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Universidad de Guadalajara Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías Licenciatura en Químico Farmacéutico Biólogo

OBTENCIÓN DE METANFETAMINA

QUÍMICA ORGÁNICA II (2020B) Profesor: Lomelí Rosales Diego Alberto Autores: ▪ Gil Carbajal Angel Ulises ▪ Ortiz Segura Alexis Abraham

Obtención de metanfetamina PROYECTO FINAL Gil Carbajal Angel Ulises; Ortiz Segura Alexis Abraham Departamento de Química, CUCEI, Universidad de Guadalajara. Resumen En este trabajo se habla acerca del proceso de síntesis de la metanfetamina, una de las drogas más consumidas y peligrosas en la actualidad. Se analizaron las diferentes vías de obtención, haciendo énfasis en los mecanismos de reacción que permiten explicar a profundidad cómo se lleva a cabo cada una de ellas. Además, se presenta una breve investigación bibliográfica acerca de algunos aspectos generales sobre esta droga, incluyendo algunos datos estadísticos, así como los efectos de su consumo. Introducción La metanfetamina (o también conocida como cristal, hielo o “ice”, met o criko) es un estimulante muy poderoso y sumamente adictivo que afecta en mayor medida al sistema nervioso central, que puede ser fumado, ingerido a través de píldoras o cristales, aspirado o inyectado. Su estructura química es muy similar a la de la anfetamina, que es un fármaco utilizado para tratar trastornos de déficit de atención e hiperactividad (TDAH) y la narcolepsia, un trastorno de sueño.

Figura 1. Estructura molecular tridimensional de la metanfetamina.

La metanfetamina se logró sintetizar por primera vez en Japón en 1919, donde la anfetamina fue utilizada como materia prima para crear una variante de esta que tuviese un efecto más poderoso y una vía más accesible para ser sintetizada. No fue hasta 1938 que se empezó a comercializar bajo el nombre de Metherina, y rápidamente se convirtió en una sustancia popular de la cual abusar pues sus propiedades psicotrópicas eran más efectivas que las de la anfetamina. Conforme se elevó la disponibilidad de la metanfetamina, está se fue prohibiendo en varios países. Actualmente, México es uno de los epicentros de producción y comercialización de esta droga, gracias a que los carteles de crimen organizado han dado con la buena manipulación de la química orgánica para poder obtener metanfetamina a partir de la efedrina, produciendo grandes cantidades de la droga con alto nivel de pureza. [1] Efectos del consumo de Metanfetamina La metanfetamina estimula los niveles de dopamina en el cerebro, una sustancia química que participa en acciones de movimiento corporal en el cuerpo, la motivación y el refuerzo de las conductas que producen satisfacción. Debido a la alta capacidad de aumentar los niveles de dopamina en el cerebro de manera rápida, se produce una adicción pues se refuerza grandemente el comportamiento de consumir la droga y hace que el consumo se repita.

Figura 2. Comparación de un spect cerebral de transportadores de dopamina en una persona sana y en una persona drogadicta. Se observa una disminución de transportadores de dopamina en la persona drogadicta.

El consumo de metanfetamina, aunque sea en pequeñas porciones, puede producir demasiados efectos en la salud como los que producen otros estimulantes, como son la cocaína o las anfetaminas. A corto plazo, se pueden observar efectos como el aumento de la vigilia y la actividad física, disminución del apetito, respiración rápida, ritmo cardíaco irregular, además de presión arterial y temperatura corporal elevadas. A largo plazo se pueden observar efectos como la pérdida de la memoria, problemas para dormir, daño cerebral y dental severo, comportamiento violento, paranoia, alucinaciones, entre otros, incluso llegando a la muerte por una sobredosis.

Figura 3. Efectos del abuso de metanfetamina en una ciudadana estadounidense.

En 2017, el 15% de las muertes por sobredosis de drogas a nivel mundial estuvieron relacionadas con la metanfetamina; además de que el 50% de ese 15%, la metanfetamina se mezcló con otras drogas como opiodes. [1] La metanfetamina en México En nuestro país, se ha visto un incremento del consumo de metanfetaminas, teniendo mayor incidencia en las regiones del norte y occidente de México, mismas regiones que están vinculadas con la producción y comercialización de la metanfetamina. De acuerdo con un reporte del Sistema de Vigilancia de Adicciones (SISVEA) del año 2011, se coloca a la metanfetamina como la tercera droga de impacto en los centros de tratamiento a nivel nacional, únicamente siendo superada por el alcohol y la marihuana (Tabla 1). [2]

Tabla 1. Tabla de distribución de la población según la droga de impacto. Se observa la metanfetamina (cristal) en el tercer lugar.

Si las cifras de consumidores de metanfetamina son alarmantes, aún es más alarmante la edad en la que se inicia su consumo. El consumo de Metanfetamina se suele dar en la adolescencia-juventud y es más frecuente en hombres que en mujeres. Según datos del Centro de Integración Juvenil (CIJ), en 2019, se registraron 22 mil 473 casos de personas que solicitaron ayuda con tratamiento por consumo de drogas ilícitas, donde el 24.1% solicitó ayuda por el abuso de la metanfetamina. [3] Si bien el consumo de metanfetamina se puede dar en cualquier persona, existen grupos muy vulnerables a caer en el consumo de cualquier droga y es por ello que se debe tener especial cuidado y vigilancia en estos. Estos grupos vulnerables engloban a los niños en situación de calle, niños que sufrieron abuso sexual, trabajadores sexuales, personas que trabajan en la industria del entretenimiento, así como personas que acuden a centros nocturnos y discotecas. [2] Objetivo del trabajo La importancia de este trabajo es la demostración de estrategias de síntesis enantioméricamente puras. Se aplican los temas revisados en las unidades de alcoholes y bencenos, así como los mecanismos de reacción de sustituciones y eliminaciones. No se pretende la incentivación al consumo ni producción de esta droga, este documento es realizado únicamente con fines académicos. Desarrollo y discusión La metanfetamina químicamente se conoce como N-metil-1-fenilpropan-2-amina, en donde la configuración estereoquímica del enantiómero S (también llamado D-metanfetamina) es la que da la actividad psicotrópica a la molécula, es decir, la que le da las propiedades características que alteran los procesos de neurotransmisión. Por su parte, el enantiómero R de la molécula de metanfetamina (Lmetanfetamina) posee una actividad muy débil, por lo que el objetivo de la síntesis es obtener la Dmetanfetamina. La síntesis de metanfetamina es relativamente sencilla. Se realiza con compuestos químicos relativamente baratos como la efedrina o la pseudoefedrina que se pueden conseguir sin receta médica a partir de algunos medicamentos, de ahí que sea una droga extremadamente abundante en el mercado ilegal. Sin embargo, existen varias posibilidades para sintetizar la metanfetamina partiendo de distintas materias primas, como podría ser a partir de organometálicos de Grignard o por medio de una reducción de Birch. A continuación, se describen distintos procesos de síntesis de la metanfetamina: [4]

Figura 4. Estructura molecular del enantiómero S de la metanfetamina, también llamado D-metanfetamina.

Síntesis por el método de Nagai Nagayoshi [4] Consiste en utilizar dos reactivos de partida que son muy similares a la metanfetamina: la efedrina o la pseudoefedrina. Lo único que se requiere para la síntesis es una reducción del grupo hidroxilo de estas moléculas, debido a que son prácticamente iguales a la molécula de la metanfetamina a excepción de ese grupo alcohol. Esta reducción no afecta el centro quiral que da la actividad a la molécula, por lo que directamente se obtiene el producto deseado.

Figura 5. Reacción química de la efedrina o la pseudoefedrina para formar la D-metanfetamina.

Esta síntesis viene dada por dos etapas: Primera etapa: utilizando la efedrina o la pseudoefedrina, se le hace reaccionar con yoduro de hidrógeno (HI) para transformar el grupo hidroxilo (OH) en Yodo. Esta reacción consiste en la protonación del grupo hidroxilo para formar el ión oxonio que se desprenderá en forma de agua y luego el yoduro que queda en el medio ataca al carbocatión formado, sacando al H2O; es decir, es una sustitución nucleofílica que puede ir a través de un mecanismo SN2, aunque posiblemente por las condiciones del medio, el mecanismo más favorable sea una SN1, que reemplaza el ión oxonio por un Yodo.

Figura 6. Mecanismo de reacción de la primera etapa de la síntesis de metanfetamina por el método de Nagai Nagayoshi

Segunda etapa: partiendo de la molécula obtenida en la primera etapa, se busca reducir el yodo a alcano, haciéndose reaccionar con ácido yodhídrico (que actuará como reductor) y fósforo rojo (que eliminará al yodo molecular que se forma en el medio y evita así que la reacción sea reversible).

Figura 7. Mecanismo de reacción de la segunda etapa de la síntesis de metanfetamina por el método de Nagai Nagayoshi.

El inconveniente de este método de síntesis es que genera subproductos tales como aziridinas, naftalenos sustituidos, fenilacetona y productos de dimerización, sin embargo, se presentan en porcentajes muy bajos.

Figura 8. Algunos de los subproductos que pueden ser generados a partir de la síntesis de metanfetamina por el método de Nagai Nagayoshi.

Síntesis por el método de la aminación reductora [5] Este método emplea la fenilacetona (1-fenilpropan-2-ona) como reactivo de partida junto con la metilamina, formando así una imina, misma que puede ser reducida con diferentes reactivos, como la amalgama de aluminio y mercurio (Al(Hg)), el cianoborohidruro de sodio (NaBH3CN) o el catalizador de Adams (dióxido de platino – PtO2), entre otros; para finalmente convertirla en metanfetamina.

Figura 9. Reacción de síntesis de metanfetamina por el método de la aminación reductora.

El inconveniente principal de este método es que se pierde la estereoselectividad del centro quiral debido a que el producto formado es una mezcla racémica, por lo que sólo el 50% del producto obtenido será el enantiómero deseado (S). Este problema puede solucionarse a través de diferentes métodos de resolución de mezclas racémicas para obtener únicamente la D-metanfetamina. Síntesis por reducción de Birch [5] Este método parte de la pseudoefedrina y emplea como reactivo litio en amoniaco, lo que nos permitirá eliminar el grupo hidroxilo.

Figura 10. Reacción de síntesis de metanfetamina por una reducción de Birch.

El mecanismo que sigue esta reacción es primeramente una reducción con metales en disolución, el metal va a aportar electrones al medio, solvata electrones en el amoniaco líquido y esos electrones se unen a un carbono del benceno. Entra un electrón sobre el carbono del benceno y los electrones π se moverán para quedar formando un carbanión. Ese carbanión formará un par solitario sacando al OH lo que dará lugar a un radical que tiene una estructura canónica en la que el electrón puede pasar por resonancia a la posición donde se encontraba el OH. Luego bastará con aportar un segundo electrón para generar un nuevo carbanión que será protonado por el amoniaco líquido del medio, consiguiendo así la reducción del carbono del hidroxilo a alcano, obteniendo finalmente la D-metanfetamina.

Figura 11. Mecanismo de reacción para la obtención de la D-metanfetamina a partir de la pseudoefedrina por una reducción de Birch.

Síntesis por organometálicos [5] Por ejemplo, si partimos de cloruro de bencilmagnesio y de la imina del etanal y la metilamina, estas moléculas reaccionan primero en éter y después en agua para generar una mezcla racémica de metanfetamina, por lo que se tiene el mismo inconveniente que en la síntesis por el método de la aminación reductora.

Figura 12. Reacción de síntesis de metanfetamina a partir del cloruro de bencilmagnesio y la imina del etanal y la metilamina en una primera fase en éter y después en agua.

En el mecanismo de esta reacción, el magnesiano del organometálico ataca como nucleófilo al carbono polarizado positivamente de la imina, pasando la carga hacia el átomo de nitrógeno, lo que unirá al carbono

del magnesiano al carbono de la imina, generando así una mezcla racémica donde finalmente la etapa de agua protona el átomo de nitrógeno para producir la molécula de metanfetamina.

Figura 13. Mecanismo de reacción de la síntesis de metanfetamina por organometálicos.

Síntesis con fenilacetaldehído y reactivo de Grignard [5] El fenilacetaldehído o fenil etanal se hace reaccionar con metilamina formando así una imina y, a continuación, el carbono polarizado de esta es atacado por el reactivo de Grignard (bromuro de metilmagnesio), y después, por una etapa de hidrólisis, se genera la mezcla racémica de metanfetamina.

Figura 14. Reacción de síntesis de metanfetamina a través del fenilacetaldehído y el reactivo de Grignard.

Conclusiones Realizar esta investigación me fue de gran utilidad para darme cuenta de que sintetizar una droga como la metanfetamina puede ser más sencillo de lo que parece, además de que hay distintas formas para llegar al producto final y no sólo un único método, como creía antes. Sin embargo, es una droga que considero que deberíamos evitar consumir debido a las terribles consecuencias y problemas, tanto físicos como mentales, que puede causar su consumo, además de la alta adicción que puede generar con facilidad. La síntesis de metanfetamina es un proceso que me llamó mucho la atención desde que vi la serie Breaking Bad, pero que nunca me había dado la tarea de investigar, además de que creo que no hubiera logrado comprender los mecanismos de reacción como ahora. En lo personal no me atrevería a intentar producir este tipo de producto ni mejorarlo, debido a que es algo ilegal y que puede destruir fácilmente la vida de una persona. De cualquier forma, logré aplicar los conocimientos adquiridos durante esta unidad de aprendizaje y aprendí acerca de una de las tantas aplicaciones de la química orgánica en nuestra vida que, a pesar del uso negativo que se le da a este compuesto, sigue siendo un proceso bastante interesante. Referencias [1]. SA. (1 de mayo de 2019). La metanfetamina – DrugFacts. Instituto Nacional sobre el Abuso de Drogas. Recuperado de: https://www.drugabuse.gov/es/publicaciones/drugfacts/la-metanfetamina [2]. SA. Análisis del consumo de sustancias en México. Comisión Nacional contra las Adicciones. Recuperado de: http://www.conadsic.salud.gob.mx/pdfs/informe_anfetaminas.pdf [3]. Tapia, P. (30 de septiembre de 2020). Explota el consumo de metanfetaminas entre jóvenes. LJA. Recuperado de: https://www.lja.mx/2020/09/explota-el-consumo-de-metanfetaminas-entre-jovenes/ [4]. Fernández, G. [Germán Fernández]. (2013, diciembre 1). Síntesis de Metanfetamina en Breaking Bad (parte 1). Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=WKtcgX80PP4 [5]. Fernández, G. [Germán Fernández]. (2013, diciembre 1). Síntesis de Metanfetamina en Breaking Bad (Parte 2). Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=tOb03qSyOD4 [6]. Urrutia Elorduy, A. Efecto de metanfetamina sobre la actividad de metaloproteinasas y sobre la integridad de la barrera hematoencefálica en ratón: estudios de neurotoxicidad, 2013, España, 3-10. Recuperado de: https://eprints.ucm.es/21198/1/T34442.pdf [7]. Molina, H. (26 de junio de 2019). Metanfetamina, impulsada por cárteles mexicanos. El Economista.

https://www.eleconomista.com.mx/politica/Metanfetamina-impulsada-por-cartelesRecuperado de: mexicanos-20190626-0164.html [8]. SA. (16 de octubre de 2019). En los últimos 18 años, el consumo de anfetaminas aumentó 775% en México. Animal Político. Recuperado de: https://www.animalpolitico.com/2019/10/consumo-anfetaminasdrogas-mexico-estados/ [9]. SA. La metanfetamina al principio. Narconon. Recuperado de: https://www.narconon.org/es/informacion-drogas/metanfetamina/historia-metanfetamina.html

NOTA: Algunas referencias fueron utilizadas como lectura de investigación, por lo que no aparecen citadas a lo largo del documento, pero si referenciadas....