芬太尼類新精神活性物質(zhì)的 質(zhì)譜特征研究

錢振華， 李 彭，鄭 琿， 劉翠梅

(1.公安部物證鑒定中心，北京 100038；2.公安部禁毒情報(bào)技術(shù)中心，北京 100193)

目前，全球范圍內(nèi)新精神活性物質(zhì)的制造、販賣、走私、濫用問題越來越突出，已成為國際禁毒領(lǐng)域公認(rèn)的難題。合成阿片類物質(zhì)是新精神活性物質(zhì)其中的一類，主要由芬太尼及其類似物組成[1]。芬太尼于1959年首次合成，為阿片受體激動劑，是臨床應(yīng)用廣泛的新型強(qiáng)效鎮(zhèn)痛和麻醉藥物，具有起效快、作用強(qiáng)、不良反應(yīng)少等特點(diǎn)。以芬太尼為先導(dǎo)化合物，通過結(jié)構(gòu)改造和構(gòu)效關(guān)系研究，設(shè)計(jì)合成并篩選得到了一系列活性更高的芬太尼類衍生物[2-12]，這類物質(zhì)以N-[1-(2苯乙基哌啶)]-N-苯基酰胺為母體結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行多個位置的取代。在芬太尼類藥物研發(fā)的同時(shí)，該類藥物的濫用問題也越來越嚴(yán)重。由于芬太尼類物質(zhì)的前體物質(zhì)及設(shè)備較易獲得，合成工藝簡單，導(dǎo)致生產(chǎn)該類物質(zhì)的地下加工廠顯著增多。自2014年以來，大量芬太尼及通過對芬太尼的丙酰基鏈進(jìn)行修飾或取代得到的類似物涌入新精神活性物質(zhì)市場[13-17]，通常被偽裝成海洛因或者處方藥(如羥考酮)進(jìn)行出售，在全球尤其是北美，已引起數(shù)百起致死案例[18-26]。

目前，聯(lián)合國已列管15種芬太尼類物質(zhì)；我國共列管23種芬太尼類物質(zhì)，其中2013年版《麻醉藥品和精神藥品目錄》中列管13種，《非藥用類麻醉藥品和精神藥品列管辦法》中列管10種。在列管的23種芬太尼類物質(zhì)中，芬太尼、瑞芬太尼、舒芬太尼可作為藥品使用，其余20種無醫(yī)療用途。芬太尼類物質(zhì)的藥效很強(qiáng)，其對阿片受體的激動能力超過海洛因。國家食品藥品監(jiān)督管理總局2004年10月發(fā)布的《非法藥物折算表》和國家禁毒辦印發(fā)的《104種非藥用類麻醉藥品和精神藥品管制品種依賴性折算表》中，1 g芬太尼相當(dāng)于40 g海洛因，1 g其他芬太尼類物質(zhì)相當(dāng)于1.25～66.8 g海洛因。

2015～2016年，我國在新精神活性物質(zhì)市場上共查獲乙酰芬太尼、芬太尼、丁酰芬太尼、戊酰芬太尼、3-甲基丁酰芬太尼、丙烯酰芬太尼、4-氟異丁酰芬太尼、呋喃芬太尼等共8種芬太尼類物質(zhì)。本研究擬采用氣相色譜-質(zhì)譜(GC/MS)法和超高效液相色譜-串聯(lián)四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜(UPLC-Q-TOF MS)法分析這8種物質(zhì)，并對獲得的質(zhì)譜圖進(jìn)行解析，探討其在電子轟擊源(EI)和電噴霧正離子碰撞誘導(dǎo)解離模式下的分子裂解機(jī)理，希望為快速鑒定芬太尼類新精神活性物質(zhì)提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

QP-2010 ultra氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：日本島津公司產(chǎn)品；Acquity UPLC I-Class超高效液相色譜儀：美國Waters公司產(chǎn)品；Q-TOF MS 5600高分辨四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜儀：美國AB Sciex公司產(chǎn)品。

經(jīng)核磁共振確定乙酰芬太尼、芬太尼、丁酰芬太尼、戊酰芬太尼、3-甲基丁酰芬太尼、丙烯酰芬太尼、4-氟異丁酰芬太尼、呋喃芬太尼結(jié)構(gòu)的8種芬太尼類物質(zhì)樣品：由國家毒品實(shí)驗(yàn)室提供；乙腈：色譜純，美國Fisher公司產(chǎn)品；甲酸、甲醇：色譜純，德國Merck公司產(chǎn)品；超純水：由美國Millipore公司的超純水器制得。

1.2 樣品溶液的制備

將每種樣品研磨均勻，稱取適量，用甲醇溶解，搖勻，配制成0.5 g/L的甲醇溶液，再用0.1%甲酸水溶液稀釋至1 mg/L，離心，取上清液。

1.3 實(shí)驗(yàn)條件

1.3.1GC/MS條件 色譜柱：Aglient DB-5MS石英毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；柱溫60 ℃，以20 ℃/min升至280 ℃，保持20 min，再以10 ℃/min升至300 ℃，保持10 min；載氣(He)流速1 mL/min；分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量1 μL，分流比20∶1；進(jìn)樣口溫度280 ℃。

EI電離模式；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；接口溫度250 ℃；質(zhì)量掃描范圍m/z35～500。

1.3.2UPLC-Q-TOF MS條件 色譜柱：Waters Acquity UPLC CSH C18柱(100 mm × 2.1 mm×1.7 μm)，柱溫40 ℃；流動相：A為0.1%甲酸水溶液，B為乙腈；梯度洗脫程序：0～1.5 min(2%B)，1.5～6.5 min(2%～90%B),6.5～9.4 min(90%B),9.4～9.5 min(90%～2%B), 9.5～12 min(2%B)；流速0.4 mL/min；進(jìn)樣量1 μL。

DuoSpray離子源，ESI正離子模式，離子源溫度600 ℃，噴霧電壓5 500 V，霧化器壓力344.7 kPa，輔助加熱氣壓力344.7 kPa，氣簾氣壓力206.8 kPa；TOF全掃描模式，去簇電壓80 V，碰撞能量5 V，質(zhì)量掃描范圍m/z100～1 000；二級碰撞誘導(dǎo)解離(CID)模式，碰撞能量(35±15) V，質(zhì)量掃描范圍m/z50～1 000。

2 結(jié)果與分析

2.1 GC/MS分析及碎裂規(guī)律推測

在1.3.1節(jié)條件下，8種芬太尼類新精神活性物質(zhì)對照品得到完全分離，其總離子流色譜圖及質(zhì)譜圖分別示于圖1、圖2。

由圖2可以看出，芬太尼類新精神活性物質(zhì)的EI質(zhì)譜圖呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：1) 分子離子峰豐度都很低，幾乎看不到；2) 都出現(xiàn)了[M-91]峰，且豐度較高，為多數(shù)化合物的基峰；3) 都出現(xiàn)了[M-134]峰，但豐度較低；4) 多數(shù)化合物出現(xiàn)m/z146、158、189、105、77峰。推測其碎裂途徑示于圖3。首先，連接苯環(huán)和哌啶環(huán)的C—C鍵發(fā)生α斷裂，失去1個卓鎓離子，得到離子A[M-91]；離子A中酰胺的C—N鍵進(jìn)一步發(fā)生α斷裂，脫去COR1，得到離子B。哌啶環(huán)中1-2位的N—C鍵和5-6位的C—C鍵發(fā)生斷裂，重排形成1個四元環(huán)，得到離子C[M-134]；離子C中酰胺的C—N鍵發(fā)生α斷裂，脫去COR1，得到離子D。哌啶環(huán)中1-2位和1-6位的N—C鍵發(fā)生斷裂，得到離子E和F。離子G和H分別為苯乙基和苯基碎片。8種化合物的保留時(shí)間及主要特征離子信息列于表1。

注：a.芬太尼；b.乙酰芬太尼；c.丁酰芬太尼； d.戊酰芬太尼；e.3-甲基丁酰芬太尼；f.丙烯酰芬太尼； g.4-氟異丁酰芬太尼；h.呋喃芬太尼 圖1 8種對照品的總離子流色譜圖Fig.1 TIC chromatogram of NPS fentanyl analogues

2.2 UPLC-Q-TOF MS分析及碎裂規(guī)律推測

在1.3.2節(jié)條件下，8種芬太尼類新精神活性物質(zhì)對照品均有較好的分離，其提取離子流色譜圖示于圖4。

在電噴霧正離子模式下，8種芬太尼類新精神活性物質(zhì)的一級質(zhì)譜均只出現(xiàn)1個峰，即準(zhǔn)分子離子峰([M+H]+)。推測其裂解途徑為：[M+H]+中N-苯基酰胺部分的C—N鍵發(fā)生α斷裂，脫去1個烷基醛，得到離子A。哌啶環(huán)中N—C鍵和C—C鍵斷裂，使得[M+H]+碎裂為離子F和G，離子A進(jìn)一步碎裂為離子B和C。當(dāng)取代基R1較小，為雜環(huán)取代基或者碳數(shù)小于2的烷基取代基時(shí)，離子A消失，完全碎裂為離子B和C，如乙酰芬太尼、芬太尼、丙烯酰芬太尼和呋喃芬太尼。離子D為苯乙基碎片。[M+H]+中哌啶環(huán)與N-苯基酰胺取代基發(fā)生斷裂，得到離子E，其是二級譜圖中豐度最高的離子。8種芬太尼類物質(zhì)的二級質(zhì)譜圖示于圖5，推測的碎裂途徑示于圖6，各化合物的保留時(shí)間及二級質(zhì)譜中的主要碎片離子信息列于表2。

注：a.芬太尼；b.乙酰芬太尼；c.丁酰芬太尼；d.戊酰芬太尼；e.3-甲基丁酰芬太尼； f.丙烯酰芬太尼；g.4-氟異丁酰芬太尼；h.呋喃芬太尼 圖2 芬太尼類新精神活性物質(zhì)的EI-MS質(zhì)譜圖Fig.2 Mass spectra of NPS fentanyl analogues by EI-MS

圖3 EI模式下，芬太尼類新精神活性物質(zhì)可能的碎裂途徑Fig.3 Proposed fragmentation pathways of product ions for NPS fentanyl analogues by EI-MS

化合物Compounds保留時(shí)間tR/min主要特征離子 Characteristic ions (m/z)ABCDEFGH乙酰芬太尼13.8723118918814615813210577芬太尼14.4024518920214615813210577丁酰芬太尼15.6125918921614615813210577戊酰芬太尼15.98273189230146158132105773-甲基丁酰芬太尼16.1027320323016017214610577丙烯酰芬太尼14.50243189200146158132105774-氟異丁酰芬太尼14.0027720723416417615010577呋喃芬太尼18.8928318924014615813210577

注：a.芬太尼；b.乙酰芬太尼；c.丁酰芬太尼； d.戊酰芬太尼；e.3-甲基丁酰芬太尼；f.丙烯酰芬太尼； g.4-氟異丁酰芬太尼；h.呋喃芬太尼 圖4 UPLC-Q-TOF MS分析8種芬太尼類新精神 活性物對照品的提取離子流色譜圖Fig.4 XIC chromatogram of NPS fentanyl analogues obtained by UPLC-Q-TOF MS

3 結(jié)論

采用GC/MS和UPLC-Q-TOF MS法分析了8種芬太尼類新精神活性物質(zhì)，由于該類物質(zhì)具有相同的骨架和類似的分子結(jié)構(gòu)，因此它們在EI和ESI-CID模式下的碎裂途徑和碎片離子也具有高度的相似性。鑒于目前芬太尼類新精神活性物質(zhì)層出不窮，更多結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)可能被合成和濫用，在對可疑樣品進(jìn)行分析時(shí)，本實(shí)驗(yàn)總結(jié)的該類物質(zhì)的碎裂規(guī)律可作為判斷其是否屬于芬太尼類新精神活性物質(zhì)的依據(jù)，據(jù)此推測其可能的結(jié)構(gòu)。

注：a.芬太尼；b.乙酰芬太尼；c.丁酰芬太尼；d.戊酰芬太尼；e.3-甲基丁酰芬太尼；f.丙烯酰芬太尼； g.4-氟異丁酰芬太尼；h.呋喃芬太尼 圖5 芬太尼類新精神活性物質(zhì)的二級質(zhì)譜圖Fig.5 MS/MS spectra of NPS fentanyl analogues obtained by UPLC-ESI-Q-TOF MS

圖6 ESI-CID模式下，芬太尼類新精神活性物質(zhì)可能的碎裂途徑Fig.6 Proposed fragmentation pathways of product ions for NPS fentanyl analogues by ESI-CID

化合物Compounds保留時(shí)間tR/min碎片離子Ions化學(xué)式Chemicalformulas理論值Theoreticalmass (m/z)實(shí)測值Experimentalmass (m/z)誤差Error/10-6 相對強(qiáng)度Relativeintensity/%乙酰芬太尼3.528[M+H]+C21H27N2O+323.2118323.21200.6241.9A—————BC10H12N+146.0964146.09661.373.2CC9H10N+132.0808132.0807-0.764.0DC8H9+105.0699105.0697-1.906.5EC13H18N+188.1434188.14350.53100FC9H12N+134.0964134.0963-0.751.9GC13H16NO+202.1226202.12270.496.0芬太尼3.780[M+H]+C22H28N2O+337.2274337.2274028.9A—————BC10H12N+146.0964146.09650.683.8CC9H10N+132.0808132.0806-1.515.9DC8H9+105.0699105.07011.9016.9EC13H18N+188.1434188.14371.59100FC9H12N+134.0964134.09650.754.0GC14H18NO+216.1383216.13871.855.2丁酰芬太尼3.967[M+H]+C23H31N2O+351.2431351.24371.7135.5AC19H25N2+281.2012281.20151.073.0BC10H12N+146.0964146.09661.373.4CC9H10N+132.0808132.08101.513.5DC8H9+105.0699105.07022.8619.6EC13H18N+188.1434188.1431-1.59100FC9H12N+134.0964134.0962-1.493.1GC15H20NO+230.1539230.15431.744.5

續(xù)表2