Universidade Camilo Castelo Branco
Instituto de Engenharia Biomédica
CIRO AUGUSTO FERNANDES DE OLIVEIRA PENIDO
ESTUDO PRELIMINAR SOBRE A IDENTIFICAÇÃO E
QUANTIFICAÇÃO DE COCAINA E SUBSTÂNCIAS UTILIZADAS EM
SUA ADULTERAÇÃO POR MEIO DA ESPECTROSCOPIA RAMAN
DISPERSIVA E CORRELAÇÃO COM A ESPECTROSCOPIA DE
ABSORÇÃO NO INFRAVERMELHO (FT-IR).
São José dos Campos, SP
2011
Ciro Augusto Fernandes de Oliveira Penido
ESTUDO PRELIMINAR SOBRE A IDENTIFICAÇÃO E QUANTIFICAÇÃO DE
COCAINA E SUBSTÂNCIAS UTILIZADAS EM SUA ADULTERAÇÃO POR MEIO DA
ESPECTROSCOPIA RAMAN DISPERSIVA E CORRELAÇÃO COM A
ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO NO INFRAVERMELHO (FT-IR)
Orientador: Prof., Dr. Landulfo Silveira Junior
Dissertação de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em
Bioengenharia da Universidade Castelo Branco, como
complementação dos créditos necessários para obtenção do
titulo de Mestre em Bioengenharia.
São José dos Campos, SP
2011
Dedico a meus familiares em especial a minha
esposa Luciene Aparecida da Costa Penido, aos
meus filhos Beatriz, Bárbara e João Augusto de
Oliveira Costa Penido pelo carinho, compreensão e
por terem superado juntos comigo os momentos de
saudades.
AGRADECIMENTOS
A Deus, Misericórdia Divina, que sempre nos renova as oportunidades para a
conquista de novos méritos.
Agradeço a meu professor orientador, Prof.Dr.Landulfo Silveira Júnior, que
pacientemente repassou seus conhecimentos e sabedoria, direcionando os caminhos a serem
trilhados para que esse trabalho deixasse de ser um sonho e tornasse uma realidade.
Aos Peritos Criminais do Departamento de Polícia Federal Dr. Talhavini e
Dr.Musceneck.
Aos colegas de sala de aula por termos vivido tão carinhosamente momentos
agradáveis, de muito respeito e, ao final, só nos resta dizer obrigado.
Em especial agradeço e dedico este meu trabalho aos meus pais Arísia Geralda
Fernandes de Oliveira Penido e Mário Augusto de Oliveira Penido que muito me
incentivaram e torceram para que eu chegasse ao final com esta vitória.
E um obrigado muito especial a minha esposa Luciene Aparecida da Costa Penido que
ficou o tempo todo a meu lado.
A meus filhos Beatriz, Bárbara e João Augusto que estão com sete anos
acompanharam toda esta minha trajetória. Foram sacrificados, perderam vários momentos de
carinho para que eu pudesse chegar ao final, vencemos juntos.
“A diferença entre o possível e o impossível está na
vontade humana.”
Louis Pasteur
RESUMO
O abuso da cocaína representa atualmente um dos grandes problemas mundiais de saúde
pública. A utilização de análises toxicológicas para verificar a exposição à cocaína é de
grande interesse social, pois possibilita que medidas de prevenção e controle sejam adotadas.
Os métodos atualmente empregados na Toxicologia Forense visando a detecção e
identificação de drogas ilícitas e seus adulterantes tais como a cocaína, anfetamina, ecstasy,
ópio, barbitúricos, benzodiazepíncos, dentre outros, são destrutivos e não possibilitam reanálise das evidências. A aplicação da técnica de espectroscopia Raman Dispersiva possibilita
análise sem destruição da amostra, com a minimização da contaminação do operador e do
meio ambiente. A técnica permite realização de análises remotas utilizando cabos de fibras
óticas mesmo através de embalagens (vidro ou plástico). Por meio da correlação com a
espectroscopia de Absorção no Infravermelho (FT-IR), apresentou possibilidade de
quantificação das amostras. A análise rápida fornecida pelo Raman Dispersivo permite laudo
criminal preciso objetivando uma prestação de serviço de excelência tanto ao Inquérito
Policial quanto a Ação Penal. O Raman Dispersivo pode ser utilizado como metodologia que
complementa as análises toxicológicas nas Polícias Técnicas do país além de colaborar com o
Sistema Judiciário em prol da sociedade.
Palavras-chave: Identificação de cocaína, Espectroscopia Raman, Adulteração, Toxicologia
forense.
ABSTRACT
The abuse of cocaine is currently a major public health problems worldwide. The use of
toxicological tests to check the cocaine exposure is of great social concern, since it allows the
control and prevention measures are adopted. The methods currently employed in forensic
toxicology aiming at the detection and identification of illicit drugs and its adulterants such as
cocaine, amphetamines, ecstasy, opium, barbiturates, benzodiazepíncos, among others, are
destructive and do not allow re-examination of evidence. The application of dispersive Raman
spectroscopy enables analysis without destroying the sample, minimizing the contamination
of the operator and the environment. The technique allows remote execution of analysis using
fiber optic cables through the same packaging (glass or plastic). Through correlation with the
Infrared Absorption Spectroscopy (FT-IR) showed ability to quantify the samples. A quick
analysis provided by Raman Dispersive allows precise aiming a criminal report to provide
excellent service to both the police investigation and filed criminal charges. The Dispersive
Raman can be used as a methodology that complements the toxicological analysis techniques
in the country's police and cooperate with the Judiciary on behalf of society.
Keywords: cocaine identification, dispersive Raman spectroscopy, adulteration, forensic
toxicology
LISTA DE FIGURAS
Figura 1:
Estrutura molecular da cocaína base livre (esquerda) e do cloridrato de
cocaína (direita). .................................................................................................. 17
Figura 2:
Estrutura química dos compostos resultantes da degradação da cocaína. ........... 18
Figura 3:
Esquema de produção de pasta base. .................................................................. 19
Figura 4:
Esquema de produção de cloridrato de cocaína. ................................................. 19
Figura 5:
Esquema de produção de crack base. .................................................................. 20
Figura 6:
Níveis de energia relacionados ao (a) espalhamento Stokes, (b) Rayleigh e
(c) anti-Stokes. .................................................................................................... 23
Figura 7:
Componentes básicos do espectrômetro Raman Dispersivo. .............................. 25
Figura 8:
Diagrama de um Interferômetro de Michelson. .................................................. 27
Figura 9:
Esquema para a obtenção do espectro de absorção por ATR. ............................ 28
Figura 10:
Foto de um sistema Raman com câmera acoplada ao “Raman Probe” para
filmagem da amostra. .......................................................................................... 29
Figura 11:
Esquema do CG-FID utilizado para a identificação e dosagem da cocaína
no teste quantitativo. ........................................................................................... 31
Figura 12:
Diagrama esquemático do espectrômetro Raman dispersivo utilizado no
experimento qualitativo. Potência do laser: 80 mW, comprimento de onda
de excitação: 830 nm, resolução do espectrômetro: 10 cm-1............................... 36
Figura 13:
Foto do sistema Raman Dispersivo acoplado ao “Raman probe” e
microscópio Raman, que foi utilizado na coleta dos dados espectrais................ 37
Figura 14:
Esquema representando as componentes principais PC1 e PC2 (b) a partir
das variáveis originais x, y e z (a) e a visualização da rotação causada pela
PCA (c). ............................................................................................................... 41
Figura 15:
Espectros Raman de amostras de diferentes apresentações de cocaína: (A)
cocaína base livre (PÓ1); (B) cloridrato de cocaína (PÓ2); (C) crack
(CRK); (D) pasta branca (PBR1); (E) pasta amarela (PAM1).
Espectrômetro configuração 1: comprimento de onda: 830 nm; potência:
80 mW; tempo de exposição: 10s; resolução: 10 cm-1. ....................................... 45
Figura 16:
Espectros Raman de amostras de diferentes adulterantes: (A) lidocaína;
(B) cafeína; (C) benzocaína. Espectrômetro configuração 1: comprimento
de onda: 830 nm; potência: 80 mW; tempo de exposição: 10s; resolução:
10 cm-1. ................................................................................................................ 48
Figura 17:
Espectros Raman de amostras de diferentes adulterantes: (A) talco; (B)
amido de trigo; (C) sulfato de alumínio; (D) bicarbonato de sódio; (E)
carbonato de sódio. Espectrômetro configuração 1: comprimento de onda:
830 nm; potência: 80 mW; tempo de exposição: 10 s; resolução: 10 cm-1. ........ 48
Figura 18:
Espectros Raman de cocaína pó (A) comparado com espectros de crack de
diferentes apreensões (B a E) com a sugestiva presença de metabólito
ácido benzóico em 1639 cm-1 e adulterante ou contaminante em 1347 e
1478 cm-1. As diferenças nas intensidades entre os picos em 1605 e 1712
cm-1 sugerem formação de benzoilecgonina. ...................................................... 51
Figura 19:
Espectros Raman de (A) ácido benzóico (B) benzoilecgonina (adaptado de
[67, 68]) e (C) amostra de crack com sinais de degradação. * indica pico
em 1639 cm-1. ...................................................................................................... 51
Figura 20:
Espectros Raman de cocaína pó (A) comparado com espectros de cocaína
base livre (pó) de diferentes apreensões (B a E) com a sugestiva presença
de adulterante em 1639 cm-1. As diferenças nas intensidades entre os picos
em 1605 e 1712 cm-1 sugerem formação de benzoilecgonina. ........................... 52
Figura 21:
Espectros Raman de cocaína pó (A) comparado com espectros de cocaína
base livre (pó) de diferentes apreensões (F a H) com a sugestiva presença
de adulterante em 1069 cm-1 e contaminante/produto de degradação em
1639 cm-1. As diferenças nas intensidades entre os picos em 1605 e 1712
cm-1 sugerem formação de benzoilecgonina. ...................................................... 52
Figura 22:
Espectro Raman de cocaína pó (A) comparado com espectros de pasta de
cocaína de cor amarela de diferentes apreensões (B a E) com a sugestiva
presença de adulterantes/contaminantes em 983 e 1069 cm-1. As diferenças
nas intensidades entre os picos em 1605 e 1712 cm-1 sugerem formação de
benzoilecgonina. .................................................................................................. 53
Figura 23:
Espectro Raman de cocaína pó (A) comparado com espectros de pasta de
cocaína de cor amarela de diferentes apreensões (F e G) com a sugestiva
presença de adulterantes ou contaminantes em 1347 e 1478 cm-1. As
diferenças nas intensidades entre os picos em 1605 e 1712 cm-1 sugerem
formação de benzoilecgonina. ............................................................................. 54
Figura 24:
Espectro Raman de cocaína pó (A) comparado com espectros de pasta de
cocaína de cor branca de diferentes apreensões (B a E) com a sugestiva
presença de adulterantes/produtos de degradação em 1069 e 1639 cm-1. As
diferenças nas intensidades entre os picos em 1605 e 1712 cm-1 sugerem
formação de benzoilecgonina. ............................................................................. 55
Figura 25:
Espectros FT-IR de amostras de diferentes apresentações de cocaína: (A)
cocaína base livre (PÓ1); (B) cloridrato de cocaína (PÓ2); (C) crack
(CRK); (D) pasta branca (PBR1); (E) pasta amarela (PAM1). ........................... 56
Figura 26:
Espectros FT-IR de amostras de diferentes adulterantes: (A) benzocaína;
(B) cafeína; (C) lidocaína, com picos característicos em destaque. .................... 58
Figura 27:
Espectros FT-IR de amostras de diferentes adulterantes: (A) carbonato de
sódio; (B) bicarbonato de sódio; (C) sulfato de alumínio; (D) amido de
trigo; (E) talco, com picos característicos em destaque. ..................................... 58
Figura 28:
Espectros FT-IR de amostras de cocaína: (A) base livre; (B) crack com
sugestivo de degradação (benzoilecgonina); (C) crack com sugestivo de
degradação (benzoilecgonina); (D) cocaína pó com sugestivo de umidade;
(E) pasta amarela com sugestivo de umidade; (F) pasta branca com
sugestivo de umidade. ......................................................................................... 61
Figura 29:
Espectros FT-IR da Figura 28 plotados na região de impressão digital
(entre 700 e 1800 cm-1). ...................................................................................... 62
Figura 30:
Comparativo entre espectros FT-IR de: (A) cocaína base livre em pó com
sinais de degradação da Figura 29B; (B) benzoilecgonina e (C) ácido
benzóico. ............................................................................................................. 63
Figura 31:
Espectros Raman de adulterantes: (A) cafeína; (B) benzocaína; (C)
lidocaína; (D) carbonato de sódio e (E) crack utilizados nas misturas
binárias. Espectrômetro configuração 2: comprimento de onda: 830 nm;
potência: 200 mW; tempo de exposição: 10s; resolução: 2 cm-1. ....................... 64
Figura 32:
Espectros Raman das misturas binárias de (A) cocaína-cafeina; (B)
cocaína-carbonato de sódio; (C) cocaína-benzocaína e (D) cocaínalidocaína em diferentes concentrações. ............................................................... 65
Figura 33:
Plotagem dos espectros dos escores dos componentes principais 2 (ES2)
das misturas utilizadas na quantificação. As marcações são indicativas dos
picos principais da cocaína base livre, com posições conforme Tabela 1. ......... 66
Figura 34:
Curva de calibração com as concentrações matemáticas (azul) e
concentrações reais obtidas com o estudo utilizando o ES2, para cada uma
das misturas binárias. Erro padrão, coeficiente de correlação r2 e equação
da reta de calibração encontram-se em cada gráfico das misturas. ..................... 67
Figura 35:
Espectros FT-IR de adulterantes: (A) cafeína; (B) benzocaína; (C)
lidocaína; (D) carbonato de sódio e (E) crack, utilizados nas misturas
binárias. ............................................................................................................... 68
Figura 36:
Espectros FT-IR das misturas binárias de cocaína-cafeina; cocaínacarbonato de sódio; cocaína-benzocaína e cocaína-lidocaína em diferentes
concentrações. ..................................................................................................... 69
Figura 37:
Plotagem dos espectros do Componente Principal 2 de cada conjunto de
dados com as misturas binárias. As marcações indicam a localização dos
picos da cocaína base: (A) cafeina; (B) benzocaina; (C) lidocaina; (D)
carbonato de sódio. As marcações são indicativas dos picos principais da
cocaína base livre, com posições conforme Tabela 3. ........................................ 70
Figura 38:
Curva de calibração com as concentrações matemáticas (azul) e
concentrações reais obtidas com o estudo utilizando o ES2, para cada uma
das misturas binárias. Erro padrão, coeficiente de correlação r2 e equação
da reta de calibração encontram-se em cada gráfico das misturas. ..................... 71
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Principais picos Raman da cocaína nas diferentes apresentações e respectiva
tentativa de atribuição das vibrações. .................................................................... 46
Tabela 2: Principais compostos utilizados na adulteração de cocaína e os respectivos
picos Raman, com a tentativa de atribuição. ......................................................... 49
Tabela 3: Principais picos FT-IR da cocaína nas diferentes apresentações e respectivas
atribuições das vibrações. ...................................................................................... 57
Tabela 4: Principais compostos utilizados na adulteração de cocaína e os respectivos
picos FT-IR, com as tentativas de atribuição. ....................................................... 59
Tabela 5: Comparação dos resultados Raman e FT-IR na quantificação de cocaína nas
misturas .................................................................................................................. 71
LISTA DE SIGLAS
ATR
Attenuated Total Reflectance
CCD
Charge-Coupled Device
CCDC
Cromatografia em camada delgada comparativa
CG
Cromatografia Gasosa.
CG-FID
Cromatografia Gasosa- Detector de Ionização de Chama.
CG-MS
Cromatografia Gasosa - Detector Espectrometria de Massa.
FBI
Federal Bureau of Investigation
FT-IR
Fourier Transform Infrared Spectroscopy
HPLC
High-performance liquid chromatography
NIST
American Institute of Standards and Technology
PCA
Principal Components Anaysis.
PCR
Principal Components Regression.
SOFT
Society of Forensic Toxicologists
SERS
Surface Enhanced Raman Spectroscopy
SWGDRUG
Scientific Working Group for the Analysis of Sizes Group
UNODEC
Escritório das Nações Unidas Contra Drogas e Crimes
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 17
1.1 A Cocaína ........................................................................................................................... 17
1.1.1 Considerações sobre a Cocaína ....................................................................................... 17
1.1.2 Adulterantes e Contaminantes Utilizados na Fabricação da Cocaína ............................. 19
1.1.3 Metodologias Empregadas para Avaliação de Drogas Ilícitas ........................................ 20
1.1.4 Importância da Técnica Raman na Toxicologia Forense ................................................ 21
1.2 Técnicas Raman, FT-IR e CG-FID .................................................................................... 22
1.2.1 Espectroscopia Raman ..................................................................................................... 22
1.2.2 Espectroscopia no Infravermelho .................................................................................... 26
1.2.3 Vantagens do Raman Comparado ao FT-IR.................................................................... 28
1.2.4 Vantagem do Raman Dispersivo em relação ao FT-Raman............................................ 29
1.2.5 Cromatografia Gasosa/Detector de Ionização de Chama (CG-FID) ............................... 30
2 OBJETIVOS ........................................................................................................................ 32
2.1 Objetivo Geral .................................................................................................................... 32
2.2 Objetivos Específicos ......................................................................................................... 32
3 MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................................... 33
3.1 Amostras para Avaliação Qualitativa ................................................................................. 33
3.2 Amostras de Misturas para Avaliação Quantitativa ........................................................... 34
3.3 Espectroscopia Raman........................................................................................................ 35
3.3.1 Espectrômetro Raman - Configuração 1 ......................................................................... 35
3.3.2 Espectrômetro Raman - Configuração 2 ......................................................................... 36
3.4 FT-IR .................................................................................................................................. 38
3.5 Cromatografia Gasosa ........................................................................................................ 39
3.5.1 Padrões Utilizados na CG ................................................................................................ 39
3.5.2 CG-FID ............................................................................................................................ 39
3.6 Análise Quantitativa da Cocaína em Diluições De Adulterantes ....................................... 40
3.6.1 Análise dos Componentes Principais - PCA (Principal Components Analysis) ............. 40
3.6.2 Regressão por Componentes Principais (PCR) ............................................................... 41
4 RESULTADOS .................................................................................................................... 44
4.1 Teor de Cocaína Analisado pelo CG-FID .......................................................................... 44
4.2 Análise Qualitativa das Amostras de Cocaína e Adulterantes ........................................... 44
4.2.1 Espectroscopia Raman ..................................................................................................... 44
4.2.2 Espectroscopia FT-IR ...................................................................................................... 55
4.3
ANÁLISE
QUANTITATIVA
DAS
AMOSTRAS
DE
COCAÍNA
E
ADULTERANTES ................................................................................................................... 63
4.3.1 Espectroscopia Raman ..................................................................................................... 64
4.3.2 Espectroscopia FT-IR ...................................................................................................... 67
5 DISCUSSÃO ........................................................................................................................ 72
5.1 Caracterização das Drogas e Identificação de Adulterantes/Contaminantes e
Metabólitos ............................................................................................................................... 72
5.1.1 Espectroscopia Raman ..................................................................................................... 72
5.1.2 Espectroscopia FT-IR ...................................................................................................... 75
5.1.3 Comparação ente FT-IR e Raman na Identificação de Adulterantes e Metabólitos ....... 76
5.2 Análise Quantitativa de Misturas Binárias de Adulterantes em Cocaína ........................... 77
5.3 Vantagens da Técnica Raman Comparada à FT-IR ........................................................... 79
5.4 Considerações sobre a Cocaína e a Importância da Técnica de Espectroscopia Raman
Na Toxicologia Forense............................................................................................................ 80
5.5 Trabalhos Futuros ........................................................................................................... ....81
6 CONCLUSÃO...................................................................................................................... 83
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 84
ANEXOS ................................................................................................................................. 90
17
1. INTRODUÇÃO
1.1. A Cocaína
1.1.1. Considerações sobre a Cocaína
A cocaína (3-(benzoiloxi)-8-metil-8-azabiciclo [3.2.1] octano-2-acido carboxílico metil ester)
é um estimulante do sistema nervoso central e obtido naturalmente das espécies nativas da
América do Sul Erythroxylon Coca e Erythroxylon novogranatense, com estrutura molecular
apresentada na Figura 1 (CARTER et al.,2000). Após sua extração das folhas de coca, esta se
apresenta nas formas de pó, pasta ou pedra (crack), na forma livre ou básica, utilizada fumada,
ou forma de sal, cloridrato de cocaína, forma de pó solúvel em água sendo utilizada injetável
ou inalada. A prática injetável é um fator de risco para a transmissão do HIV. Usuários de
drogas injetáveis têm optado por mudança de via, em que muitos antigos usuários de
injetáveis vêm utilizando o crack por o considerarem mais seguro, já que por essa via não
compartilham seringas e agulhas (CEBRID, 2009).
+ HCl
Figura 1: Estrutura molecular da cocaína base livre (esquerda) e do cloridrato de cocaína (direita).
Fonte: Carter et al. (2000).
Em relação à degradação da cocaína, os principais produtos de degradação estão
apresentados na Figura 2. A hidrólise ocorre espontânea (calor e umidade) ou
enzimaticamente (OGA, 1996). Os principais produtos são o éster metilecgonina (EME) e a
benzoilecgonina. O ácido benzóico também aparece como produto de degradação por
hidrólise ou mesmo em função da exposição da mesma à luz (BARBALHO et al., 2003).
18
a) benzoilecgonina
b) ester metilecgonina
c) ácido benzóico
Figura 2: Estrutura química dos compostos resultantes da degradação da cocaína.
Existem inúmeras complicações orgânicas associadas ao uso agudo e crônico da
cocaína. Casos agudos relatam casos de overdose, na qual a cocaína com maior grau de
pureza é consumida por usuários sem o discernimento desta concentração. A vasoconstrição
causada pela cocaína pode resultar em isquemia e precipitar arritmias (KATZUNG, 2003). A
ação vasoconstrictora da cocaína fez com que um número significativo de pacientes com
graves episódios de hipertensão aguda apresentasse infarto do miocárdio e acidentes
vasculares cerebrais. Existem leis federais internacionais rigorosas para o tráfico de crack
devido aos danos que a forma básica causa em nossa sociedade (CARTER et al., 2000). No
Brasil esta vigorando a Lei 11.343/2006 (Nova Lei dos Tóxicos) que tipifica os crimes como
tráfico e produção de drogas (GOMES, 2006). A situação do tráfico de cocaína é demonstrada
pelo relatório das Nações Unidas, UNODEC1 (2006) como:
[...] De todas as apreensões mundiais, a maioria continua concentrada nas Américas
(85%). A América do Sul, foco da produção da folha de coca é responsável por 51%
de todas as apreensões no mundo, tendo a América do Norte como principal
mercado mundial de cocaína, com 27% das apreensões. [...] No Brasil, o aumento no
uso de cocaína, de 0,4% (prevalência anual) em 2001, para 0,7% em 2005. [...] Os
países mais citados da rota da cocaína que sai da América do Sul para a Europa via
África são: Brasil, Peru e Venezuela.
Além disto, a cocaína, principalmente na forma de crack, encontra-se normalmente
misturada a vários adulterantes e contaminantes prejudiciais à saúde, que são fumados
(CEBRID, 2009). A discriminação de diversos tipos de drogas de abuso e a análise
quantitativa destas drogas e seus adulterantes são de vital importância para a área policial
(Segurança Pública) e forense, como um meio de verificar a veracidade da amostra.
1 Escritório das Nações Unidas Contra Drogas e Crimes (UNODEC)
19
1.1.2. Adulterantes e Contaminantes Utilizados na Fabricação da Cocaína
A fabricação da cocaína utiliza Na2CO3, bem como HCl, H2SO4, acetona, éter, querosene,
dentre outros. Os procedimentos descritos nos fluxogramas nas Figuras 3 a 5, são
considerados como sendo os mais utilizados na produção de crack, pasta base e cloridrato de
cocaína (MOORE e CASALE, 1994; MORELLO e MEYERS, 1995; DEPARTAMENTO DE
POLÍCIA FEDERAL, 2002; VARGAS e TALHAVINI, 2000; ALMEIDA, 2003). O
carbonato de sódio (barrilha), muito utilizado em tratamento de piscinas, tem a venda
controlada pela Polícia Federal (Lista II da Portaria 1274, de 25 de agosto de 2003) (Anexo
A).
FOLHAS DE COCA
•
•
•
•
QUEROSENE, GASOLINA
ÁCIDO SULFÚRICO (ÁGUA DE BATERIA)
CARBONATO DE SÓDIO OU AMONÍACO
ÓXIDO DE CÁLCIO (CAL) OU AMONÍACO
PASTA BASE DE COCAÍNA
(pasta de coca)
Figura 3: Esquema de produção de pasta base.
COCAÍNA BASE
•
•
•
ÉTER ETÍLICO
ACETONA
ÁCIDO CLORÍDRICO
CLORIDRATO DE COCAÍNA
Figura 4: Esquema de produção de cloridrato de cocaína.
20
PASTA BASE DE COCAÍNA
•
•
•
ÁCIDO SULFÚRICO
•
ÁCIDO SULFÚRICO
•
CARBONATO
DE
SÓDIO OU AMONÍACO
PERMANGANATO DE POTÁSSIO
HIDRÓXIDO
(AMONÍACO)
DE
AMÔNIO •
•
AQUECIMENTO
RESFRIAMENTO
COCAÍNA BASE
“CRACK”
•
•
•
ÉTER ETÍLICO
ACETONA
ÁCIDO CLORÍDRICO
CLORIDRATO DE COCAÍNA
•
•
ÁGUA
•
•
AQUECIMENTO
CARBONATO
DE
SÓDIO OU AMONÍACO
RESFRIAMENTO
Figura 5: Esquema de produção de crack e cloridrato de cocaina.
1.1.3. Metodologias Empregadas para Avaliação de Drogas Ilícitas
Dentre os métodos atualmente empregados na Toxicologia Forense visando a detecção e
identificação de drogas ilícitas tais como a cocaína, anfetamina, ecstasy, ópio, barbitúricos,
benzodiazepínicos, dentre outras, encontra-se principalmente a Cromatografia Gasosa
acoplada a Detector de Ionização de Chama (CG-FID) (BUJÁN et al., 2001; SILVA et al.,
2008; PIÑERO e CASALE, 2006), que é um método destrutivo e não possibilita re-análise
das evidências. Assim sendo, o ideal é a possibilidade de preservação da amostra para futuras
solicitações judiciais no caso de contraprovas. Técnicas que possibilitem a análise não
destrutiva, e que necessitem de pequena quantidade de material para a correta avaliação de
maneira rápida no local de ocorrência são de especial interesse.
A análise não destrutiva tem sido realizada através do uso de técnicas de
espectroscopia vibracional, principalmente a Espectroscopia de Absorção no Infravermelho e
a Espectroscopia Raman. A Espectroscopia de Absorção no Infravermelho usa a região do
infravermelho do espectro eletromagnético para irradiar uma amostra e coletar o espectro de
absorção (MELO et al., 2008). A Espectroscopia Raman avalia o espalhamento inelástico das
moléculas à excitação ultravioleta, visível ou infravermelha (BRANCO, 2005).
21
1.1.4. Importância da Técnica Raman na Toxicologia Forense
A Espectroscopia Raman tem sido utilizada para análise quantitativa de drogas de abuso e
seus adulterantes (ALI et al., 2008a; HODGES et al., 1989; DAY et al., 2004). A técnica
Raman permite análise direta do material sem utilização de reagentes químicos, no caso
solventes, e sem destruição da amostra. Como não é necessário o uso de reagentes ou gases, o
método apresenta a vantagem de ser mais econômico quando comparado a Cromatografia
Gasosa. A Espectroscopia Raman permite análise molecular em poucos segundos e sem
contato direto com a amostra (CARTER et al., 2000; HODGES et al.,1989). Outra vantagem
da Espectroscopia Raman é que as drogas podem ser identificadas até mesmo acondicionadas
em recipientes de plástico de parede fina e dentro de garrafas de vidro (DAY et al., 2004;
ELIASSON et al., 2008).
Sua contribuição não se resume à área jurídica, como a avaliação de contra-provas,
mas também na operacionalização da técnica, evitando-se a intoxicação do operador com
substâncias voláteis tóxicas utilizadas em cromatografias, no caso solventes à base de
hidrocarbonetos (xileno, hexano, clorofórmio), como também contaminação ambiental
(BRANCO, 2005). Além disso, pequenas quantidades de amostras podem ser utilizadas e
teoricamente um único cristal da droga pode revelar sua presença (DAY et al., 2004).
Equipamento Portátil Raman permite o uso de fibra óptica para análises em áreas de difícil
acesso (ALI et al., 2008b), viabilizando avaliação em tempo real no local de ocorrência.
Desde a década de 1990, a Espectroscopia Raman vem sendo incorporada na área de
pesquisas forenses (BRANCO, 2005). A Espectroscopia Raman oferece potencial para
identificação de narcóticos ilegais em tempos da ordem de segundos, pela análise do
espalhamento inelástico das vibrações moleculares. Tal metodologia tem sido usada não só
para análise quantitativa de drogas de abuso como cocaína, barbitúricos, benzodiazepínicos,
ecstasy, dentre outras (ALI et al., 2008a; ALI et al., 2008b; DAY et al., 2004; RYDER et al.,
1999; BARANSKA e PRONIEWICZ, 2008; NOONAN et al., 2005) como também em
misturas destas com adulterantes como: carbonato de sódio, talco, cafeína (BRANCO, 2005;
ALI et al., 2008a; HODGES et al., 1989; DAY et al., 2004; ALI et al., 2008b; RYDER et al.,
1999; BARANSKA e PRONIEWICZ, 2008; NOONAN et al., 2005), obtendo-se assim
mapas espectrais de cada adulterante, permitindo determinação da homogeneidade de
amostras (DAY et al., 2004; BARANSKA e PRONIEWICZ, 2008; NOONAN et al., 2005).
Bandas Raman da cocaína e adulterantes têm sido relatadas na literatura (CARTER et al.,
2000; TENG et al., 2008; PAVEL et al., 2002; HORIBA JOBIN YVON, 2011; NADINE,
22
2001). Em 2008, foi proposto um trabalho que demonstra um espectrômetro Raman portátil
para ser empregado em aeroportos, navios, rodoviárias, na identificação de drogas ilícitas
(HARGREAVES et al., 2008).
Toda manipulação realizada na cocaína, desde seu plantio e refino até sua diluição
(adulteração) para distribuição, deixa sua “marca” no produto final, seja na forma de
impurezas, resíduos de solventes e presença de diluentes. Estas “marcas” deixadas na cocaína
são, em princípio, características de cada rota de tráfico e local de consumo. Assim, a
identificação rápida destes materiais pode ser utilizada nas investigações de rotas de entrada
de cocaína e novos mercados consumidores (ALMEIDA et al., 2008).
A importância de uma técnica não destrutiva como a técnica Raman na área forense
verifica-se pela possibilidade de preservação da prova material do crime (NOONAN et al.,
2005), identificação de drogas de abuso e dos adulterantes, dentre eles, o carbonato de sódio,
utilizado tanto na diluição para aumentar o volume como também na fabricação da cocaína.
Metodologias que utilizam Raman diferenciado como Raman Amplificado em
Superfície (SERS) fornecem informação em situações específicas, detectando substâncias
com limite mínimo de concentração na ordem de picogramas, demonstrando sua
aplicabilidade em uma variedade de moléculas, tanto na área de farmacêutica quanto na área
ambiental e biomédica (PINZARU et al., 2004). A utilização de radiação de excitação no
infravermelho do sinal Raman (785 e 830 nm) e detetores do tipo CCD e espectrógrafos de
imagem permitem tempo de coleta da ordem de 1 a 10 s na faixa espectral da região onde são
encontradas bandas fundamentais específicas da amostra analisada (400 a 2000 cm-1) (ALI et
al., 2008). A utilização da técnica SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy Espectroscopia Raman Amplificada pela Superfície) permitiu obter espectros Raman
específicos de amostra cocaína em torno de 1 µg depositada em gel de prata, utilizando
separação prévia pelo tempo de retenção por HPLC (SAGMULLERA et al., 2003).
1.2. Técnicas Raman, FT-IR e CG-FID
1.2.1. Espectroscopia Raman
O termo espectroscopia ótica pode ser atribuído a qualquer tipo de interação da radiação
eletromagnética com a matéria. Duas teorias complementares descrevem a radiação
eletromagnética: a corpuscular, sendo formada por pacotes de energia ou fótons e a
ondulatória, cujo comprimento de onda inversamente proporcional à energia (ou frequência).
23
Dois mecanismos demonstram a interação da radiação com a matéria proporcionando
transições a níveis vibracionais característicos: absorção e espalhamento. No caso do
espalhamento são observados: espalhamento elástico ou Rayleigh (Figura 6b) no qual não
ocorre transferência de energia e assim a radiação espalhada terá a mesma freqüência da
radiação incidente e o espalhamento inelástico ou Raman, pelo qual uma quantidade menor de
radiação espalhada (em torno de um fóton em 107) retorna a um estado vibracional diferente,
ou seja, freqüência diferente da radiação incidente (SMITH e DENT, 2005).
O espalhamento inelástico de luz pode resultar tanto em um fóton de menor energia,
quanto em um fóton de maior energia. No primeiro caso, ocorre quando o fóton incidente
encontra a molécula em um estado vibracional fundamental e é espalhado com energia menor
que a do incidente. A molécula não retorna ao estado fundamental, depois de decair, esta fica
no estado vibracional (1), com energia E1. Nesse caso, o fóton que é reemitido em uma
direção qualquer, terá sua energia diminuída para Ef - E1. A molécula e sua vibração
absorvem uma parte da energia do fóton. Esse é um tipo de espalhamento Raman chamado
Stokes (Figura 6a). No segundo caso, tem-se um fóton espalhado com energia maior que a do
incidente. A molécula pode já estar vibrando com energia E1, quando o fóton incide sobre
ela, levando-a a uma energia bem mais alta EV´. Deste estado V´ a molécula decai, só que
agora para o estado fundamental (0). No processo, um fóton de energia Ef + E1 é emitido. É o
chamado espalhamento anti- Stokes (Figura 6c) (BRANCO, 2005; SALA, 2008). As
freqüências vibracionais são, portanto, determinadas pelas diferenças entre as freqüências das
radiações espalhadas e a da radiação incidente.
a
b
c
Figura 6: Níveis de energia relacionados ao (a) espalhamento Stokes, (b) Rayleigh e (c) anti-Stokes.
24
No espectro Raman, as linhas Stokes e anti-Stokes tem-se simetria em relação à linha
Rayleigh, e comparado ao espalhamento Stokes, o espalhamento anti-Stokes será fraco, pois
normalmente, em uma amostra a temperatura ambiente, o número de moléculas que estão no
estado fundamental é muito maior que o de moléculas já excitadas termicamente. Portanto, o
número de processos do tipo Stokes é maior que o número de processos anti-Stokes, devido à
diminuição da população de estados vibracionais excitados (SMITH e DENT, 2005).
Utiliza-se normalmente como radiação monocromática no ultravioleta, visível ou no
infravermelho próximo para a excitação das amostras (SALA, 2008). Uma vez que, a energia
das fontes de excitação é da ordem de 20000 cm-1 (~500 nm), a freqüência Raman espalhada
será deslocada de 20000 cm-1 para valores situados no intervalo de 10 a 4000 cm-1.
Em um espectro de espalhamento, a intensidade de uma determinada banda (IR)
depende diretamente da intensidade do feixe incidente (I0), da quarta potência da frequência
radiação espalhada (ν4), do número de centros espalhadores (N), da propriedade
polarizabilidade, característica da espécie química durante a vibração (a), e de um fator
relacionado ao arranjo óptico do instrumento de coleta (W):
IR = I0.ν4.N.a.W
(1)
No espectro Raman, o dipolo a ser considerado é o induzido pela própria radiação
eletromagnética incidente e, portanto, deve haver polarizabilidade da ligação durante a
vibração. A polarizabilidade torna-se o ponto chave para o entendimento e aplicação da
espectroscopia Raman (SALA, 2008).
A polarização P induzida na molécula depende da polarizabilidade desta molécula α
(que é a capacidade de separar cargas dentro de molécula com campo externo) e do campo
elétrico da radiação eletromagnética incidente E, conforme equação:
P=αE
(2)
Na espectroscopia Raman, tanto molécula diatômicas heteronucleares como moléculas
diatômicas homonucleares apresentam atividade, pois em ambos os casos ocorrem variações
na polarizabilidade durante a vibração. Por exemplo, a polarizabilidade da ligação dupla
carbono-carbono varia durante a vibração molecular e, portanto seu espalhamento Raman é
forte. Já na ligação dupla carbono-oxigênio, a variação da polarizabilidade não é tão intensa,
pois esta ligação já possui um momento de dipolo permanente intenso. Os modos vibracionais
25
com estiramento simétricos são mais intensos no espectro Raman, enquanto que os
assimétricos são mais intensos no espectro por absorção no infravermelho (SALA, 2008). A
aplicação das propriedades de simetria e teoria de grupo permitiu que as atribuições de
freqüências não fossem puramente empíricas, mas tivessem base matemática (SALA, 2008).
Para a obtenção do espectro Raman, pode-se utilizar principalmente dois tipos de
metodologia: a dispersiva e a Transformada de Fourier (FT-Raman). O Raman Dispersivo
utiliza em seu sistema de coleta um espectrógrafo com grade de difração e um elemento
sensor multicanal (câmera CCD - Charge-Coupled Device). As CCD são detectores de silício
multicanais (imagem) que convertem fótons em sinais elétricos. Um espectro Raman
dispersivo é obtido quando a luz monocromática do laser incide sobre a amostra que se deseja
estudar, sendo então espalhada e coletada na fenda do espectrógrafo. Em seguida, a luz é
dispersa por uma rede de difração dentro do espectrógrafo, em que o número de linhas/mm e a
área iluminada definem a resolução que pode ser atingida pelo espectrógrafo, sendo a
resolução definida como a capacidade de separar duas bandas próximas uma da outra
(BRANCO, 2005). A luz é recolhida por um detector CCD, que converte a intensidade da luz
em sinais elétricos os quais são interpretados pelo programa de controle na forma de um
espectro Raman (Figura 7).
Figura 7: Componentes básicos do espectrômetro Raman Dispersivo.
Já o espectrômetro FT-Raman utiliza usualmente um laser de Nd-YAG com
comprimento de onda de 1064 nm e um interferômetro, o qual registra um padrão de
interferência ao ter-se a radiação proveniente da amostra refletida por um espelho fixo e por
outro móvel. Assim, à medida que o espelho se movimenta, cria-se um padrão que é
característico daquele comprimento de onda. Esta radiação se desloca para o interferômetro,
em que é produzido um interferograma. Este interferograma deve ser transformado em um
espectro, que relaciona as intensidades com as respectivas freqüências, por meio de um
26
tratamento matemático via Transformada de Fourier (SALA, 2008). A vantagem é que a fonte
de radiação pode operar em comprimentos de onda na região do infravermelho, com potências
maiores sem causar foto-decomposição das amostras e o comprimento de onda não é
suficiente para provocar transições eletrônicas, o que poderia provocar fluorescência
(BRANCO, 2005). A restrição é que, este comprimento de onda maior (frequência menor)
fornece um espalhamento Raman de menor eficiência - devido à dependência de ν4 do
espalhamento.
1.2.2. Espectroscopia no Infravermelho
A técnica de Espectroscopia no Infravermelho baseia-se no fato de que as ligações químicas
das substâncias possuem freqüências de vibração específicas, as quais correspondem a níveis
de energia vibracional da molécula (MELO et al., 2008). A absorção no infravermelho ocorre
quando a freqüência da radiação, multiplicada pela constante de Planck, tem o mesmo valor
da diferença de energia entre os dois estados vibracionais:
E = h.ν,
(3)
Sendo ν = c/λ, em que E - energia entre dois níveis vibracionais, h - constante de
Planck, ν - frequência da radiação, c - velocidade da luz, λ - comprimento de onda da luz. Ou
seja, o processo envolve uma ressonância entre a diferença de níveis de energia da molécula e
a radiação eletromagnética (SALA, 2008). Logo, para haver absorção da luz incidente, a
vibração deve variar o momento de dipolo da molécula em que a frequência de vibração deste
dipolo coincida com a frequência da luz incidente.
A Espectroscopia no Infravermelho é um método físico para análises quantitativas de
traços de elementos. Especificamente, para o caso da espectroscopia por refletância, é muito
difundida na literatura, podendo ser utilizada em equipamentos que operam na região do
infravermelho (KOULIS et al., 2001; WIELBO e TEBBETT; 1993). No final dos anos 1970 e
início dos 1980 foi demonstrada a utilidade deste fenômeno quando acessórios de refletância
difusa foram acoplados com espectrômetros interferométricos com transformada de Fourier
(WIELBO e TEBBETT, 1993; GOH et al., 2008). Dentre os métodos de análise utilizando a
Espectroscopia no Infravermelho, tem-se os espectrofotômetros que operam com a
Transformada de Fourier (FT-IR), especialmente os que possuem acessórios para a
27
espectroscopia de Refletância Total Atenuada (ATR - Attenuated Total Reflectance). Existem
trabalhos recentes sobre análise de cocaína com FT-IR utilizando ATR (KOULIS et al., 2001;
GOH et al., 2008; MAHARAJ, 2009; PAVIA et al., 2009) e mesmo correlacionando FT-IR
ATR com a Espectroscopia Raman (NG et al., 2009).
O funcionamento do FT-IR baseia-se em um dispositivo ótico chamado Interferômetro
de Michelson, formado por um divisor de feixe (espelho semitransparente), um espelho fixo e
outro móvel (Figura 8). A radiação incidente no divisor (como exemplo uma fonte de luz
infravermelha que emite na faixa de 800 a 2x105 nm ou 10x103 a 20 cm-1) é separada em dois
feixes: 50% é transmitida para o espelho móvel e 50% é refletida no espelho fixo. Os dois
raios são refletidos por esses espelhos, retornado ao divisor de feixe, em que eles se
recombinam e sofrem interferência. O resultado desta interferência depende da diferença entre
os caminhos ópticos percorridos por cada feixe, que é determinada pela distância dos espelhos
móvel e fixo ao divisor de feixe: o espelho se movimenta e cria um padrão interferométrico
que é característico daquele comprimento de onda (BRANCO, 2005). O movimento do
espelho produz uma diferença de caminho ótico conhecido como retardo ótico (δ). Se os dois
caminhos percorridos forem iguais ou diferirem por um número inteiro de comprimento de
onda (λ), ocorre uma interferência construtiva e é registrado um sinal forte no detector. Se, no
entanto, a diferença for um número inteiro e mais meio comprimento de onda, ocorre uma
interferência destrutiva e é registrado um sinal muito fraco no detector. A distância percorrida
pelo espelho caracteriza a resolução no FTIR. A radiação que atravessa o interferômetro é
direcionada para a amostra e a luz refletida pelo material é focalizada sobre um detector, onde
é convertida em um sinal digital. Posteriormente, utiliza-se a Transformada de Fourier,
procedimento matemático que transforma os interferogramas (padrões temporais) em
espectros (domínio da frequência).
Figura 8: Diagrama de um Interferômetro de Michelson.
28
A Espectroscopia FT-IR por ATR utiliza o fenômeno da reflexão interna total. Um
feixe de radiação atravessa um cristal que permite a reflexão interna total, dependendo do
angulo de incidência (30°, 45° e 60°), e do cristal utilizado. Uma vantagem da técnica de ATR
em relação a técnicas convencionais de transmitância e absorção, é que são obtidos espectros
reprodutíveis em materiais sólidos.
A amostra sólida é posicionada em cima de um cristal opticamente denso com alto
índice de refração, entre 2,38 e 4.01, sendo que no caso de amostra sólida tem-se a
necessidade de pressioná-la de tal modo a proporcionar um maior contato (Figura 9). A
radiação IR é refletida devida ao alto índice de refração; entretanto, uma fração muito
pequena desta radiação, chamada de onda evanescente, atinge a amostra em contato com o
cristal e pode ou não ser absorvida por ela. A profundidade com que esta radiação penetra na
amostra é da ordem de 0,5 a 5 µm (PERKINELMER, 2005). A radiação atenuada resultante é
medida e registrada em função do comprimento de onda resultando nas características de
absorção espectral da amostra.
Figura 9: Esquema para a obtenção do espectro de absorção por ATR.
1.2.3. Vantagens do Raman Comparado ao FT-IR
A Espectroscopia Raman, em comparação com o FT-IR, possui especificamente as vantagens:
1)
Vibrações nucleares simétricas, como estiramento -C=C- e -S=S- são fracas e
inativas no FT-IR, e fortes e ativas no Raman;
2)
Pouca ou nenhuma necessidade de preparação da amostra e não necessidade de
acessórios;
3)
Não sofrem interferência de umidade: H2O absorve fortemente radiação no IV,
mas é péssima espalhadora de luz;
29
4)
Componentes ópticos no infravermelho não podem ser de vidros (este não é
transparente no infravermelho). Componentes ópticos como o KBr, são transparentes acima
de 350 cm-1. No Raman, espectros podem ser obtidos já a partir de 50 cm-1 - limite inferior
dado pelos componentes ópticos para substâncias inorgânicas como óxidos;
5)
Devido ao uso de radiação visível, a técnica Raman possui melhor resolução
espacial ao microscópio (BRANCO, 2005);
6)
Mesmo para o caso de refletância, certas amostras criminais não podem ser
fragmentadas;
7)
Combinada com o uso de fibras óticas de sílica, o Raman permite a
monitoração em locais de difícil acesso. Tais fibras ópticas permitem, em alguns casos,
obtenção de resultados de até 200 m e alguns equipamentos a câmera para filmagem acoplada
ao CCD, como visto no modelo JASCO microscópio RMP-100 (Figura 10).
8)
Perspectiva de se lançar mão de recursos especiais, como o efeito Raman
ressonante e o efeito SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy - Espectroscopia Raman
Amplificada pela Superfície), que aumentam a sensibilidade (FARIA e SANTOS, 1996).
Figura 10: Foto de um sistema Raman com câmera acoplada ao “Raman Probe” para filmagem da amostra.
1.2.4. Vantagem do Raman Dispersivo em relação ao FT-Raman
O uso de Raman dispersivo, com λ ≤ 830 nm e câmera CCD, possui maior eficiência Raman
se comparado ao FT-Raman (em 1064 nm), devido ao espalhamento depender de 1/λ4
(SALA, 2008; JICKELLS e NEGRUSZ, 2008; SMITH, 2004). Possui maior disponibilidade
de lasers, melhor resolução para microscopia e rápida aquisição de dados, visto que todo o
espectro é obtido em uma única leitura da câmera CCD.
30
1.2.5. Cromatografia Gasosa/Detector de Ionização de Chama (CG-FID)
A utilização da Cromatografia Gasosa/Detector de Ionização de chama (CG-FID) para a
dosagem de drogas ilícitas, como a cocaína tem sido relatada na literatura, em especial por sua
precisão (BUJÁN et al.,2001; SILVA et al., 2008; PIÑERO e CASALE, 2006; BRANCO,
2005). A Society of Forensic Toxicologists (SOFT) recomenda que uma identificação inicial
de droga deva ser confirmada por uma segunda técnica de diferente princípio químico/físico.
Este segundo teste, se possível, deve ser mais específico e recomenda a Cromatografia Gasosa
(FORENSIC TOXICOLOGY LABORATORY GUIDELINES, 2006). Esta técnica possibilita
obter limites e detecção em torno de µg/mL (ou ppm) (CARDENAS et al., 1997).
A Cromatografia Gasosa é definida como um método físico-químico de separação de
substâncias orgânicas que são volatilizadas em condições operacionais (SPINELLI, 2004), na
qual os componentes de uma amostra podem ser separados quando esta é injetada no interior
de uma coluna, com forno a uma temperatura adequada, que entra em contato com duas fases,
classificadas como fase móvel e fase estacionária. A fase móvel é constituída por um gás de
alta pureza, e a fase estacionária formada por material sólido ou líquido, na qual ocorre a
separação dos componentes da amostra, por meio dos processos de adsorção ou partição. A
amostra em questão é dissolvida em solvente apropriado e injetada por uma seringa de vidro
com agulha específica para o aparelho ou utiliza-se de um sistema automatizado de injeção.
Como existe uma pressão exercida pelo gás (fase móvel) no interior da coluna, os
componentes presentes na amostra que apresentarem menor força de atração pela fase
estacionária passam a ser conduzidos com maior facilidade pelo gás, ocorrendo assim a
separação dos componentes da amostra. Este tempo de retenção é padronizado para
substâncias específicas. Estas passam por um sistema de detecção de sinais que é traduzido e
registrado, sendo este registro chamado cromatograma. As limitações da sua aplicação estão
em substâncias, em estado gasoso ou líquidos voláteis com estabilidade térmica (BRANCO,
2005).
O detector FID tem como princípio de funcionamento a queima dos componentes da
amostra, trazidos pelo gás de arraste, em uma chama estequiometricamente balanceada
composta por hidrogênio, ar sintético e nitrogênio, localizada em um campo elétrico com
corrente contínua. Durante a combustão dos componentes, há formação de radicais livres, que
são ionizados pelo campo elétrico, aumentando a corrente presente entre os eletrodos, gerando
um sinal que é amplificado e enviado para o sistema de aquisição de dados. A Figura 11
apresenta um esquema do CG (BRANCO, 2005).
31
1. Reservatório de Gás e Controle de Vazão/Pressão
1
6
2. Injetor (Vaporizador) de Amostra
2
3. Coluna Cromatográfica e Forno da Coluna
4. Detector
5. Eletrônica de Tratamento (Amplificação) de Sinal
4
6. Registro de Sinal (Computador).
5
3
Figura 11: Esquema do CG-FID utilizado para a identificação e dosagem da cocaína no teste quantitativo.
32
2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo Geral
Este trabalho objetiva a identificação da cocaína base e substâncias comumente utilizadas
como adulterantes e contaminantes - carbonato de sódio, cafeína, benzocaína, lidocaína, talco,
amido de trigo, sulfato de alumínio e bicarbonato de sódio - por meio da técnica de
Espectroscopia Raman Dispersiva e FT-IR (ATR), bem como utilização da Regressão por
Componentes Principais (PCR - Principal Components Regression) para realizar a
quantificação de misturas em concentrações crescentes de cocaína (crack) com adulterantes
selecionados e correlacionar as metodologias Raman com FT-IR.
2.2. Objetivos Específicos
Analisar comparativamente os espectros Raman e FTIR de diferentes apresentações de
cocaína apreendidas - pasta base, cocaína base, cloridrato de cocaína, crack - e de um
conjunto de adulterantes comumente utilizados - benzocaína, cafeína, carbonato de sódio e
lidocaína- buscando identificar as suas bandas características e a possível presença destes nas
amostras apreendidas;
Analisar quantitativamente os espectros Raman e FTIR de misturas de cocaína - na
forma de crack - com os adulterantes, nas diluições de 0% 20%, 40%, 60%, 80% e 100%,
empregando Regressão por Componentes Principais (PCR), visando a quantificação da
cocaína na mistura;
Correlacionar a técnica Raman com a Espectroscopia de Absorção no Infravermelho
(FT-IR), visando verificar qual apresenta maior poder de avaliação qualitativa e quantitativa,
destacando a importância da utilização das técnicas ópticas não destrutivas em perícias
forenses toxicológicas.
33
3. MATERIAIS E MÉTODOS
3.1. Amostras para Avaliação Qualitativa
Foram obtidas amostras de cocaína nas diferentes apresentações: crack, pasta de cocaína e
cocaína pó, identificadas previamente no Laboratório da Polícia Técnica do Estado do
Amapá, oriundas de contraprovas do arquivo de evidências do Laboratório de Toxicologia da
Polícia Técnica do Estado do Amapá. Para análise prévia na Politec Amapá foram utilizadas
sistemáticas e técnicas de separação e identificação de substâncias, recomendadas pela
literatura especializada (MOFFAT et al.,2004). O material questionado foi submetido ao
seguinte procedimento:
−
Teste de Scott Modificado: teste de cor baseado na reação com o tiocianato de
cobalto em meio ácido e com adição de clorofórmio, resultando cor azul quando positivo;
−
Cromatografia em Camada Delgada Comparativa (CCDC): utilizando-se sílica
gel como fase estacionária, fase móvel metanol/amônia (50:0,75 mL), vapor de iodo como
revelador e padrão secundário de cocaína - obtida por recristalização partindo da cloridrato de
cocaína (ALMEIDA, 2003). A pureza da cocaína foi avaliada com Cromatografia Gasosa
acoplada a Espectrômetro de Massa (Agilent Technologies, modelo INERT MSD, série 5973/
6890N CG) no Instituto Nacional de Criminalística do Departamento de Polícia Federal de
Brasília, distribuído nas unidades de criminalística, não sendo identificada nenhuma
substância além da própria cocaína. Esta técnica é conhecida por recristalização, obtida a
partir de solventes e baseia-se na diferença de solubilidade que pode existir entre um
composto cristalino e as impurezas presentes no produto da reação.
Foram obtidas amostras de adulterantes utilizados para a verificação da suposta
adulteração das amostras no teste qualitativo. Os adulterantes: carbonato de sódio P.A.
(Reagen); cloridrato de lidocaína, cafeína e benzocaína em pó (Embrafarma e Gerbrás), amido
de trigo, sulfato de alumínio e bicarbonato de sódio foram escolhidos pelo fato de que
eventualmente acompanham material ilícito, quando da apreensão policial, principalmente o
carbonato de sódio.
As amostras de cocaína e adulterantes foram submetidas a uma identificação prévia
em FT-IR ATR (Thermo Scientific, modelo Nicolet IS série 10) e posterior cruzamento no
banco de dados espectral, visando confirmação da cocaína, com a identificação dos possíveis
adulterantes presentes nas amostras e a confirmação dos adulterantes puros. Estas amostras
34
foram submetidas à Espectroscopia Raman Dispersiva utilizando o espectrômetro Raman na
configuração 1 (vide Seção 3.3.1).
Os espectros Raman e FT-IR foram plotados, buscando identificar as bandas Raman e
de absorção mais importantes para a discriminação das diferentes apresentações de cocaína e
identificar os eventuais adulterantes presentes nas amostras.
3.2. Amostras de Misturas para Avaliação Quantitativa
Foi obtida uma amostra de cocaína-base (crack) de aproximadamente 1 g, com identificação
prévia realizada pelo Laboratório de Toxicologia da Polícia Técnica do Estado do Amapá com
o mesmo procedimento descrito no item 3.1. Para a avaliação quantitativa, esta amostra de
crack foi submetida à dosagem do teor de cocaína pelo CG-FID. Posteriormente, foram
realizadas misturadas binárias desta amostra de crack a quatro adulterantes, selecionados por
serem usualmente utilizados em adulteração de cocaína, a saber: cafeína, lidocaína,
benzocaína e carbonato de sódio. Foram obtidas 20 amostras com diferentes misturas - cinco
diferentes concentrações para cada mistura de crack/adulterante, nas proporções de 20%,
40%, 60%, 80% e adulterante e crack puros.
As amostras com as diluições foram acondicionadas em tubos eppendorffs e
conduzidas pessoalmente por um Perito Criminal da Polícia Técnica do Amapá juntamente
com documentação comprobatória de origem da amostra e finalidade de uso (FORENSIC
TOXICOLOGY LABORATORY GUIDELINES, 2006) até o Laboratório de Espectroscopia
Biomolecular da UNICASTELO e acondicionados, lacrados em local seco e escuro.
As diluições de cocaína em adulterantes foram submetidas a uma identificação prévia
em FT-IR e posteriormente à Espectroscopia Raman no espectrômetro Raman configuração 2
(vide Seção 3.3.2). No momento da análise Raman, uma porção da amostra foi colocada em
um porta-amostras de alumínio (Anexo B, fotos A e B).
Os espectros Raman e FT-IR foram plotados buscando identificar as bandas Raman e
de absorção nas misturas, comparativamente à cocaína pura, e foi criada uma curva de
calibração baseada no método Regressão por Componentes Principais (PCR - Principal
Components Regression) para quantificação da cocaína na mistura, uma curva diferente para
cada método óptico.
35
3.3. Espectroscopia Raman
Para a coleta dos espectros Raman foram utilizados diferentes espectrômetros Raman
Dispersivos, em virtude de que o primeiro equipamento ficou indisponível na seqüência do
experimento.
3.3.1. Espectrômetro Raman - Configuração 1
O primeiro espectrômetro Raman, que foi utilizado no experimento qualitativo, é apresentado
esquematicamente na Figura 12 (SILVEIRA et al., 2003). Este é composto por um laser de
diodo AsGaAl (MicroLaser Systems, modelo L4830S) com potência de 80 mW e
cumprimento de onda de 830 nm. O feixe laser foi primeiramente filtrado por um filtro
holográfico passa-faixa (Kaiser Optical Systems, HLBF 830) e direcionado ao porta-amostras
por meio de um prisma de quartzo, sendo focado na amostra por uma lente com f = 25 mm.
As amostras de drogas e adulterantes foram colocadas em um suporte de alumínio. O sinal
retro-espalhado foi coletado por um sistema de lentes acoplado à entrada do espectrógrafo
(Chromex, modelo 250IS) para dispersão, o qual tem em sua entrada um filtro notch em 830
nm (Iridian Spectral Technologies, modelo PN - ZX 000080) para rejeitar o espalhamento
Rayleigh da amostra. A fenda do espectrógrafo foi ajustada para 150 µm, fornecendo uma
resolução espectral de aproximadamente 8 cm-1e grade de 600 linhas/mm. O sinal dispersado
pelo espectrógrafo foi detectado por uma câmera CCD (charge coupled devices) “back
thinned”, “deep-depleted” de 1024x256 pixels refrigerada por nitrogênio líquido conectada a
um
controlador
(Princeton
Instruments,
modelo
LN/CCD-1024-EHR1
e
ST130,
respectivamente), e microcomputador para aquisição e armazenamento dos espectros
controlado pelo software Winview (Princeton Instruments). A câmera CCD refrigerada
diminui a interferência da agitação térmica das moléculas do próprio sensor, reduzindo assim
o ruído térmico. Desta forma, o sistema Raman está ajustado para operar em -95 °C.
As amostras do experimento qualitativo foram processadas no mesmo dia e nas
mesmas condições experimentais (temperatura, umidade e luz no laboratório). Os espectros
foram coletados em um tempo de exposição de 10 s para cada amostra sendo obtida uma
acumulação. Após cada coleta, o porta-amostras foi lavado com água destilada e em seguida
seco.
36
Figura 12: Diagrama esquemático do espectrômetro Raman dispersivo utilizado no experimento qualitativo.
Potência do laser: 80 mW, comprimento de onda de excitação: 830 nm, resolução do espectrômetro: 10 cm-1.
Fonte: Silveira et al. (2003).
Para a calibração em comprimento de onda foi utilizado o espectro do naftaleno
(C10H8), que apresenta picos conhecidos na região entre 600 e 1800 cm-1 (SILVEIRA et
al.,2003). Basicamente, as posições (em pixel) das bandas Raman mais importantes foram
determinadas e correlacionadas com o deslocamento Raman (cm-1) conhecido destas bandas,
por meio de um ajuste polinomial entre as posições e o deslocamento Raman de cada banda.
O espectro do naftaleno foi medido desde o início do experimento.
3.3.2. Espectrômetro Raman - Configuração 2
O segundo espectrômetro Raman, que foi utilizado no experimento quantitativo, é
apresentado na Figura 13 (Lambda Solutions, modelo Dimension P-1 micro-Raman). Este
espectrômetro possui configuração semelhante ao apresentado na Figura 12, porém
tecnologicamente mais avançado, versátil e compacto, pois utiliza refrigeração por Peltier
(termoelétrico) e acoplamento via fibra óptica a um “Raman Probe”. Este equipamento possui
também a possibilidade de operação como espectrômetro micro-Raman, por utilizar um
adaptador para microscópio óptico. O equipamento utiliza um laser de diodo multimodo
estabilizado, sintonizado em 830 nm (infravermelho próximo), obtendo-se na saída do sistema
óptico uma potência ajustável entre 50 e 400 mW. Foi utilizada potência de 200 mW.
O experimento foi realizado utilizando-se o sistema de fibras ópticas acoplado ao
“Raman Probe” para a entrega da radiação de excitação à amostra e coleta do sinal emitido
37
pela amostra. A extremidade distal deste cabo foi colocada a uma distância de 10 mm da
amostra sob análise no momento da coleta dos dados. Desta maneira, as alterações espectrais
das amostras de cocaína e adulterantes podem ser acessadas via fibra óptica, com
repetibilidade da geometria de excitação e coleta do sinal, e com isto estudar as diferenças
espectrais relacionadas às alterações em sua constituição.
Figura 13: Foto do sistema Raman Dispersivo acoplado ao “Raman probe” e microscópio Raman, que foi
utilizado na coleta dos dados espectrais.
O elemento dispersor de luz, integrado ao espectrômetro, possui resolução de
aproximadamente 2 cm-1 e grade de 1.200 linhas/mm. A faixa espectral útil compreende de
200 a 1800 cm-1. A detecção do sinal luminoso espalhado pela amostra é efetuada por uma
câmera CCD “back thinned”, “deep-depleted” de 1340X100 pixels refrigerada por Peltier
(termoelétrico), com temperatura de trabalho de -75°C.
O espectrômetro é controlado por um microcomputador PC utilizando o programa
RamanSoft (Lambda Solutions, Inc., versão 1.7) que comanda, via conexão USB, parâmetros
de aquisição de dados, como tempo de exposição do detetor e número de aquisições por
amostra, e o armazenamento dos espectros. O tempo de exposição para a obtenção dos
espectros foi de 1 s e 10 acumulações.
O espectrômetro teve a calibração do deslocamento Raman, realizada pelo fornecedor,
verificada no início da tomada de espectros, através da verificação das posições das bandas
principais do naftaleno. A calibração da resposta espectral do equipamento foi também
38
realizada pelo fabricante e consistiu na coleta do espectro de uma lâmpada de filamento de
tungstênio com espectro rastreado pelo American Institute of Standards and Technology
(NIST) e comparação do espectro real com o espectro rastreado.
A fluorescência de base foi retirada por meio de uma função polinomial de ordem 5,
que foi ajustada no espectro na faixa entre 400 e 1800 cm-1 e subtraída deste. Estes
procedimentos foram realizados utilizando uma rotina desenvolvida no software Matlab 4.2.
Os raios cósmicos foram retirados manualmente utilizando o software Microsoft Excel.
3.4. FT-IR
As amostras de cocaína e adulterantes dos experimentos qualitativo e quantitativo foram
submetidas à Espectroscopia FT-IR, no laboratório de Criminalística da Polícia Federal no
Amapá utilizando um espectrômetro de refletância FT-IR ATR (Thermo Scientific, modelo
Nicolet Is, número de série 10) com média de 16 varreduras, compreendendo a região entre
700 a 3.500 cm-1 com as seguintes especificações
−
Resolução espectral padrão de 4 cm-1;
−
Precisão de número de onda melhor 0,01 cm-1;
−
Linearidade ordinária < 0,1% da transmissão;
−
Relação sinal-ruído melhor que 35.000:1 (pico-a-pico);
−
Sistema óptico de alta resolução para a região infravermelho médio, com
divisor de feixe em KBr (350 a 7400 cm-1);
−
Fonte EverGlo no médio infravermelho; Detector DLaTGS (deuterated
triglycine sulfate): Padrão :catálogo Thermo IQLAADGAAGFAHDMAPC;
−
Interferômetro Michelson com espelhos planos e deslocamento linear a 30°;
−
Acessório ATR com cristal diamante (Thermo Scientific, modelo Smart ITR)
com ângulo de incidência 45o.
−
Biblioteca espectral do laboratório forense do Departamento Canadense de
Saúde e Bem Estar - Toronto e biblioteca espectral do laboratório forense do Estado da
Geórgia - EUA.
Os espectros FT-IR foram calibrados utilizando o software OMNIC, que realiza o
controle operacional automático do espectrômetro. Foto do aparelho no Anexo C.
39
3.5. Cromatografia Gasosa
3.5.1. Padrões Utilizados na CG
A fim de obter-se a calibração do cromatógrafo gasoso com relação à concentração de cocaína
na amostra de crack da análise quantitativa, foram empregados os seguintes padrões
cromatográficos:
−
Padrão primário: utilizado para caracterização de cocaína recristalizada com a
finalidade de uso de referência em análises no âmbito das unidades de criminalística.
Consistiu de um padrão certificado: 0,995 ± 0,002 mg/mL de cocaína em solução em
acetonitrila com pureza cromatográfica de 99%. Este padrão foi adquirido junto à empresa
Cerilliant Analytical Reference Standards. Referência de análise: C-008, Lote FC120204-01ª,
CAS 50-36-2 (registro no banco de dados “Chemical Abstracts Service”);
−
Padrão secundário: Obtido por recristalização no Instituto Nacional de
Criminalística da Polícia Federal. Curva de calibração do cromatógrafo gasoso (Anexo D);
−
Padrão interno: dipentilftalato 0,4912 mg/mL (Dipentylphthalate 97%, Acros
Organics Inc.), fornecido pela Agilent Technologies (Anexo E).
3.5.2. CG-FID
A avaliação do teor da cocaína na amostra de crack foi determinada por meio da
Cromatografia Gasosa acoplada a um Detector de Ionização de Chama seletivo (Agilent
Technologies, modelo N série 6890). Utilizado injetor automático da solução (Agilent
Technologies, modelo B série 7683). O equipamento foi disponibilizado pelo Instituto
Nacional de Criminalística da Polícia Federal em Brasília, no qual a amostra foi incluída na
rotina diária. Vale ressaltar que este laboratório é de referência nacional, com metodologias
validadas e recomendadas pelas Nações Unidas e descritos por Clarke (CLARKE, 1986).
A amostra foi diluída em solução de metanol com dipentilftalato 97% (padrão
interno). O padrão interno é importante no processo analítico, visto que a mesma
concentração deve fornecer sempre o mesmo resultado (SPINELLI, 2004).
Para a dosagem do teor de cocaína, foi preparada uma solução como segue. Foi
utilizada 11,2 mg de crack em 5 mL de metanol. Posteriormente, 0,5 mL desta solução foi
acrescida com 0,5 mL da solução de concentração já conhecida do padrão interno de
dipentilftalato. Para pesagem do crack, foi utilizada balança analítica (Mettler Toledo AE
40
240), aferida com certificado de calibração nº. 074512009 19/05/2009 de acordo com NBR
17025 emitido em 19/05/2009 do Laboratório de Metrologia - Furnas. A solução
cocaína/metanol e padrão interno foi então submetida à CG-FID, Foi utilizada uma coluna
DB-1, gás He (Anexo F). A leitura foi feita em triplicata utilizando o programa Enhanced
Data Analysis (Agilent Technologies). O tempo de retenção para a cocaína foi de 6,151 min.
3.6. Análise Quantitativa da Cocaína em Diluições De Adulterantes
A análise quantitativa da cocaína nas diluições de crack em adulterantes foi realizada
utilizando-se o método de Regressão por Componentes Principais (PCR - Principal
Components Regression), desenvolvida a partir dos espectros Raman e espectros FT-IR das
substâncias puras e das diluições, conforme descritivo a seguir.
3.6.1. Análise dos Componentes Principais - PCA (Principal Components Analysis)
A PCR utiliza como base a PCA, um método estatístico de análise multivariada, para
correlacionar a concentração de determinado soluto em uma mistura com as alterações
espectrais decorrentes da presença deste soluto. Após a extração destes componentes
principais, é desenvolvida uma reta de regressão com as intensidades dos componentes
principais que se correlacionam com a concentração da substância de interesse utilizando os
dados espectrais ditos de calibração. Para avaliação de amostras futuras, denominada análise
prospectiva, os novos espectros são confrontados com os parâmetros da PCA (os
componentes principais) e a quantidade é então obtida avaliando-se a intensidade resultante
deste confronto.
A PCA é um procedimento matemático que transforma os dados espectrais em
componentes ortogonais não correlacionados entre si, por meio da “rotação baseada na
variância”. A Figura 14 representa esquematicamente como isto acontece. Como as variações
mais significativas no conjunto de dados são as mudanças no espectro relacionadas às
diferentes concentrações das amostras de calibração, é possível calcular um conjunto que
represente as mudanças nas intensidades relacionadas com a concentração do analito em todo
o espectro. Essas variações são os autovetores, também conhecidas como componentes
principais ou fatores, ortogonais entre si, e as constantes utilizadas para multiplicar os
espectros são conhecidas como escores (pesos), que são combinações lineares dos dados
originais (THOMAS, 1994; SAVITZKY e GOLAY, 1964).
41
Figura 14: Esquema representando as componentes principais PC1 e PC2 (b) a partir das variáveis originais x, y
e z (a) e a visualização da rotação causada pela PCA (c).
O objetivo principal da PCA é representar o conjunto de dados em um novo espaço
vetorial em que os novos eixos possuem a máxima variância, tendo como conseqüência
principal a redução do número de variáveis que explicam os dados. Associadas a cada eixo de
variância estão as intensidades de cada dado espectral. Com a PCA, a natureza multivariada
dos dados pode ser visualizada em poucas dimensões, que são as de maior variância. A
primeira componente principal (PC1) representa a máxima variância associada aos espectros,
e cada componente sucessiva (PC2, PC3,..., PCn) representa a variância remanescente, não
representada pelos PCs anteriores, e assim sucessivamente (MARTENS e NAES, 1996).
Os escores representam as projeções dos dados nos novos eixos ortogonais dos
componentes principais. Escores similares em cada eixo espectral representam amostras com
características similares. Estes escores são então utilizados para criação dos experimentos
quantitativos.
3.6.2. Regressão por Componentes Principais (PCR)
O método PCR é denominado de calibração multivariada porque se baseia no método
multivariado PCA. Neste caso, a reta de regressão não é feita com base nos valores da matriz
de dados original, ou mesmo nos valores das intensidades dos eixos x, y ou z originais, mas
tem como base os escores obtidos após a rotação de máxima variância da PCA. Após a
decomposição da matriz de dados originais D, produz-se uma matriz de escores ES, que são as
intensidades de cada dado D nos componentes principais PCs seguindo a ideia de máxima
variância, que podem ser recompostos seguindo a expressão:
42
D = ES x PC
(4)
O escore ESi do componente de interesse PCi, por sua vez, é utilizado na determinação
do coeficiente de regressão b a partir da matriz de calibração Y, que pode ser a própria matriz
de dados D, porém idealmente se utiliza um conjunto de espectros de amostras replicadas,
seguindo a equação:
Y = bi x ESi + R
(5)
Em que R corresponde ao resíduo. Novas concentrações podem ser obtidas a partir da
avaliação dos escores ESi de cada PCi nos novos espectros ND, utilizando a expressão:
ESi = ND / PCi
(6)
Para aplicações nas mais diferentes áreas do conhecimento, tanto em avaliação
qualitativa quanto quantitativa, o número de componentes principais utilizados no cálculo de
concentrações tem sido aquele que acumula 70% ou mais de proporção da variância total
(REGAZZI, 2000). Neste estudo verificou-se que, os dois primeiros componentes principais
representaram mais de 98% das variações dos dados amostrais.
Este trabalho utilizou o segundo componente principal (PC2 e ES2) para determinar
quantitativamente o nível de adulteração das misturas baseado na PCR, visto que são misturas
binárias e que, dois componentes principais são suficientes para demonstrar toda a variação
espectral desta mistura.
Para o desenvolvimento da curva de calibração visando a quantificação via PCR,
foram utilizados os espectros do adulterante e da cocaína (crack) em 100%, sendo que as
diluições intermediárias (20%, 40%, 60% e 80%) foram obtidas matematicamente,
multiplicando-se cada espectro pelo peso correspondente na mistura, exemplo: mistura de
80% adulterante e 20% crack (0,8 X espectro do adulterante + 0,2 X espectro do crack).
Como se trata de misturas de componentes que não reagem entre si, não se espera que ocorra
mudança nos picos Raman das concentrações matemáticas e das concentrações das misturas
reais. Estes espectros foram submetidos à PCA, e os dois primeiros autovetores (PC1 e PC2)
foram plotados para definição de qual deles seria incluído na regressão. O segundo autovetor
(PC2) foi empregado na PCR, visto que em todas as misturas o mesmo apresentou as
características espectrais da cocaína. De posse dos escores, a reta de regressão foi determinada
43
e aplicada em um novo conjunto de dados de validação. Estes dados foram constituídos pelos
espectros reais das diluições de 20 a 80%, juntamente com os espectros do adulterante e do
crack sem diluição (0% e 100%).
44
4. RESULTADOS
As técnicas de Espectroscopia Raman e FT-IR foram utilizadas a fim de avaliar qualitativa e
quantitativamente amostras de cocaína com adulterantes. Para tal, amostras de cocaína
(crack) e adulterantes foram avaliadas e os experimentos desenvolvidos são apresentados a
seguir.
4.1. Teor de Cocaína Analisado pelo CG-FID
A determinação do teor de cocaína na amostra de crack utilizada na avaliação quantitativa foi
realizada pelo método CG-FID, em triplicata, obtendo-se um teor de 69,8 ± 0,5 % (Anexo
G).
4.2. Análise Qualitativa das Amostras de Cocaína e Adulterantes
4.2.1. Espectroscopia Raman
4.2.1.1. Espectros Raman das Amostras de Cocaína
Foram realizados espectros Raman de amostras de cocaína nas apresentações: crack, pasta de
cocaína nas cores branca e amarela e cocaína pó no espectrômetro configuração 1. Para fins
de identificação das bandas mais importantes e comparação das diferentes amostras, temos na
Figura 15 os espectros característicos. Importante notar que na amostra pó, foram obtidos
espectros de duas diferentes formas de cocaína: base livre e cloridrato.
45
1735
1712
1605
1453
1319
1279
1220
1165
1183
1117
1069
1004
1036
2.5
E
1639
2
D
1.5
1207
1462
1490
C
1
1026
Intensidade (un. arb.)
3
848
874
898
3.5
B
0.5
A
0
-0.5
800
1000
1200
1400
Deslocamento Raman (cm -1)
1600
1800
Figura 15: Espectros Raman de amostras de diferentes apresentações de cocaína: (A) cocaína base livre (PÓ1);
(B) cloridrato de cocaína (PÓ2); (C) crack (CRK); (D) pasta branca (PBR1); (E) pasta amarela (PAM1).
Espectrômetro configuração 1: comprimento de onda: 830 nm; potência: 80 mW; tempo de exposição: 10s;
resolução: 10 cm-1, 1 acumulação.
O espectro da cocaína base livre (Figura 15A) apresentou picos característicos deste
alcaloide, com as atribuições para estes picos conforme Tabela 1. O espectro do cloridrato de
cocaína (Figura 15B), apresentou picos em posições muito semelhantes aos da base livre,
principalmente os picos em 874, 1004 e 1279 cm-1, e alguns picos com posições próximas,
como o pico em 1605 cm-1 deslocado para menor e 1453 e 1712 cm-1 deslocado para maior
(1453 cm-1 mudou para 1462 cm-1). Alguns picos apresentaram-se com menor intensidade,
como os picos em 848 e 898 cm-1 enquanto que outros picos foram exclusivos do cloridrato,
como os picos em 1026, 1207, e 1490 cm-1. Os picos em 1036, 1117, 1183 1319 e 1735 cm-1
são característicos da cocaína base livre e não estavam presentes no cloridrato de cocaína.
Estas diferenças entre os dois espectros - picos deslocados e com intensidade diferentes podem ser atribuídas principalmente à presença do nitrogênio protonado do tropano que
ocorre devido à existência de uma ligação coordenada do hidrogênio do HCl com o nitrogênio
da cocaína hidroclorídrica, os quais altera a polarizabilidade e a energia de algumas ligações
nos grupos funcionais do e próximos ao tropano.
46
Tabela 1: Principais picos Raman da cocaína nas diferentes apresentações e respectiva tentativa de atribuição
das vibrações.
Amostra
Cocaína base livre e pasta
de cocaína amarela
Posição da
banda (cm-1)
848, 874, 898
1004
Cloridrato de cocaína
1036
1165
1183
1279
1319
1453
1605
1712
1735
848, 898**
1026**
1207**
Crack
Pasta de cocaína branca
1462**
1490**
1596**
1639*
1719
1069*
1639*
Tentativa de atribuição
Estiramento C-C (tropano)
Estiramento simétrico da respiração do anel
aromático
Estiramento assimétrico do anel aromático
Estiramento C-N
Estiramento C-N
Estiramento C-N
Twisting C-H
Deformação assimétrica CH3
Estiramento C=C do anel aromático
Estiramento simétrico C=O da carbonila
Estiramento assimétrico C=O da carbonila
Estiramento
C-C
(tropano),
altera
polarizabilidade pelo nitrogênio protonado
Estiramento assimétrico do anel aromático
Estiramento C-N deslocado pelo nitrogênio
protonado (originalmente em 1183 cm-1)
Deformação assimétrica CH3
Estiramento C=C do anel aromático
Estiramento C=C do anel aromático
Estiramento C=O do ácido benzóico
Estiramento simétrico C=O da carbonila
Estiramento assimétrico O-C-O do carbonato
de sódio (contaminante ou adulterante)
Estiramento C=O do ácido benzóico
Fonte: SMITH, 2004; Recommended Methods for Testing Cocaine, 1986 HORIBA JOBIN YVON, 2011;
NAKAMOTO, 1997; GAMOT et al., 1985.
Nota: * indica picos de contaminantes, adulterantes ou produtos de degradação; ** indica picos da cocaína base
com diferenças na intensidade e posição, causadas pelo ácido clorídrico na cocaína hidroclorídrica.
O espectro do crack (Figura 15C) apresentou picos nas mesmas posições que o
espectro da cocaína base livre, devido a semelhança química destes compostos. Neste
espectro, foi observado um pico característico em 1639 cm-1, que é sugestivo de presença de
subprodutos de degradação da cocaína, como o ácido benzóico, que apresenta dupla banda em
torno de 1600-1640 cm-1 (vide Figura 19, seção 4.2.1.3) (RIO-DB, 2011; BRITTAIN, 2009).
Nos espectros de pasta de cocaína (Figura 15D e 15E), foram observados picos nas
mesmas posições que o espectro da cocaína base livre, mesmo porque tais compostos são
quimicamente semelhantes. Foram verificados picos nos espectros das pastas brancas e
amarelas nas posições de 1069 cm-1, sugestivo de carbonato de sódio, além do pico em 1639
cm-1 na pasta branca - sugestivo de ácido benzóico.
47
Os espectros das várias amostras de cocaína apresentaram diferenças nas intensidades
dos picos em 1605 e 1712 cm-1. Estes picos são atribuídos ao estiramento C=C do anel
aromático e estiramento simétrico C=O da carbonila (GAMOT et al., 1985; CARTER et al.,
2000). A cocaína possui pico em 1712 cm-1 com maior intensidade (cerca de 20 a 30%) que o
pico em 1605 cm-1. Uma diminuição do pico em 1712 cm-1 (carbonila) com relação ao pico
em 1605 cm-1 indica a degradação, com a conversão em benzoilecgonina (SMITH, 2004;
FARQUHARSON et al., 2011; KAWAI e JANNI, 2011). A diminuição do pico da carbonila
pode ser atribuída à perda do grupo metil (CH3) da cocaína, sendo substituído por uma
hidroxila, tornando esta região mais polar e consequentemente reduzindo a intensidade desta
vibração. As amostras da Figura 14B a 14E, indicam a ocorrência desta degradação em
diferentes graus.
4.2.1.2. Espectros Raman das Amostras de Adulterantes
Com a finalidade de identificar os possíveis adulterantes nas amostras de cocaína nas
diferentes apresentações, foram obtidos espectros dos adulterantes comumente encontrados
em apreensões de cocaína, a saber: lidocaína, cafeína, benzocaína, carbonato de sódio,
bicarbonato de sódio, sulfato de alumínio, amido de trigo e talco - silicato de magnésio
hidratado-. Estes adulterantes e seus espectros são apresentados nas Figuras 16 e 17,
utilizando, também, o espectrômetro na configuração 1. A Tabela 2 apresenta as principais
vibrações Raman e respectivas atribuições às bandas destes adulterantes.
48
1052
Figura 16: Espectros Raman de amostras de diferentes adulterantes: (A) lidocaína; (B) cafeína; (C) benzocaína.
Espectrômetro configuração 1: comprimento de onda: 830 nm, potência: 80 mW, tempo de exposição: 10s,
resolução: 10 cm-1, 1 acumulação.
5.5
-0.5
800
1000
1462
1385
1343
1262
1130
1014
1127
1084
940
1268
D
1076
1069
1.5
0.5
B
C
1046
2.5
1089
3.5
993
Intensidade (un. arb.)
4.5
864
A
E
1200
1400
-1
1600
1800
Deslocamento Raman (cm )
Figura 17: Espectros Raman de amostras de diferentes adulterantes: (A) talco; (B) amido de trigo; (C) sulfato
de alumínio; (D) bicarbonato de sódio; (E) carbonato de sódio. Espectrômetro configuração 1: comprimento de
onda: 830 nm, potência: 80 mW, tempo de exposição: 10 s, resolução: 10 cm-1, 1 acumulação.
49
Tabela 2: Principais compostos utilizados na adulteração de cocaína e os respectivos picos Raman, com a
tentativa de atribuição.
Amostra
Lidocaína
Posição da
banda (cm-1)
954
991
1044
1094
1275
Cafeína
Benzocaína
1387
1448
1596
1073
1242
1287
1330
1363
1602
1658
1700
862
1173
1282
1605
Talco
Carbonato de sódio
Bicarbonato de sódio
Sulfato de alumínio
Amido
1683
1052
1069
1076
1046
1268
993
864
940
1127
1262
1343
1385
1462
Tentativa de atribuição
Estiramento C-C
Estiramento C-C
Estiramento C-C do anel aromático e
estiramento C-N
Estiramento C-N
Estiramento C-C e C-N e estiramento do anel
aromático
Estiramento C-N
Estiramento C-N e inflexão N-H
Estiramento e inflexão do anel aromático
Estiramento C-C
Inflexão H-C=N
Estiramento C-N
Estiramento C-N
Estiramento C-N
Estiramento C=C
Estiramento C=O
Estiramento C=O
Estiramento C-O
Inflexão H-C-H no plano
Estiramento C-C, C-N e C-O e estiramento do
anel aromático
Estiramento e inflexão do anel aromático e
tesoura do NH2
Estiramento C=O
Estiramento Si-O-Si
Estiramento C-O
Estiramento C-O
Estiramento C-O
Estiramento simétrico O-C-O
Estiramento do grupo SO4
Estiramento C-C (carboidratos)
Estiramento C-C (carboidratos)
Estiramento C-C (carboidratos/proteínas)
Deformação =C-H no plano (carboidratos/
ácidos graxos insaturados)
Inflexão CH2/CH3 (carboidratos)
Inflexão CH3 (carboidratos)
Inflexão CH2 (carboidratos/proteínas)
Fonte: Carter et al. (2000); Teng et al. (2008); Pavel et al. (2002); Yvon (2011); Smith e Dent (2005);
Nakamoto, (1997); Kloprogge e Frost (1999); Tavender et al. (1999); Stone et al. (2004); Mayo et al. (2003).
Os adulterantes da Figura 16 possuem vários picos na região de interesse que podem
ser identificados na cocaína. Estes adulterantes possuem um pico em comum com a cocaína,
em torno de 1600 cm-1, característico do anel aromático ou do ácido benzóico. Os picos em
50
1275 cm-1 (lidocaína), 1330 cm-1 (cafeína) e 1282 cm-1 (benzocaína) são característicos destes
compostos, não estando presentes com intensidade significativa no espectro da cocaína. O
pico da vibração da respiração do anel aromático da cocaína (1004 cm-1) não é encontrado
nesta posição nos espectros dos adulterantes, sendo característico da droga.
Os compostos inorgânicos carbonato de sódio, bicarbonato de sódio e sulfato de
alumínio possuem espectros com bandas características em 1076, 1069, 1046 e 993 cm-1,
respectivamente, sendo que o pico principal do sulfato de alumínio é próximo do pico do anel
em 1004 cm-1 da cocaína. Sulfatos vêm sendo utilizados com o objetivo de diluir a cocaína
devido a maior facilidade de ser adquirido em grandes quantidades (DAY, 2004), substituindo
o carbonato de sódio (barrilha), visto que este último tem sua venda controlada pela Polícia
Federal. O espectro do talco apresenta baixa relação sinal-ruído devido a forte fluorescência
do mesmo, com um pico característico em 1052 cm-1 atribuído ao estiramento Si-O-Si.
4.2.1.3. Identificação da Presença de Adulterantes nas Amostras Analisadas pela
Espectroscopia Raman
Os espectros Raman da cocaína base livre e crack de diferentes apreensões são apresentados
na Figura 18. Os espectros de crack (Figuras 18B a 18E), apresentam semelhança com o
espectro da cocaína pó base livre (Figura 18A), porém apresentam algumas bandas com
posições diferentes, que podem ser atribuídas a adulterantes, contaminantes e produtos de
degradação. Possuem também diferenças de intensidade nas bandas em 1605 e 1712 cm-1. Os
espectros das Figuras 18B, 18C e 18D apresentam semelhança com o espectro A, porém com
uma banda característica em 1639 cm-1, sugestivo de degradação (ácido benzóico). O espectro
da Figura 18E apresenta diferença significativa com relação ao espectro A, com alteração nas
intensidades das bandas do tropano (entre 800 e 1000 cm-1) e espectro de relação sinal-ruído
bastante baixa e picos relativamente intensos em 1347 e 1478 cm-1 e outro pico em posição
um pouco abaixo de 1639 cm-1, que nestas amostras podem ser atribuídos a subprodutos de
degradação da cocaína, como o ácido benzóico (Figura 19A), que apresenta dupla banda em
torno de 1600-1640 cm-1 (estiramento C=O) (BRITTAIN, 2009), ou outro produto de
degradação ou mesmo adulterante/contaminante (1347 e 1478 cm-1). Os espectros de crack
possuem as características espectrais de degradação por benzoilecgonina (Figura 19B), uma
vez que os picos em 1605 e 1712 cm-1 possuem as diferenças espectrais características deste
metabólito, que é aumento de intensidade do pico em 1605 cm-1 e diminuição de intensidade
do pico em 1712 cm-1 (Figura 19 C).
51
3.5
1347
2.5
1639
1478
Intensidade (un. arb.)
3
E
2
D
1.5
C
1
B
0.5
A
0
-0.5
800
1000
1200
1400
-1
1600
1800
Deslocamento Raman (cm )
Figura 18: Espectros Raman de cocaína pó (A) comparado com espectros de crack de diferentes apreensões (B
a E) com a sugestiva presença de metabólito ácido benzóico em 1639 cm-1 e adulterante ou contaminante em
1347 e 1478 cm-1. As diferenças nas intensidades entre os picos em 1605 e 1712 cm-1 sugerem formação de
benzoilecgonina (1 acumulação)
Figura 19: Espectros Raman de (A) ácido benzóico (B) benzoilecgonina e (C) amostra de crack com sinais de
degradação. * indica pico em 1639 cm-1.
Fonte: Adaptado de Moffat et al. (2004); Brittain (2009); NIST (2011); Sobrido et al. (2009); Deltanu (2011).
Os espectros Raman da cocaína base livre e cocaína pó de diferentes apreensões são
apresentados nas Figuras 20 e 21. Nos espectros das Figuras 20B a 20E observou-se
semelhança nos espectros comparativamente à cocaína base livre, com a presença de um pico
em 1639 cm-1, sugestivo da presença de ácido benzóico (degradação). Os espectros das
Figuras 21F e 21G apresentam pico em 1069 cm-1, sugestivo de adulteração por carbonato de
52
sódio e pico em 1639 cm-1, sugestivo de degradação (ácido benzóico). O espectro da Figura
21H possui picos com relação sinal-ruído muito baixa, e sua aparência sugere degradação da
cocaína (ácido benzóico). Os espectros de cocaína pó também possuem as características de
degradação por benzoilecgonina, uma vez que os picos em 1605 e 1712 cm-1 possuem as
diferenças espectrais características deste metabólito, com os picos aumentados em 1605 cm-1
e diminuídos em 1712 cm-1.
3.5
1639
Intensidade(un. arb.)
3
2.5
E
2
D
1.5
C
1
B
0.5
A
0
-0.5
800
1000
1200
1400
Deslocamento Raman (cm
-1
1600
1800
)
Figura 20: Espectros Raman de cocaína pó (A) comparado com espectros de cocaína base livre pó de diferentes
apreensões (B a E) com a sugestiva presença de adulterante em 1639 cm-1. As diferenças nas intensidades entre
os picos em 1605 e 1712 cm-1 sugerem formação de benzoilecgonina (1 acumulação).
2
1639
1069
2.5
Intensidade (un. arb.)
H
1.5
G
1
F
0.5
A
0
-0.5
800
1000
1200
1400
-1
1600
1800
Deslocamento Raman (cm )
Figura 21: Espectros Raman de cocaína pó (A) comparado com espectros de cocaína base livre pó de diferentes
apreensões (F a H) com a sugestiva presença de adulterante em 1069 cm-1 e contaminante/produto de degradação
em 1639 cm-1. As diferenças nas intensidades entre os picos em 1605 e 1712 cm-1 sugerem formação de
benzoilecgonina (1 acumulação).
53
Os espectros Raman da cocaína base livre e pasta de cocaína amarela de diferentes
apreensões são apresentados nas Figuras 22 e 23. Nos espectros B a E da Figura 22, observouse semelhança nos espectros comparativamente à cocaína base livre, com a presença de um
pico em 1069 cm-1, sugestivo de adulteração por carbonato de sódio. O espectro D da Figura
22 possuiu um pico em 983 cm-1, sugestivo de adulteração por sulfato de alumínio. Na figura
23 o espectro A, de cocaína pó é comparado aos espectros B e C de pasta amarela. Evidenciase degradação acentuada da amostra B de pasta amarelada com alteração das bandas do
tropano. Estes espectros também possuem as características de degradação por
benzoilecgonina, com os picos aumentado em 1605 cm-1 e diminuído em 1712 cm-1.
3.5
1069
2.5
E
2
983
Intensidade (un. arb.)
3
D
1.5
C
1
B
0.5
A
0
-0.5
800
1000
1200
1400
-1
1600
1800
Deslocamento Raman (cm )
Figura 22: Espectro Raman de cocaína pó (A) comparado com espectros de pasta de cocaína de cor amarela de
diferentes apreensões (B a E) com a sugestiva presença de adulterantes/contaminantes em 983 e 1069 cm-1. As
diferenças nas intensidades entre os picos em 1605 e 1712 cm-1 sugerem benzoilecgonina (1 acumulação).
54
Intensidade (un. arb.)
1,5
1712
1605
2
C
1
B
0,5
A
0
-0,5
800
1000
1200
1400
Deslocamento Raman (cm-1)
1600
1800
Figura 23: Espectro Raman de cocaína pó (A) comparado com espectros de pasta de cocaína de cor amarela de
diferentes apreensões (B e C). Nota-se degradação acentuada na amostra B.As diferenças nas intensidades entre
os picos em 1605 e 1712 cm-1 sugerem formação de benzoilecgonina (1 acumulação).
Os espectros Raman da cocaína base livre e pasta de cocaína branca de diferentes
apreensões são apresentados na Figura 24. Nos espectros B a E da Figura 24 observou-se
semelhança nos espectros comparativamente à cocaína base livre, com a presença de um pico
em 1069 cm-1, sugestivo de adulteração por carbonato de sódio e de um pico em 1639 cm-1,
sugestivo de subproduto degradação (ácido benzóico). Estes espectros também possuem as
características de degradação por benzoilecgonina, com picos aumentado em 1605 cm-1 e
diminuído em 1712 cm-1.
55
3.5
1069
2.5
1639
Intensidade (un. arb.)
3
E
2
D
1.5
C
1
B
0.5
A
0
-0.5
800
1000
1200
1400
Deslocamento Raman (cm-1)
1600
1800
Figura 24: Espectro Raman de cocaína pó (A) comparado com espectros de pasta de cocaína de cor branca (B a
E) com a sugestiva presença de adulterantes/produtos de degradação em 1069 e 1639 cm-1. As diferenças nas
intensidades entre os picos em 1605 e 1712 cm-1 sugerem benzoilecgonina (1 acumulação).
4.2.2. Espectroscopia FT-IR
4.2.2.1. Espectros FT-IR das amostras de cocaína
Foram realizados espectros FT-IR nas mesmas amostras de cocaína e apresentações: crack,
cocaína pó e pasta de cocaína nas cores branca e amarela. Para fins de identificação das
bandas mais importantes e comparação das diferentes apresentações, a Figura 25 apresenta
espectros FT-IR, característicos destas apresentações. A Tabela 3 apresenta as principais
vibrações FT-IR, que diferenciam a cocaína base e a cocaína hidroclorídrica e respectivas
atribuições.
56
1270
1280
2800-3030
1453
1110
1030
1040
2300-2900
2.5
E
2
D
1.5
C
1
1489
Intensidade (un. arb.)
3
726
736
1710
1740
3.5
B
0.5
A
0
700
900 1100 1300 1500 1700
-1
Número de Onda (cm )
2200
2600
3000
-1
3400
Número de Onda (cm )
Figura 25: Espectros FT-IR de amostras de diferentes apresentações de cocaína (16 scans): (A) cocaína base
livre; (B) cloridrato de cocaína; (C) crack; (D) pasta branca; (E) pasta amarela.
Os espectros da cocaína base livre e das apresentações crack e pasta amarela e branca
(Figura 25 espectros A, C, D e E, respectivamente) apresentaram semelhança espectral e picos
característicos conforme Tabela 3, com diferença importante apenas no espectro do cloridrato
de cocaína (Figura 25B). Não foram observadas diferenças significativas da forma base para o
crack, o pó e as pastas, a não ser para os teores de umidade, representados pelas bandas de OH
(vide seção 4.2.2.3). O cloridrato, por sua vez, apresentou picos em posições próximas aos da
base livre, porém com diferenças na posição das bandas em 726 cm-1, que aumentou para 736
cm-1 e as bandas em 1040 e 1280 cm-1 diminuíram para 1030 e 1270 cm-1, respectivamente.
Houve o surgimento de picos em algumas regiões, como os picos em 1431 e 1489 cm-1 e a
diminuição da intensidade em outras, entre 700 e 900 cm-1, 1100 e 1300 cm-1 e 1500 e 1700
cm-1. Uma diferença importante é a absorbância de 2300-2900 cm-1 na forma clorídrica,
atribuída ao estiramento +N-H decorrente da ligação covalente coordenada da cocaína com o
HCl (SMITH,2004; BARBOSA, 2007). Ocorre, também, uma diminuição na diferença da
frequência dos picos 1710-1740 cm-1.
57
Tabela 3: Principais picos FT-IR da cocaína nas diferentes apresentações e respectivas atribuições das
vibrações.
Amostra
Cocaína base livre
Cloridrato de cocaína
Posição da banda
(cm-1)
726
1040
1110
1280
1453
1710**
1740**
2800-3030**
736
1030
1110
1270
1453
1489
1710**
1740**
2300-2900**
Tentativa de atribuição
Deformação C-H fora do plano
Estiramento C-O e C-N
Estiramento C-O e C-N
Estiramento C-O e C-N
Estiramento C=C do anel aromático
Estiramento C=O
Estiramento C=O
Vibrações sp3 e sp2 C-H
Deformação C-H fora do plano
Estiramento C-O e C-N
Estiramento C-O e C-N
Estiramento C-O e C-N
Estiramento C=C do anel aromático
Estiramento C=C do anel aromático
Estiramento carbonila
Estiramento carbonila
Estiramento +N-H
Fonte: Smith (2004); Moffat et al. (2004); Recommended Methods for Testing Cocaine (1986); Mayo et al.
(2003); Barbosa (2007).
Nota: ** indica picos da cocaína base com diferenças na intensidade e posição causadas pelo ácido clorídrico na
cocaína hidroclorídrica.
4.2.2.2. Espectros FT-IR das Amostras de Adulterantes
Foram obtidos espectros FT-IR dos adulterantes cafeína, benzocaína, lidocaína, carbonato de
sódio, bicarbonato de sódio, sulfato de alumínio, talco e amido. Estes adulterantes e seus
espectros são apresentados nas Figuras 26 e 27. A Tabela 4 apresenta as principais vibrações
FT-IR e respectivas atribuições das bandas destes adulterantes.
58
3387
1443
1480
1548
788
2.5
3347
3428
3226
1635
1285
1683
0.5
1312
B
1
3116
2957
745
1242
2
1696
1551 1658
C
773
Intensidade (un. arb.)
3
1.5
1657
3.5
A
0
700
900 1100 1300 1500 1700
Número de Onda (cm-1)
2200
2600
3000
Número de Onda (cm-1)
3400
Figura 26: Espectros FT-IR de amostras de diferentes adulterantes (16 scans): (A) benzocaína; (B) cafeína; (C)
lidocaína, com picos característicos em destaque.
1017
6
E
1000
1670
C
1619
1390
1300
1000
D
B
1437
1
850
2
834
3
1105
1076
1659
4
700
Intensidade (un. arb.)
5
A
0
700
900
1100 1300 1500 1700
Número de Onda (cm-1)
2200
2600
3000
Número de Onda (cm-1)
3400
Figura 27: Espectros FT-IR de amostras de diferentes adulterantes (16 scans): (A) carbonato de sódio; (B)
bicarbonato de sódio; (C) sulfato de alumínio; (D) amido de trigo; (E) talco, com picos característicos.
59
Tabela 4: Principais compostos utilizados na adulteração de cocaína e os respectivos picos FT-IR, com as
tentativas de atribuição.
Amostra
Lidocaína
Cafeína
Benzocaína
Talco
Carbonato de sódio
Bicarbonato de sódio
Sulfato de alumínio
Amido
Posição da
banda (cm-1)
788
1443
1480
1548
1657
3390
745
1242
1551
1658
1696
2957
3116
775
1170
1290
1320
1600
1640
1683
3226
3347
3428
1020
3680
850
1437
700
834
1000
1300-1400
1619
1076
1105
1670
1010
1660
2940
3300
Tentativa de atribuição
Inflexão C-H fora do plano - anel aromático
Estiramento C-N
Estiramento C-N
Estiramento C=C - anel aromático
Estiramento C=O - amida I
Estiramento NH2
Inflexão C-H fora do plano - anel aromático
Estiramento C-N
Estiramento C=N
Estiramento C=N
Estiramento C=O
Estiramento C-H
Estiramento =C-H
Inflexão C-H fora do plano - anel aromático
Inflexão C-H
Estiramento C-O
Estiramento C-N
Estiramento C-C - anel aromático
Inflexão N-H
Estiramento C=O
Estiramento O-H
Estiramento N-H
Estiramento N-H
Estiramento Si-O-Si
Estiramento O-H
Deformação angular CO3 fora do plano
Estiramento assimétrico C=O
Deformação angular CO2
Inflexão CO3 fora do plano
Estiramento C-OH
Estiramento simétrico CO2
Estiramento assimétrico CO2
Estiramento SO4
Estiramento SO4
Estiramento O-H
Inflexão C-H
Estiramento C-OH
Estiramento C-H
Estiramento C-OH
Fonte: Moffat et al. (2004); Rio-DB (2011); Mayo et al. (2003); Nist (2011); Barbosa (2007); Coates (2000).
Assim como no caso dos espectros Raman, os espectros FT-IR dos adulterantes da
Figura 26 possuem vários picos na região de 1650-1690 cm-1, que podem ser usados para
identificar adulteração na cocaína. Os picos em 1657 cm-1 (lidocaína), 1696 cm-1 (cafeína) e
60
1683 cm-1 (benzocaína) são característicos destes compostos, não estando presentes com
intensidade significativa no espectro da cocaína. Os picos de vibração do anel aromático da
cocaína - 726 cm-1 para base livre e 736 cm-1 para cloridrato -, são encontrados em posições
diferentes para a lidocaína, cafeína e benzocaína: 788, 745 e 775 cm-1, respectivamente, sendo
bem característicos para sua identificação em uma adulteração.
Nos espectros dos compostos inorgânicos talco e amido de trigo (Figura 27)
verificaram-se a existência de bandas largas, nas posições de 1000, 1017 e 1659 cm-1,
respectivamente. O sulfato de alumínio possui bandas em 1076, 1105 e 1670 cm-1. Já o
espectro de bicarbonato de sódio possui bandas relativamente largas, com picos em 834,
1000, 1619 e ombro de 1300 a 1390 cm-1 e o carbonato de sódio possui picos característicos
em 850 e 1437 cm-1.
4.2.2.3. Identificação da Presença de Adulterantes nas Amostras de Cocaína Analisadas
pelo FT-IR
Na avaliação dos espectros Raman das amostras de cocaína apreendidas, foram possíveis
observar picos em posições diferentes das encontradas na cocaína base livre, sendo verificado
certo padrão de contaminação e de adulteração das amostras. Foram encontrados picos
sugestivos de metabólitos da degradação da cocaína, como ácido benzóico, bem como
indícios de adulteração por carbonato de sódio e sulfato de alumínio. Os espectros
representativos
destas
alterações
foram
selecionados
para
avaliação
destes
adulterantes/contaminantes por meio da técnica FT-IR.
A Figura 28 mostra os espectros FT-IR da cocaína base livre (espectro A) e de cinco
amostras de cocaína, crack e pasta (espectros B a F). A Figura 29 repete estes mesmos
espectros evidenciando apenas a faixa de número de onda da região de impressão digital entre
700 e 1800 cm-1. Verificou-se que o espectro B possuiu características espectrais diferentes,
com bandas em 1353, 1403, 1597 e 1720 cm-1, - estiramento simétrico do grupo carboxila,
com bandas em 1353 e 1403 cm-1, estiramento assimétrico do grupo carboxílico em 1597 cm-1
e estiramento do grupo carbonila em 1720 cm-1, respectivamente - (BARBOSA, 2007) que
podem ser atribuídas à benzoilecgonina (SIGMA-ALDRICH, 2011), indicativo de degradação
da cocaína base livre. O espectro C também sugere a degradação em benzoilecgonina (pico
em 1595 cm-1). Os espectros D e E apareceram com bandas largas em torno de 1650 e 3300
cm-1, atribuídos à água (umidade das amostras). A banda em torno de 1391 cm-1 pode ser
61
atribuída a algum produto de degradação. Não foram verificados indícios de adulteração ou de
contaminação pelos adulterantes selecionados no estudo.
4.5
4
1650
1391
F
3
1650
1391
2.5
E
D
1595
2
C
1597
1
1720
1.5
1353
1403
Intensidade (un. arb.)
3.5
B
A
0.5
0
700
900 1100 1300 1500 1700
-1
Número de Onda (cm )
2200
2600
3000
-1
3400
Número de Onda (cm )
Figura 28: Espectros FT-IR de amostras de cocaína (16 scans): (A) base livre; (B) crack com sugestivo de
degradação (benzoilecgonina); (C) crack com sugestivo de degradação (benzoilecgonina); (D) cocaína pó com
sugestivo de umidade; (E) pasta amarela com sugestivo de umidade; (F) pasta branca com sugestivo de umidade.
62
4.5
4
F
1650
1391
2.5
1650
1391
3
E
D
C
1720
1353
1.5
1597
1595
2
1403
Intensidade (un. arb.)
3.5
1
B
A
0.5
0
700
900
1100
1300
-1
1500
1700
Número de Onda (cm )
Figura 29: Espectros FT-IR da Figura 28 plotados na região de impressão digital (entre 700 e 1800 cm-1).
A Figura 30 apresenta os espectros FT-IR da amostra de cocaína pó, com indicação de
adulteração por degradação (benzoilecgonina) e os espectros FT-IR de benzoilecgonina
(adaptado de SIGMA -ALDRICH, 2011) e ácido benzóico (adaptado de NIST, 2011).
Também não foram observados picos característicos do ácido benzóico (Figura 30), que
possui os picos mais intensos na região de 935, 1296 e 1689 cm-1 (MOFFAT et al., 2004;
BRITTAIN, 2009; NIST, 2011).
63
Figura 30: Comparativo entre espectros FT-IR de: (A) cocaína base livre em pó com sinais de degradação da
Figura 29B; (B) benzoilecgonina e (C) ácido benzóico.
Fonte: Adaptado de Sigma-Aldrich (2011) e Nist, 2011.
4.3. Análise Quantitativa das Amostras de Cocaína e Adulterantes
Em função da característica do espalhamento em moléculas irradiadas por uma onda
eletromagnética, a intensidade do espalhamento Raman é proporcional ao número de
moléculas sendo irradiadas (Equações 1 e 2) (JICKELLS e NEGRUSZ, 2008). A fim de
avaliar os teores de determinados adulterantes em amostras de cocaína, amostras de quatro
adulterantes - carbonato de sódio; cloridrato de lidocaína; cafeína e benzocaína - foram
misturadas a uma nova amostra de crack, dosada previamente por CG-FID, em concentrações
pré-determinadas: 20%, 40%, 60% e 80% de crack (cocaína) diluídos em adulterantes, crack
sem mistura (100%) e adulterante sem mistura (0% de crack). Estas misturas foram
submetidas à Espectroscopia Raman utilizando-se espectrômetro na configuração 2 e ao
espectrômetro FT-IR, e uma curva de calibração foi elaborada utilizando espectros
matemáticos destas misturas, a partir dos espectros 0% e 100%, por meio do emprego da
técnica Principal Components Regression (PCR), no qual os espectros matemáticos das
diluições (tendo como base das diluições matemáticas os espectros puros) são usados para
64
desenvolver uma reta de regressão para cada mistura binária, e os espectros das diluições reais
são empregados em cálculo das concentrações de adulterantes em novas amostras.
4.3.1. Espectroscopia Raman
4.3.1.1. Espectros Raman das Amostras de Cocaína e Adulterantes
A Figura 31 apresenta os espectros Raman dos quatro adulterantes (A a D) e do crack (E) e
utilizados na mistura. Observou-se que os picos dos adulterantes encontram-se em posições
específicas do espectro, sem sobreposição importante dos picos mais intensos que
caracterizam o material a ser misturado.
Intensidade (un. arb.)
45000
35000
E
D
25000
C
15000
B
5000
A
-5000
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
-1
Deslocamento Raman (cm )
Figura 31: Espectros Raman de adulterantes: (A) cafeína; (B) benzocaína; (C) lidocaína; (D) carbonato de sódio
e (E) crack utilizados nas misturas binárias. Espectrômetro configuração 2: comprimento de onda: 830 nm,
potência: 200 mW, tempo de exposição: 1 s, resolução: 2 cm-1, 10 acumulações.
A Figura 32 representa os Espectros Raman das misturas binárias: cocaína-cafeina,
cocaína-carbonato de sódio, cocaína-benzocaína e cocaína-lidocaína em diferentes
concentrações. Observou-se que os picos do adulterante aumentando proporcionalmente à
medida que a concentração do mesmo aumenta na mistura.
Intensidade (un. arb.)
65
carbonato 100%
carbonato 80%
carbonato 60%
carbonato 40%
carbonato 20%
crack 100%
A
18000
13000
8000
3000
-2000
400
600
Intensidade (un. arb.)
32000
27000
800
1000
1200
1400
1600
1800
Deslocamento Raman (cm-1)
cafeína 100%
cafeína 80%
cafeína 60%
cafeína 40%
cafeína 20%
crack 100%
B
22000
17000
12000
7000
2000
-3000
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
Intensidade (un. arb.)
-1
47000
42000
37000
Deslocamento Raman (cm )
benzocaína 100%
benzocaína 80%
benzocaína 60%
benzocaína 40%
benzocaína 20%
crack 100%
C
32000
27000
22000
17000
12000
7000
2000
-3000
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
Intensidade (un. arb.)
Deslocamento Raman (cm-1)
18000
lidocaína 100%
lidocaína 80%
lidocaína 60%
lidocaína 40%
lidocaína 20%
crack 100%
D
13000
8000
3000
-2000
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
-1
Deslocamento Raman (cm )
Figura 32: Espectros Raman das misturas binárias de (A) cocaína-carbonato de sódio; (B) cocaína-cafeína; (C)
cocaína-benzocaína e (D) cocaína-lidocaína em diferentes concentrações (10 acumulações).
4.3.1.2. Quantificação Utilizando PCR
A partir dos espectros Raman do crack sem mistura (100%) e dos adulterantes sem mistura
(0% de crack), foram construídas curvas de calibração utilizando espectros matemáticos das
diluições binárias (crack-adulterante) em 20%, 40%, 60% e 80%. Estas curvas foram então
utilizadas para construir as curvas de calibração para quantificação dos teores de adulterantes
66
diluídos na droga, utilizando a PCR. Importante observar que o teor de crack, avaliado pelo
CG-FID, é de 69,8%, sendo a indicação de porcentagem apenas referencial à quantidade de
crack na mistura.
A aplicação da PCA nos espectros simulados, mostrou que o escore do componente
principal 2 (ES2) possui os elementos espectrais característicos da cocaína base livre, capaz
de quantificar a porcentagem de crack misturada às amostras (Figura 33). Portanto, o ES2 foi
utilizado no PCR.
Intensidade (un. arb.)
30000
Escore 2 Carbonato de sódio
Escore 2 Benzocaína
25000
Escore 2 Cafeína
Escore 2 Lidocaína
20000
15000
10000
5000
0
-5000
-10000
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
Deslocamento Raman (cm-1)
Figura 33: Plotagem dos espectros dos escores dos componentes principais 2 (ES2) das misturas utilizadas na
quantificação. As marcações são indicativas dos picos principais da cocaína base livre, com posições conforme
Tabela 1.
Em função da quantificação realizada por meio do PCR, a Figura 34 apresenta as
curvas de calibração com as concentrações matemáticas e as concentrações calculadas a partir
dos espectros reais das diluições. Foi observado que a curva de concentrações teóricas
obedece a uma reta com coeficiente angular 1 (45º), e as concentrações das misturas reais
distribuíram-se ao longo desta reta, com pequeno erro conforme demonstrado no gráfico da
Figura 34. Como os espectros foram obtidos em triplicata, cada concentração real possui três
valores no estudo de previsão.
67
120%
120%
Crack/Carbonato de sódio
100%
80%
Prevista
Prevista
80%
60%
40%
20%
-20%
0%
20%
40%
60%
80%
Concentração real
100%
60%
40%
20%
y = -1.1929x + 0.6217
erro = 14%
r 2 = 0,85
0%
y = -1.0259x + 0.7224
erro = 7.0%
r 2 = 0,96
0%
-20%
120%
120%
0%
20%
40%
60%
80%
Concentração real
100%
120%
120%
Crack/Benzocaína
100%
Crack/Lidocaína
100%
80%
80%
Prevista
Prevista
Crack/Cafeína
100%
60%
40%
20%
y = -1.0167x + 0.723
erro = 11%
r 2 = 0,90
0%
-20%
0%
20%
40%
60%
80%
Concentração real
100%
120%
60%
40%
20%
y = -1.1873x + 0.5468
erro = 12%
r 2 = 0,89
0%
-20%
0%
20%
40%
60%
80%
Concentração real
100%
120%
Figura 34: Curva de calibração com as concentrações matemáticas (azul) e concentrações reais obtidas com o
estudo utilizando o ES2, para cada uma das misturas binárias. Erro padrão, coeficiente de correlação r2 e equação
da reta de calibração encontram-se em cada gráfico das misturas.
Observou-se que, o menor erro e a maior correlação foram obtidos na mistura com
cafeína, sendo que, o maior erro e a menor correlação foi obtido com a mistura de carbonato
de sódio. Estes dados estão consistentes com a facilidade de mistura da cafeína, um pó
bastante fino, e a dificuldade da mistura do carbonato de sódio, com cristais de granulometria
alta, de difícil manipulação.
4.3.2. Espectroscopia FT-IR
4.3.2.1. Espectros FT-IR das Amostras de Cocaína e Adulterantes
A Figura 35 apresenta os espectros FT-IR do crack e dos quatro adulterantes utilizados na
mistura. Observou-se que os picos dos adulterantes encontram-se em posições específicas do
espectro, sem sobreposição importante dos picos mais intensos que caracterizam o material a
ser misturado.
68
300
Intensidade(un.arb)
250
E
200
D
150
C
100
B
50
A
0
700
900 1100 1300 1500 1700
Numero de onda (cm-1)
2200
2600
3000
3400
Numero de onda (cm-1)
Figura 35: Espectros FT-IR de adulterantes (16 scans): (A) cafeína; (B) benzocaína; (C) lidocaína; (D)
carbonato de sódio e (E) crack, utilizados nas misturas binárias.
A Figura 36 apresenta os espectros FT-IR das misturas binárias: cocaína-carbonato de
sódio, cocaína-cafeína, cocaína-benzocaína e cocaína-lidocaína, nas diferentes concentrações.
Observou-se as bandas do adulterante aumentando proporcionalmente à medida que, a
concentração deste aumenta na mistura.
69
350
crack 100%
carbonato de sódio 20%
carbonato de sódio 40%
carbonato de sódio 60%
carbonato de sódio 80%
carbonato de sódio 100%
Intensidade (um.arb)
300
A
250
200
150
100
50
0
700
900 1100 1300 1500 1700
Número de Onda (cm-1)
2200
2600
3000
Número de Onda (cm-1)
3400
350
crack 100%
cafeina 20%
cafeina 40%
cafeina 60%
cafeina 80%
cafeina 100%
Intensidade (un.arb)
300
B
250
200
150
100
50
0
700
350
900 1100 1300 1500 1700
-1
2200
3000
3400
crack 100%
benzocaina 20%
benzocaina 40%
benzocaina 60%
benzocaina 80%
benzocaina 100%
300
Intensidade (un.arb)
2600
Número de Onda (cm-1)
Número de Onda (cm )
C
250
200
150
100
50
0
700
350
900 1100 1300 1500 1700
-1
2200
Número de Onda (cm )
3000
-1
crack 100%
lidocaina 20%
lidocaina 40%
lidocaina 60%
lidocaina 80%
lidocaina 100%
300
Intensidade (un.arb)
2600
3400
Número de Onda (cm )
D
250
200
150
100
50
0
700
900 1100 1300 1500 1700
Numero de Onda (cm-1)
2200
2600
3000
-1
3400
Numero de Onda (cm )
Figura 36: Espectros FT-IR das misturas binárias de cocaína-carbonato de sódio; cocaína-cafeina; cocaínabenzocaína e cocaína-lidocaína em diferentes concentrações (16 varreduras).
70
4.3.2.2. Quantificação Utilizando PCR
A partir dos espectros FT-IR do crack sem mistura (100%) e dos adulterantes sem mistura
(0% de crack), foram construídas curvas de calibração utilizando-se espectros matemáticos
das diluições binárias (crack-adulterante) em 20%, 40%, 60% e 80%. Assim como no caso
dos espectros Raman, estas curvas, foram então, utilizadas para construir as curvas de
calibração para quantificação dos teores de adulterantes diluídos na droga, utilizando-se o
PCR. O teor de crack na amostra utilizada como solvente foi de 69,8%, sendo a indicação de
porcentagem apenas referencial à quantidade de crack na mistura.
A aplicação da PCA nos espectros simulados mostrou que o escore do componente
principal 2 (ES2) possui os elementos espectrais característicos da cocaína base livre, capaz
de quantificar a porcentagem de crack misturada às amostras (Figura 37), como ocorreu com
os dados do espectro Raman. Portanto, o ES2 de todas as misturas binárias foi utilizado no
PCR.
Figura 37: Plotagem dos espectros do Componente Principal 2 de cada conjunto de dados com as misturas
binárias. As marcações indicam a localização dos picos da cocaína base: (A) cafeina; (B) benzocaina; (C)
lidocaina; (D) carbonato de sódio. As marcações são indicativas dos picos principais da cocaína base livre, com
posições conforme Tabela 3.
Em função da quantificação realizada através da PCR, a Figura 38 apresenta as curvas
de calibração com as concentrações matemáticas e as concentrações calculadas a partir dos
espectros reais das diluições. As concentrações das misturas reais distribuíram-se ao longo da
reta de coeficiente angular 1, sendo que, algumas misturas binárias tiveram grande erro, como
a mistura crack/carbonato de sódio e crack/lidocaína, conforme demonstrado no gráfico da
Figura 38.
71
160%
120%
Crack/Carbonato de sódio
140%
Prevista
y = 1.162x - 0.485
erro = 19%
r 2 = 0,78
40%
20%
0%
80%
60%
40%
y = -1.189x + 0.556
erro = 11%
r 2 = 0,93
20%
0%
0%
20%
40%
60%
80%
Concentração real
100%
120%
120%
0%
20%
40%
60%
80%
Concentração real
100%
120%
120%
Crack/Benzocaína
100%
Crack/Lidocaína
100%
80%
Prevista
80%
Prevista
Crack/Cafeína
100%
Prevista
120%
100%
80%
60%
60%
40%
y = -1.186x + 0.644
erro = 12%
r 2 = 0,92
20%
0%
60%
40%
y = -1.124x + 0.424
erro = 16%
r 2 = 0,84
20%
0%
-20%
-20%
0%
20%
40%
60%
80%
Concentração real
100%
120%
0%
20%
40%
60%
80%
Concentração real
100%
120%
Figura 38: Curva de calibração com as concentrações matemáticas (azul) e concentrações reais obtidas com o
estudo utilizando o ES2, para cada uma das misturas binárias. Erro padrão, coeficiente de correlação r2 e equação
da reta de calibração encontram-se em cada gráfico das misturas.
A Tabela 5 apresenta a correlação e erro por Raman e FT-IR das amostras. Observouse que o menor erro e a maior correlação foram obtidos na mistura com cafeína, sendo que o
maior erro e menor correlação foi obtido com a mistura com carbonato de sódio. Observou-se
também que o FT-IR possuiu maiores erros de previsão nas concentrações das misturas,
quando comparado ao Raman.
Tabela 5: Comparação dos resultados Raman e FT-IR na quantificação de cocaína nas misturas.
Item
r2
r de Pearson
Erro (%)
Raman
FT-IR
Raman
FT-IR
Raman
FT-IR
Carbonato de sódio
0.85
0.78
0.922
0.883
14%
19%
Cafeína
0.96
0.93
0.980
0.950
7,0%
11%
Benzocaína
0.90
0.92
0.949
0.959
11%
12%
Lidocaína
0.89
0.84
0.943
0.916
12%
16%
72
5. DISCUSSÃO
Nesta pesquisa pretendeu-se identificar as diferenças espectrais da cocaína base livre e
clorídrica nas suas diferentes apresentações (pó, crack, pasta), bem como, das substâncias
comumente utilizadas como adulterantes: carbonato de sódio, cafeína, benzocaína, lidocaína,
talco, amido de trigo, sulfato de alumínio e bicarbonato de sódio, por meio das técnicas de
Espectroscopia
Raman
dispersiva,
propondo
identificar
possíveis
adulterantes
e
contaminantes. Quatro dos adulterantes mais encontrados foram utilizados em um
experimento quantitativo de avaliação do teor de adulteração ou pureza da droga. A técnica
FT-IR foi também utilizada visando comparar as duas formas de espectroscopia vibracional.
5.1. Caracterização das Drogas e Identificação de Adulterantes/Contaminantes e
Metabólitos
5.1.1. Espectroscopia Raman
Os espectros Raman da cocaína apresentam picos característicos deste alcalóide, com bandas
em posições características das vibrações da estrutura do tropano, estruturas do ácido
benzóico e dos grupos éster e metil. As formas de apresentação crack, pó e pasta possuem
espectros Raman com picos nas mesmas posições da cocaína.
Das amostras de diferentes apresentações de cocaína pesquisadas (pó, crack e pasta),
uma delas foi identificada com estrutura de cloridrato de cocaína (solúvel em água), e nas
restantes foram identificadas estrutura de sal básico (insolúvel na água). Este fato pode ser
explicado pela tendência atual de menor utilização da forma de administração por injeção
endovenosa, devido a transmissão de doenças sexualmente transmissíveis, ao risco de
overdose, assim como o preço superior do cloridrato de cocaína em relação à forma básica,
em especial o crack (OGA, 1996), que é fumado em cachimbos. A comodidade e a eficácia da
via levam ao uso freqüente e continuado, gozando o crack atualmente de grande popularidade
(SILVA, 2006). A menor oferta da forma cloridrato de cocaína também está associada ao
maior controle, pela Polícia Federal, da comercialização de ácido clorídrico utilizado na sua
produção (Anexo A).
A forma de apresentação cloridrato possui vários picos nas mesmas posições da
apresentação base livre, com diferenças observadas nos picos em 1036, 1165, 1183 1319 e
73
1735 cm-1, presentes na base livre e ausentes na hidroclorídrica. Esta última apresentou picos
em 1026, 1207 e 1490 cm-1. Notaram-se-se diferenças na intensidade nos picos do anel
tropânico para a forma clorídrica, com menor intensidade em 848 e 898 cm-1. Os picos em
1605 e 1712 cm-1 tiveram deslocamento nas suas posições (o primeiro deslocou-se para menor
e o segundo para maior número de onda) (CARTER et al., 2000; RYDER et al., 1999;
RYDER et al., 2000). As diferenças entre os dois espectros (picos deslocados e com
intensidades diferentes) são devido, principalmente à presença do nitrogênio protonado no
tropano, que altera a polaridade e consequentemente a polarizabilidade e a energia de algumas
ligações químicas próximos ao tropano. Portanto, a espectroscopia Raman indicou
especificidade em relação ao tipo de apresentação da cocaína (básica ou hidroclorídrica). As
mesmas diferenças espectrais aqui reportadas foram apresentadas por Smith (2004),
corroborando com a avaliação Raman aqui descrita.
Os espectros Raman das diferentes apresentações da cocaína base, revelaram bandas
sugestivas da presença de adulterantes/contaminantes. Os adulterantes e contaminantes
possuem picos em posições características e bem específicas, que permitem a sua
identificação nas amostras de cocaína. Algumas amostras na apresentação crack apresentaram
picos em 983 cm-1, sugestivo de adulteração por sulfato de alumínio, e 1068 cm-1, sugestivo
de adulteração por carbonato de sódio. Diversos trabalhos indicaram a possibilidade de
identificar adulterantes e contaminantes em cocaína (CARTER et al., 2000; RYDER et al.,
1999; NOONAN et al., 2005; RYDER et al., 2000). O trabalho de Carter et al. (2000)
demonstrou a possibilidade de medição, via SERS, da cocaína base livre e hidroclorídrica, e
que as diferenças espectrais da cocaína com relação aos adulterantes e contaminantes típicos,
como a benzocaína e a lidocaína, são facilmente identificáveis. Os autores verificaram a
presença de um pico em 1625 cm-1 atribuído a possível adulterante nas amostras de crack
(CARTER et al., 2000).
Ryder et al. (1999) apresentaram a identificação de várias drogas ilícitas, entre elas, a
cocaína, e diversos adulterantes como a cafeína, talco, glicose, leite em pó, bicarbonato de
sódio, dentre outros, diluídos nestas por meio da técnica Raman. Os autores verificaram a
possibilidade de identificar picos Raman das drogas em misturas, mesmo abaixo de 10% em
peso, por meio análise de quantitativa multivariada da cocaína diluída em glicose em pó em
várias concentrações. Em outro trabalho, Ryder et al. (2000) avaliaram misturas sólidas de
cocaína com cafeína e glicose, a fim de avaliar quantitativamente baseado em métodos
quimiométricos de determinação dos teores de cocaína nestas misturas, com erro de
quantificação da cocaína na mistura em torno de 4,1%. O trabalho de Noonan et al. (2005)
74
avaliou a possibilidade de medição de misturas de cocaína, benzocaína e lidocaína presentes
em cédulas de moeda corrente (dólar americano), demonstrando a eficácia da Espectroscopia
Raman na identificação, mesmo em um local desfavorável (presença de fluorescência devido
a tinta do papel moeda) bem como a vantagem de ser um método não destrutivo de análises
quando comparado à CG/MS.
As amostras de cocaína apresentaram indicativos de presença de produto de
degradação, sendo os principais o ácido benzóico e a benzoilecgonina (OGA, 2006;
BARBALHO et al., 2003). No processo de degradação por hidrólise, tem-se a formação da
benzoilecgonina; nesta, a cocaína perde um grupo metil (CH3), entrando a hidroxila (O-H).
Isto provoca uma alteração nas intensidades relativas das bandas Raman em 1605 e 1712 cm1
, sendo que o restante do espectro permanece praticamente inalterado ou com alterações sutis
(picos em 1718, 1599 e 1003 cm-1 foram relatados na literatura) (SMITH, 2004). Pode-se
considerar a mudança de simetria da molécula como possível explicação para a variação
espectral observada, o que leva a uma alteração da polarizabilidade da molécula. Alguns
modos vibracionais são muito sensíveis aos substituintes, enquanto outros são relativamente
consistentes nos seus números de onda originais (JICKELLS e NEGRUSZ, 2008). Já na
degradação da cocaína ou benzoilecgonina para o ácido benzóico, ocorre nova hidrólise, com
a liberação do ácido benzóico. Em termos de espectro Raman, os picos mais intensos que
resultam estão em 1003 e 1604 cm-1 (atribuídos ao anel aromático) e pico em 1639 cm-1
(atribuído ao estiramento C=O) (BRITTAIN, 2009).
As alterações espectrais sugestivas de processos de degradação, principalmente o
surgimento do pico em 1639 cm-1 e a diminuição de intensidade do pico em 1712 cm-1, foram
encontradas em praticamente todas as amostras - muitas delas com as duas alterações - com
exceção apenas de uma amostra utilizada (denominada PÓ1). Estas alterações são passíveis de
serem detectadas pela Espectroscopia Raman e indicam que as amostras estão possivelmente
em processo de degradação, e são bastante significativas e de fundamental interesse em
Toxicologia Forense.
Os produtos de degradação da cocaína vem sendo avaliados pela SERS (SOBRIDO et
al., 2009; DELTANU, 2011; SHENDE et al., 2005). O trabalho de Sobrido et al. (2009)
aponta para detecção de biometabólitos de cocaína como a benzoilecgonina, utilizando uma
biointerface específica depositada em nanotubos de carbono recobertos por prata (superfície
ativa para o SERS), que pode vir a ser utilizado em detecção de benzoilecgonina em
baixíssimas concentrações em urina, saliva, suor, etc. Shende et al. (2005) utilizou
metodologia SERS para avaliar benzoilecgonina e cocaína em saliva, com espectros da ordem
75
de seis ordens de grandeza mais intensos. A dosagem de 1fg de benzoilecgonina pôde ser
detectada pela técnica SERS em material de divulgação da técnica distribuído pela internet
(DELTANU, 2011). Em suma, a técnica Raman aplicada aos metabólitos da cocaína mostrou
os picos que são úteis para diferenciar estes da cocaína base, e a possibilidade detecção de
traços dos metabólitos e da própria droga.
A presença de umidade nas amostras não é fator determinante na obtenção de
espectros Raman de cocaína e seus produtos de degradação, devido à sua alta polaridade e
conseqüente fraca interação Raman com o laser de excitação. Portanto, os espectros podem
ser obtidos mesmo em amostras úmidas ou diluídas em água.
5.1.2. Espectroscopia FT-IR
Foram obtidos espectros FT-IR das mesmas amostras de cocaína nas várias apresentações. Em
relação à cocaína, a diferença importante da forma clorídrica comparativamente à forma base
livre, é a absorbância na faixa 2300-2900 cm-1, atribuída ao estiramento +N-H decorrente da
ligação covalente coordenada da cocaína com o HCl, e alguns picos com intensidade menor
em determinadas faixas de número de onda e pico com intensidade maior, no caso 1489 cm-1.
Ocorreu também uma diminuição na diferença das frequências dos picos 1710 e 1740 cm-1,
aproximando-os. As apresentações base livre: pó, crack e pasta não apresentaram diferenças
importantes entre nos espectros FT-IR, a não ser pelo teor de umidade para as amostras de
pasta branca e amarela (bandas em 1650 cm-1 da deformação angular de O-H-O e em torno de
3300 cm-1 referente à vibração de estiramento OH). Estas diferenças pequenas tornam mais
difícil a discriminação da apresentação sem uso de técnicas de avaliação discriminante mais
elaboradas. Estas diferenças espectrais entre cocaína base e hidroclorídrica foram também
demonstradas em outros trabalhos utilizando FT-IR (SMITH, 2004; RECOMMENDED
METHODS FOR TESTING COCAINE, 1986).
Os adulterantes/contaminantes selecionados para o estudo apresentaram espectros FTIR com bandas características que, apesar de serem bem largas, poderiam ser utilizadas para a
sua identificação. A análise comparativa dos espectros FT-IR das amostras de cocaína e dos
adulterantes não indicou a presença destes adulterantes/contaminantes, que pode ser devido à
baixa concentração, bandas largas de alguns compostos inorgânicos ou mesmo
polarizabilidade dos compostos. Vários trabalhos descreveram a utilização de FT-IR na
identificação de adulterantes e contaminantes em amostras de cocaína. López-Artíguez et al.
(1995) demonstraram a aplicabilidade da espectroscopia no infravermelho para misturas
76
binárias de cocaína e adulterantes, contendo no mínimo 95% de cloridrato de cocaína, em que
as intensidades relativas das bandas na faixa de 500 a 1800 cm-1 permitiram identificar
presença dos adulterantes e contaminantes. O trabalho de Ng et al. (2009) sobre FT-IR no
modo ATR para detectar a presença de cocaína e adulterantes em impressões digitais de
drogas em lâmina de silício, utilizando diferentes algoritmos de busca de espectros. Maharaj
(2009) comparou as técnicas FT-IR no modo ATR e CG-FID na quantificação de cocaína em
amostras apreendidas, demonstrando que não há diferença significativa entre as duas técnicas,
e que FT-IR ATR possui vantagens de não complicação na preparação de amostras quando
comparadas ao CG, tornando vantajoso seu uso na rotina forense. Goh et al. (2008)
descreveram trabalho de identificação e quantificação de substancias ilícitas por meio de FTIR ATR utilizando análise multivariada e PCR.
Algumas amostras de cocaína apresentaram evidências de picos relacionados a
produtos de degradação da cocaína, como a benzoilecgonina, que possui picos característicos
em 1350, 1400 e 1599 cm-1, e diferentemente da cocaína base ou clorídrica, um pico único em
1721 cm-1 (MOFFAT et al, 2004; SIGMA-ALDRICH, 2011). Estes picos, característicos e
específicos da benzoilecgonina, foram observados na amostra da Figura 28B (neste caso, em
1353, 1403, 1597 e 1720 cm-1). Em relação ao espectro da Figura 28C, o pico em 1595 cm-1 é
também sugestivo de presença de benzoilecgonina. Não foram observados picos
característicos do ácido benzóico (Figura 30), que possui os picos mais intensos na região de
935, 1296 e 1689 cm-1 (MOFFAT et al., 2004; BRITTAIN, 2009; NIST, 2011). Portanto, a
FT-IR revelou a possibilidade de identificar a degradação da cocaína em benzoilecgonina de
maneira bastante específica.
Os espectros FT-IR evidenciam a umidade presente principalmente nas amostras de
pasta de cocaína, por meio de bandas de vibração de estiramento de OH na região de 3300 a
3700 cm-1, além da banda em 1640 cm-1, devido a deformação angular do H-O-H. Isto
permite medir a umidade nas amostras, o que pode se tornar importante para avaliar a
degradação da cocaína por hidrólise.
5.1.3. Comparação ente FT-IR e Raman na Identificação de Adulterantes e Metabólitos
Os espectros Raman das diferentes apresentações da cocaína base revelaram bandas
sugestivas da presença de adulterantes/contaminantes e produtos de degradação,
principalmente benzoilecgonina e ácido benzóico, e os espectros FT-IR revelaram bandas de
77
produtos de degradação, principalmente benzoilecgonina. Não fora evidenciado pico
sugestivos específicos de adulterante/contaminante pelo FT-IR.
No caso específico do metabólito benzoilecgonina, foi observado maior número de
bandas características do mesmo nos espectros FT-IR em relação aos espectros Raman.
5.2. Análise Quantitativa de Misturas Binárias de Adulterantes em Cocaína
A avaliação das misturas binárias de cocaína e adulterantes objetivou verificar a possibilidade
de avaliação quantitativa do teor de cocaína em amostras de possíveis apreensões feitas pela
Polícia. Importante na análise espectral é a homogeinidade das amostras.
A análise quantitativa da cocaína nas diluições de crack em contaminantes foi
realizada utilizando-se o método de Regressão por Componentes Principais (PCR - Principal
Componentes Regression), desenvolvido a partir dos espectros Raman e FT-IR das
substâncias puras e de misturas (diluições) binárias de crack e dos quatro adulterantes:
carbonato de sódio; cloridrato de lidocaína; cafeína e benzocaína, nas concentrações 0%,
20%, 40%, 60%, 80% e 100% (em massa de crack e adulterante).
O método PCR foi aplicado nos espectros simulados, a fim de determinar a curva de
calibração nas concentrações selecionadas, e utilizado nos espectros das misturas binárias. A
aplicação da PCA nos espectros simulados mostrou que o escore do componente principal 2
(ES2) possui os elementos espectrais característicos da cocaína base livre, capaz de
quantificar a porcentagem de crack misturada às amostras, enquanto que, o ES1 revelou as
bandas do adulterante. Foram plotadas curvas de calibração com as concentrações obtidas
com os espectros matemáticas e as concentrações previstas a partir dos espectros das
diluições.
No caso da Espectroscopia Raman, a aplicação do experimento do PCR nas amostras
binárias revelou que, o menor erro e a maior correlação foram obtidos na mistura com cafeína
(erro = 7,0%, r de Pearson = 0.975), sendo que, o maior erro e menor correlação foram
obtidos com a mistura com carbonato de sódio (erro = 14%, r de Pearson = 0.922). Estes
dados refletem a variação nas propriedades dos adulterantes em relação à granulometria e
quantidade utilizada.
No estudo pode ser observado nos espectros FT-IR que o menor erro e a maior
correlação foram obtidos na mistura com cafeína (erro = 11%, r de Pearson = 0.964), sendo
que o maior erro e menor correlação foram obtidos com a mistura com carbonato de sódio
(erro = 19%, r de Pearson = 0.883). Estes dados de menor e maior erro do FT-IR corroboram
78
com os resultados do Raman, embora o uso dos espectros Raman tenha resultado em menores
valores de erro que o FT-IR (Tabela 5). Todas as amostras foram submetidas previamente ao
almofariz manual.
Alguns fatores interferiram nas misturas de pós. O ideal é misturar pós com
propriedades semelhantes. Entre os fatores que interferem na obtenção de uma mistura
homogênea estão a tenuidade dos componentes e as proporções. A tenuidade é o fator mais
importante para a obtenção de um pó homogêneo. Para que uma mistura seja homogênea o
ideal é que tivessem a mesma granulometria. É necessário moer convenientemente as matérias
primas até tamizá-las antes de realizar as misturas. A tamização consiste em um sistema de
peneiras sobrepostas com aberturas nominal de malhas variadas, que permitem a passagem de
partículas de acordo com sua dimensão, possibilitando obtenção de pós finíssimos, finos,
semi- fino, moderadamente grossos e grossos. Em relação às proporções a homogeneidade
total de uma mistura de pós é mais difícil de obter, se um dos componentes está em menor
proporção em relação a outros (LE HIR, 1997). Na área farmacêutica, a mistura de pós pode
ser realizada de diferentes formas, por exemplo, por diluição geométrica com gral e almofariz
(PRISTA et al., 1990), em saco plástico (FERREIRA, 2000) e em misturadores mecânicos
(LE HIR, 1997). Segundo Lê Hir (1997) uma mistura absolutamente homogênea não existe.
Para a mistura das amostras foi utilizado o almofariz. Pela quantidade utilizada fica
inviável a utilização de tamizes para se obter uma mistura homogênea. É provável que tal erro
diminuísse em caso de misturadores eletrônicos e posterior tamização. No caso específico da
lidocaína, a mistura apresentou-se pastosa após a manipulação com o crack. A lidocaína é
considerada uma substancia que, quando misturada a alguma outra substancia pode formar
mistura eutética (MARCATTO et al., 2010). Mistura eutética é definida como aquela que
resulta da mistura de componentes sólidos, cuja proporção, lhe confira o ponto de fusão
inferior ao de qualquer dos componentes isolados, ou seja, trata-se da mistura de sólidos que
se liquefaz ou se torna pastosa em temperatura ambiente (LE HIR, 1997; PRISMA et al.,
1990).
Em caso de perícia criminal de campo, especificamente laboratórios clandestinos, a
detecção por Raman portátil, as amostras não estarão submetidas a uma homogeneização
padronizada, sugerindo-se então análise espectral em diversos pontos das amostras para ter-se
uma concentração da droga mais precisa (média).
A quantificação da amostra é de extrema importância para tipificar o crime segundo a
Lei nº. 11.343, de 23 de agosto de 2006 (Lei de Tóxicos). No artigo 28 da referida Lei, o
simples possuidor de drogas, para consumo pessoal, está livre de reclusão, sendo submetido,
79
tão somente, à advertência sobre os efeitos das drogas, à prestação de serviços à comunidade e
a medidas educativas de comparecimento a programas especiais de recuperação. Já o
traficante está sujeito a penas que podem chegar a 30 anos de reclusão (Artigo 33). Uma
quantificação rápida e precisa poderia avaliar o teor e consequentemente a quantidade real da
droga.
5.3. Vantagens da Técnica Raman Comparada à FT-IR
Uma das principais vantagens da Espectroscopia Raman é que, além da identificação das
várias formas e compostos de cocaína, contaminantes - resíduos de fabricação-, adulterantes
(adicionados para aumentar o rendimento), e mesmo substâncias resultantes da degradação
pela exposição à umidade, a quantificação pode ser realizada em tempo real, ou seja, até no
local do crime, como por exemplo, em uma apreensão ou mesmo evitando detenções injustas
e ilegais, corroborando para uma maior rapidez na condução dos trabalhos da Polícia e
Justiça. Esta operação em campo é dificultada nos equipamentos FT-IR, pois necessitam do
controle da umidade do ambiente onde se encontram (desumidificador), bem como
conhecimento do teor de umidade presente em cada amostra para evitar saturação, ou
desidratação da amostra.
A escolha da técnica Raman se justifica devido a rapidez na obtenção de resultados,
sua especificidade em distinguir os diferentes tipos de drogas e seus compostos de
degradação, contaminantes e adulterantes, ausência de preparação das amostras e mesmo
sequer utilização de qualquer reagente químico ou gás, evitando assim, riscos de
contaminação química não só do operador como também, do meio ambiente, pois não gera
resíduo. No trabalho desenvolvido verificou-se que a técnica Raman obteve melhor resultado
em termos de identificação de picos de possíveis adulterantes/contaminantes, bem como,
menores erros de quantificação da cocaína nas quatro diferentes misturas binárias utilizadas.
Outra vantagem da técnica Raman é sensíveis às bandas das vibrações homo-nucleares
simétricas, como estiramento -C=C- e -S=S, que são fracas e inativas no FT-IR. A técnica
Raman é bastante sensível às vibrações do anel aromático. O vidro ou quartzo podem ser
utilizados como recipientes para acondicionamento do material a ser investigado. As bandas
vibracionais podem ser medidas a partir de 50 cm-1 para alguns equipamentos comerciais, a
partir de 200 cm-1 para o equipamento 2 utilizado neste estudo. Os equipamentos microRaman podem ter resolução espacial de alguns poucos micrômetros devido ao comprimento
de onda utilizado (785 ou 830 nm - infravermelho próximo) (BRANCO, 2005). Os
80
comprimentos de onda no infravermelho próximo minimizam a fluorescência das amostras,
evitando saturação nos sistemas de detecção baseados em CCD.
A possibilidade de não preparar amostras é de extrema importância na área forense,
visto que a cena de crime deve ser preservada, com as medições sendo efetuadas no próprio
local e as amostras sendo avaliadas sem serem fragmentadas. A obtenção de espectros com a
possibilidade de identificação exata do ponto em que foram efetuadas as medidas, é outra
vantagem, pela utilização de equipamentos com câmera para filmagem acoplada ao Raman
probe (Figura 10).
A técnica Raman pode lançar mão do efeito SERS (SALA, 2008; FARQUHARSON
et al., 2011), com a utilização de superfícies nanoestruturadas ou soluções coloidais de ouro
ou prata, visando aumentar a eficiência do sinal Raman e melhorar a relação sinal-ruído na
detecção de traços de drogas ou metabólitos.
5.4. Considerações sobre a Cocaína e a Importância da Técnica de Espectroscopia
Raman Na Toxicologia Forense
A importância do emprego de técnicas ópticas na identificação de produtos de apreensão
policial, principalmente de drogas de abuso e materiais empregados na sua fabricação ou
adulteração, no caso da cocaína, reside no fato de que é possível realizar a identificação
imediata da droga, bem como a sua provável pureza ou produtos de degradação quando
exposta à umidade (hidrólise) e mesmo incidência de luz ou alta temperatura. Os arquivos de
evidência criminal, em que são acondicionados amostras para contra provas por solicitações
judiciais, devem estar adaptados com dispositivos para controle de temperatura, umidade e
iluminação. As amostras de cocaína, com o passar do tempo, sofrem hidrólise contínua, e
apresentaria no caso do espectro Raman, espectro com picos da droga somado ao dos
produtos de degradação (benzoilecgonina e ácido benzóico), bem como indícios dos
contaminantes e mesmo adulterantes inorgânicos. No caso do espectro Raman, os metabólitos
oriundos da degradação, principalmente a benzoilecgonina, podem ser identificados,
indicando a perda de materialidade da prova do crime. Em caso de grandes quantidades de
drogas, que estão sob proteção da Polícia, são armazenadas em delegacia ou mesmo na esfera
de proteção judicial ( Fórum) aguardando julgamento, podem até mesmo ter quantidade e teor
da droga reduzidos, ocasionando transtornos para os responsáveis pela guarda do material.
Não existem no Brasil quaisquer tipos de leis ou portarias regulamentando tais procedimentos
de conservação em ambientes adequados que, de modo geral são meramente depósitos.
81
A utilização de um equipamento Raman portátil com cabo “Raman probe” para
medidas em locais de difícil acesso traz benefícios, tais como a possibilidade de medidas em
campo (barcos, depósitos e laboratórios clandestinos em selva expostos a umidade), e mesmo
monitoração em rodoviárias, correios, postos de fronteira e aeroportos para verificação de
containeres suspeitos (HARGREAVES, et al., 2008) de maneira não destrutiva, tem por
objetivo preservar a evidência em casos criminais, mantendo assim, a cadeia de custódia.
Evita-se também o desvio de quantidades significativas de materiais desviados de locais de
apreensão até chegar aos Institutos de Criminalística, pois o teor da droga seria detectado em
tempo real, no local e depois no laboratório (exemplo: 10 kilos de cocaína a 80% de pureza no
local da apreensão devem ser os mesmos que chega ao Laboratório criminal, sem adulteração
no teor). Este procedimento seria de grande serventia no combate ao narcotráfico.
Deve ser levada em consideração a relação custo benefício. O preço de um
equipamento de CGMS é bem mais caro que um de espectroscopia Raman, dependendo da
sua configuração. Os equipamentos de cromatografia como HPLC, CGFID, CGMS possuem
manutenção cara, necessitando de manutenção especializada constante além de custos no
consumo de gases, padrões, reagentes. No Brasil poucos Institutos e Criminalística,
localizados em grandes centros possuem capacidade para operar tais equipamentos. Estados
como Minas Gerais com centenas de municípios e mesmo as regiões fronteiriças do Brasil
fica complicada a distribuição destes equipamentos nas Polícias Técnicas. A espectroscopia
Raman não necessita de reagentes, gases e manutenção especializada constante. As Polícias
Técnicas do país podem se beneficiar da metodologia rápida, específica, sensível e de custo
reduzido.
Ressalta-se a possibilidade de avaliação de metabólitos em fluidos complexos como
urina e mesmo saliva de usuários e traficantes por meio da técnica Raman (FARQUHARSON
et al., 2011; SOBRIDO, et al., 2009; CELA et al., 2010; SHENDE et al., 2005).
Importante na preservação do meio ambiente evitando exposição a tóxicos no caso do
operador (Perito Criminal Laboratorista), como solventes à base de hidrocarbonetos que são
empregados nas técnicas cromatográficas.
O abuso da cocaína representa atualmente um dos grandes problemas mundiais de
segurança e saúde pública. Análises toxicológicas para verificar a exposição à cocaína é de
grande interesse social, pois possibilita que medidas de prevenção e controle sejam adotadas.
Este estudo ressalta a importância da espectroscopia vibracional, particularmente a Raman. As
polícias técnicas do país necessitam de uma metodologia rápida para identificação de droga, e
82
a técnica pode tornar-se poderoso instrumento no combate ao tráfico de drogas no Brasil,
particularmente nas regiões fronteiriças.
A importância ainda se destaca na área de Química Forense, com rapidez na obtenção
do vestígio, possibilitando uma análise rápida, evitando-se injustiça em caso de inocentes,
constatação rápida em caso de crimes e pesquisa de explosivos, pigmentos, tintas
(grafotécnico) e mesmo hidrocarbonetos, em perícias de local de incêndio.
A 4ª edição do SWGDRUG em 2008 apontou a Espectroscopia Vibracional Raman
na mesma categoria junto a Espectrometria de Massa em relação a quantificação e
especificidade.. Tal metodologia vem sendo utilizada pelo FBI, o que pode ser verificado no
site desta instituição.
5.5. Trabalhos Futuros
Para realização de trabalhos futuros, devem ser consideradas as seguintes possibilidades:
−
Estudos para elaboração de um modelo de quantificação com cocaína pó,
devido maior possibilidade de mistura homogênea e consequentemente menor erro e estudo
de validação cruzada, etc.;
−
Utilização de SERS na quantificação de metabólitos na urina, saliva;
−
Estudo da degradação da cocaína em arquivos de evidencias (tempo,
temperatura de acondicionamento, exposição à luz, umidade), sendo importante quesito em
laudos forenses por solicitação policial.
83
6. CONCLUSÃO
O presente estudo demonstrou ser possível a identificação de cocaína nas formas clorídrica e
base livre por Espectroscopia Raman dispersiva utilizando “Raman probe” e FT-IR, pela
diferença nas posições e intensidades dos picos mais importantes. Foi verificado que as
diferentes apresentações de cocaína base livre (pó, pasta e crack) possuem a quase totalidade
dos picos nas mesmas posições, sendo que, algumas amostras apresentaram picos em posições
e intensidades diferentes, sugestivo de adulterantes e produtos de degradação, principalmente
o espectro Raman para adulterante e produtos de degradação, principalmente benzoilecgonina
e ácido benzóico, e o FT-IR para produtos de degradação, principalmente benzoilecgonina.
Os espectros dos adulterantes/contaminantes carbonato de sódio, cafeína, benzocaína,
lidocaína, talco, amido de trigo, sulfato de alumínio e bicarbonato de sódio, possuem bandas
características e específicas, que podem ser usadas para identificar sua presença nas amostras.
Apenas a técnica Raman possibilitou verificar a presença de picos em posições relacionadas
com alguns adulterantes - carbonato de sódio e sulfato de alumínio.
A avaliação quantitativa de misturas binárias de cocaína (com teor de pureza
determinado por CG-FID) diluída com adulterantes (lidocaína, cafeína, benzocaína e
carbonato de sódio, em concentrações de 0%, 20%, 40%, 60%, 80% e 100% de massa de
crack em adulterante), em um estudo de Regressão por Componentes Principais (PCR) por
meio de espectros Raman e FT-IR, demonstrou que os picos Raman são proporcionais às
misturas utilizadas. Menores erros de previsão quantitativa foram obtidos com a técnica
Raman, e as misturas de cocaína/cafeína apresentaram os menores erros, sugestivamente
devido a facilidade de homogeneização (almofariz), enquanto que a mistura de
cocaína/carbonato de sódio apresentou os maiores erros, sugestivamente pela maior
dificuldade de homogeneização.
A Espectroscopia Raman dispersiva utilizando “Raman probe” apresentou maior
poder de avaliação, tanto qualitativa, quanto quantitativa em relação ao FT-IR, destacando a
importância da aplicação das técnicas ópticas em Perícias Forenses Toxicológicas.
84
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90
ANEXOS
91
ANEXOS
ANEXO A - PORTARIA 1274 E SEU ANEXO I LISTA II
ANEXO B - RAMAN PROBE E PORTA -AMOSTRAS DE ALUMÍNIO
ANEXO C - APARELHO NICOLET FT-IR
ANEXO D - CURVA DE CALIBRAÇÃO DO CG
ANEXO E - PADRÃO INTERNO - DIPENTILFTALATO
ANEXO F - CG-FID - FOTO E CONFIGURAÇÃO
ANEXO G - RESULTADOS DE AMOSTRAS EM TRIPLICATA CG-FID
92
ANEXO A - PORTARIA 1274 E SEU ANEXO I LISTA II
PORTARIA 1.274, DE 25 DE AGOSTO DE 2003
O MINISTRO DE ESTADO DA JUSTIÇA, no uso das atribuições que lhe confere o
art. 2o da Lei no 10.357, de 27 de dezembro de 2001, tendo em vista o disposto no Decreto no
4.262, de 10 de junho de 2002, e
Considerando que certas substâncias e produtos químicos têm sido desviados de suas
legítimas aplicações para serem usados ilicitamente, como precursores, solventes, reagentes
diversos e adulterantes ou diluentes, na produção, fabricação e preparação de entorpecentes e
substâncias psicotrópicas;
Considerando a existência de um grande número de insumos químicos que em função de suas
propriedades possuem alto potencial de emprego como substituto dos precursores e produtos
químicos essenciais mais freqüentemente utilizados no processamento ilícito de drogas;
Considerando que, à medida que se amplia a fiscalização internacional sobre os principais
precursores e produtos químicos essenciais empregados no processamento ilícito de drogas,
dada a dificuldade em obtê-los, surgem novos métodos alternativos de síntese e de produção
envolvendo a utilização de insumos químicos não controlados ou que podem ser facilmente
preparados em laboratórios a partir de matéria-prima também não controlada;
Considerando a freqüência com que certos produtos químicos vêm sendo encontrados em
laboratórios clandestinos de fabricação ilícita de drogas ou identificados nas amostras de
entorpecentes e substâncias psicotrópicas apreendidas;
Considerando a tendência mundial de crescimento da produção, distribuição e consumo de
drogas sintéticas ilícitas, como forma de burlar o controle internacional exercido sobre as
substâncias entorpecentes e psicotrópicas de uso terapêutico permitido e as proscritas;
Considerando que a Convenção das Nações Unidas Contra o Tráfico Ilícito de Entorpecentes
e Substâncias Psicotrópicas − Convenção de Viena, de 1988, promulgada pelo Decreto no
154, de 16 de junho de 1991, estabelece em seu art. 12 que as partes adotarão as medidas que
93
julgarem adequadas para evitar o desvio de substâncias utilizadas na fabricação ilícita de
entorpecentes e substâncias psicotrópicas;
Considerando as recomendações da Comissão Interamericana para o Controle do Abuso de
Drogas da Organização dos Estados Americanos − CICAD/OEA, no sentido de que os
governos dos países membros adotem o controle dos precursores e produtos químicos
essenciais que constam do regulamento modelo proposto;
Considerando, os compromissos assumidos no âmbito dos acordos de cooperação mútua,
celebrados com os países da Região Andina e do Cone Sul, por meio dos quais o Governo
brasileiro se compromete a exercer o controle e a fiscalização de precursores e outros
produtos químicos essenciais empregados na fabricação clandestina de drogas, como
estratégia fundamental para prevenir e reprimir o tráfico ilícito e o uso indevido de
entorpecentes e substâncias psicotrópicas,
Considerando, finalmente, a necessidade de se adequar os limites dos produtos químicos
controlados, listados no Anexo à Portaria no 169, de 21 de fevereiro de 2003, às necessidades
e peculiaridades do mercado, resolve: Art. 1o Submeter a controle e fiscalização, nos termos
desta Portaria, os produtos químicos relacionados nas Listas I, II, III, IV e nos seus
respectivos Adendos, constantes do Anexo I.
LISTA II
1. ACETONA
2. ÁCIDO CLORÍDRICO
3. ÁCIDO CLORÍDRICO (estado gasoso)
4. ÁCIDO CLOROSSULFÔNICO
5. ÁCIDO HIPOFOSFOROSO
6. ÁCIDO IODÍDRICO
7. ÁCIDO SULFÚRICO
8. ÁCIDO SULFÚRICO FUMEGANTE
9. AMINOPIRINA (1)
10. ANIDRIDO ACÉTICO
11. BENZOCAÍNA (1)
12. BICARBONATO DE POTÁSSIO
13. BUTILAMINA (1)
14. CAFEÍNA (1)
15. CARBONATO DE POTÁSSIO
94
16. CARBONATO DE SÓDIO
17. CIANETO DE BENZILA
18. CIANETO DE BROMOBENZILA
19. CLORETO DE ACETILA
20. CLORETO DE BENZILA
21. CLORETO DE METILENO
22. CLORETO DE TIONILA
23. CLOROFÓRMIO
24. DIACETATO DE ETILIDENO
25. DIETILAMINA (1)
26. 2,5-DIMETOXIFENETILAMINA (1)
27. DIPIRONA
28. ÉTER ETÍLICO
29. ETILAMINA (1)
30. FENACETINA
31. FENILETANOLAMINA (1)
32. FÓSFORO VERMELHO
33. FORMAMIDA
34. FORMIATO DE AMÔNIO
35. HIDRÓXIDO DE POTÁSSIO
36. HIDRÓXIDO DE SÓDIO
37. IODO (sublimado)
38. LIDOCAÍNA (1)
39. MAGNÉSIO (metálico)
40. MANITOL
41. METILAMINA (1)
42. METILETILCETONA
43. N-METILFORMAMIDA
44. NITROETANO
45. PENTACLORETO DE FÓSFORO
46. PERMANGANATO DE POTÁSSIO
47. PROCAÍNA (1)
48. TOLUENO
95
ADENDO
I - Estão sujeitos a controle e fiscalização os produtos químicos acima relacionados, quando
puros ou considerados quimicamente puros ou, ainda, com grau técnico de pureza, a partir das
seguintes quantidades:
a) Acima de um quilograma ou um litro por mês, quando se tratar de produto sólido ou
líquido, respectivamente, no caso do permanganato de potássio, anidrido acético, cloreto de
acetila, diacetato de etilideno, metilamina, etilamina e butilamina;
b) Acima de dois quilogramas ou dois litros por mês, quando se tratar de produto sólido ou
líquido, respectivamente, quanto aos demais produtos químicos relacionados na lista, exceto
hidróxido de sódio;
c) Acima de trezentos quilogramas por mês, para pessoa jurídica, e cinco quilogramas por
mês, para pessoa física, no caso de hidróxido de sódio e carbonato de sódio sólidos;
d) Os sais dos produtos químicos da lista sobrescritos com o número (1), nas mesmas
quantidades prescritas nas alíneas anteriores;
II - Também estão sujeitas a controle e fiscalização, exceto quando se tratar de produtos que
se enquadram no art. 20 desta Portaria as soluções específicas e misturas dos produtos
químicos acima relacionados, associados ou não a outros produtos químicos controlados, nos
seguintes casos:
1) Para quantidades acima de cinco quilogramas ou cinco litros por mês, quando se tratar de
produto sólido ou líquido respectivamente:
- Ácidos orgânicos e inorgânicos com concentração individual superior a dez por cento;
- Hidróxidos, bicarbonatos e carbonatos com concentração individual superior a dez por
cento;
- Solventes orgânicos com concentração individual superior a sessenta por cento;
- Demais substâncias com concentração superior a vinte por cento;
2) Para quantidades acima de um quilograma ou de um litro por mês:
- Permanganato de potássio com qualquer concentração;
III - Com relação aos produtos comerciais a que se refere o art. 20 desta Portaria deverão ser
atendidas as seguintes exigências específicas:
a) No caso das soluções à base de solventes orgânicos, fabricadas para uso como removedor
de esmalte de unhas, o teor total de substâncias químicas controladas não deverá ultrapassar a
sessenta por cento, conterão corantes e somente poderão ser comercializadas no varejo em
embalagens de até quinhentos mililitros;
96
b) Quanto às soluções de éter etílico, fabricadas para uso médico-hospitalar, o teor total de
substâncias químicas controladas não deverá ultrapassar a sessenta por cento e somente
poderá ser comercializada no varejo em embalagens de até quinhentos mililitros;
c) Qualquer que seja a categoria do produto, a isenção de controle não se aplica ao
permanganato de potássio, suas soluções e misturas com outras substâncias químicas;
IV - No caso da soda cáustica (hidróxido de sódio) em escamas, comercializada em
supermercados e em outras lojas do ramo, e da soda barrilha (carbonato de sódio), aplicar-seá
o disposto na alínea c do inciso I deste Adendo, quanto aos limites de isenção de controle para
pessoas jurídicas e pessoas físicas;
V - Com relação às soluções eletrolíticas de bateria, formuladas à base de ácido sulfúrico, o
limite de isenção para pessoa jurídica é de duzentos litros por mês e para pessoa física é de
cinco litros por mês; e
VI - A norma estabelecida no art. 19 desta Portaria aplica-se aos produtos químicos
relacionados nos itens 1, 21, 23, 28, 42 e 48 da Lista II.
97
ANEXO B - RAMAN PROBE E PORTA-AMOSTRAS DE ALUMÍNIO
Foto A
Foto B
98
ANEXO C - APARELHO NICOLET IS 10 FT-IR ATR
99
ANEXO D - CURVA DE CALIBRAÇÃO DO CG
100
ANEXO E - PADRÃO INTERNO - DIPENTILFTALATO
101
ANEXO F - CG-FID - FOTO E CONFIGURAÇÃO
Configuração Cromatógrafo Gasoso - FID - Agilent Technologies 6890N
C:\MSDCHEM\2\METHODS\QUANTCOCA FID ONU.M
FORNO
Temp. inicial: 150 'C
Tempo inicial: 2.00 min
Rampa:
Final temp.
1-
40 ºC/mim
Tempo final.
315
Tempo de corrida: 9.99 min
COLUNA DB1- (metilpolisiloxano)
Máxima temperatura: 340 'C
Medida: 25.0 m
Diâmetro: 0.20 mm
Filme- 0.33 µm
DETETOR (FID)
Temperatura: 250 'C
3.87
102
Fluxo: ar: 450.0 mL/min; hidrogenio : 40.0 mL/min
Makeup Gas : Nitrogenio
INJETOR
Temp.: 280 'C
Volume de injeção: 0.20 microlitros
Modo: Split
Split ratio: 10:1
Pressão no injetor: 27.76 psi
Gás arraste: Helio
103
ANEXO G - RESULTADOS DE AMOSTRAS EM TRIPLICATA CG-FID
1-Quantitation Report
Data Path : C:\msdchem\2\DATA\
Data File : CIRO_AMOSTRA1.D
Signal(s) : FID1B.CH
Acq On : 02 Mar 2010 11:55
ALS Vial : 22 Sample Multiplier: 1
Integration File: autoint1.e
Quant Time: Mar 02 12:07:01 2010
Quant Method : C:\msdchem\2\METHODS\QUANTCOCA FID ONU.M
Quant Title : QUANT COCA FID
QLast Update : Fri Feb 26 10:02:35 2010
Response via : Initial Calibration
Integrator: ChemStation 6890 Scale Mode: Large solvent peaks clipped
Compound
R.T. Response Conc Units
--------------------------------------------------------------------------Internal Standards
1) I DIPENTILFTALATO
5.898
43225814 0.491 mg/mL
Target Compounds
2) COCAINA
6.151
51939445 0.782 mg/mL
--------------------------------------------------------------------------(f)=RT Delta > 1/2 Window
(m)=manual int.
2- Quantitation Report
Data Path : C:\msdchem\2\DATA\
Data File : CIRO_AMOSTRA2.D
Signal(s) : FID1B.CH
Acq On : 02 Mar 2010 12:11
ALS Vial : 22 Sample Multiplier: 1
Integration File: autoint1.e
Quant Time: Mar 02 16:16:18 2010
Quant Method : C:\msdchem\2\METHODS\QUANTCOCA FID ONU.M
Quant Title : QUANT COCA FID
104
QLast Update : Fri Feb 26 10:02:35 2010
Response via : Initial Calibration
Integrator: ChemStation 6890 Scale Mode: Large solvent peaks clipped
Compound
R.T. Response Conc Units
--------------------------------------------------------------------------Internal Standards
1) I DIPENTILFTALATO
5.898
42844191 0.491 mg/mL
Target Compounds
2) COCAINA
6.151
52031678 0.790 mg/mL
--------------------------------------------------------------------------(f)=RT Delta > 1/2 Window
(m)=manual int.
3- Quantitation Report
Data Path : C:\msdchem\2\DATA\
Data File : CIRO_AMOSTRA3.D
Signal(s) : FID1B.CH
Acq On : 02 Mar 2010 12:27
ALS Vial : 22 Sample Multiplier: 1
Integration File: autoint1.e
Quant Time: Mar 02 16:16:55 2010
Quant Method : C:\msdchem\2\METHODS\QUANTCOCA FID ONU.M
Quant Title : QUANT COCA FID
QLast Update : Fri Feb 26 10:02:35 2010
Response via : Initial Calibration
Integrator: ChemStation 6890 Scale Mode: Large solvent peaks clipped
Compound
R.T.
Response Conc Units
--------------------------------------------------------------------------Internal Standards
1) I DIPENTILFTALATO
5.898
40815677 0.491 mg/mL
Target Compounds
2) COCAINA
6.151
49833825 0.794 mg/mL
--------------------------------------------------------------------------(f)=RT Delta > 1/2 Window
(m)=manual int.
QUANTCOCA FID ONU.M Tue Mar 02 16:16:55 2010 CHEMSTATION