DETECÇÃO DE CANABINOIDES SINTÉTICOS EM PAPEL POR ESPECTROSCOPIA VIBRACIONAL: APLICAÇÃO AO SISTEMA 1H-INDAZOL-3-CARBOXAMIDA VIA MEDIÇÃO DIRETA, DIFERENÇA ESPECTRAL E QUIMIOMETRIA
| Ano de defesa: | 2025 |
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Resumo: | Este trabalho propõe uma abordagem integrada baseada em espectroscopia vibracional para a detecção de canabinoides sintéticos da classe 1H-indazol-3-carboxamida, veiculados em papéis apreendidos em contextos forenses. O foco está no desenvolvimento de metodologias analíticas não destrutivas, voltadas à aplicação em exames periciais. A primeira parte envolveu o uso do padrão MDMB-CHMINACA e das técnicas FT-Raman (1064 nm), Raman dispersivo (785 nm) e infravermelho por refletância total atenuada para obtenção de espectros residuais, via espectroscopia por diferença e análise direta, permitindo a identificação de bandas características da classe investigada, mesmo em matrizes complexas como suporte de papel. Para isto, uma estratégia baseada na minimização da derivada de primeira ordem foi aplicada para definir fatores de escala otimizados em janelas específicas da região de impressão digital, refinando os espectros residuais e resultando em boa concordância com os espectros do padrão em filme puro. Na segunda parte, demonstrou-se a aplicação da espectroscopia por diferença via FT-Raman na detecção do canabinoide sintético em amostras de apreensão, comparando-se os dados com os obtidos por análise direta via Raman dispersivo, evidenciando a viabilidade da técnica mesmo sem acoplamento microscópico. Antes da realização dos experimentos propostos, foi realizada uma caracterização sistemática do composto apreendido via cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas, espectrometria de massas com ionização por eletrospray, ressonância magnética nuclear de hidrogênio e cálculos teórico-computacionais com base na teoria do funcional da densidade, confirmando a presença de ADB-5’Br- BUTINACA impregnada em papel – sendo este o primeiro registro dessa substância apreendida no Estado do Rio de Janeiro. Na terceira parte, foram desenvolvidos métodos quimiométricos com base em análise de similaridade espectral, correlação estatística e análise de componentes principais, considerando-se os dados espectrais Raman de amostras apreendidas. Na análise de componentes principais foram investigadas técnicas de préprocessamento dos dados espectrais, sendo os melhores resultados obtidos com o uso combinado de normalização por variável padrão e derivada de segunda ordem. Neste procedimento, a projeção tridimensional dos dados evidenciou agrupamentos bem definidos associados aos padrões de ramificação estrutural. As metodologias propostas, aliadas ao uso de estatística descritiva, álgebra linear (com ênfase em vetores e matrizes), análise de sinais e estatística multivariada, mostraram-se eficazes na detecção de canabinoides sintéticos impregnados em papel com grande relevância para o uso em rotinas periciais. |
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DETECÇÃO DE CANABINOIDES SINTÉTICOS EM PAPEL POR ESPECTROSCOPIA VIBRACIONAL: APLICAÇÃO AO SISTEMA 1H-INDAZOL-3-CARBOXAMIDA VIA MEDIÇÃO DIRETA, DIFERENÇA ESPECTRAL E QUIMIOMETRIANovas Substâncias PsicoativasQuímica ForenseRamanInfravermelhoAnálise de Componentes PrincipaisTeoria do Funcional da DensidadeQuímica analíticaEspectroscopia (Química analítica)QuimiometriaQuímica forense.New Psychoactive SubstancesForensic ChemistryRamanInfraredPrincipal Component AnalysisDensity Functional TheoryEste trabalho propõe uma abordagem integrada baseada em espectroscopia vibracional para a detecção de canabinoides sintéticos da classe 1H-indazol-3-carboxamida, veiculados em papéis apreendidos em contextos forenses. O foco está no desenvolvimento de metodologias analíticas não destrutivas, voltadas à aplicação em exames periciais. A primeira parte envolveu o uso do padrão MDMB-CHMINACA e das técnicas FT-Raman (1064 nm), Raman dispersivo (785 nm) e infravermelho por refletância total atenuada para obtenção de espectros residuais, via espectroscopia por diferença e análise direta, permitindo a identificação de bandas características da classe investigada, mesmo em matrizes complexas como suporte de papel. Para isto, uma estratégia baseada na minimização da derivada de primeira ordem foi aplicada para definir fatores de escala otimizados em janelas específicas da região de impressão digital, refinando os espectros residuais e resultando em boa concordância com os espectros do padrão em filme puro. Na segunda parte, demonstrou-se a aplicação da espectroscopia por diferença via FT-Raman na detecção do canabinoide sintético em amostras de apreensão, comparando-se os dados com os obtidos por análise direta via Raman dispersivo, evidenciando a viabilidade da técnica mesmo sem acoplamento microscópico. Antes da realização dos experimentos propostos, foi realizada uma caracterização sistemática do composto apreendido via cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas, espectrometria de massas com ionização por eletrospray, ressonância magnética nuclear de hidrogênio e cálculos teórico-computacionais com base na teoria do funcional da densidade, confirmando a presença de ADB-5’Br- BUTINACA impregnada em papel – sendo este o primeiro registro dessa substância apreendida no Estado do Rio de Janeiro. Na terceira parte, foram desenvolvidos métodos quimiométricos com base em análise de similaridade espectral, correlação estatística e análise de componentes principais, considerando-se os dados espectrais Raman de amostras apreendidas. Na análise de componentes principais foram investigadas técnicas de préprocessamento dos dados espectrais, sendo os melhores resultados obtidos com o uso combinado de normalização por variável padrão e derivada de segunda ordem. Neste procedimento, a projeção tridimensional dos dados evidenciou agrupamentos bem definidos associados aos padrões de ramificação estrutural. As metodologias propostas, aliadas ao uso de estatística descritiva, álgebra linear (com ênfase em vetores e matrizes), análise de sinais e estatística multivariada, mostraram-se eficazes na detecção de canabinoides sintéticos impregnados em papel com grande relevância para o uso em rotinas periciais.This work proposes an integrated approach based on vibrational spectroscopy for the detection of synthetic cannabinoids from the 1H-indazole-3-carboxamide class, found in paper matrices seized in forensic contexts. The focus lies on developing non-destructive analytical methodologies suitable for application in forensic examinations. The first stage involved the use of the MDMB-CHMINACA standard and the techniques of FTRaman (1064 nm), dispersive Raman (785 nm), and attenuated total reflectance infrared spectroscopy to obtain residual spectra through difference spectroscopy and direct analysis, enabling the identification of characteristic bands of the target class, even in complex matrices such as impregnated paper. A strategy based on minimizing the first derivative was applied to determine optimized scaling factors within specific fingerprint regions, refining the residual spectra and yielding good agreement with the reference spectra obtained from the pure compound in film form. In the second stage, the application of difference spectroscopy via FT-Raman was demonstrated for the detection of the synthetic cannabinoid in seized samples, comparing the results with those from direct analysis using dispersive Raman, and confirming the feasibility of FT-Raman even without microscope coupling. Prior to the proposed experimental procedures, systematic characterization of the seized compound was performed using gas chromatography–mass spectrometry, electrospray ionization mass spectrometry, proton nuclear magnetic resonance, and density functional theory calculations, confirming the presence of ADB-5’Br-BUTINACA on paper – the first report of this substance being seized in the state of Rio de Janeiro. In the third stage, chemometric techniques such as spectral similarity analysis, statistical correlation, and principal component analysis were applied to Raman spectra of seized samples, revealing a high degree of similarity with spectra of reference substances. In this analysis, different preprocessing techniques were tested, with the best results obtained by combining standard normal variate normalization and second-order derivative. The three-dimensional projection of the data revealed well-defined groupings associated with structural branching patterns. The methodologies proposed, combined with descriptive statistics, linear algebra (with emphasis on vectors and matrices), signal processing, and multivariate statistical analysis, proved effective for detecting synthetic cannabinoids impregnated in paper, with strong potential for use in forensic routine.154 f.Duarte, Lucas MattosFerreira, Gláucio BragaSantana, Antônio CarlosPinto, Christiane Beatrice DuyckMiranda, Fábio da SilvaFilgueiras, Paulo RobertoSilva, Luciano Segné Ferreira2025-09-17T15:58:06Z2025-09-17T15:58:06Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfSILVA, Luciano Segné Ferreira. Detecção de Canabinoides Sintéticos em Papel por Espectroscopia Vibracional : Aplicação ao Sistema 1H-indazol 3-carboxamida via Medição Direta, Diferença Espectral e Quimiometria . 2025. 154 f. Tese (Doutorado em Química) – Programa de Pós-Graduação em Química, Instituto de Química, Universidade Federal Fluminense, Niterói, 2025.https://app.uff.br/riuff/handle/1/40135ark:/87559/001300001c8hfCC-BY-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)instname:Universidade Federal Fluminense (UFF)instacron:UFF2025-09-17T15:58:07Zoai:app.uff.br:1/40135Repositório InstitucionalPUBhttps://app.uff.br/oai/requestriuff@id.uff.bropendoar:21202025-09-17T15:58:07Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) - Universidade Federal Fluminense (UFF)false |
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DETECÇÃO DE CANABINOIDES SINTÉTICOS EM PAPEL POR ESPECTROSCOPIA VIBRACIONAL: APLICAÇÃO AO SISTEMA 1H-INDAZOL-3-CARBOXAMIDA VIA MEDIÇÃO DIRETA, DIFERENÇA ESPECTRAL E QUIMIOMETRIA Silva, Luciano Segné Ferreira Novas Substâncias Psicoativas Química Forense Raman Infravermelho Análise de Componentes Principais Teoria do Funcional da Densidade Química analítica Espectroscopia (Química analítica) Quimiometria Química forense. New Psychoactive Substances Forensic Chemistry Raman Infrared Principal Component Analysis Density Functional Theory |
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