n,n-dietylobenzyloamina - produkt utleniania benzoesanu
TRANSCRIPT
Z PRAKTYKI
N,N-dietylobenzyloamina - produkt utlenianiabenzoesanu denatonium podchlorynem sodu
Historia benzoesanu denatonium znanego pod nazwą handlową Bitrex® rozpoczęła się w 1958 roku, kiedy to w laboratoriach firmy Macfarlan Smith podczasprac nad środkami przeciwbólowymi po raz pierwszydokonano syntezy tej substancji. Nowy związek miał
niezwykle gorzki smak, wyczuwalny nawet przy stęże
niach rzędu kilkudziesięciu ppb (części na miliard),dzięki czemu już na początku lat 60. w USA i WielkiejBrytanii zezwolono na jego stosowanie w charakterześrodka skażającego . Obecnie bitrex, uznany za najbardziej gorzką spośród znanych substancji, wykorzystywany jest w ponad 40 krajach jako środek dodawanydo różnych preparatów chemicznych, mający zniechę
cać do ich spożywan i a.
Zakres zastosowań bitreksu jest bardzo szeroki:substancja wchodzi w skład kosmetyków, wyrobówchemii gospodarczej potencjalnie niebezpiecznych dladzieci w przypadku spożycia , produktów na bazie alkoholu, jak rozpuszczalniki i paliwa silnikowe czy też trutek na gryzonie, którym smak bitreksu jest obojętny. Nal iśc ie preparatów zawierających dodatek bitreksu znajdują się nawet tak oryginalne wyroby, jak specjalne lakiery przeznaczone dla osób mających skłonność doobgryzania paznokci. Przyczyną tak dużej popularności
tej substancji jest jej niewielka toksyczność oraz takt,że przy stosowanych w praktyce stężeniach , wynoszą-
cych zaledwie 10-100 pprn, bitrex nie zmienia właści
wości fizykochemicznych skażanych produktów.Na podstawie rozporządzen ia Ministra Rolnictwa
i Rozwoju Wsi z 2 stycznia 2006 roku (Dz.U. 2006 r. Nr8, poz. 49) benzoesan denatonium został jako jedenz dwudziestu środków dopuszczony do skażania etanolu. Minimalne graniczne stężenie zostało ustanowione na poziomie 0,3 g/100 I w przeliczeniu na 100% etanol. Ze względów praktycznych w procesie skażania alkoholu stosuje się zwykle koncentraty bitreksu w postaci stężonych roztworów w różnych rozpuszczalnikach.
Z chemicznego punktu widzenia bitrex jest związ
kiem zaliczanym do grupy czwartorzędowych soli arnoniowych, a jego pełna - dosyć zawiła - nazwa to benzoesan N-benz ylo-N ,N-dietylo-N-[(2,6-ksylilokarbamoilo)metylo]amoniowy. Wzór strukturalny bitreksuprzedstawia rycina 1-1. Jak widać , związek ten strukturalnie jest spokrewniony z li dokai ną (ryc. 1-11), z którejmoże być otrzymany na drodze prostej dwuetapowejsyntezy obejmującej alkilowanie chlorkiem benzylu,a następnie wymianę anionu chlorkowego na benzoesanowy.
Benzoesan denatonium jest bezbarwną substancją
krystaliczną bez zapachu, o temperaturze topnienia163-170oC. Jego rozpuszczalność w typowych rozpuszczalnikach (200 C) jest następująca : woda - 4,5%,
( l (II
III
IVV VI
Ryc. 1. I - bitrex; II - lidokaina; III - podstawowy produkt plrcuzybitreksu; IV - N,N-dietylobenzyloamina; V, VI - hipotetycznestruktury produktów utteniania bitreksu(piki C i D na dalszych rycinach)Fig. 1. / - bitrex; /I - lidocaine; 11/ - basicproduct ot bitrex pyrofysis; IV - N,N-diethylbenzyfamine; li, VI - hypothetical structures ot bitrex exidationproducls (e and D peaks in figures which follow)
PROBLEMY KRYMINALISTYKI 259 (styczeń-marzec) 2008 49
Z PRAKTYKI
aceton - 1,4%, chloroform - 33%, etanol - 33,5%, metanol - 69%, toluen - 0,114%.
Analiza bitreksu
Do tej pory opracowano wiele różnych metod wy.krywa nia i oznaczania bitreksu w różnych produktach.Metody te, oparte przede wszystkim na technice wyso kosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC), wykorzystywane są również w badaniach skażonych wyrobów alkoho iowych. Mniej znany jest jednak fakt, że bitrex może być anali zowany, nawet ilościowo , techniką
chromatog rafii gazowej (GC) . Na pierwszy rzut oka, zewzględ u na jonową budowę tego związku, może wyda wać się to zaskakujące . W anali zie techniką GC nie rejestruje się jednakże samego bitreksu, lecz charakterystyczn e prod ukty pirolizy tego związku , zachodzącej
z dobrą wydajnością, jeże li temperatura dozownik achromatografu jest dostatecznie wysoka (250-300°C).Zgodni e z danymi literaturowymi proces pirolizy obejmuje powstawanie związku o strukturze przedstawionej na rycinie HII jako głównego produktu, oraz niewieiki ch il oś ci lidokainy - zachodzące reakcje ilustrujerycina 2.
tograf gazowy sprzężony ze spektrometrem mas typupułapka jonowa (GC/MS TraceGC 2000/PolarisO firmyFinnigan). Ustawienia sprzętowo-programowe metodydobrano tak, aby uzyskać dostatecznie dobrą wykrywalność oraz możliwie krótki czas analizy. W chromatografie zastosowano kolumnę kapilarną Rlx -5MS o długości
15 m, średnicy 0,25 mm i grubości filmu 0,5 urn oraz dozownik typu split-splilless. Pozostałe parametry metodyto: gaz nośny He - 1,5 milmin , objętość nastrzyku - 2 ~ I ,
tryb pracy dozownika - splitless, czas dozowania - 0,5min, tryb pracy spektrometru - skanowanie w zakresie29-550 miz, program temperaturowy - izotemna 500C
przez 0,5 min, gradient 250 C/min, izoterma 2500 Cprzez 2,5 min. Całkowity czas analizy wynosi 11 minut.Próbki alkoholi ana lizowane są bezpośrednio, bezwstępnej obróbki. Przykładowy chromatogram otrzymany dla roztworu bitreksu w etanolu o stężeniu 0,5 gl100I przedstawiono na rycinie 3.
Na leży zaznaczyć , że nie ma żadnych przeciwwskazań do użycia kolumn chromatograficznycho długości 30 m i spektrometrów kwadrupolowych w CLK KGP równie dobre wyniki uzyskano, wykorzystując GC/MS GC-6890/MSD-5973 firmy Hewlelt Packard z 3D-metrową kolumną HP-5MS.
.> III + C, H,COO H
Cc"YI:ce C,H,COO'
//0\ ~II C,H,COOC H,C,H,+
Ryc. 2. Schemat pirolitycznego rozpadu bitreksu w dozowniku chromatografu gazowegoFig. 2. Schemeot pyrofytic decomposition ot bitrex in gas chromatographsampler
Stężenia bitreksu w skażonych alkoholach są bardzoniskie. Łatwo policzyć, że przy stężen i u stanowiącym
granicę ustawową (0,3 g/100 dm3) ilość bitreksu w typowym chromatograficznym nastrzyku o objętości 1 ~I wynosi zaledwie 3 ng. W związku z tym badaniu alkoholipod kątem zawartości tego skażalnika towarzyszą problemy typowe dla analiz śladowych , takie jak konieczność stosowania technik o dostatecznie niskich granicach wykrywalności , oraz seiektywności pozwalającej
na wyodrębnienie analitu z tła matrycy i jego pewną
identyfikację . Wydaje się, że popularne w chromatografii gazowej detektory płomieniowo-jonizacyjne (FID) niesą w stanie sprostać tym wymaganiom. Optymalnym typem detektora jest niewątp l iwie spektrometr mas (MS) .
W Wydziale Chemii CLK KGP została opracowanametoda badania jakościowego wyrobów alkoholowychpod kątem zawartości bitreksu, wykorzystująca chroma-
50
Wyniki anali zy najwygodniej jest przedstawiać w postac i chromatogramu prądu jonowego dla jonumlz = 176, co pozwala wyodrębnić pik pochodnej bit reksu spośród pozostałych składników próbki. W prakty ce bowiem , na poziomie śladów, w dowodowych próbkach alkoholi spotkać można wiele zanieczyszczeń , takich jak estry kwasów tłuszczowych, ftalany, węglowodory itd., których czasy retencji mogą nakładać się naczas retencji związku III. Możliwość selektywnej anal izy uzyskanych chromatogramów pod kątem jonu charakterys tycznego dla poszukiwanej substancji jest atutem techniki GC/MS .
Podczas analizy bitreksu techniką GC/MS bardzoistotne jest utrzymywanie dozownika chromatografuw należytym stanie. Obecność w szklanej wkładce dozown ika (glassliner) związków aktywnych - nielotnychpozostałości i produktów pirolizy po analizach różnych
PROBLEMY KRYMINALISTYKI 259 (slyczen-marzec) 2008
Z PRAKTYKI
RT 2tt - l l.lIl ~
'00Pl' U Oc
S I1E5
"~
85.H1ll5 ·
1-11I l l5 .S.
" 1185 . S.."""i I D,
: 50
J~Oae
"lidokaina (l -Ill
tu RT'l"• ,. as .. " ae " .. .. " " .. es .. .. ,.. re s 11.0
n ml {mln)
~'T1l1 RT:U l AVe 1 58 U 1~ 2S.1oeJ "'-- S6~5 "T. • l f,* MlI1 29 06-5SO_0~
' 00-1" 2
so
""li 60,
: 50
! ( O•ac
'" 1172
'" 1~ l''ą2 2T
c71 2I'? .1jO.l~ 'l ~60 2
se ' 00 '",,.
'",,. aee ... ... ' 00 ss•
""-
Ayc . 3. Chromalog ram prądów jonowych 86 i 176, uzyskany dla roztwo ru bitreksu w etanolu (0,5 gIl 00 I), oraz widmo masowe pod stawowego produktupirolizy (por. ryc. l-HI)Fig_3. Chromatogram ot 86 and 176 ion cunents obtained tor sa/ution ot bitrex in ethanof (0.5 gll00 L). as well as mass spectrum ot main product otpyrolysis (see aJso Fig. 1-11I)
próbek - powoduje znaczne pogorszenie wykrywalności bitreksu, co może dać fałszywy, negatywny wynikanalizy. Płyn ie stąd wniosek, że w każdej sekwencjianalitycznej niezbędne jest umieszczanie próbki kontroinej o znanym stężeniu .
Reakcja bitreksuz podchlorynem sodu
Przerabianie alkoholu skażonego w celu uzyskaniaproduktu zdatnego do spożycia, obejmujące próby usunięcia skażalników, jest procederem znanym od dawna. W zależności od fizykochemicznej natury substancji skażającej operacja taka może się powieść , jeżeli
zostanie oparta na odpowiednim procesie fizycznym(np. destylacja, adsorpcja) lub chemicznym. Rzecz jasna, takie czynności są prawnie zabronione. Ustawao wyrobie alkoholu etylowego oraz wytwarzaniu wyrobów tytoniowych z 2 marca 2001 r. w artykule 13 stanowi: "Kto odkaża alkohol etylowy skażony lub w jakikolwiek sposób osłabia d zi ałanie środka skażającego ,
podlega grzywnie, karze ograniczenia wo lności lub pozbawienia wolności do roku".
PROBLEM Y KRYMINALISTYKI 259 (styczeń-marzec) 2008
Bitrex, ze względu na swoją budowę chemiczną
oraz bardzo niskie stężenia , w jakich jest stosowany,jest substancją szczególnie podatną na próby odkaża
nła . Nie jest tajemnicą fakt, że wyjątkowo skuteczną
techn i ką usuwania bitreksu jest chemiczny rozkład tejsubstancji za pomocą podchlorynu sodu - szczegóło
we informacje dotyczące tej metody można znaleźć nawet na stronach internetowych . Podchloryn sodu(NaOCi) w postaci alkalicznych roztworów wodnycho różnym stężeniu to często stosowany i łatwo dostęp
ny, silny środek utlen iający, wykorzystywany zarównow procesach przemysłowych , jak i w gospodarstwie domowym. W handiu najczęściej spotykany jest pod postacią różnych preparatów przeznaczonych do odkaża
nia i wybielania (np. "Bielinka").Wykazanie, że zabezpieczona próbka alkoholu jest
produktem odkażania alkoholu skażonego , oraz określenie rodzaju pierwotnie obecnego skażainika i metody wykorzystanej do jego usunięcia , może być bardzoważną informacją zarówno dla organów procesowych,jak i dla jednostek prowadzących działania operacyjne.Próbki alkoholu podejrzewanego o to, że usun i ęto
z niego bitrex podchlorynem sodu, można badać po ką-
51
Z PRAKTYKI
tem obecności NaCI będącego produktem redukcjipodchlorynu. Chlorek sodu może być z łatwością wykryty nawet z użyciem metod klasycznej analizy chemicznej, takich jak reakcja z azotanem srebra (chlorki)i z octanem uranylowo-cynkowym (sód). Testy najlepiejwykonywać po wstępnym zatężeniu próbki. Sól kuchenna jest jednakże zbyt pospo l itą substancją, aby napodstawie jej obecności wyciągać kategoryczne wnioski. Dodatkową informacją wskazującą , że badany alkohol mógł być skażany bitreksem, jest obecność
w próbce związków niespotykanych w spożywczych
wyrobach alkoholowych, obecnych za to np. w rozcień
czalnikach spirytusowych. Przykładem takiego związku
jest glikol propylenowy. Niewątpliwie najbardziej pożądane byłoby jednak zidentyfikowanie jakiegoś produkturozpadu bitreksu, na tyle charakterystycznego, by mócwykluczyć jego pochodzenie ze żródeł innych n iż proces odkażan ia . Wydaje się oczywiste, że tak złożony
związek nie powinien pod wpływem NaOCI ulegać cał
kowitej degradacji do prostych substancji, lecz dawać
jakieś bardziej skomplikowane pochodne. W dostępnej
literaturze brak jest jednak publikacji poruszających tozagadnienie.
W celu rozpoznania produktów utleniania bitreksupodchlorynem sodu przeprowadzono w Wydziale Chemii CLK KGP kilka prostych doświadczeń . We wszystkich wykorzystywano 96% etanol cz.d.a. firmy POCh,bitrex w postaci krystalicznej oraz dwumolowy alkaliczny roztwór podchlorynu sodu. W pierwszym eksperymencie do 200 ~ I 2% roztworu bitreksu w etanolu dodano 100 ~l roztworu NaOCI, po czym ogrzewano w temperaturze 50°C przez 5 minut. Mieszaninę reakcyjną
rozcieńczono następnie wodą destylowaną do objęto
ści ok. 2 mi i ekstrahowano 1 mi chloroformu. Uzyskany ekstrakt poddano analizie techn iką GC/MS , przy podziale strumienia (split) 1:50, wykorzystując programtemperaturowy umoż l iwiający rejest rację związków
w poszerzonym zakresie czasów retencji. Otrzymanychromatogram oraz widma masowe dla trzech najintensywniejszych pików przedstawia rycina 4.
In 1.32· lO ~ r
100...
A. Frr: 5 J2
"H~E8
TIC IolSbito>l..NaCIo
'"B.
~1Ie:I_mcIOf.łl1
RT: 5.l1 AV 1 N.. '156E5Y · cF uImU211 00-5511 DOI
105
~-.JlłC.o.JS(
RT &S8AV , ,,,-,l UESY - er...~I
J9 00.550 001
-""NaClo.-;18RT1 11 AVl59 1031NL 8 H e.y Fuli mi [
290(1.550 001
.......".."..
RTcr.t a
c.
50 5 5 60 es_ _ !"" <-Q- -
les..• •
as.,HI
15 20
"
.. A. • N.N-die tylobenzyloamina..... ua 1.." )9 1 u:r U l 11.' 10. , 149 1 163.11
•" B.uu
: 11131
" -r: l T,.. 't:,,5)2 ~~ 2 191 1052 168 0
141.1 '6 9 1 20S,O
O.. 1411c. ,.. e.. 118 :I
193191.1..T121J77.2 u 81
" S12 T"r 22t~11602 118 0 194.' 212 1
•
..
'" '" '" ". aeu~ '" ... ".
Ryc. 4. Chromatogram Z ana lizy produktów utleniania bitreksu podchlorynem sodu oraz widma masowe wykrytych związków
Fig. 4. Chroma/ogram trom analysis of products ot oxidation ot bilrex with sodium oxochlorate and mass spectra ot derected compounds
52 PROBLE MY KRYMINALISTYK I 259 (styczeń-marzec) 2008
Z PRAKTYKI
Poprzez porównanie zarejestrowanych widm z widmami bibliotecznymi z biblioteki NIST 98, pierwszyi najwyższy z pików (oznaczony l iterą A) zidentyfikowano jako pochodzący od N,N-dietylobenzyloaminy(ryc. 1- IV). Widmo masowe dla piku oznaczonego jakoB nie figuruje wśród widm bibliotecznych . Na podstawiecharakterystycznego układu intensywności jonów nawidmie masowym w klast rze 201-205 można wniosko wać, że cząsteczka tego związku zawie ra dwa atomychloru. Szczegółowa analiza uzyskanego widma pozwol iła wnioskować, że może ono pochodzić od związ-
ku O wzorze C6H3(CH3)2NCCI2' Jest rzeczą charakterystyczną , że w dalszych eksperymentach, w którychchloroform nie był już wykorzystywany, nie zaobserwowano obecności rozpatrywanego związku . Być może
jego powstawanie obejmuje etap reakcji izonitrylowej ,dla której przebiegu kluczowa jest obecność chloroformu i zasadowe środowisko . Wyjaśnianie dalszymi badaniami budowy związku B nie wydaje się jednakszczegól nie ważne , ze względu na niewielkie prawdopodobieństwo jego powstania w rzeczywistych warunkach.
RT, Hl · ł,~
'"o
'"
AT: J.52
,..A• • N.N-dlety1obenzyloaml na
".
30ffiin.
~
] .Q1 ES90 S-9U ·1195-11łlS_
141!>-U R5IilS bItr..o5ul
'"D.
ae• .14 RT: U O
'"
..'"'"
'"~, l'"~m
,
A.
c.
x:f O godz. rr::.=
!>G_~ gl ~'
n , S-l1llvlHS-U9 ~..";b.:n-~
su
'"c.
'"'"'"
t_~' '' n AT: . ~1 AV.' 59 2 151 ,~OM NL J.~' E .
T otful!""' 121 X-Y. H 'J:
" ss 5 0 6 5 Ul
-"." --- -,. .. •• .. as
'"o'"'"',,",,"
U 9 1
".'"
00-
D.
'"'"'"'" ilU
'"'" '" 912
211.1
" 132.] 183.'
'" T 'T.. 2131
'~ I , ,71'UI~i.1
Ryc. 5. Chroma togramy z analizy roztworu bltreksu w etanolu (0 ,5 g/100 I) utlenianego NaOC I po 30 min i po 10 godz. oraz widmo masowe jed neg oz wykrytych ZWiązków (D)FIg. 5. Chromatogram trom analysis ot ethanol bitrsx sotution (0,5 gl1 00 L) oxidised with NaOe! after 30 minutes and 10 hours , as well as massspectrum ot one ot aeteaea compounae (O)
PROBLEMY KRYMINALISTYKI 259 (styczen-maraec) 2008 53
Z PRAKTYKI
Próba identyfikacji piku oznaczonego na rycinie 4 jako C, na drodze przeszukiwania widm bibliotecznych,równ ież , nie przyn iosła oczekiwanych wyników. Układjonów w zakresie mlz = 65-147 jest typowy dla związ
ków zawie rających grupę N-(dimetyl ofenyl o)amidową
(można go także dostrzec w widmie związku III). Przyjmując jon 221 za jon molekularny (M), możemy wnio skować , że rozpatrywany związek powinien zawierać
jeden atom azotu oraz łatwo odchodzącą grupę metylową (pik mlz =206). Pik przy m/z = 193 może być jonem M-CO lub M-C2H4. Chociaż powyższe spost rzeżenia nie są wystarczające do pewnego określenia
struktury związku , można na ich podstaw ie zaproponować jego hipotetyczną budowę (ryc. 1-V). Jak widać ,
związek V jest estrem etylowym ketokwasu, co oznacza, że w jego powstawaniu aktyw ny udział powinienbrać rozpuszczalnik - etanol. Zaobserwowanie analogicznych estrów innych alkoholi mogłoby potwierdzić
taką właśnie budowę związku C. W tym celu dwukrotnie powtórzono reakcję utleniania, w warunkach opisanych powyżej, zastępując etanol w pierwszym przypad ku metanolem, w drugim zaś izopropanolem. Analizyproduktó w reakcji istotnie nie wykazały już obecności
piku C, jednak nie zaobserwowano także związków,
którym można by przypisać budowę metylowego czyizopropylowego analogu związku V.
W kolejnym etap ie badań sprawdzano moż l iwości
wykrycia produktów utleniania bitreksu w takich stęże
niach, jakie występują w rzeczywistych próbkach aikoholu. W tym celu do 1 mi roztworu bitreksu w etanoluo stężeniu 0,5 g/1 00 I dodano 1~I 2M NaOCI, a następ
nie roztwór analizowano po 30 minutach oraz po 10 godzinach z wykorzystaniem metody stosowanej w rutynowych analizach dowodowy ch próbek. Wyniki przedstawia rycina 5.
W badanym roztworze nie wykryto pochodnej bitreksu III, stwierdzono za to obecność N,N-dietylobenzyloaminy (widocznej na chromatogramach w postaci .posza rpaneqo" piku (A) przy czasie ok . 3,5 min). Zaobserwowano także związek C, jednak najpewniej powstajeon stopniowo - 30 min po dodan iu NaOCI jego obecno ś ć jest słabo widoczna. Pierwszy raz stwierdzonoponadto obecność produktu reakcji (oznaczonego jakoD) o nieco n iższym czasie retencji, którego widmoprzedstawia dolna część ryciny 5. Produkt ten, w przeciwieństwie do C, wydaje si ę zan i kać wraz z upływem
czasu . Podobn ie jak w poprzednich przypadkach przeszukiwanie biblioteki widm nie przyniosło zadowalają
cych rezultatów, zatem ponownie podjęto próbę okreś len ia struktury związku D na podstawie widma masowego, dochodząc ostateczn ie do wniosku, że może
opisywać ją wzór VI z ryciny 1. Jeśli przejściowy pro-
RT 150
'"",A.
.."..
'"U l U90.5-'15 'ilU ·l:l1l5 lł6
,,,",U
5 5 eoTIme (noln)
c.
c.
RT 521
,.
...I
..,
>" • ./'. _ . - - --_... .
lU: 1st
A."a
tRT.368
~' "i '~ A.
" ..
HS · lI 14
'" al
"ee.."•
'" bl..ee.."•
' 00c i..
,.:.."•
'" d,.."..ze
a.o
Ryc . 6. Chromalogramy z analiz: al N,N-dietylobenzyloam iny, b) utleni anego bilreksu, ej i d) dowodowyc h próbek od kaźaneęo alkoholuFig. 6. Chromatograms ot analyses: aj N,N-diethy/benzylamine, b) oxidised bitrex, ej and d) evidentia/ sampies ot sterilised ek onot
54 PROBLEMY KRYMINALISTYKI 259 (styczeri-marzec) 2008
dukt utleniania bitreksu rzeczywiscre miałby budowę
chlorku acylowego, tłumaczyłoby to jednocześnie jegotymczasowy charakter - pod wpływem etanolu ulegał
by stopniowej alkoholizie, dając jako produkt końcowyzwiązek V.
Aby uzyskać całkowitą pewność, że podczas eksperymentów rzeczywi ście powstawała N,N-dietyiobenzyloamina, wykonano analizę próbki dietyloaminy z dodatkiem niewielkiej ilości bromku benzylu. W takich warunkach N,N-dietylobenzyloamina powstaje in situ, przyczym dietyloamina spełnia rolę zarazem reagenta i rozpuszczalnika . Wyniki analizy, w zestawieniu z chromatogramem uzyskanym dla utlenianego bitreksu, ukazuje rycina 6.
Zupełna zgodność czasów retencji nie pozostawiawątpliwości co do tożsamości wykrywanego związku .
Otrzymane wartości czasów retencji oraz dane dotyczące widm masowych związków A, B, C i D zestawiono w tabeli 1.
Z PRAKTYKI
na kolumnę chromatografu i może być zminimalizowane poprzez obniżenie temperatury początkowej pieca,wykorzystanie tzw. efektu rozpuszczalnikowego, odpowiedni dobór kolumny i dozownika lub skrócenie czasupróbkowania (sampling time, lima to purga), chociaż toostatnie rozwiązanie wiąże się oczywiście z pogorszeniem wykrywa lności . Na szczęście spektrometr masjest na tyle potężnym narzędziem analitycznym, że
brak piku o dobrze zdefiniowanym czasie retencji niestanowi na ogół poważnego problemu w badaniach jakościowych.
Po wstępnym jakościowym rozpoznaniu związków
powstających w trakcie utleniania bitreksu podjęto próbę oszacowania minimalnej i lości podchlorynu sodun iezbędnej do skutecznego usunięcia tego skażaln ika
oraz wymaganego czasu reakcji. Wiedza taka mogłaby
być przydatna np. w ewentualnych rozważaniach na temat zdatności odkażonego etanolu do spożycia czy też
w określaniu technicznych możliwości nielegalnych
Tabela 1Zaobserwowane produkty utleniania bitreks u podchlorynem sodu
Observedproducts ot oxidation ot bitrexwith sodium oxochlorate
Czasy retencji przy
Związek Postulowana budowa zastosowanych Interpretacja widma MSmetodach GC/min
A C6HsCH2N(C2Hs)2 4.57 163(M), 148 (M-CH3),(l-IV) 3.5 86(CH2NEt2),91 (C7H7)
201(M), 166( M-CI),
B C6H3(CH3)2NCCi2 5,32 139 (M-CI-HC N), 131(M-2CI),- 130 (M-CI-HC I),
103(M-CI-HCI-HCN)
221 (M), 206(M-CH3),
C C6H3(CH3)2NHCOCOO C2Hs 7,13 193 (M-C2H4).
(l-V) 5,2 147(C6H3(CH3)2NCO),
120(C6H3(CH3)2NH)
D C6H3(CH3)2NHCOCOCI - 211(M),183(M-CO),(1-VI) 4,7 148(M·CO-CI)
Kilka słów należy dodać na temat kształtu pikówchromatograficznych (w zasadzie trudno mówić tutajo typowych pikach) uzyskanych w trakcie omawianychdoświadczeń. Problem powstawania rozszczepionychpików jest zapewne znany wszystkim, którzy opracowywali metodę analizy techniką GC bardziej lotnychzwiązków w trybie splitless. Zjawisko to jest efektemdługiego czasu (tutaj 30 sekund) wprowadzania analitu
PROBLEMY KRYMINALISTYKI 259 (styczen-marzec) 2008
przetwórni alkoholu. Do pręciu próbek etanolowegoroztworu bitreksu O stężeniu 0,5 g/100 l, w naczynkachchromatograficznych, dodawano za pomocą mikrostrzykawki 0,2 M roztwór NaOCI - w takich ilościach ,
aby uzyskać odpowiednio pięcio-, dzi esi ęcio- , dwudziesto-, p ięćdz i esi ęcio- , oraz stukrotne nadmiary molowepodchlorynu względem bitreksu. Próbki poddano następnie badaniu techniką GC/MS. Czas ich przygoto-
55
Z PRAKTYKI
wania oraz ustawienia sekwencji analitycznej dobranotak, by każda z próbek była analizowana po 15 minoraz 4, 7, 14 i 26 godzinach. Przykładowy ciąg uzyskanych chromatogramów (dla 20-krotnego nadmiaruNaOCł) przedstawia rycina 7.
z chromatogramów. Całość wyników doświadczenia
zestawiono w tabeli 2.Jak widać, dopiero po zastosowaniu 1O-krotnego
nadmiaru podchlorynu zaobserwowano powstawanieN,N-dietylobenzyloaminy, zaś całkowite usunięcie bi-
RT 300 · " .11.1
~.-''11~ • .., ~~
.....· ..iQ_. l
11'0
26 godZ.
15 min.
14 godz.
8'51'0-.....,---e's'5'5 ' " s'o;s'o '
, ,..Ryc. 7. Chromalogramy prądu jonowego 148 z kolejnychanaliz (od dołu) tej samej próbki roztworu bitreksu z dodatkiem NaOCI (2D-krotny nadmiar molowy)Fig. 7. Chromatograms o( ;oncurrent 148 tromsubsequenf analyses (upwards) ot tne same bitrex solution sampfe with an addition ot NaOCf (20-foldmolsurplus)
Można zauważyć stopniowe zanikanie związku Doraz powstawanie związku C, przy czym N,N-dietylobenzyloamina (A) jest wyrażnie widoczna na każdym
treksu wymagało nadmiaru 20-krotnego. Dalsze zwięk
szanie stężenia NaOCI nie miało już istotnego wpływu
na przebieg reakcji. Na uwagę zasługuje znaczna
Tabela 2Związki wykryte w próbkach utlenianego bitreksu w zależności od czasu trwan ia reakcji oraz molowego nadmiaru NaOel
Compounds detected in sampIesot oxidised bitrex depending on reaction time and mol surplus ot NaOe /
_______Nadmiar NaOCI
----------5x 10x 20x 50x 100x
czas reakcji
I Itr x Itr
4 godz. bitrex bitrex, A A,O ,e A,D,C A, D,Cz trex Itrex
14 godz. bitrex bitrex, A A, C A,O ,e A, D,C6 od bitrex bitrex A A C A C A C
*) wykrywany pod postacią pochodnej III
56 PROBLEMY KRYMINALIST YKI 259 (styczeń-marzec) 2008
szybkość degradacji bitreksu - już po 15 minutach odmomentu dodania odpowiedniej ilości utleniacza niestwierdzano obecności skażalnika w roztworze. Na tejpodstawie nie należy oczywiście wyciągać zbyt dalekoidących wniosków odnoszących się do mechanizmu reakcji. Uzyskane wyniki nie oznaczają, że utlenienie jednego mola bitreksu wymaga udziału kilkunastu moliNaOCI, gdyż w roztworze mogą znajdować się inne reduktory, konkurencyjne względem bitreksu. Etanol, nawet o czystości analitycznej, zawiera zawsze pewneilości aldehydów (zwłaszcza octowego), k1órych redukujące właściwości są dobrze znane. Może to oznaczać, że niezbędny nadmiar podchlorynu będzie zależ
ny od jakości skażonego alkoholu. Jednakże , jak łatwo
policzyć, zastosowanie nawet stukrotnego nadmiarumolowego wiąże się z koniecznością dodania wzg lęd
nie niewielkiej ilości roztworu NaOCl, wynoszącej zaledwie ok. 0,5 mi na 1 litr etanolu, przy wykorzystan iu15-procentowego roztworu NaOCI o gęstości
1,25 g/cm3.
Podsumowanie
Przeprowadzone badania potwierdziły fak1 wysokiejskuteczności alkalicznych roztworów podchlorynu soduw procesach usuwania bitreksu ze skażonego alkoholu. W wyniku reakcji pozostaje jednak wyrainy ślad
w postaci charak1erystycznych produk1ów rozpadu skażaln ika , z k1órych najistotniejszym wydaje się N,N-dietylobenzyloamina. Amina ta nie należy do naturalnychzwiązków powstających w procesie fermentacji, nie jestrównież sztucznym dodatkiem wprowadzanym do alko-
Z PRAKTYKI
holi. Ponadto, jako substancja chemiczna, nie ma żad
nych praktycznych zastosowań . Wykorzystywana jestjedynie w specjalistycznych syntezach chemicznych.To wszystko czyni z niej związek dość unikalny, którego obecność w alkoholu bardzo silnie wskazuje nauprzednią obecność bitreksu. Wykrycie w badanejpróbce N,N-dietylobenzyloaminy, chlorku sodu orazjednego ze związków oznaczanych w niniejszej pracyjako C lub D (pewne ustalenie ich struk1ury wymagadalszych badań) pozwala z dużą dozą pewności stwierdzić , że mamy do czynienia z alkoholem, z k1óregousunięto bitrex podchlorynem sodu. Prak1yczną przydatność wyników przeprowadzonych badań potwierdzają przykładowe chromatogramy, uzyskane dla dowodowych próbek pochodzących z różnych spraw(ryc. 6 e--d).
Łukasz Maty jasekryc. : autor
BIBLIOGRAFIA
1. www. bitrex.com.
2. Buszewski G., Bańka K" Mądro R.: Deterrnination ot
Oenatonium Benzoate (Bitrex) in Alcoholic Products byLe-Apel -MS. "Problems ot Forensic Sciences" 2005, nr 63,s.270--274.
3. Lay·Keow Ng, Hupe M., Harnois J" Lawrence A.H.:Direct lniection Gas ChromatographiclMass Spectrometric
Analysis for Oenatonium Benzoate in Specific Denaturated AIcohol Formulations, .Anal, Chem." 1998, m70 , s. 4389-4393.
.. . T OD ... O . ...
~O.' . IT ' .CIQWV. WVI IUGADNIU''''
_.. -....'".... -..~-_.l..... "' .......
23
Czytelniku,informujemy. że jest do nabycia "Zeszyt Metodyczny" z zakresu badań
antroposkop ijnych pt. Portret pamięciowy - wybrane zagadnienia, a w nim:
• Metody odtwarzania wyglądu zewnętrznego sprawcy przestępstwa napodstawie zeznań świadków - Sławomir Mikawoz
• Analiza możliwości sporządzania portretu pamięciowego według opisudziecka w wieku przedszkolnym - Joanna Wilczewska
• Sposoby i metody zmiany cech statycznych w rysopisie człowieka
- Tomasz Przybyła
Cena zeszytu 28 zł
PROBLEM Y KRYMINALISTYKI 259 (styczeń-man:ec:) 2008 57