Gamma-Butyrolacton

γ-Butyrolacton, auch Gamma-Butyrolacton oder GBL genannt, ist das Lakton der 4-Hydroxybuttersäure (GHB) und wird hauptsächlich als Lösungsmittel in der Industrie und als Ausgangsstoff zur Herstellung von Pharmazeutika und Chemikalien eingesetzt. Daneben dient es als Prodrug des Betäubungsmittels GHB; in Deutschland wird die Abgabe von GBL daher durch das sogenannte Monitoring (Name für freiwillige Selbstkontrolle der Händler und Hersteller) überwacht.

Inhaltsverzeichnis

1 Vorkommen
2 Gewinnung
3 Eigenschaften
- 3.1 Physikalische Eigenschaften
- 3.2 Chemische Eigenschaften
4 Verwendung
- 4.1 Industrie
- 4.2 Droge
5 Biologische Bedeutung
6 Sicherheitshinweise
7 Nachweis
8 Rechtliche Situation
9 Quellen
10 Weblinks

[Bearbeiten] Vorkommen

In der Natur kommt GBL in Reinform nicht vor. Es wird aus Bernsteinsäure synthetisiert.

[Bearbeiten] Gewinnung

Bei der Synthese von GBL wird zuerst Maleinsäure zu Bernsteinsäure umgesetzt, aus der GBL synthetisiert werden kann. ^[1] Die jährlich in Deutschland verbrauchte Menge GBL beträgt über 1000 Tonnen, da GBL als Ausgangsstoff für viele andere Dinge dient (siehe Verwendung).

Darüber hinaus kann GBL auch durch die Veresterung von 4-Hydroxybuttersäure im sauren Milieu synthetisiert werden. Umgekehrt wird 4-Hydroxybuttersäure durch die Verseifung von GBL in basischem Milieu synthetisiert.

[Bearbeiten] Eigenschaften

[Bearbeiten] Physikalische Eigenschaften

GBL ist eine bei Raumtemperatur farblose Flüssigkeit mit schwachem Eigengeruch.

Die Schmelztemperatur von γ-Butyrolacton liegt bei -43,5°C, der Siedepunkt bei 206°C. Zusammen mit Wasserdampf ist GBL flüchtig bei Temperaturen, die unter dem eigentlichen Siedepunkt von GBL liegen. Der Flammpunkt und die Zündtemperatur liegen bei 100 beziehungsweise 455°C. Die Dichte von GBL beträgt 1,128 g/cm³.

Löslich ist Gamma-Butyrolacton in jedem Verhältnis mit Wasser, Methanol, Ethanol, Aceton, Ether, Dichlormethan, Toluol und Propylenglykol. Allerdings ist die Löslichkeit von GBL in aliphatischen Kohlenwasserstoffen stark begrenzt.

Die Viskosität von GBL ist relativ gering und mit Wasser vergleichbar.

[Bearbeiten] Chemische Eigenschaften

GBL ist eine Lewis-Säure und reagiert daher sauer, obwohl es kein saures Proton besitzt. In wässriger Lösung ist der pH-Wert etwa 4. Heftige Reaktionen finden statt mit konzentrierten Alkalien und Oxidationsmitteln. Darüber hinaus löst GBL viele Kunststoffe, wie zum Beispiel Polystyrol oder Polyethylenterephthalat auf.

EDIT: Durch die Carbonylgruppe sind die Protonen in Alphastellung sehr wohl acide, lassen sich wie die meisten "aciden" C-H's nur mit sehr starken (und nicht-nukleophilen) Basen abspalten. Der leicht saure pH-Wert der wässrigen Lösung dürfte durch partielle Hydrolyse (Bildung freier 4-HydroxybutterSÄURE) zustande kommen. Diese Esterspaltung (hier Ringöffnung) wird durch Umsetzung mit Alkalien (allg. Nukleophilen) forciert. Hierbei reagiert GBL im Sinne einer Lewis-Säure (Elektrophil), dies ist jedoch nicht die unmittelbare Ursache für die Acidität einer wässrigen Lösung /EDIT

[Bearbeiten] Verwendung

[Bearbeiten] Industrie

GBL ist ein weit verbreitetes Lösungsmittel in der Industrie und wird auch als Farbentferner, Graffitientferner, Reinigungsmittel und Nagellackentferner verwendet. Darüber hinaus dient es auch als Ausgangsstoff zur Herstellung von Pharmazeutika und Chemikalien für die Landwirtschaft.

Für die chemische Industrie ist GBL unersetzlich, was der wesentliche Grund dafür ist, dass es im Gegensatz zu GHB kein illegales Betäubungsmittel ist. GBL wird seit dem Verbot von GHB als Droge missbraucht, da es eine ähnliche Wirkung hervorruft und dient auch als Grundstoff für die Herstellung von GHB.

[Bearbeiten] Droge

GBL induziert bei oraler Aufnahme geringer Mengen (< 2 ml) einen Rausch, der partiell dem Alkoholrausch ähnelt, wobei die Dosierung aber entscheidend für die Wirkung ist. Höhere Dosen (welche nur wenig über der berauschenden Dosis liegen können) führen zu einem narkotischen Zustandsbild. GBL kann bei chronischem Abusus zu einer körperlichen und psychischen Abhängigkeit führen. Todesfälle durch Monokonsum von GBL sind bisher nur vereinzelt bei extremen Überdosierungen und bei Behandlungsfehlern vorgekommen. Besonders gefährlich ist jedoch der Mischkonsum mit Downern, z. B. Alkohol oder Heroin.

[Bearbeiten] Pharmakokinetik

GBL wird im Blut durch die 1,4-Lactonase zu GHB hydrolysiert. GBL wird nach oraler Einnahme schneller resorbiert als GHB, so dass der Plasmaspiegel von GHB bei der Einnahme von GBL schneller ansteigt als bei Einnahme von GHB selbst. Die Plasmahalbwertszeit von GBL beträgt auf Grund rascher Metabolisierung zu GHB weniger als 60 Sekunden, das heißt fünf Minuten nach der Einnahme von GBL sind im Körper noch etwa 3 % des Gamma-Butyrolactons vorhanden.

GBL wird komplett zu GHB umgewandelt, letzteres ist maximal zwölf Stunden via GC-MS (Kopplung eines Gas-Chromatographiegerätes [GC] mit einem Massenspektrometer [MS]) im Urin nachweisbar und wird primär durch Alkoholdehydrogenase (ADH)/Aldehyddehydrogenasen (ALDH) im Körper zu Bernsteinsäure metabolisiert, welche ihrerseits in den Citratzyklus übergeht. Als Abbauprodukte bleiben letztlich nur Kohlenstoffdioxid und Wasser. Zu geringen Teilen entstehen auch Metabolite durch Beta-Oxidation, welche renal ausgeschieden werden.

[Bearbeiten] Wirkung

GBL wird meist oral konsumiert, wodurch die rauschinduzierende Wirkung nach etwa zehn bis zwanzig Minuten eintritt, manchmal auch früher. Abhängig von der Dosierung wirkt GBL entweder als Entaktogen oder Sedativum. Die Wirkung entspricht (pharmakodynamisch) der von GHB. Es können Euphorie, Schwindel, Somnolenz, Narkose oder Koma eintreten. Das Gefährdungspotenzial liegt dabei in der Dosierung, da GBL individuell unterschiedlich wirksam ist. Die Dosierung ist abhängig von dem Gewicht, dem Geschlecht, dem Mageninhalt und weiteren Faktoren.

Die meisten Konsumenten spüren ab 1,0 ml eine deutliche Wirkung beginnend mit Euphorie. Diese Euphorie verstärkt sich bis etwa 1,7 ml, danach treten Schwindel und Übelkeit auf. Ab 2,0 ml treten Somnolenz, manchmal auch Kopfschmerzen ein. Wird deutlich mehr als 2,0 ml GBL eingenommen, so tritt die narkotische Wirkung in den Vordergrund. Mehr als 3,0 ml führen im Allgemeinem zu einem komatösen Schlaf, der jedoch häufig ohne Schäden überstanden wird, aber auch tödlich enden kann.

Wichtig ist zu wissen, dass die Verträglichkeit von GBL sehr stark variiert und von den oben genannten Faktoren abhängig ist. So ist es möglich, dass für einige Konsumenten eine Dosis von 1,5 ml eine Überdosierung darstellt, während andere Personen bei einer solchen Dosis keine Wirkung bemerken. Dies ist individuell verschieden.

[Bearbeiten] Mischkonsum

In Kombination mit Alkohol, atemdepressiv wirkenden Medikamenten oder Benzodiazepinen kann es zu Übelkeit und Erbrechen kommen, was durch die narkotisierende Eigenschaft der Droge zum Erstickungstod führen kann. Außerdem können lebensbedrohliche Atemdepressionen und Herzrhythmusstörungen auftreten.

Wegen der einschläfernden Wirkung wird der Zustand der betroffenen Person von Sanitätern und Helfern oft falsch eingeschätzt. Meist wird eine Überdosierung von Benzodiazepinen vermutet, so dass oft eine intensivmedizinische, symptomatische Behandlung (unter Umständen auch die zusätzliche Gabe von Flumazenil) vorgenommen wird.

[Bearbeiten] Schäden durch Dauerkonsum

In Einzelfällen kann bei entsprechender Prädisposition ein Entzug von akuten psychotischen Symptomen (Wahnvorstellungen, Wahrnehmungsstörungen, Depersonalisierung, Derealisation, teils auch Dissoziation) begleitet werden, die je nach Intensität klinischer Hilfe bedürfen. Bei monatelangem Dauerkonsum von unzureichend verdünntem GBL kann es zu einer Schädigung des Zahnschmelzes kommen, die sich dadurch bemerkbar macht, dass sich die Zähne empfindlich anfühlen. Unverdünntes GBL reagiert mit dem Zahnschmelz, da es CH-reaktiv ist auf Grund des DOBI- und des ringgebundenen Sauerstoffs. Der Zahnschmelz besteht aus Hydroxylapatit und Fluorapatit, wobei Hydroxylapatit eine CA5-Verbindung ist, d. h. der Zahnschmelz enthält viel Calcium. Aus diesem Grund besteht eine erhöhte Reaktivität des GBL mit dem Zahnschmelz, die allerdings nur bei Dauerkonsum von unzureichend verdünntem GBL eine Gefahr für den Konsumenten darstellt.

Des Weiteren berichten Dauerkonsumenten auch von Magenproblemen, die direkt nach der Einnahme von GBL verstärkt auftreten. Außerdem werden neben der Magenschleimhaut die Speiseröhre und Dick- und Dünndarmzellen angegriffen und die Wundheilung ist verzögert. Dies ist so, da sich im Körper von Dauerkonsumenten vermehrt das Enzym 1,4-Lactonase befindet, welches GBL in GHB umwandelt. Dieses Enzym muss sich allerdings wieder zurückbilden, indem es 6-Phosphogluconolacton und Wasser katalysiert. Diese Katalyse funktioniert aber nicht mehr richtig, was bei extremen Dauerkonsum zu den oben genannten Problemen führt.

Möglicherweise sind noch andere Enzyme an der Katalyse und Organe am Metabolismus beteiligt; dies ist allerdings noch nicht abschließend geklärt.

Eine weitere Gefahr stellen Verunreinigungen im GBL durch Schwermetalle dar, vor allem da nur in sehr seltenen Fällen analysenreines GBL konsumiert wird und meistens das so genannte Industrie-GBL mit einer Reinheit von 99,92 bis 99,97 %. Inwiefern sich der geringe Anteil an Schwermetallen auf Konsumenten negativ auswirken kann, ist allerdings unklar und wissenschaftlich nicht erforscht.

Beim Absetzen von GBL nach langfristigem Gebrauch stellen sich Entzugsbeschwerden ein, welche qualitativ denen bei Benzodiazepinen gleichen, jedoch in Intensität und Dauer (zwölf bis 96 Stunden) nicht das Ausmaß erreichen. Charakteristisch sind Schlaflosigkeit, enormes Schwitzen, Muskelzittern und psychomotorische Unruhe, Aggressivität, Angstzustände und andere körperliche Beschwerden wie zum Beispiel Durchfall oder Übelkeit.

Ansonsten könnten noch weitere Schäden durch GBL-Konsum auftreten, die allerdings nicht für Gelegenheits-, sondern für Dauerkonsumenten eine Rolle spielen könnten. Vor allem das Fehlen empirischer Studien an Menschen lässt es nicht zu, allgemeine Aussagen über die Schädlichkeit von GBL bei Dauerkonsum zu folgern. Daher ist vom Konsum, obgleich geringe Mengen keine akuten Schäden hervorrufen, abzuraten.

[Bearbeiten] Toxizität

Die Toxizität von GBL wurde auf Grund seiner vielfältigen Verwendung in der chemischen Industrie, unter anderem auch bei der Produktion von Lebensmitteln, recht eingehend erforscht. Tierversuche haben ergeben, dass GBL innerhalb weniger Minuten zu GHB metabolisiert wird und binnen zwei bis drei Stunden als CO2 mit der Atemluft wieder ausgeschieden wird. LD50-Werte bei einmaliger Verabreichung von GBL für Mäuse liegen im Bereich zwischen 0,5 und 1,8 g/kg Körpergewicht. Mehrmonatige Verabreichungen an Tiere in kleineren Dosierungen sind schadlos überstanden worden. Männliche Ratten, denen über Monate GBL verabreicht wurde, hatten interessanterweise eine höhere Lebenserwartung im Vergleich zur Kontrollgruppe ^[2]. GBL ist weder gentoxisch noch krebserregend.

[Bearbeiten] Biologische Bedeutung

GBL ist weder für Menschen noch für Pflanzen oder Tiere von Bedeutung.

[Bearbeiten] Sicherheitshinweise

GBL ist eine Schleimhaut reizende, gesundheitsschädliche Substanz. Daher müssen beim Arbeiten mit GBL eine Schutzbrille und Schutzhandschuhe getragen werden. Mit GBL verunreinigte Kleidung muss sofort entfernt werden. Des Weiteren muss beim Arbeiten mit GBL für eine gute Belüftung gesorgt werden. Nach Hautkontakt müssen betroffene Stellen mit Seife und Wasser gründlich abgewaschen werden. Nach Augenkontakt muss das betroffene Auge mindestens 15 Minuten mit fließendem Wasser gespült werden und anschließend ein Augenarzt aufgesucht werden. Wird GBL versehentlich verschluckt, muss der Mund sofort mit Wasser gespült und reichlich Wasser nachgetrunken werden.

Brennendes GBL kann mit Wasser, Trockenlöschmitteln, Schaum und Kohlenstoffdioxid gelöscht werden, wobei Chemikalienschutzkleidung getragen werden muss. Kontaminiertes Löschwasser muss getrennt gesammelt werden und darf nicht in die Kanalisation gelangen.

GBL muss an einem gut belüfteten Ort und getrennt von Alkalien und basenbildenden Substanzen gelagert werden.

[Bearbeiten] Nachweis

GBL kann auf Grund seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften von anderen Stoffen unterschieden werden.

Nachweisen könnte man GBL beispielsweise daran, dass es wie viele andere Lösungsmittel Polystyrol auflöst, aber auch an der stark exothermen Reaktion mit Alkalimetallhydroxiden. Ob es sich tatsächlich um GBL handelt, lässt sich im Zweifelsfall anhand der Siedetemperatur bestimmen.

[Bearbeiten] Rechtliche Situation

GBL ist nicht im Betäubungsmittelgesetz aufgeführt, doch wird die Abgabe in Deutschland größtenteils durch die Vertreiber überwacht (Monitoring). Der Besitz ist nicht strafbar, ist aber durch das ChemG und die GefStoffV geregelt. Strafbar ist der Missbrauch von GBL zur Synthese von GHB. In den letzten Jahren war ein Anstieg des GBL-Konsums zu beobachten auf Grund des Verbots von GHB.