徐仿敏,李海波,魏萬里,王瑞花,劉凌云,李 強
(1.江蘇省江陰市公安局物證鑒定室,江蘇 江陰 214431;2.江蘇省常州市公安局物證鑒定所,江蘇 常州213003;3.江蘇省無錫市公安局物證鑒定所,江蘇 無錫 214001;4.公安部物證鑒定中心,北京 110038)
新精神活性物質(zhì)(New psychoactive substances,NPS)是指未被聯(lián)合國《1961年麻醉品單一公約》或《1971年精神藥物公約》管制,但可能會被濫用,并給公眾健康帶來威脅的精神活性物質(zhì)[1]。該類物質(zhì)亦被稱為策劃藥(Designer drug)、合法興奮劑(Legal highs)或?qū)嶒炇一衔铮≧esearch chemicals)等[2-5]。近年來,新精神活性物質(zhì)問題在全球范圍內(nèi)發(fā)展迅猛,根據(jù)聯(lián)合國毒品與犯罪問題辦公室(UNODC)最新監(jiān)測顯示,截止2020 年4 月,全球125 個國家和地區(qū)共報告出現(xiàn)1 004 種新精神活性物質(zhì)[6]。根據(jù)藥理作用可將NPS 分為6 大類,分別為興奮劑、合成大麻素受體激動劑、經(jīng)典致幻劑、合成阿片、催眠鎮(zhèn)靜劑和解離劑,其中報告最多的為興奮劑類,其次為合成大麻素受體激動劑和經(jīng)典致幻劑[6]。
合成大麻素受體激動劑主要以合成大麻素為主,是一系列作用于大麻素受體(CB1 受體和CB2 受體)的人工合成物質(zhì)。人工合成大麻素的最初目的是尋找治療疾病的藥物,但在21 世紀初,合成大麻素開始被不法分子用于娛樂,由于缺少對其藥理作用的研究,其對濫用者的健康構(gòu)成了嚴重威脅[7]。目前,世界各國加大對合成大麻素的打擊和管控力度,所以不法分子往往通過改變合成大麻素的結(jié)構(gòu)以逃避打擊和監(jiān)管,給合成大麻素的鑒定帶來了挑戰(zhàn)。合成大麻素的鑒定主要通過比較待測物與標準物質(zhì)的譜圖進行定性。然而,合成大麻素更新?lián)Q代迅速,相應(yīng)的標準物質(zhì)或化學對照品獲得困難。因此,需要對合成大麻素的質(zhì)譜碎裂特征進行研究歸納,為快速推測未知合成大麻素的結(jié)構(gòu)提供重要參考。
吲唑酰胺類合成大麻素是近年來出現(xiàn)較多的新一代合成大麻素,為了更好地鑒定該類物質(zhì),需要對其質(zhì)譜碎裂特征進行研究。目前對該類合成大麻素的分析表征主要采用氣相色譜-質(zhì)譜法(GCMS)、液相色譜-質(zhì)譜法(LC-MS)和核磁共振波譜法(NMR)等[8-16]。已有文獻采用超高效液相色譜-飛行時間質(zhì)譜法(UPLC-Q-TOF MS)對吲唑酰胺類合成大麻素的質(zhì)譜特征進行研究[17],但未見EI 質(zhì)譜特征的文獻報道。
本文主要對MDMB-CHMINACA、5F-AB-PINACA、5F-AMB、AB-CHMINACA、AB-FUBINACA、AB-PINACA、MDMB-FUBINACA、AMB-FUBINACA 和ADB-BUTINACA 等9 種吲唑酰胺類合成大麻素進行氣相色譜-質(zhì)譜分析,并對獲得的質(zhì)譜圖進行解析,歸納總結(jié)吲唑酰胺類合成大麻素在EI模式下的碎裂規(guī)律,以期為該類物質(zhì)的鑒定提供參考。
Trace1310-ISQ LT氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國ThermoFisher公司),甲醇(色譜純,J&K百靈威科技有限公司)。MDMB-CHMINACA、5F-AB-PINACA、5F-AMB、AB-CHMINACA、AB-FUBINACA、AB-PINACA、MDMB-FUBINACA、AMB-FUBINACA、ADB-BUTINACA 9種吲唑酰胺類合成大麻素由國家毒品實驗室提供,純度≥98%。
TG-5ms 色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25μm);柱溫:初始溫度80 ℃,保持1 min,以20 ℃/min 升至280 ℃,保持4 min;載氣:He(99.99%),流速:1.0 mL/min;進樣口溫度:280 ℃;進樣方式為不分流進樣。
傳輸線溫度:280 ℃;離子源溫度:300 ℃;EI源;電壓:70 eV;掃描范圍:45~450 amu;溶劑延遲:3.5 min;掃描模式:全掃描(Full scan)模式。
分別稱取9種吲唑酰胺類合成大麻素適量,用甲醇逐級稀釋配制成0.1 mg/mL的各對照品溶液。取繳獲的可疑液體適量,用乙酸乙酯稀釋配成樣品溶液,待測。
9種吲唑酰胺類合成大麻素的分子量、取代基團及GC-MS分析的保留時間如表1所示。
表1 9種吲唑酰胺類合成大麻素的化學結(jié)構(gòu)及保留時間Table 1 Structures and retention times of 9 indazole-3-carboxamide analogues synthetic cannabinoids
9種吲唑酰胺類合成大麻素的結(jié)構(gòu)較為相似,主體結(jié)構(gòu)均為吲唑環(huán),主要差別在于吲唑1號位的N上取代基R1不同,R1主要有丁烷基(—C4H9)、戊烷基(—C5H11)、5-氟戊烷基(—C5H10F)、環(huán)己烷甲基(—CH2—C6H12)和對氟芐基(—CH2—C6H4F)等取代基。與吲唑3號位酰胺基的N相連的取代基團R2和R3不同,R2主要有酰胺基(—CONH2)和甲酯羧基(—COOCH3),R3主要有異丙基(—CH(CH3)2)和叔丁基(—C(CH3)3)。吲唑酰胺類合成大麻素的結(jié)構(gòu)見圖1。
圖1 吲唑酰胺類合成大麻素的結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of indazole-3-carboxamide analogues synthetic cannabinoids
當R1和R2兩個取代基團相同時,R3取代基團由異丙基變?yōu)槭宥』?,保留時間會隨之延長。當R1和R3兩個取代基團相同時,R2取代基團由甲酯羧基變?yōu)轷0坊?,保留時間會隨之延長。當R2和R3兩個取代基團相同時,R1取代基團為戊烷基的保留時間<5-氟戊烷基<環(huán)己烷甲基<對氟芐基,R1為側(cè)鏈烷基的保留時間最短,側(cè)鏈鹵代烷基的保留時間次之,芳香基的保留時間最長。
9 種吲唑酰胺類合成大麻素的氣相色譜-質(zhì)譜圖見圖2。由圖可見,9 種吲唑酰胺類合成大麻素的分子離子峰均很小,但通過主要碎片離子可初步判斷該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征。
圖2 9種吲唑酰胺類合成大麻素的質(zhì)譜圖Fig.2 Mass spectra of 9 indazole-3-carboxamide analogues synthetic cannabinoids A:5F-AMB;B:ADB-BUTINACA;C:AB-PINACA;D:AMB-FUBINACA;E:MDMB-CHMINACA;F:MDMB-FUBINACA;G:5F-AB-PINACA;H:AB-CHMINACA;I:AB-FUBINACA
吲唑酰胺類合成大麻素的主要碎片離子是由吲唑3號位上酰胺鍵的C—N 斷裂和1 號位上C—N 鍵斷裂形成。由圖2 可知,9 種物質(zhì)的質(zhì)譜圖中均含有m/z為145 的碎片離子,這是由于上述物質(zhì)的主體結(jié)構(gòu)均含有3-羰基吲唑,該碎片離子是由于吲唑3 號位酰胺鍵的C—N 斷裂和1 號位C—N 鍵斷裂形成。因此,如果質(zhì)譜圖中含有m/z145,則可推斷該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)中含有3-羰基吲唑。
2.2.1 R1的碎裂規(guī)律 質(zhì)譜圖中的碎片離子可以反映1 號位取代基R1的取代情況,如AMB-FUBINACA、MDMBFUBINACA 和AB-FUBINACA 3 種物質(zhì)的質(zhì)譜圖中均含有m/z109、145、253 的碎片離子。這是因為3 種物質(zhì)的R1均為對氟芐基,屬于芳香取代基,在EI 轟擊過程中,芳香取代基的β鍵易斷裂形成芐基,芐基進一步擴環(huán)形成穩(wěn)定的卓鎓離子,所以質(zhì)譜圖中出現(xiàn)m/z109 表明R1的取代基為—CH2—C6H4F。m/z253 是3 種物質(zhì)在吲唑的3 號位酰胺鍵C—N 斷裂形成的吲唑羰基部分的碎片離子。在EI轟擊過程中,與1號位的C—N 鍵相比,3號位酰胺鍵的C—N 更容易斷裂,因此在質(zhì)譜圖中含有R1取代基的3-羰基吲唑碎片離子的離子豐度高于3-羰基吲唑的離子豐度。
5F-AMB 和5F-AB-PINACA 的質(zhì)譜圖中均含有m/z145、213、233 的碎片離子,這是因為兩種物質(zhì)的R1均為5-氟戊基,鹵代烷基的C—X 鍵容易斷裂,因此m/z213是由m/z233的1號位R1取代基中C—F鍵斷裂形成的碎片離子。
2.2.2 R2與R3的碎裂規(guī)律 9 種吲唑酰胺類合成大麻素中,R2取代基主要為—COOCH3和—CONH2,R3取代基主要為—CH(CH3)2和—C(CH3)3。因此,可組合成以下4 種類型合成大麻素:A 型:R2為—COOCH3,R3為—CH(CH3)2,以5F-AMB 為例;B 型:R2為—COOCH3,R3為—C(CH3)3,以MDMBCHMINACA 為例;C 型:R2為—CONH2,R3為—CH(CH3)2,以AB—FUBINACA 為例;D 型:R2為—CONH2,R3為—C(CH3)3,以ADB-BUTINACA為例。其可能的碎裂方式見圖3。
圖3 5F-AMB(A)、MDMB-CHMINACA(B)、AB-FUBINACA(C)和ADB-BUTINACA(D)可能的碎裂方式Fig.3 Proposed mass spectral fragmentation patterns of 5F-AMB(A),MDMB-CHMINACA(B),AB-FUBINACA(C)and ADB-BUTINACA(D)
R2和R3的取代基不同,其碎裂規(guī)律也不相同。由圖2 可知,5F-AMB 的質(zhì)譜圖中含有m/z304、249的碎片離子,m/z304是在電子轟擊過程中失去R2(—COOCH3,m/z59)形成。5F-AMB的R3取代基為—CH(CH3)2,根據(jù)麥氏重排規(guī)則,與吲唑相連的羰基的γ碳上有氫原子,γ氫原子會通過六元環(huán)中間體過渡轉(zhuǎn)移到氧原子上,同時β位C—N 鍵發(fā)生斷裂,發(fā)生A 類麥氏重排,形成m/z249 的碎片離子(見圖4)。因此,當R3取代基上有γ氫原子時,則會發(fā)生麥氏重排,形成相應(yīng)的碎片離子,其m/z比酰胺鍵的C—N 鍵斷裂形成碎片離子的m/z多16,AB-FUBINACA 的質(zhì)譜圖中m/z269是由麥氏重排產(chǎn)生。而當R3為—C(CH3)3時,其γ碳上無氫原子,不發(fā)生A 類麥氏重排,因此不能產(chǎn)生比酰胺鍵的C—N 鍵斷裂形成碎片離子的m/z多16的碎片離子。
圖4 麥氏重排機理Fig.4 Mechanism of McLafferty rearrangement
通過分析9 種物質(zhì)的質(zhì)譜圖發(fā)現(xiàn),當R2為—COOCH3時,質(zhì)譜圖中會出現(xiàn)[M-59]+、[M-56]+或[M-88]+的碎片離子,[M-59]+是由于分子離子失去1個—COOCH3形成,[M-56]+是由于分子離子發(fā)生B類麥氏重排,失去了C4H8形成,而[M-88]+是由于分子離子發(fā)生B類麥氏重排后,再失去1個—OCH3形成。當R2為—CONH2時,質(zhì)譜圖中會出現(xiàn)[M-44]+和[M-73]+的碎片離子,[M-44]+可能是由分子離子失去1個—CONH2形成,[M-73]+可能是分子離子發(fā)生B類麥氏重排同時失去—NH2形成。
綜上所述,吲唑酰胺類合成大麻素的EI質(zhì)譜具有一定的特征,m/z145是其特征碎片離子;如果質(zhì)譜圖中含有m/z109的碎片離子,表明該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)中含有氟芐基。吲唑酰胺類合成大麻素的特征碎片離子見表2。
表2 吲唑酰胺類合成大麻素的特征碎片離子Table 2 Characteristic fragment ions of the indazole-3-carboxamide analogues synthetic cannabinoids
2021 年7 月,某公安機關(guān)將繳獲的電子煙油送來要求檢驗是否含有合成大麻素成分,按照“1.3”進行樣品制備,并進行GC-MS分析,結(jié)果見圖5。通過NIST譜庫檢索,無匹配結(jié)果。
圖5 未知樣品的總離子流色譜圖(A)和質(zhì)譜圖(B)Fig.5 Total ion current chromatogram(A)and mass spectrum(B)of the unknown sample
按照本文總結(jié)的推斷方式進行分析,保留時間為13.23 min 的質(zhì)譜圖特征明顯,分子離子峰為m/z357,主要碎片離子為m/z301、298、269、213、145,存在[M-56]+、[M-59]+、[M-88]+、[M-144]+等碎片離子特征,推測其為吲唑酰胺類合成大麻素,可能的名稱為MDMB-4en-PINACA。經(jīng)與對照品比對,最終確認該電子煙油中存在MDMB-4en-PINACA成分。
吲唑酰胺類合成大麻素具有相似的主體結(jié)構(gòu),因此其EI 質(zhì)譜特征、碎裂規(guī)律和碎片離子具有高度的相似性。本文主要對吲唑酰胺類合成大麻素的EI 質(zhì)譜特征進行總結(jié),通過對主要碎片離子的碎裂規(guī)律進行分析,可以區(qū)分主體結(jié)構(gòu)中存在的不同取代基團,進而推斷出未知樣品可能的化學結(jié)構(gòu)。由于吲哚酰胺類合成大麻素與吲唑酰胺類合成大麻素的結(jié)構(gòu)非常相似,因此本文總結(jié)的特征也適用于吲哚酰胺類合成大麻素。目前合成大麻素的結(jié)構(gòu)更新較快,標準譜庫及對照品更新滯后。因此,對于可疑樣品,在標準譜庫無法匹配、缺少對照品的情況下,可使用本文總結(jié)的規(guī)律進行分析,推測可疑樣品可能的結(jié)構(gòu),再進行確證分析。