云南邊境緝獲甲基苯丙胺樣本合成模式識別

張文競，廖泫棟，徐曼曼，李 虹,*，趙海清，謝顏明

（1.昆明醫(yī)科大學(xué)法醫(yī)學(xué)院，昆明 650500；2. 毒品分析及禁毒技術(shù)公安部重點(diǎn)實(shí)驗室，昆明 650228；3. 臨滄市公安局，云南 臨滄 677000；4.普洱市公安局，云南 普洱 665002）

甲基苯丙胺（methamphetamine, MA）俗稱“冰毒”。在毒品問題全球化大背景下，制毒販毒問題突出，毒品濫用問題嚴(yán)重，新型毒品對社會的危害日益加劇。相對傳統(tǒng)毒品來說，新型毒品具有危害性大、隱蔽性強(qiáng)的特點(diǎn)，呈現(xiàn)出吸毒數(shù)量龐大、制毒活動猖獗和替代速度加快等發(fā)展趨勢。近年來，國際、國內(nèi)毒情繼續(xù)惡化，甲基苯丙胺濫用人數(shù)正迅猛上升，已成為當(dāng)今世界上危害最大的毒品之一。由于我國是化工原料生產(chǎn)大國，易制毒化學(xué)品極易流入不法商販的手中變成制造毒品的前體、原料和化學(xué)助劑[1]。目前我國地下非法加工廠主要以麻黃堿和1-苯基-2-丙酮（簡稱P2P）為原料合成甲基苯丙胺[2]。通過分析甲基苯丙胺樣品的特征雜質(zhì)成分推斷甲基苯丙胺的合成模式，可對不同案件繳獲樣品間關(guān)聯(lián)程度進(jìn)行推測，為毒品合成原料的管理及毒品案件的偵查提供技術(shù)支持，對公安部門打擊非法制毒、販毒具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 儀器與材料

1.1.1 樣品來源

實(shí)驗樣品均來自云南省在2011～2012年繳獲的由“金三角”走私入境的甲基苯丙胺，共計11份，由云南省公安廳禁毒總隊提供。

1.1.2 試劑

pH8.2磷酸緩沖液、乙酸乙酯、無水乙醇（均為分析純，乙酸乙酯：購自北京賽林格公司）。

1.1.3 儀器設(shè)備

Varian 3900/2100T氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀；頂空微循環(huán)固相微萃取裝置（自制）；頂空微循環(huán)固相微萃取柱（吉林省興科利民科技開發(fā)有限公司）。

1.2 實(shí)驗方法

1.2.1 樣品制備

分別稱?。?00±5） mg甲基苯丙胺樣品溶于1 mL無水乙醇超聲溶解，放入微循環(huán)頂空固相富集裝置與吸附柱聯(lián)接，密封后在110 ℃加熱循環(huán)提取30 min，自然冷卻至室溫，取出固相微萃取柱中的吸附質(zhì)放入小試管內(nèi)加入0.2 mL的乙酸乙酯，提取液供GC/MS分析。

1.2.2 色譜條件

色 譜柱：DB-5MS，30 m×0.25 mm×1.0 μm；柱箱采用程序升溫，初始溫度50 ℃，然后以10 ℃ /min 升溫至 280 ℃，保持 10 min；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；傳輸線溫度：280 ℃；離子源溫度：150 ℃；電離方式：EI；掃描范圍：33～400m/z；進(jìn)樣方式: 無分流進(jìn)樣；進(jìn)樣體積：1 μL；載氣：He；恒定流速：1 mL/min。

1.2.3 合成模式識別計算機(jī)檢索方法的建立

在模式識別中數(shù)據(jù)庫分為三級管理，第一級判別主要合成路線，可產(chǎn)生三種結(jié)果，即麻黃堿路線和P2P路線的兩條主要路線。第二級根據(jù)特有雜質(zhì)判別子路線，即麻黃堿路線中四條子路線（直接還原法、Nagai法、Rosenmend法、Emde法）和P2P路線中兩條子路線（Leuckart法、還原胺法）[3]。第三級聚類分析，對特定樣品測試結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，與數(shù)據(jù)庫原有數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和歸類或兩個以上的樣品進(jìn)行相關(guān)性檢驗。合成模式識別計算機(jī)檢索方式框架如圖1所示。

圖1 合成模式識別計算機(jī)檢索方式框架圖Fig.1 The diagram of computer retrieval mode to recognize the MA's synthetic pattern

1.2.4 合成模式識別方法

綜合文獻(xiàn)報道，甲基苯丙胺各合成路線特有雜質(zhì)如下：1）Emde路線：合成甲基苯丙胺時特有雜質(zhì)是氯代麻黃堿、未知化合物1（基峰m/z58）和未知化合物2（基峰m/z120）[4]；2）Rosenmend法：特定判別物質(zhì)是1-二甲基胺-1-苯基-2-氯丙烷；3）Nigai法：特定判別物質(zhì)是1,3-二甲基-2-苯基萘和1-苯甲基-3-甲基苯[5-6]；4）直接還原法：唯一特定副產(chǎn)物是1-(1’,4’-環(huán)已二烯)-2-甲胺基丙烷(CMP)[5]，在色譜圖上的一個顯著特征是雜質(zhì)峰的數(shù)目相對較少；5）Leuckart法：標(biāo)志性雜質(zhì)是反應(yīng)過程中的中間體N-甲?；谆奖?；6）還原胺法：唯一特定雜質(zhì)是原料中的甲胺，由于易揮發(fā)，很難檢出。因P2P路線的粗產(chǎn)品是利用乙醚進(jìn)行重結(jié)晶，而不經(jīng)回流過程，所以在未檢出N-甲酰基甲基苯丙胺和N,N-二-(β-苯基異丙基)胺時可認(rèn)定是利用還原胺路線合成。

2 結(jié)果與討論

2.1 GC/MS分析結(jié)果

在甲基苯丙胺樣品中雜質(zhì)的來源主要有兩個方面，一是在合成的過程中，主要來自未完全反應(yīng)的原料和反應(yīng)過程中產(chǎn)生的中間體和副產(chǎn)物；二是在GC/MS分析時在進(jìn)樣口氣化時的產(chǎn)物。所以在目標(biāo)化合物選擇時遵循在多次分析中峰面積相對穩(wěn)定的原則。對11例甲基苯丙胺樣品進(jìn)行GC/MS分析，選擇穩(wěn)定性好的22個雜質(zhì)[7]，雜質(zhì)名稱、保留時間及分布情況見表1，檢出的未知化合物的質(zhì)譜圖見圖2。據(jù)國內(nèi)外對甲基苯丙胺的特征性雜質(zhì)研究表明，以麻黃堿為合成原料采用Emde法生產(chǎn)時，生產(chǎn)過程中將麻黃堿轉(zhuǎn)變成氯代麻黃堿、未知化合物1和未知化合物2[8]，所以氯代麻黃堿、未知化合物1和未知化合物2是利用Emde法合成甲基苯丙胺時特有雜質(zhì)，在樣品中只要檢出三個雜質(zhì)中的任意兩個或三個就可以判定該樣品是利用Emde法合成，其中檢出未知化合物1時利用價值最高。又由于中間體氯代麻黃堿穩(wěn)定性低，在高溫高壓條件下經(jīng)過分子內(nèi)關(guān)環(huán)反應(yīng)生成1,2-二甲基-3-苯基氮丙啶，這種雜質(zhì)是利用其它原料合成甲基苯丙胺時不會產(chǎn)生的[9-10]?！敖鹑恰边^境甲基苯丙胺樣品檢出1,2-二甲基-3-苯基氮丙啶，同時檢出氯代麻黃堿和其它麻黃堿合成甲基苯丙胺時的副產(chǎn)物，可認(rèn)為“金三角”過境甲基苯丙胺主要是利用麻黃堿為原料的Emde路線合成。

實(shí)驗中發(fā)現(xiàn)“金三角”過境甲基苯丙胺一個顯著的特征是保留時間小于甲基苯丙胺的小分子雜質(zhì)峰的數(shù)目相對較多，保留時間大于甲基苯丙胺的雜質(zhì)相對較少（圖3）。這與初始原料密切相關(guān)，利用麻黃堿為原料時，反應(yīng)主要發(fā)生在羥基被還原的過程中，出現(xiàn)雜質(zhì)的分子量大于或接近甲基苯丙胺，在GC分析中表現(xiàn)出保留時間大于甲基苯丙胺。決定雜質(zhì)種類的另一個重要因素是提純的方法，利用鹽析的方法，含氮原子的雜質(zhì)會大量進(jìn)入最后產(chǎn)品，利用蒸餾的方法進(jìn)行提純，雜質(zhì)主要是小分子量的雜質(zhì)。而值得注意的是在許多樣品中檢出N－甲酰基麻黃堿，所以有理由認(rèn)為初始原料中的麻黃堿不是天然麻黃堿而是人工合成麻黃堿。另一點(diǎn)值得注意的是在許多樣品中檢出甲苯和二甲苯的三個同分異構(gòu)體，這說明在合成的過程中有可能使用了汽油代替有機(jī)溶劑，使用汽油的目的有兩個，一是價格便宜、二是可以逃避監(jiān)管。

表1 11份甲基苯丙胺樣品中主要雜質(zhì)分布情況Table 1 The distribution of main impurities from 11 samples of methamphetamine

圖2 存在于“金三角”過境甲基苯丙胺樣品中的未知物MS圖（左：未知化合物1；右：未知化合物2）Fig.2 Mass spectrogram of the unknown in the “Golden Triangle”transboundary methamphetamine

圖3 “金三角”過境甲基苯丙胺雜質(zhì)分布圖Fig.3 Impurity pro fi le of the “Golden Triangle”transboundary methamphetamine

2.2 樣品間相關(guān)性檢驗

相關(guān)性檢驗在毒品犯罪調(diào)查中是一個很重要的方法。在對某個樣品進(jìn)行相關(guān)性檢驗時需要有一個相對標(biāo)準(zhǔn)，在此項中，我們?nèi)藶檫x擇1號樣品作為標(biāo)準(zhǔn)，所有樣品以此為基準(zhǔn)利用歸一化法和校準(zhǔn)峰面積法進(jìn)行分類，在這個分類基礎(chǔ)上再進(jìn)行相關(guān)性檢驗。在11個樣品中由于2號樣品與其它樣品相比在雜質(zhì)種類和數(shù)量方面存在明顯差異故不納入相關(guān)性檢驗。

2.2.1 目標(biāo)化合物的選擇

在色譜圖中以甲基苯丙胺為中心，在±10 min內(nèi)選擇8～12個色譜峰面積相對穩(wěn)定的雜質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性檢驗。色譜峰面積相對穩(wěn)定性是通過對同一樣品多次分析考察后得到。實(shí)驗不選擇峰面積特別大的雜質(zhì)作為目標(biāo)化合物，因為一個極大值的引入會削弱多個較小值的貢獻(xiàn)率。

在其它甲基苯丙胺樣品分析中最具代表性的雜質(zhì)是苯丙胺和二甲基苯丙胺。但是在云南省查獲的甲基苯丙胺樣品中，這兩個雜質(zhì)可以作為標(biāo)志性化合物，卻因以下原因不能納入相關(guān)性檢：1）在多數(shù)樣品中苯丙胺是以不能完全分離的光學(xué)異構(gòu)體存在，無法獲得穩(wěn)定的峰面積；2）二甲基苯丙胺在色譜分析中出現(xiàn)在不能完全分離的兩個光學(xué)異構(gòu)體中間同樣無法獲得穩(wěn)定的峰面積。

2.2.2 保留時間的校準(zhǔn)

保留時間的校準(zhǔn)是減少實(shí)驗室間和實(shí)驗室內(nèi)誤差的一個重要方法，通常是利用內(nèi)標(biāo)物進(jìn)行。在合成模式識別中，雜質(zhì)各類較多，由于加入的內(nèi)標(biāo)物一般濃度較大，在氣相色譜分析中峰形較寬，容易對保留時間相近的雜質(zhì)產(chǎn)生掩蔽。因此我們設(shè)想能否在樣品本身中選擇參照物，既減少操作又簡便易行。參照物選擇應(yīng)遵照以下原則：1）存在于所有的甲基苯丙胺樣品中，濃度適中；2）在氣相色譜圖中容易識別，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)容易獲得；3）在氣相色譜圖中分布合理。在所有的雜質(zhì)中符合這三條原則的只有苯丙胺和二甲基苯丙胺，對保留時間小于甲基苯丙胺的雜質(zhì)利用苯丙胺進(jìn)行校準(zhǔn)，保留時間大于甲基苯丙胺的雜質(zhì)利用二甲基苯丙胺進(jìn)行校準(zhǔn)，公式如下：

表2是五個不同批次樣品由不同的操作者在不同時間獲得的RTC。

2.2.3 歸一化法和校準(zhǔn)峰面積法

歸一化法是最簡單的數(shù)據(jù)處理方法，可以利用列表和做圖的方法，適用于對合成方法不同和濃度差異較大的樣品進(jìn)行比較，表3給出樣品加入缺省值的校準(zhǔn)峰面積歸一化數(shù)據(jù)表。

表2 五個不同批次樣品由不同的操作者在不同時間獲得的RTCTable 2 RTCs from fi ve samples of different batches tested by different operators at different time

表3 1號、3～11號樣品校準(zhǔn)峰面積歸一化處理后數(shù)據(jù)Table 3 Data from the corrected peak areas of sample 1, 3～11 by unitary processing

2.2.4 相關(guān)性分析方法

已有多種相關(guān)性分析方法在毒品相關(guān)性檢驗中得到應(yīng)用，根據(jù)文獻(xiàn)綜述并結(jié)合實(shí)驗結(jié)果，在此項研究中選用歐氏距離、曼哈頓距離、皮爾遜相關(guān)系數(shù)、正弦平方公式4種方法進(jìn)行相關(guān)性分析。本次實(shí)驗選擇1號樣品作為標(biāo)準(zhǔn)，利用雜質(zhì)峰面積的百分含量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表4。

表4 所選樣品聚類分析數(shù)據(jù)表Table 4 Data from cluster analysis into the selected samples

3 結(jié)論

本文通過特定雜質(zhì)和相關(guān)雜質(zhì)的分析，可初步判定云南過境甲基苯丙胺主要是以人工合成麻黃堿為原料，采用Emde法生產(chǎn)。除2號、11號樣品外，其他樣品有利用汽油代替有機(jī)溶劑的可能性。通過GC/MS 技術(shù)對毒品中共存雜質(zhì)進(jìn)行分析，利用合成模式計算機(jī)檢索方法推斷的樣品間關(guān)聯(lián)性信息有助于協(xié)助查找毒品犯罪的源頭和流通過程，可為緝毒案件的偵破提供可靠依據(jù)。