Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-05-10T19:26:20Z No. of bitstreams: 1 2017_TatianeSouzaGrobério.pdf: 7983031 bytes, checksum: 74fbf4855ae64c21f3c468efc2f13060 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-05-25T23:06:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_TatianeSouzaGrobério.pdf: 7983031 bytes, checksum: 74fbf4855ae64c21f3c468efc2f13060 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-25T23:06:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_TatianeSouzaGrobério.pdf: 7983031 bytes, checksum: 74fbf4855ae64c21f3c468efc2f13060 (MD5) Previous issue date: 2017-05-25 / É sabido que o abuso de drogas ilícitas constitui um problema social sério e de difícil solução. Dentre as drogas de abuso, a cocaína tem ocupado papel de destaque. A fim de tentar controlar e reduzir a disponibilidade da cocaína no mercado ilícito, diversos organismos de segurança pública nacionais e internacionais buscam estratégias para estabelecer a origem, principais métodos de refino e rotas mais comuns do tráfico de drogas. Tais objetivos podem ser alcançados por meio de investigações policiais e quimicamente através de análises que caracterizem a droga. A caracterização de uma amostra de cocaína é o processo que determina as suas principais propriedades físicas e químicas, revelando similaridades e diferenças entre apreensões. Neste trabalho, a caracterização química da amostra iniciou-se pela determinação da forma de apresentação da cocaína (sal ou base livre), do teor de cocaína, adulterantes e identificação do grau de oxidação em amostras de drogas utilizando espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier com acessório de reflexão total atenuada (FTIR-ATR, do inglês Fourier Transform Infrared Spectroscopy – Attenuated Total Reflectance), que é uma técnica mais simples, rápida, com maior facilidade de aplicação e menor custos que cromatografia gasosa, técnica utilizada em métodos de referência atualmente utilizado pela Polícia Federal Brasileira (PF). Esse método foi desenvolvido e validado com 1085 amostras reais de drogas apreendidas pela PF em todo o Brasil, das quais 500 foram selecionadas para o conjunto de calibração e 585 para o conjunto de validação para uma análise multivariada de regressão por mínimos quadrados parciais (PLSR, do inglês Partial Least Squares Regression). Obteve-se um erro médio de previsão de 3,0% (m/m), precisão de 2,0 e concentração mínima detectável de cocaína de 11,8% (m/m), em uma faixa de concentração variando de 24,2 a 99,9% (m/m). Os resultados indicaram que o método desenvolvido é capaz de discriminar entre o cloridrato de cocaína e as amostras de base livre, quantificar o conteúdo de cocaína e estimar a concentração dos principais adulterantes. Em uma segunda fase do trabalho, a caracterização química das amostras foi utilizada para identificar correlações entre apreensões de cocaína base livre sem o conhecimento a priori sobre a origem das amostras. Para isso, buscou-se determinar os solventes residuais com o uso do headspace associado à cromatografia gasosa e detecção por espectrometria de massas (HS-CG-EM). A análise de dados empregou a análise hierárquica de agrupamento (HCA, do inglês Hierarchical Cluster Analysis) e o quadrado da função cosseno. Estudos estatísticos apontaram valores limites que puderam III discriminar amostras como sendo “ligadas”, ou seja, correlacionadas em relação à forma de produção, permitindo estabelecer ligações entre apreensões de cocaína efetuadas em todo o Brasil. A metodologia desenvolvida para essa discriminação pôde ser considerada promissora, pois não necessita do conhecimento a priori da população de amostras e permite o ajuste dinâmico dos valores limites para diferentes conjuntos. / It is known that illicit drug abuse is a social problem and difficult to solve. Among the drugs of abuse, a cocaine has played a prominent role. In order to try to control and reduce the availability of cocaine in the illicit market, various public and international security agencies are looking for strategies to establish an origin, main refining methods and most common routes of drug trafficking. Such objectives can be seen through software investigations and analyze the aspects that characterize the drug. The characterization of a cocaine sample is the process that determines its main physical and chemical properties, revealing similarities and differences between seizures. In this work, the chemical characterization of the sample was initiated by determining the form of presentation of cocaine (salt or free base), cocaine content, adulterants and identification of the degree of oxidation in drug samples using infrared spectroscopy (FTIR-ATR), which is a simpler, faster, easier to apply and lower cost than gas chromatography, a technique used in reference methods currently used by the Brazilian Federal Police (BPF). This method was developed and validated with 1085 real drug samples seized by PF throughout Brazil, of which 500 were selected for the calibration set and 585 for the validation set for a multivariate analysis of partial least squares regression (PLSR). An average prediction error of 3.0% (w/w), precision of 2.0 and minimum detectable concentration of cocaine of 11.8% (w/w) was obtained in a concentration range ranging from 24.2 to 99.9% (w/w). The results indicated that the method was able to discriminate between cocaine hydrochloride and free base samples, to quantify the cocaine content and to estimate the concentration of the main adulterants. In a second phase of the study, the chemical characterization of the samples was used to identify correlations between free base cocaine seizures without a priori knowledge about the origin of the samples. The aim of this study was to determine residual solvents using headspace associated with gas chromatography and mass spectrometry detection (HS-CG-EM). The data analysis employed the hierarchical cluster analysis (HCA) and the square of the cosine function. Statistical studies pointed to limit values that could discriminate samples as being "linked", that is, correlated in relation to the form of production, allowing establishing links between seizures of cocaine made throughout Brazil. The methodology developed for this discrimination could be considered promising since it does not require a priori knowledge of the population of samples and allows the dynamic adjustment of the limit values for different sets of samples.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-06-08T13:01:07Z No. of bitstreams: 1 2016_NathaliaSiqueiraAlmeida.pdf: 10329727 bytes, checksum: 8ac15e063817d1467f56b0d4f171b221 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-06-15T10:47:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_NathaliaSiqueiraAlmeida.pdf: 10329727 bytes, checksum: 8ac15e063817d1467f56b0d4f171b221 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-15T10:47:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_NathaliaSiqueiraAlmeida.pdf: 10329727 bytes, checksum: 8ac15e063817d1467f56b0d4f171b221 (MD5) / A validação de um método analítico é essencial para demonstrar que ele é adequado para um determinado uso e para garantir a qualidade e a confiabilidade estatística das medidas, dos cálculos envolvidos no processamento dos dados e dos resultados experimentais obtidos. Para que um novo método possa ser incorporado nas operações de rotina de um laboratório, devem ser apresentadas evidências objetivas e rastreáveis de que requisitos específicos, denominados figuras de mérito, estão sendo atendidos. No caso da identificação e quantificação de drogas de abuso, a maioria dos processos de validação envolve métodos analíticos que exigem o uso do padrão certificado do analito. Essa é uma grande dificuldade no Brasil, uma vez que o acesso a padrões certificados de drogas de abuso é ainda muito restrito. No presente projeto, comprimidos de ecstasy, contendo o 3,4-metilenodioximetanfetamina (MDMA), apreendidos pelo Polícia Federal, foram caracterizados e tiveram seu princípio ativo quantificado por dois métodos para a construção do perfil químico da droga. A cromatografia gasosa com detector por ionização em chama (CG-DIC), utilizada rotineiramente em laboratórios forenses, foi utilizada como método de referência para avaliação da ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN de 1H), que é um método ainda pouco utilizado. Os dois métodos foram validados, atendendo todos os requisitos do sistema de gestão da qualidade do laboratório central de química forense da Polícia Federal, obtendo resultados considerados adequados para linearidade, precisão, exatidão, robustez, seletividade, limites de detecção e quantificação e estimativa da incerteza de medição. As amostras de ecstasy analisadas no trabalho correspondem a 25 apreensões da Polícia Federal, em 6 estados brasileiros, de 2011 a 2013, e foram divididas em 39 lotes. A análise por CG-DIC demonstrou que a pureza das amostras variou de 10,5 % a 77,0 % e alguns adulterantes foram identificados em 15 % dos lotes. Apesar dos resultados quantitativos dos dois métodos terem sido equivalentes, o RMN de 1H se mostrou mais eficiente e versátil ao realizar tanto a identificação inequívoca quanto a quantificação do analito em uma mesma análise, uma vez que dispensa o uso de padrão do analito e a construção de curvas analíticas. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The validation of an analytical method is essential to demonstrate that it is suitable for a particular use and to ensure the quality and statistical reliability of the measures, the calculations involved in the data processing and the experimental results obtained. In order to incorporate a new method into the routine operations of a laboratory, must be presented objective and traceable evidences that specific requirements, called figures of merit, are being attended. Regarding identification and quantification of drugs of abuse, most of validation processes involve analytical methods that require the use of the analyte’s standard. Since the access to standards of drugs of abuse in Brazil is still very restricted, it brings a major difficulty to the validation process. In this project, ecstasy tablets containing 3,4-methylenedioxymethamphetamine (MDMA), seized by the Federal Police, have been characterized and had the active ingredient quantified by two methods to achieve chemical profiling information. The gas chromatography with flame ionization detector (GC-FID) method, routinely used in forensic laboratories, was used as reference for evaluating the proton nuclear magnetic resonance (1H-NMR) method, which is yet barely used. Both methods have been validated, complying with all requirements of the forensic chemistry central lab of Federal Police quality system, with suitable results for linearity, precision, accuracy, robustness, selectivity, limits of detection and quantification and estimation of measurement uncertainty. The ecstasy samples analyzed in this work correspond to 25 Federal Police seizures, performed between 2011 and 2013, in 6 Brazilian states, and were divided into 39 batches. GC-FID analysis showed that sample purity ranged from 10.5 % to 77.0 % and some contaminants have been identified in 15 % of the batches. Despite quantitative results of both methods were equivalent, the 1H-NMR was more efficient and versatile to accomplish unambiguous identification and quantification of the analyte in a single analysis, since it doesn’t require the use of analyte’s standard and the construction of calibration curves.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-11-06T16:48:14Z No. of bitstreams: 1 2017_PâmelaAnáliaCostadeOliveira.pdf: 1893824 bytes, checksum: a415335e94566a8212dec960455c9b10 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-11-24T17:07:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_PâmelaAnáliaCostadeOliveira.pdf: 1893824 bytes, checksum: a415335e94566a8212dec960455c9b10 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-24T17:07:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_PâmelaAnáliaCostadeOliveira.pdf: 1893824 bytes, checksum: a415335e94566a8212dec960455c9b10 (MD5) Previous issue date: 2017-11-24 / Sendo a cocaína uma das drogas ilícitas mais populares do mundo, a possibilidade de correlacionar amostras da droga apreendidas e obter dados quanto a suas fontes de produção e rotas de tráfico são de extrema importância para a investigação policial. Dessa forma, é importante obter um perfil químico da droga, no qual se identifica e quantifica a cocaína, os adulterantes e os diluentes presentes. Para este fim, a técnica recomendada é a cromatografia gasosa, uma técnica de custo e tempo de análise elevados, preparo de amostra laborioso, além de não permitir análises in situ. Considerando esses aspectos, o presente projeto visa a utilização de smartphones para determinações colorimétricas baseadas em imagens digitais a fim de se identificar e quantificar cocaína e alguns dos principais adulterantes presentes em amostras apreendidas de forma rápida, simples e portátil. Determinações colorimétricas quantitativas para a cocaína e três adulterantes foram avaliadas, sendo eles o levamisol, procaína e cafeína. As curvas analíticas construídas com base nos valores de RGB obtidos proporcionaram coeficientes de determinação adequados (R2 >0,99) para as faixas de concentração de analito avaliadas, sendo estimados os limites de detecção de 29,4, 2,47, 1,51 e 43,10 mg L-1 , para cocaína, procaína, levamisol e cafeína, respectivamente. Amostras sintéticas contendo os adulterantes com teores conhecidos e semelhantes aos encontrados em amostras apreendidas foram preparadas e utilizadas para se avaliar a exatidão dos métodos propostos. Para a determinação dos teores de cocaína, o teste de scott modificado levou à erros relativos entre 0,04 e 19,65 % em relação aos valores de referência indicando uma acurácia adequada do método, principalmente como uma ferramenta de avaliação preliminar para os teores da droga. As determinações de cafeína e levamisol basearam-se nas reações colorimétricas com cloridrato de 3-metil-2-benzotiazolinona hidrazona, MBTH, e alaranjado de metila, respectivamente, levando a resultados insatisfatórios devido à resposta interferente da cocaína nestes métodos, que, mesmo com uso de ferramentas quimiométricas, não foram minimizadas. A determinação de procaína a partir da sua reação com ácido cromotrópico proporcionou erros relativos de 8,35 a 22,43 % em relação aos valores nominais das amostras, indicando a possibilidade de uso do método para sua determinação sem a necessidade de separações analíticas prévias. Adicionalmente, para as determinações de cocaína e procaína, conduziu-se as detecções empregando-se um espectrofotômetro comercial e um fotômetro a base de diodo emissor de luz (LED) como forma de avaliar o desempenho da proposta baseada em imagens digitais frente a uma instrumentação bem estabelecida, além de avaliar a possibilidade de uso de uma alternativa de baixo custo para as medidas. Ao nível de 95% de confiança, não foram observadas diferenças significativas entre os resultados obtidos com o sistema comercial e o baseado em imagens digitais para algumas amostras estudadas indicando a ausência de erros sistemáticos inerentes ao método. Pode-se concluir que a proposta é uma boa alternativa para a determinação preliminar dos teores de cocaína e procaína em amostras de drogas e que a sua utilização para outros adulterantes necessitará de estudos que permitam a eliminação de interferências. / Cocaine as one of the most popular illicit drugs in the world, turns the possibility to correlate drug samples seized and to obtain data regarding their sources of production and trafficking routes into factors of extreme importance for police investigation. Thus, it is important to obtain a chemical profile of the drug, which identifies and quantifies the cocaine, adulterants and diluents present, which are substances added to the drug in order to increase profit or intensify its effects. To this end, the recommended technique is gas chromatography, a technique of high cost and time of analysis, labor sample preparation, and not allow in situ analysis. Considering these aspects, the present project aims at the use of smartphones for colorimetric determinations based on digital images in order to identify and quantify cocaine and some of the main adulterants present in samples seized in a fast, simple and portable way. Quantitative colorimetric determinations for cocaine and three adulterants were evaluated, levamisole, procaine and caffeine. Analytical curves constructed on the basis of the obtained RGB values provided adequate determination coefficients (R² > 0.99) for the analyzed analyte concentration ranges, with detection limits of 29.4, 2.47, 1.51 and 43,10 mg L-1 , for cocaine, procaine, levamisole and caffeine, respectively. Synthetic samples containing the adulterants with known contents and similar to those found in seized samples were prepared and used to evaluate the accuracy of the proposed methods. For the determination of cocaine levels, the modified scott test led to relative errors between 0.04 and 19.65% over the reference values indicating an adequate accuracy of the method, mainly as a preliminary assessment tool for the levels of cocaine. The determinations of caffeine and levamisole were based on the colorimetric reactions with 3-methyl-2-benzothiazolinone hydrochloride hydrazone, MBTH, and metil orange, respectively, leading to unsatisfactory results due to the interfering response of cocaine in these methods, which, even with use of chemometric tools, were not minimized. The determination of procaine based on the reaction with chromotropic acid, gave relative errors of 8.35 to 22.43% in relation to the pre-established values in the samples, indicating the possibility of using the method for its determination without the need for previous analytical separations. Additionally, for the determinations of cocaine and procaine, the detections were conducted using a commercial spectrophotometer and a photometer based on light emitting diode (LED) as a way of evaluating the performance of the proposal based on digital images against an instrumentation Well-established, in addition to evaluating the possibility of using a low cost alternative to the measures. At the 95% confidence level, no significant differences were observed between the results obtained with the commercial system and the one based on digital images some samples studied, indicating a similar performance of the measurements. It can be concluded that the proposal is a good alternative for the preliminary determination of the levels of cocaine and procaine in drug samples and that its use for other adulterants will require studies that allow the elimination of interference.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Química e Biológica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-09-01T16:53:58Z No. of bitstreams: 1 2016_DinaRaqueldaSilva.pdf: 2085052 bytes, checksum: 97f2019cf49ea64be8afc6e8a948e4eb (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-09-16T21:15:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_DinaRaqueldaSilva.pdf: 2085052 bytes, checksum: 97f2019cf49ea64be8afc6e8a948e4eb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-16T21:15:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_DinaRaqueldaSilva.pdf: 2085052 bytes, checksum: 97f2019cf49ea64be8afc6e8a948e4eb (MD5) / A cocaína é uma das drogas mais usadas em todo o mundo e seu uso indiscriminado tem se tornado um grande problema de magnitude mundial. O uso abusivo da droga tem impulsionado estudos científicos sobre sua caracterização química. A análise dos alcaloides minoritários da cocaína pode ser utilizada para estabelecer conexões entre amostras de diferentes apreensões e, dessa forma, desempenhar um papel importante na obtenção de dados relacionadas ao perfil químico da droga. O estabelecimento de métodos analíticos para análises de drogas de abuso é uma tarefa de grande importância nos serviços de química forense, que os utilizam tanto para produção de provas materiais quanto na obtenção de dados de inteligência. Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a validação de método para a identificação e quantificação de alcaloides minoritários em amostras de cocaína provenientes de apreensões policiais, utilizando cromatografia gasosa com detector de ionização em chama (CG-DIC), após etapa de derivatização com solução de N-metil-N-TMS-trifluoroacetamida / Piridina (MSTFA/Py). Para assegurar que o método analítico de fato é adequado para o propósito para o qual foi desenvolvido, foi realizado o processo de validação conforme normatizado no sistema de gestão da qualidade do laboratório de química forense da Polícia Federal. O método mostra coeficientes de determinação acima de 0,999 para todos os analitos e seletividade satisfatória, por não apresentar coeluição significativa entre alcaloides minoritários. Apresentou precisão satisfatória, com coeficiente de variação (CV%) inferior a 5% tanto na análise no CG-DIC como do método analítico. Para a precisão intermediária, os valores de CV% ficaram abaixo de 10%. O método também se mostrou robusto diante das variações aplicadas em diversos parâmetros analíticos e apresentou boa exatidão. Para verificar a confiabilidade do método analítico foram aplicados testes estatísticos para verificar a existência de dados discrepantes para cada nível de concentração, homogeneidade das variâncias dos resíduos de regressão, significância da regressão e desvio da linearidade na faixa de trabalho. O método se mostrou capaz identificar e quantificar simultaneamente dez alcaloides minoritários em amostras de cocaína: anidroecgonina metil éster, anidroecgonina, metilecgonina, tropacocaína, norcocaína, N-formilcocaína, trimetoxicocaína, ecgonina, benzoilecgonina e trans-cinamoilcocaína. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Cocaine is one of the most used drug over the world and its indiscriminate use has become a worldwide problem of huge magnitude. The abuse of the drug of abuse has been propelling several scientific studies about cocaine chemical characterization. The cocaine minor alkaloids analysis can be used to stablish connections among samples from different seizures and can play an important role in the data acquisition related to the drug chemical profile. The establishment of analytical methods to drug analysis is an important task to the forensic chemistry services, which makes use of them to both obtain evidences and intelligence data. This work presents the development and validation of a methodology to identify and quantitate minor alkaloids in cocaine samples seized by the police, using gas chromatography with flame inducted detector (GC-FID), after a derivatization step using N-Trimethylsilyl-N-methyl trifluoroacetamide/Pyridine (MSTFA/Py) solution. To assure that the analytical method is indeed suited to the purpose it was developed, a validation process was conducted following the normative of the quality management system of the Federal Police forensic chemistry laboratory. The method presents determination coefficients above 0.999 to all analytes and satisfactory selectivity, since there is no coelultion between minor alkaloids. The precision was considered adequate, with coefficient of variation (CV%) below 5% both to the GC-FID analysis and analytical method. To the intermediate precision the CV% are below 10%. The method is also rugged face to analytical parameter variations and also showed good accuracy. To verify the analytical method reliability, there were applied statistical tests to verify the occurrence of discrepant data to each level of concentration, variance homogeneity of the regression residues, significance of the regression and shift of the linearity within the working range. The method proves to be capable to identify and quantitate ten minor alkaloids at the same time in cocaine samples: anhydroecgonine methyl ester, anhydroecgonine, methylecgonine, tropacocaine, norcocaine, N-formylcocaine, trimethoxycocaine, ecgonine, benzoylecgonine and trans-cinnamoylcocaine.