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Detektion von Drogenvorstufen, Auxinen und Mutterkornalkaloiden mittels QMB- Chemosensoren

Christoph Langsam

Art der Arbeit

Dissertation

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Chemie

Betreuer*in

Franz Dickert

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URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30331.22530.204769-4

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

In den letzten 10 Jahren ist der Konsum von Designerdrogen, vor allem die der Amphetamin-Familie stetig gestiegen. Das resultiert in verstärkten Aktivitäten zur illegalen Herstellung dieser Drogen aus kommerziell verfügbaren Grundstoffen, wobei Phenylaceton und Ephedrin zu den wichtigsten Vertretern gehört. Die schnelle Erkennung dieser Drogenvorstufen ist somit ein wichtiger Teil zur Prävention der Herstellung illegalen Drogen die eine Gefahr für Konsumenten darstellen. In Kombination mit online-Überwachungssystemen ist vor allem die Detektion von Phenylaceton in fließenden Medien von Bedeutung. Zur Entwicklung und Optimierung von phenylaceton-spezifisch geprägten Polymeren muss das Auswaschverhalten in polymerisierten Schichten, Polymerfilmen und Polymerpartikel eindeutig dargestellt werden. Infrarot-Messungen von Phenylaceton geprägten Polymeren eignen sich gut, um die Einlagerung und das erfolgreiche Auswaschen von Phenylaceton aus der Polymerschicht mittels Entstehung und Verschwinden der Carbonylbande des Phenylacetons zu verfolgen. Durch die leichte Verschiebung der Carbonylbande während der Endpolymerisation kann auf eine molekulare Einlagerung des Analyten in die Polymermatrix geschlossen werden. Die Sensorexperimente im Durchflussmodus zeigen, dass für die Detektion von Phenylaceton eine Polymerschicht aus Polystyrol mit dem Kopolymer Polyvinylphenol eine gute Wahl ist um Detektionslimits auf 100 Milligramm pro Liter zu senken. Auch zeigt das Phenylaceton hinsichtlich Querempfindlichkeit zu aromatischen Vergleichsanalyten, wobei zur besseren Löslichkeit der hydrophoben Analyte eine Ethanollösung anstatt Wasser verwendet wird. Kreuzselektivitätsmes-sungen mit Ephedrin zeigen gute MIP-NIP-Verhältnisse. Auf dieselbe Weise können analog Polymerschichten mit der Drogenvorstufe Ephedrin erzeugt werden, wobei die Detektionslimit bei 25 ppm liegt. Das Pflanzenmittel Indolessigsäure ist ein kleines Alkaloid-Molekül auf Basis einer Ergolin-Struktur. Aufgrund der kleinen Größe besteht die sensitive Schicht aus einem Polyvinylpyrrolidon/Styrol-Kopolymer. Messungen im wässrigen Medium im stopped-flow-Modus erreichen ein Detektionslimit von 50 Milligramm pro Liter, wobei auch die Temperaturempfindlichkeit und die Langzeitstabilität untersucht werden. Selektivitätsmessungen mit Mutterkornalkaloiden ergeben allerdings auch große Sensoreffekte für einige Mutterkornalkaloide. Dabei spielt neben der Größe des Analyten auch die Seite 84 von 94 hydrophilität und die chemische Affinität zur Polymerschicht eine bedeutende Rolle. Da Mutterkornalkaloide direkt auf Getreide erzeugt werden, ist auch die Analyse dieser Substanzen von großer Wichtigkeit. Wegen der geringen Menge an Substanz wird hierbei im stopped-flow-Modus gemessen. Die verwendeten Polymere bestehen aus Polyurethan, die eine bessere Wasserlöslichkeit zeigen als Polystyrol. Durch die geringe Löslichkeit im Monomergemisch ist die Zugabe des Alkaloids als Templat begrenzt, was zu kaum sichtbaren Prägeeffekten führt. Die molekulare Erkennung von kleinen Molekülen ist eine komplizierte Analysestrategie, in der vor allem die Phänomene der Kreuzselektivitäten eines Sensors intensiv untersucht werden müssen.

Abstract

(Englisch)

During the last 10 years, the consumption of designer drugs, especially drugs of the amphetamine-family, is increasing steadily. This results in enhanced activities in the synthesis of illicit drugs from commercially available comounds where phenylacetone and ephedrine are the most common chemicals in use. The detection of these drug precursors is an important step in the prevention of these self-synthesized drugs, which can be very harmful to consumers. It is an appropriate strategy to detect phenylacetone wire online-monitoring-systems. For the research and the optimization of phenylacetone-based imprinted polymers, it is necessary to depict the leach-out value of the analyte in polymer matrices, thin films and polymer particles clearly. Infrared studies of phenylacetone are an appropriate method to monitor the intake and the successfully extraction of the analyte wire the creation and the disappearance of the phenylacetone-specific carbonyle band. The little shift of the carbonyle band during the endpolymerisation shows a molecular intercalation of the analyte into the polymer matrix. Experiments showed that polystyrene-polyvinylphenole-based sensitive layers for the recognition of phenylacetone is a good choice to decrease the limit of detection down to 100 ppm. Phenylacetone also shows excellent results in the cross sensitivity with other aromatic molecules. Instead of water, an ethanole-solution is used to aim a bigger solubility of the hydrophobic analytes. Cross selectivity with the drug precursor ephedrine shows a good MIP-NIP-ratio. Simmilarly, ephedrine imprinted polymers can be manufactured, by reaching a detection limit of 25 ppm. The plant growth compound indole acetic acid is a small molecule that consists of an ergoline structure. Because of the small size, the sensitive layer is made of polystyrene and polyvinylpyrrolidone. Experiments in stopped flow mode showed a detection limit of 100 ppm. Also the temperature dependency and the long term stability were examined. But selectivity measurements also illustrated big responses for other ergot alkaloid. In these measurements, the size, the hydrophility and the chemical affinity towards the polymer matrice play an important role. Due to the high solubility of these precursors in organic solvents, the forming of the imprinted polymer and the washing-out-step can be monitored easily. Additionally, the properties of the polymer itself can be studied. Seite 86 von 94 Ergot alkaloids are synthesized directly on wheat ears, so the detection of these poisonous compounds is also of great importance. Because of the low amount available, the measurement is run in stopped-flow mode. The sensitive layer consists of polyurethane, which is more polar than polystyrene. Due to the tiny solubility in the mixture of monomers, the addition of these alkaloids as templates is limited and therefore no imprinting effects are achieved. Molecular recognition of small molecules is a challenging strategy, where particularly the cross selectivity towards many analytes has to be evaluated.

Autor*innen

Christoph Langsam

Haupttitel (Deutsch)

Detektion von Drogenvorstufen, Auxinen und Mutterkornalkaloiden mittels QMB- Chemosensoren

Paralleltitel (Englisch)

Detection of drug precursors, auxines and ergot-alkaloids by means of QMB-chemosensors

Publikationsjahr

2013

Umfangsangabe

94 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Deutsch

Beurteiler*innen

Wolfgang Kautek ,

Claus-Dieter Kohl

Klassifikation

35 Chemie > 35.23 Analytische Chemie: Allgemeines

AC Nummer

AC11100112

Utheses ID

27001

Studienkennzahl

UA | 791 | 419 | |

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