoiden verwendet werden. Der Nachweis dieser Produkte könnte nicht als Hinweis auf die Verwendung synthetischer Cannabinoide im Allgemeinen dienen oder möglicherweise die Suche auf eine Strukturklasse wie Naphthoylindole, Indazole oder Tetramethylcyclopropyls beschränken. Abbildung 2 zeigt eine beispielhafte Aufschlüsselung der verschiedenen synthetischen Cannabinoide, aus denen das pyrolytische Chinolin hergestellt wurde. Es ist zuerkennen, dass jede Ausgangsverbindung eine Indolgruppe enthält, und diese Art von Trend könnte genutzt werden, um eine Suche auf diejenigen mit einer Indolkomponente zu beschränken, wenn Chinolin während der Analyse entdeckt wurde und zusätzliche Informationen auf die Verwendung synthetischer Cannabinoide hinweisen.
Abb. 2 Diagramm, das jedes synthetische Cannabinoid zeigt, das Chinolin produziert.
Für die meisten Produkte liegen keine Daten über ihre Flüchtigkeit vor, aber einige wenige, für die es Daten gibt, zeigen, dass die gemeldete Methodik in der Lage ist, Produkte im gesamten Flüchtigkeitsbereich zu erfassen. Ein paar Beispiele für hochflüchtige Produkte sind Indol, Chinolin und Naphthalin, deren Dampfdruck in der Größenordnung von ~10-2 mm Hg liegt. Auf der anderen Seite des Spektrums wurden auch schwerflüchtige Ausgangsverbindungen wie JWH-018 und JWH-073 gesammelt, deren Dampfdruck in der Größenordnung von ~10-10 mm Hg liegt (je niedriger der Dampfdruck, desto weniger flüchtig die Verbindung). Der konstruierte Apparat bewies die Fähigkeit, eine "rauchähnliche Umgebung" zu erzeugen, was wichtig ist, da synthetische Cannabinoide oft mit einer Kräutermatrix geraucht werden, die mit der gewünschten Verbindung versetzt ist. Sechs gängige pflanzliche Materialien wurden pyrolysiert, um Hintergrundprodukte zu bestimmen, die von den Pyrolytika synthetischer Cannabinoide unterschieden werden können. Es wurden 10 konsistente Produkte entdeckt, die versuchsweise identifiziert wurden und mit früheren Pyrolysestudien an pflanzlichem Material übereinstimmen, was zeigt, dass die Methodik für Pyrolyseanalysen geeignet ist.
Schlussfolgerung
Es ist zu beachten, dass toxikologische Labors bei der Untersuchung von Urin oder Blut den Konsum von JWH-018 anhand der Pyrolyseprodukte und ihrer Metaboliten (Substanzen, die nach dem Konsum im Körper gebildet werden) über einen langen Zeitraum nachverfolgen können. Bei den Pyrolyseversuchen mit JWH-018 entstanden 14 Pyrolyseprodukte. Sechs dieser Produkte waren einzigartig für eine bestimmte Cannabinoid-Elternverbindung, während die übrigen 8 von mehreren Elternverbindungen gemeinsam genutzt wurden. Die einzigartigen Pyrolyseprodukte sind wichtig, da sie als zusätzliche toxikologische Marker dienen und den Konsum eines bestimmten synthetischen Cannabinoids anzeigen können, ohne dass die Ausgangs- oder Stoffwechselverbindung nachgewiesen werden muss. Die gemeinsamen Pyrolyseprodukte sind kein Hinweis auf ein bestimmtes Cannabinoid, sondern ein nützlicher Hinweis auf den Konsum synthetischer Cannabinoide. Bei der Analyse der untersuchten Cannabinoide zeigten sich drei wesentliche Tendenzen des thermischen Abbaus: (1) ein Bruch auf beiden Seiten des zentralen Carbonyls; (2) Verlust der N-gebundenen Indol/Indazol-Substituentengruppe und (3) eine Zunahme der Ringgröße von Indol/Indazol zu Chinolin/Cinnolin. Diese Trends können als Vorhersagemodell für andere synthetische Cannabinoide verwendet werden, die hier nicht untersucht wurden, die noch nicht in der Praxis vorkommen oder für zukünftige Generationen, die noch synthetisiert werden müssen.
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