Z PRAKTYKI
Z PRAKTYKI
Nitrowanie jako technika derywatyzacji
przy identyfikacji n-(m-chlorofenylo)piperazyny
(m-cpp)
Pojawianie się na czarnym rynku coraz nowszych i antydepresyjne, takie jak Trazodon i Nefrazodon. Są
narkotyków syntetycznych (z grupy tzw. designer to lekarstwa stosowane między innymi w terapii depre-
drugs), rozpowszechnianych zazwyczaj pod postacią sji, paniki, alkoholizmu i antykokainowej. mCPP nie re-
tabletek, jest nie lada wyzwaniem dla chemików anali- aguje z testami barwnymi, jak Marquis, Scott czy nitro-
tyków pracujących w laboratoriach kryminalistycznych. prusydek [2 7].
Związki te na ogół nie figurują w komercyjnych bibliote- Do Wydziału Chemii CLK KGP zaczęły wpływać
kach widm w podczerwieni, widm masowych czy też sprawy, w których materiałem dowodowym były tablet-
dyfraktogramów rentgenowskich zainstalowanych na ki różniące się wyglądem od tzw. typowych tabletek
instrumentalnej aparaturze badawczej, co sprawia, że ecstasy czy powszechnie stosowanych lekarstw. Były
ich identyfikacja wymaga od eksperta wiedzy, doS
wiad- bowiem okrągłe i obustronnie płaskie, nie miały logo
czenia, a nieraz również pomysłowoS
ci i intuicji. Przy- ani litery czy cyfry, jak również rowka dzielącego, który
kładem tego typu związków może być grupa pochod- często pojawia się na tabletkach farmaceutycznych.
nych fenylopiperazyny  stosunkowo nowych substan- W kremową masę tabletkową wtopiono zaS
różnokolo-
cji psychotropowych, których właS
ciwoS
ci zostały nie- rowe wtręty przypominające posypkę do ciast (ryc. 1).
dawno opisane na łamach  Problemów Kryminalistyki
[1]  wraz z jedną z najważniejszych, czyli N-(m-chlo-
rofenylo)piperazyną (mCPP). Jest to związek, który
najczęS
ciej pojawia się w tabletkach, rzadziej w posta-
ci proszku lub w kapsułkach. Tabletki takie mogą po-
nadto zawierać kombinacje różnych pochodnych pipe-
razyny, takich jak N-(3-trifluorometylofenylo)piperazyna
(TFMPP), 1-(4-metoksyfenylo)piperazyna (MeOPP) lub
benzylopiperazyna (BZP). W żargonie ulicznym mCPP
znana jest w różnych krajach europejskich pod nazwa-
mi  Arlequin ,  X4 ,  Rolls Royce czy  smarties albo
sprzedawana jako tabletki ecstasy. mCPP nie jest sub-
stancją kontrolowaną w państwach europejskich, w tym
także w Polsce.
Zażywane dawki substancji wahają się w szerokim
zakresie, a czas jej działania mieS
ci się w granicach od
2,4 do 6,8 godziny po aplikacji dożylnej i od 2,6 do 6,1
Ryc. 1. Tabletki zawierające mCPP
godziny po przyjęciu doustnym. mCPP ma właS
ciwoS
ci
Fig. 1. Tablets containing mCPP
pobudzające i halucynogenne, porównywalne do wła-
S
ciwoS
ci MDMA. Wywołuje euforię, zmiany w zachowa-
niu i nastroju, niepokój, panikę, dysforię i inne objawy Podobne tabletki pojawiały się w sprawach z róż-
depresji. W niektórych doniesieniach mówi się również nych częS
ci kraju. Pierwszą partię zabezpieczono przy
o jego efektach uspokajających. Związek ten powoduje naszej zachodniej granicy. Tabletki rozprzestrzeniły się
podwyższenie poziomu hormonów, takich jak ACTH, następnie w innych rejonach Polski, docierając nawet
kortizol czy prolaktyna, co prawdopodobnie wpływa na do jej południowo-wschodnich krańców. Zgodnie ze
czułoS
ć receptorów serotoninowych i może doprowa- stosowaną praktyką, poddano je analizie metodą chro-
dzić do pojawienia się ww. objawów. mCPP nie pod- matografii gazowej ze spektrometrią mas (GCMS)
wyższa ciS
nienia krwi ani nie przyspiesza akcji serca. z użyciem aparatu HP-6890/MSD-5973 firmy Hewlett
Nie zanotowano też przypadków przestępstw lub aktów Packard. Zastosowano typową procedurę alkalizacji
przemocy, jakich dopuszczano by się pod wpływem te- próbki wodnym roztworem wodorotlenku sodu, a na-
go S
rodka. stępnie ekstrakcji chloroformem. Uzyskano niespoty-
mCPP jest również metabolitem pojawiającym się kany do tej pory wynik  zarejestrowany chromato-
we krwi pacjentów zażywających leki uspokajające gram oraz widma masowe dwóch ujawnionych skład-
PROBLEMY KRYMINALISTYKI 259 (styczeń marzec) 2008
67
Z PRAKTYKI
Z PRAKTYKI
Ryc. 2. Chromatogram próbki zawierającej CPP
Fig. 2. Chromatogram of sample containing CPP
Ryc. 3. Widmo masowe zarejestrowane przy czasie retencji 8,32 min (CPP)
Fig. 3. Mass spectrum at retention time 8,32 min. (CPP)
Ryc. 4. Widmo masowe zarejestrowane przy czasie retencji 11,19 min
Fig. 4. Mass spectrum at retention time 8,32 min. (CPP)
ników próbki (RT = 8,32 i 11,19 min)  przedstawiają w bibliotece brak jest widm izomerów orto oraz meta te-
ryciny 2 4. go związku. Jest rzeczą wiadomą, że odróżnienie izo-
Przeszukanie biblioteki widm masowych NIST 98 merów orto, meta i para techniką spektrometrii mas
pokazało zgodnoS
ć zarejestrowanego widma podsta- sprawia trudnoS
ci, zatem na podstawie uzyskanego
wowego składnika (RT = 8,32 min) z widmem wyniku nie można było stwierdzić, z którym izomerem
N-(p-chlorofenylo)piperazyny. Okazało się jednak, że tak naprawdę miano do czynienia.
PROBLEMY KRYMINALISTYKI 259 (styczeń marzec) 2008
68
Z PRAKTYKI
Z PRAKTYKI
Najprostszym rozwiązaniem tego typu problemów Bardzo ważnym zagadnieniem jest kwestia wpływu
jest porównanie czasu retencji analizowanego związku podstawników obecnych przy pierS
cieniu aromatycz-
z czasem retencji wzorca. Niestety CLK KGP nie miało nym na przebieg reakcji nitrowania. Ów wpływ jest wy-
wzorcowych próbek N-(chlorofenylo)piperazyn. Analiza padkową efektów indukcyjnego i mezomerycznego,
techniką spektrofotometrii w podczerwieni, z powodu może polegać na zwiększeniu lub zmniejszeniu reak-
braku odpowiednich widm bibliotecznych, również nie tywnoS
ci związku, a także na kierowaniu grupy nitrowej
dała rozwiązania. Wydawało się, że jedyną pomocną w pewne uprzywilejowane położenie względem dane-
techniką mogłaby być spektroskopia magnetycznego go podstawnika (tabela).
rezonansu jądrowego (NMR). Metoda ta nie jest jednak Jak widać, wprowadzenie każdej kolejnej grupy ni-
dostępna w polskich laboratoriach kryminalistycznych. trowej do pierS
cienia zmniejsza podatnoS
ć związku na
Poszukując odpowie-
dzi na pytanie, czy w do-
Tabela
wodowej próbce znajdu-
Wpływ podstawników na położenie grupy nitrowej w pierS
cieniu aromatycznym
je się mCPP, rozważono
Influence of substituents upon location of nitro group in aromatic ring
możliwoS
ć wykorzysta-
nia technik derywatyza-
Efekt kierujący Podstawniki silnie Podstawniki Podstawniki słabo Podstawniki
cji. Pojęcie  derywatyza-
aktywujące S
rednio aktywujące aktywujące dezaktywujące
cja , spotykane głównie
w opisie różnych zasto-
orto, para -NH2 -NHR -OR -C6H5 -R -F -Cl -Br -I
sowań chromatografii
-NR2 -OH -NHCOCH3
gazowej, dotyczy wszel-
-NO2 -CN
kich przekształceń che-
meta    -COOH -SO3H
micznych analizowane-
-CHO -COR
go związku, dających ja-
ko produkt pochodne
o właS
ciwoS
ciach fizykochemicznych bardziej odpowia- dalsze nitrowanie. Więcej szczegółów dotyczących re-
dających wymaganiom danej techniki analitycznej. Ty- akcji nitrowania Czytelnik znajdzie w specjalistycznej li-
powym przykładem jest przeprowadzanie amin, alko- teraturze [8 11].
holi i kwasów karboksylowych w pochodne trimetylosi- Analizując przypadki izomerów N-(chlorofenylo)pi-
lilowe, charakteryzujące się wyższą lotnoS
cią i większą perazyny, można zauważyć, że cząsteczki tych związ-
odpornoS
cią termiczną niż związki wyjS
ciowe, a przez ków zawierają silnie aktywującą grupę piperazynową
to lepiej dostosowane do warunków chromatografii ga- (aminową), kierującą grupy nitrowe w pozycje orto i pa-
zowej. W bardziej zaawansowanych badaniach dery- ra. Ponieważ moc kierująca podstawnika maleje rów-
watyzacja może być także pomocna w okreS
laniu struk- nolegle do spadku jego zdolnoS
ci aktywującej, w obec-
tury nieznanego związku chemicznego. noS
ci silnie działającej grupy aminowej chlor można po-
W trakcie rozważań na temat izomerów N-(chlorofe- traktować jako podstawnik obojętny. Podsumowując,
nylo)piperazyny wywnioskowano, że ich odróżnienie podstawowymi produktami reakcji mononitrowania po-
powinno być możliwe z wykorzystaniem reakcji nitro- winny być, w przypadku N-(o-chlorofenylo)piperazyny:
wania. Zanim jednak przejdziemy do opisu założeń tej N-(2-chloro-4-nitrofenylo)piperazyna i N-(2-chloro-6-ni-
metody, przypomnijmy kilka podstawowych wiadomo- trofenylo)piperazyna, w przypadku N-(p-chlorofeny-
S
ci z zakresu teorii nitrowania związków aromatycz- lo)piperazyny: N-(4-chloro-2-nitrofenylo)piperazyna,
nych. zaS
w przypadku mCPP: N-(3-chloro-2-nitrofenylo)pi-
Reakcja nitrowania związków aromatycznych jest perazyna, N-(3-chloro-4-nitrofenylo)piperazyna oraz
szczególną odmianą reakcji substytucji elektrofilowej, N-(3-chloro-6-nitrofenylo)piperazyna (ryc. 5). Tym sa-
w której cząstka z deficytem elektronów (elektrofil) za- mym rodzaj izomeru może zostać okreS
lony przez licz-
stępuje atom wodoru pierS
cienia związku aromatyczne- bę powstających mononitropochodnych.
go. W przypadku nitrowania cząstką tą jest zwykle ka- Zastosowanie teorii wymagało ostrożnego postępo-
tion nitroniowy NO2+. W praktyce proces nitrowania re- wania. Należało bowiem dobrać odpowiedni czynnik ni-
alizuje się, stosując S
rodki nitrujące (mieszaniny nitru- trujący i stworzyć warunki zapewniające prawidłowy
jące) o zróżnicowanej mocy, poczynając od wodnych przebieg reakcji. Nie można było dopuS
cić do powsta-
roztworów kwasu azotowego, a na solach nitroniowych nia pochodnych wielonitrowych (nie chodziło o prze-
kończąc. Najpopularniejszym S
rodkiem stosowanym kształcenie S
rodka psychotropowego w materiał wybu-
często np. w przemyS
le materiałów wybuchowych są chowy) ani też do utlenienia wyjS
ciowej aminy wskutek
mieszaniny kwasu azotowego z kwasem siarkowym. zbyt gwałtownej reakcji. Wykorzystano więc następują-
PROBLEMY KRYMINALISTYKI 259 (styczeń marzec) 2008
69
Z PRAKTYKI
Z PRAKTYKI
H
H
H H
H
N
N
N N
N
-
N O
N
N N
O N
+
+
N
Cl
Cl
-
N Cl
O
O
+
Cl N
Cl
-
O O
H
H
H
H
N
N
N
N
-
N
O N
N O
N
+
+
N
N -
O
O
Cl
Cl
Cl
Cl
+
N
-
O O
Ryc. 5. Główne produkty nitrowania poszczególnych chlorofenylopiperazyn
Fig. 5. Main products of nitration of individual chlorpiperazines
cą procedurę: chloroformowy ekstrakt z alkalicznego mieszaniny reakcyjnej, które przeniosło się na fazę
roztworu dowodowej próbki odparowano do sucha chloroformową podczas ekstrakcji. Ekstrakt, który
w probówce, uzyskując kilka miligramów bezbarwnej powstał w wyniku przprowadzenia procedury derywaty-
stałej substancji. Następnie do probówki chłodzonej na zacji, poddano analizie techniką GCMS. Otrzymany
łax
ni z lodem wprowadzono 1 ml 65% kwasu azotowe- chromatogram oraz widma masowe produktów reakcji
go, schłodzonego uprzednio do temperatury ok. 0oC. przedstawiono na rycinach 6 9.
Uzyskany jasnożółty roztwór po kilku minutach zalkali- Jak można zauważyć, derywatyzacja próbki dopro-
zowano, dodając ostrożnie 25% roztwór amoniaku, wadziła do powstania trzech nowych związków uwi-
a następnie ekstrahowano 2 ml chloroformu. W trakcie docznionych w postaci pików przy czasach retencji
alkalizacji powstało jasnopomarańczowe zabarwienie RT = 9,68, 10,04 i 12,38 minuty. Widoczny jest także
Ryc. 6. Chromatogram mieszaniny związków po nitrowaniu próbki
Fig. 6. Chromatogram of mixuter of compounds upon nitration of sample
PROBLEMY KRYMINALISTYKI 259 (styczeń marzec) 2008
70
Z PRAKTYKI
Z PRAKTYKI
Ryc. 7. Widmo masowe zarejestrowane dla związku przy RT = 9,68 min
Fig. 7. Mass spectrum for a compund at RT = 9,68 min.
Ryc. 8. Widmo masowe zarejestrowane dla związku przy RT = 10,04 min
Fig. 8. Mass spectrum for a compund at ET = 10,04
Ryc. 9. Widmo masowe zarejestrowane dla związku przy RT = 12,38 min
Fig. 9. Mass spectrum for a compund at RT = 12,38 min.
pik pochodzący od pozostałoS
ci nieprzereagowanej masa cząsteczkowa N-(chloronitrofenylo)piperazyny
N-(chlorofenylo)piperazyny. Na wszystkich trzech wid- wynosi 241 i dostrzegając podobieństwa między wid-
mach widać klastry pików w zakresie m/z 241 244, mami, możemy uznać, że mamy do czynienia z jej izo-
z rozkładem charakterystycznym dla efektu izotopowe- merami. Z kolei ich liczba (3) dowodzi, że wyjS
ciowym
go, wywołanego obecnoS
cią jednego atomu chloru związkiem w próbce była mCPP.
w cząsteczce. Najwyrax
niej pochodzą one od izotopo- Różnice widoczne między pierwszymi dwoma wid-
wych jonów molekularnych. Pamiętając, że nominalna mami ukazanymi na rycinach 7 i 8 a ostatnim, widocz-
PROBLEMY KRYMINALISTYKI 259 (styczeń marzec) 2008
71
Z PRAKTYKI
Z PRAKTYKI
nym na rycinie 9, można tłumaczyć tzw. efektem orto. Zaprezentowana nietypowa technika okreS
lania po-
Efekt ten, znany z różnych dziedzin chemii, w spektro- łożenia podstawników w cząsteczce związku aroma-
metrii mas przejawia się odmiennoS
cią widm izomerów tycznego, wykorzystująca reakcję nitrowania, może
orto od widm izomerów meta i para, spowodowaną okazać się przydatna w przyszłoS
ci w trakcie badań in-
wzajemnym oddziaływaniem dwóch blisko położonych nych, nowych narkotyków syntetycznych.
podstawników, co wpływa na proces fragmentacji jonu
molekularnego. W opisywanym przypadku dotyczyłby Małgorzata Czajkowska
on pochodnych zawierających sąsiadujące grupy  ni- Łukasz Matyjasek
trową i piperazynową. ryc. i tab.: M. Czajkowska
Uwzględniając efekt orto, przesunięcia czasów re-
tencji (jako skutek różnic w polarnoS
ci, związanych
z różnym ułożeniem podstawników) oraz stosunki pól BIBLIOGRAFIA
powierzchni pików (jako skutek wpływu czynników
przestrzennych na wydajnoS
ć syntezy poszczególnych 1. Szukalski B.: Pochodne piperazyny, pirolidyny, benzi-
nitropochodnych), można przypisać poszczególne izo- midazolu i tryptaminy  nowe narkotyki zmodyfikowane,  Pro-
mery konkretnym pikom: N-(3-chloro-2-nitrofenylo)pi- blemy Kryminalistyki 2005, nr 249.
perazyna przy 9,68 min, N-(3-chloro-4-nitrofenylo)pipe- 2. Aunan J.E., Ely R.A.: The Forensic Examination of
razyna przy 12,38 min oraz N-(3-chloro-6-nitro- Benzylpiperazine and Phenylpiperazine Homologs, 9th Annu-
fenylo)piperazyna przy 10,04 min. Należałoby to po- al CLIC Technical Training Seminar, 1999.
twierdzić dalszymi badaniami, jednak cel pracy  pozy- 3. The EMCDDA s European Database on New Drugs.
tywna identyfikacja mCPP  został już osiągnięty. 4. http://mdma.net/.
Komentarza wymaga jeszcze związek zarejestrowa- 5. http://www.erowid.org/.
ny przy czasie retencji 11,19 min na chromatogramie 6. http://www.eve-rave.ch/drugs/.
widocznym na rycinie 2. Można go również zaobserwo- 7. http://www.hyperreal.pl/.
wać w niezmienionej postaci po reakcji nitrowania. Nie 8. Morrison R.T., Boyd R.N.: Chemia organiczna, t. 1,
figuruje on w bibliotece NIST 98, jednak na podstawie PWN, 1990.
widma masowego można wnioskować, że zawiera je- 9. Urbański T.: Chemia i Technologia Materiałów Wybu-
den atom chloru i prawdopodobnie krótką grupę alkilo- chowych, t. 1 3, wyd. MON, Warszawa 1954.
wą, zaS
jego masa cząsteczkowa wynosi 268. Związek 10. Urbański T.: Chemistry and Technology of Explosive,
ten, wykryty we wszystkich próbkach mCPP badanych t. 4, Pergamon Press, 1984.
dotychczas w CLK KGP, może stanowić bliżej nieokre- 11. Hogget J.G., Moddie R.B.: Nitration and aromatic re-
S
lony produkt uboczny syntezy. activity, Cambridge University Press, 1971.
Czytelniku,
informujemy, że jest do nabycia
 Przewodnik po metodach wizualizacji S
ladów
daktyloskopijnych
w dwóch oprawach  broszurowej i segregatorowej,
obie wersje w tej samej cenie  54 zł.
Zamówienia można składać na adres:
Biuro Logistyki Policji KGP
ul. Domaniewska 36/38, 02-672 Warszawa
tel. [phone]; faks (022) 60-130-59
PROBLEMY KRYMINALISTYKI 259 (styczeń marzec) 2008
72