核磁共振技術快速鑒定樣品中的麻黃堿和偽麻黃堿*

王跨陡 袁曉亮 張玉榮 劉文斌 曹芳琦 鄒蕓

1. 上海市公安局物證鑒定中心 2. 上海市刑事科學技術研究院

引言

麻黃堿（Ephedrine）和偽麻黃堿（Pseudoephedrin e），屬芳烴仲胺類生物堿，是中國藥典中中藥材麻黃的主要活性成分，存在于多種麻黃科植物中，具有發(fā)汗、平喘、利尿、抗炎等功效，至今仍以中藥材或中成藥制劑的形式在臨床中藥中常用。二者具有相同的分子式，都具有兩個手性碳中心，分子式為C10H15NO，分子量為165.23220，其化學名為2-甲氨基-1-苯基-1-丙醇（2-Methylamino-1-phenyl-1-propanol），分子結構如圖1所示。

二者作為藥物制劑的同時，又是毒品加工中制造冰毒甲基苯丙胺的直接原料，目前我國地下加工廠主要以麻黃堿/偽麻黃堿為原料，通過催化加氫法合成甲基苯丙胺。催化加氫法的第一步是將麻黃堿/偽麻黃堿制成氯代甲基苯丙胺（俗稱氯代麻黃堿、氯麻黃堿、熟麻），第二步是將氯代甲基苯丙胺還原成冰毒，如圖2所示。

二者于1998年在《聯(lián)合國禁止非法販運麻醉藥品和精神藥品公約》中位列首批被管制的22種易制毒化學品之中。隨著國內外毒品形勢的發(fā)展，苯丙胺類毒品己成為我國毒品市場上的主要品種，非法制販問題日趨嚴峻；同時在國內外毒品形勢的影響下，我國吸毒人數(shù)呈幾何式增長，其中甲基苯丙胺（冰毒）濫用人數(shù)也最多。2016年我國共繳獲各類毒品82.1噸，其中冰毒晶體17.4噸，冰毒片劑11.6噸，二者合計占比35.3%，遠遠超過了海洛因的8.8噸（10.7%）和氯胺酮的10.4噸（12.7%）。目前我國毒品消費市場上國內生產的冰毒晶體占比較高，我國又是化學品生產大國，大量制毒原料和配劑流入國內制毒工廠和境外毒源地。隨著禁毒部門對麻黃堿類復方制劑和麻黃草監(jiān)管力度的不斷加大，不法分子又開始通過合成的途徑來獲得麻黃堿和偽麻黃堿。為了配合打擊日益復雜嚴峻的國內外涉毒犯罪，麻黃堿和偽麻黃堿等易制毒化學品的檢驗鑒定工作也應快速跟上，以利于全鏈條的精準打擊毒品犯罪，全要素的監(jiān)管制毒物品，更好的為打贏新時代條件下禁毒人民戰(zhàn)爭服務。

國內外對于麻黃堿和偽麻黃堿的分析早有研究，大多是采用IR、GC-MS、LC-MS等方法。核磁共振技術也是物質結構分析的四大手段之一，反映的是物質分子空間結構的情況，目前將核磁共振技術應用于麻黃堿和偽麻黃堿檢驗鑒定方面的文章不多，至今還未見有使用核磁共振技術選用氘代甲醇溶劑來用于麻黃堿和偽麻黃堿檢驗鑒定的文章。本文利用二者是一對光學差向異構體，空間結構不同，采用核磁共振技術，選用恰當?shù)碾状荚噭玫搅硕叩暮舜殴舱駡D譜，發(fā)現(xiàn)二者NMR圖譜中的1H 和13C圖譜都有明顯差異，尤其是氘代甲醇溶劑中的1H NMR核磁共振圖譜差異明顯，能夠將二者一目了然的加以區(qū)分開來，且方法操作簡便，分析快速，能夠很好的用于實際案例中麻黃堿和偽麻黃堿的檢測鑒定。

一、實驗部分

（一）儀器

JNM-ECS400型核磁共振儀（JEOL日本電子，400 MHz）；SB5200DT型超聲清洗器（上海必能信超聲有限公司）；5415D型臺式高速離心機，最大轉速14000 r/min（美國Eppendorf公司）；Vortex-Genie 2型. 渦混合器（美國Scientific Industries公司）。

（二）試劑

鹽酸麻黃堿標準品（中國藥品生物制品檢定所），鹽酸偽麻黃堿標準品（國家麻醉品實驗室），鹽酸麻黃堿樣品（案件繳獲），氘代甲醇（美國Sigma-Aldrich公司）。

（三）測試條件

1H采集條件：磁場：9.389766[T]（400MHz）；數(shù)據采集點數(shù)：32768；掃描次數(shù)：64；掃描時間：11min；RG值：38；脈沖角度：45°；采集溫度：20℃。

13C采集條件：磁場：9.389766[T]（400MHz）；數(shù)據采集點數(shù)：131072；掃描次數(shù)：8192；掃描時間：14.04h；RG值：50；脈沖角度：30°；采集溫度：20℃。

以上測試樣品采用氘代甲醇（Methanol-D4）為溶劑。

（四）樣品處理

取檢材20mg，用氘代甲醇超聲溶解，配成約40mg/mL 的溶液進行核磁共振分析。

二、結果與討論

（一）核磁共振（NMR）檢測

通過核磁共振（NMR）得到的麻黃堿和偽麻黃堿的1H NMR譜圖，如圖3所示。通過對麻黃堿和偽麻黃堿的1H NMR 譜圖分析，不難發(fā)現(xiàn)，對于麻黃堿而言，與羥基相連碳上的1-H的化學位移δ1-H=5.11ppm，如圖3a所示；對于偽麻黃堿而言，與羥基相連碳上的1-H的化學位移δ1-H=4.53ppm，如圖3b所示，二者化學位移差距約0.58ppm。麻黃堿的1-H化學位移在氘代甲醇溶劑化學位移左側，而偽麻黃堿的1-H化學位移在氘代甲醇溶劑化學位移右側。這種明顯的化學位移差別在1H NMR譜圖上清晰可見，可作為區(qū)分麻黃堿和偽麻黃堿的直接判斷依據。同時二者其它位置上H原子的化學位移也有所不同。麻黃堿的1H NMR數(shù)據解析：7.28~7.43ppm（m，5H，ArH），5.11ppm（d，J=3.2Hz，1H，CH），3.39～3.45ppm（m，1H，CH），2.76ppm（s，3H，NCH3），1.05ppm（d，J=6.6Hz，3H，CH3）；偽麻黃堿的1H NMR 數(shù)據解析：7.31~7.44ppm（m，5H，ArH），4.53ppm（d，J=9.4Hz，1H，CH），3.31~3.38ppm（m，1H，CH）， 2.71（s，3H，NCH3）， 1.08ppm（d，J=6.6Hz，3H，CH3）。這種全息的1H NMR圖譜信息可以作為鑒定麻黃堿和偽麻黃堿的定性鑒定依據。

并且利用該方法，也可以很容易的判定麻黃堿和偽麻黃堿混合物中各自的相對含量。通過兩組設計實驗，在圖譜上對與羥基相連碳上的1-H進行積分計算，可以對二者的相對含量加以測定。第一組實驗，按照2:3的比例將麻黃堿和偽麻黃堿混合用氘代甲醇溶解，測定1H NMR，按照圖譜的積分比例，麻黃堿和偽麻黃堿1-H峰的積分值為2:3，與開始的混合比例一致如圖4a所示；第二組實驗，按照2:1的比例將麻黃堿和偽麻黃堿混合用氘代甲醇溶解，測定1H NMR，按照圖譜的積分比例，麻黃堿和偽麻黃堿1-H峰的積分值為2:1，與開始的混合比例一致，如圖4b所示。

造成二者1-H化學位移相差較大的原因為：與1-H相連的碳為手性碳，受手性碳周圍基團排列順序（空間結構）的不同影響，對1-H電子云的屏蔽作用不同，導致立體異構體（麻黃堿和偽麻黃堿）因空間結構的不同引起磁環(huán)境不同，從而產生核磁譜的不等價性，由此帶來直觀的化學位移不等價所致。

同理，1-C化學位移也有較大的差別，如圖5所示。對于麻黃堿而言，與羥基相連碳上的1-C的化學位移δ1-C=71.75 ppm，如圖5a所示；對于偽麻黃堿而言，與羥基相連碳上的1-C的化學位移δ1-C=75.56 ppm；二者化學位移差距約3.8ppm，如圖5b所示。這種全息的13C NMR圖譜也可以和1H NMR圖譜一起作為麻黃堿和偽麻黃堿的定性鑒定依據。

由此可見，麻黃堿和偽麻黃堿的1H NMR和13C NMR譜圖有明顯區(qū)別，尤其是1H NMR，麻黃堿的1-H化學位移在氘代甲醇溶劑特征化學位移的左側，而偽麻黃堿的1-H化學位移在氘代甲醇溶劑特征化學位移的右側，從而能將二者加以區(qū)分。

（二）實際樣品的測定

研究采用核磁共振方法對一例歷史案件進行了二次核磁共振檢驗鑒定。2015年9月初，收到某單位繳獲通過郵件寄往海外的檢材，總計約2.8千克，當時初檢，案件僅定義為麻黃堿類，未對檢材做進一步確認和區(qū)分，并按照一類制毒原料進行了案件定性。筆者在基于核磁共振方法研究的基礎上，又進行了二次檢測分析，檢測結果與麻黃堿的1H NMR圖譜一致，如圖6a所示，δ1-H=5.11ppm。同樣的，對于案件樣本的13C NMR測定結果來看，δ1-C=71.70ppm，如圖6b所示，其化學位移特征與麻黃堿一致，可以定性為麻黃堿案件。

三、結語

本文利用麻黃堿和偽麻黃堿二者空間結構排列的不同，從而呈現(xiàn)出不同的核磁波譜特性，拋開了傳統(tǒng)的利用二者理化性質的差異導致保留時間的不同或吸收峰的不同將二者加以區(qū)分開來的方法，建立了麻黃堿和偽麻黃堿的核磁共振鑒定方法，該方法簡便、快速、準確、明了，使得今后案件中麻黃堿和偽麻黃堿的定性分析工作更加便捷、高效、準確，并能將之用于二者的相對含量測定。