Benchtop NMR Combined with GC/MS Confirms Identity of Forensic Case Sample

Význam tématu

V forenzní analýze je klíčové spolehlivě určit chemickou strukturu zachycených látek, zejména vzhledem k neustálému vzniku nových nelegálních analogů a prekurzorů. Kombinace více analytických technik umožňuje minimalizovat falešné pozitivní a negativní výsledky a poskytuje vysokou míru jistoty při identifikaci. Benchtop NMR přináší do policejních a soudních laboratoří dodatečnou úroveň selektivity a strukturálního rozlišení vedle rutinní GC/MS analýzy.

Cíle a přehled studie

Cílem popsané aplikace bylo prokázat, jak lze spojit výsledky plynové chromatografie s hmotnostní spektrometrií (GC/MS) a benchtop 1H NMR spektra na příkladu konkrétního vzorku pořízeného při forenzním zásahu. Studie ilustruje postup při rozlišení dvou izomerů naprosto shodné molekulové hmotnosti a důraz na kombinaci dat pro definitivní identifikaci.

Použitá metodika a instrumentace

Analýza zahrnovala následující kroky:

• GC/MS analýzu: Thermo Scientific ISQ QD Single Quadrupole GC-MS systém, hlavní složka analyzovaného vzorku RT = 4,38 min, m/z fragmenty 202, 159, 129, 103, 73, 57.
• 1H NMR spektrum: Thermo Scientific picoSpin 80 82 MHz benchtop NMR, kapilární kazeta s TMS jako vnitřním standardem, 5 akumulovaných skenů, pulz 90° a odloučení 15 s.
• Software pro předpověď a zpracování spekter: Mnova NMR a NMRPredict plugin.

Hlavní výsledky a diskuse

GC/MS databázové vyhledávání navrhlo jako nejpravděpodobnější strukturu 1,1-dibutoxybutan, avšak experimentální NMR spektrum ukázalo:

• dva silné překrývající se dvojzuby kolem 0,9 ppm odpovídající terminálním methylům v isopropylu,
• široký multiplet 1–2 ppm od methinové skupiny,
• dvě oddělené dvojzuby při 3,34 ppm a 4,49 ppm, naznačující methyleny a methin v prostředí dvou elektron přitahujících O-atoms.

Porovnání předpovězených a experimentálních spekter pro oba izomery ukázalo jednoznačnou shodu se strukturou 1,1-diisobutoxy-2-methylpropanu, nikoli s původně navrženým dibutoxybutanem.

Přínosy a praktické využití metody

Benchtop NMR v kombinaci s GC/MS:

• umožňuje rozlišit strukturální izomery stejnou molekulovou hmotností,
• zvyšuje jistotu forenzní identifikace,
• je kompaktní a snadno integrovatelný do laboratoří s omezeným prostorem.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se široké rozšíření benchtop NMR přístrojů v policejních i soudních laboratořích. Integrace s automatizovanými datovými platformami a pokročilými databázemi předpovědí spekter umožní rychlejší a přesnější screening neznámých látek i jejich nově vznikajících analogů. Kombinování NMR s dalšími netradičními technikami, jako jsou hyphenované metody a ultrarychlé spektroskopické systémy, posílí robustnost forenzních postupů.

Závěr

Studie demonstruje, že párování GC/MS s 1H NMR spektrální analýzou dokáže spolehlivě identifikovat forenzní vzorek i v případech strukturálních izomerů. Přístup odpovídá doporučením SWGDRUG a významně rozšiřuje schopnosti presumptivního testování nelegálních látek a prekurzorů.

Reference

SWGDRUG. Scientific Working Group for the Analysis of Seized Drugs. Dostupné na http://www.swgdrug.org/ (přístup 17. 6. 2016).