苯基異丙基-酰胺系列合成大麻素質(zhì)譜特征的研究

錢振華 賈薇 劉翠梅

摘?要?采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（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-QTOF-MS）法對(duì)新一代合成大麻素苯基異丙基（CUMYL）-酰胺系列化合物進(jìn)行分析。GC-MS分析采用Aglient DB-5MS石英毛細(xì)管色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），以140℃為初溫進(jìn)行程序升溫，在電子轟擊源（EI）模式下采集數(shù)據(jù);UPLC-QTOF-MS分析采用Waters Acquity UPLC BEH C18色譜柱（100 mm×2.1 mm， 1.7 μm），以0.1%甲酸（A）-乙腈（B）為流動(dòng)相進(jìn)行梯度洗脫，在電噴霧正離子（ESI+）-碰撞誘導(dǎo)解離（CID）模式下采集數(shù)據(jù)。通過總結(jié)此類物質(zhì)在兩種模式下獲得的碎片離子與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，推測(cè)其可能的碎裂途徑，并歸納了通過特征性離子快遞篩查未知CUMYL-酰胺系列合成大麻素的方法，為此類物質(zhì)的鑒定提供了參考。

關(guān)鍵詞?氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用; 超高效液相色譜-串聯(lián)四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜; 新精神活性物質(zhì); 苯基異丙基-酰胺系列合成大麻素; 特征性離子; 碎裂途徑

1?引 言

合成大麻素是一系列具有類似天然大麻作用的人工合成物質(zhì)。吸食合成大麻素能產(chǎn)生比天然大麻更強(qiáng)烈的快感[1]，這導(dǎo)致合成大麻素迅速蔓延，已成為新精神活性物質(zhì)中涵蓋物質(zhì)種類最多、濫用最嚴(yán)重的毒品[2，3]。

早期的合成大麻素可分為8種類型，包括萘甲?；胚?、萘乙基吲哚、萘甲酰基吡咯、萘乙基茚、苯甲?；胚?、苯乙?；胚?、環(huán)己基酚和經(jīng)典大麻素[4]。在合成大麻素還未被列入管制的初期，JWH（John W. Huffman）系列化合物濫用現(xiàn)象明顯，如JWH-018、JWH-073、JWH-250和JWH-122等。但是，合成大麻素更新?lián)Q代十分迅速，一種物質(zhì)被列入管制后， 通常會(huì)有另一種具有類似效果的新化合物迅速進(jìn)入毒品市場(chǎng)。首先，JWH系列化合物中最有代表性的吲哚環(huán)被吲唑環(huán)取代; 之后，萘環(huán)逐漸被酰胺基、金剛烷基或喹啉環(huán)取代?；诖?，之前合成大麻素的分類方法已經(jīng)不再適用。目前，可將合成大麻素的結(jié)構(gòu)分解為4個(gè)關(guān)鍵部分：帶取代基的母核（Core）、鏈接部分（Linker）、帶取代基的環(huán)（或稱鏈接組）（Linked group）和末端取代基（Tail）[3]。

由于合成大麻素更新?lián)Q代迅速，品種數(shù)量眾多，對(duì)公眾健康和社會(huì)安全造成了嚴(yán)重危害。為應(yīng)對(duì)此問題，各國(guó)政府采取了多種新措施加強(qiáng)管控。日本、美國(guó)、英國(guó)等國(guó)家多采用同系物法案[5]。目前，我國(guó)主要采用的還是逐一列舉的列管辦法。鑒于此，法庭科學(xué)實(shí)驗(yàn)室需要建立可靠、準(zhǔn)確的合成大麻素定性與定量分析方法。對(duì)于已知的合成大麻素，傳統(tǒng)的質(zhì)譜定性與定量分析方法通常使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，將檢測(cè)物的質(zhì)譜圖與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的譜圖進(jìn)行比較，以確定所檢測(cè)的化合物。然而，在新物質(zhì)數(shù)量如此快速增長(zhǎng)的情況下，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)很難及時(shí)獲取，且新化合物的質(zhì)譜圖也常很難被添加到通用的商業(yè)化質(zhì)譜庫(kù)中。如沒有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，則必須通過對(duì)其質(zhì)譜進(jìn)行詳細(xì)的研究和解析才能對(duì)其進(jìn)行鑒定[6～11]。

新一代苯基異丙基-酰胺系列合成大麻素是以吲哚/吲唑?yàn)槟负?，以酰胺基為鏈接部分，以苯基異丙基為鏈接組，末端有各種不同取代基的一類化合物，結(jié)構(gòu)見圖1。目前已經(jīng)確認(rèn)的苯基異丙基-酰胺合成大麻素有17種[12]。苯基異丙基-酰胺系列合成大麻素物質(zhì)于2015年起才逐漸出現(xiàn)在新精神活性物質(zhì)濫用市場(chǎng)，由于出現(xiàn)時(shí)間較短，其分析方法的研究較少，部分文獻(xiàn)對(duì)苯基異丙基-酰胺合成大麻素進(jìn)行了結(jié)構(gòu)鑒定和定量分析，如Bovens等[13]對(duì)CUMYL-PINACA、CUMYL-5F-PINACA、CUMYL-4CN-BINACA、CUMYL-5F-P7AICA、CUMYL-4CN-B7AICA的結(jié)構(gòu)表征，lmez等[14]對(duì)植物樣本中CUMYL-4CN-BINACA的識(shí)別，Angerer等[15]對(duì)CUMYL-PEGACLONE的識(shí)別，Nash等[16]對(duì)CUMYL-PEGACLONE的熱分解產(chǎn)物及其在生物檢材中的檢驗(yàn)，Ernsta等[17]對(duì)CUMYL-5F-P7AICA和CUMYL-PEGACLONE的定性和定量分析。還有少量文獻(xiàn)報(bào)道了對(duì)苯基異丙基-酰胺合成大麻素的藥理學(xué)性質(zhì)研究， 如Dobaja等[18]對(duì)CUMYL-PINACA的中毒研究，Kevin等[19]對(duì)CUMYL-PICA和CUMYL-5F-PICA的藥代動(dòng)力學(xué)及代謝產(chǎn)物的研究，Longworth等[20]對(duì)CUMYL-BICA、CUMYL-PICA、CUMYL-5F-PICA、CUMYL-5F-PINACA及其類似物的藥理學(xué)研究，Akiko等[21]對(duì)CUMYL-PINACA、CUMYL-5F-PINACA等7種苯基異丙基-酰胺合成大麻素的大麻活性研究，Staeheli等[22]對(duì)CUMYL-PINACA、CUMYL-5F-PINACA等5種物質(zhì)的體內(nèi)代謝研究，Ozturk等[23]對(duì)CUMYL-4CN-BINACA代謝物的研究等。

我國(guó)于2012年起開展新精神活性物質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，截至2020年，在新精神活性物質(zhì)市場(chǎng)共查獲6種苯基異丙基-酰胺合成大麻素：CUMYL-THPINACA、CUMYL-4CN-BINACA、CUMYL-5F-PINACA、CUMYL-5F-P7AICA、CUMYL-5F-PICA和CUMYL-PEGACLONE，其結(jié)構(gòu)式見圖2。這6種物質(zhì)的母核包括吲哚、吲唑、7位N雜化吲哚及成環(huán)吲哚，末端取代基包括四氫吡喃環(huán)、烷基、鹵代烷基、氰基烷基等，可較好地代表苯基異丙基-酰胺系列合成大麻素物質(zhì)的特征。本研究采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）法和超高效液相色譜-四極桿串聯(lián)飛行時(shí)間質(zhì)譜（UPLC-QTOF-MS）法分析這6種物質(zhì)，并對(duì)獲得的質(zhì)譜圖進(jìn)行分析，確定此類物質(zhì)在裂解過程中形成的特征性離子并推測(cè)其裂解機(jī)理，為今后快速、簡(jiǎn)便、有效地篩查苯基異丙基-酰胺系列合成大麻素提供新方法和新思路。

2?實(shí)驗(yàn)部分

2.1?儀器與試劑

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

經(jīng)核磁共振確定6種CUMYL-酰胺（CUMYL-THPINACA、CUMYL-4CN-BINACA、CUMYL-5F-PINACA、CUMYL-5F-P7AICA、CUMYL-5F-PICA和CUMYL-PEGACLONE）合成大麻素樣品由國(guó)家毒品實(shí)驗(yàn)室提供; 乙腈（色譜純，美國(guó)Fisher公司）; 甲酸、甲醇（色譜純，德國(guó)Merck公司）; 超純水由美國(guó)Millipore公司超純水儀制得。

2.2?樣品溶液的制備

將固體樣品研磨均勻，稱取適量，用甲醇溶解，搖勻，配制成1 mg/mL的甲醇溶液，供GC-MS分析; 再用0.1%甲酸溶液稀釋至1 μg/mL，離心，取上清液，供UPLC-QTOF-MS分析。

2.3?實(shí)驗(yàn)方法

2.3.1?GC-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140℃，保持3 min，以20 ℃/min升至320℃，保持13 min; 載氣（He）流速1 mL/min; 分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量1 μL，分流比40∶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/z 35～500。

2.3.2?UPLC-QTOF-MS條件?色譜柱：Waters Acquity UPLC BEH C18柱（100 mm×2.1 mm ×1.7 μm），柱溫40℃; 流動(dòng)相：A為0.1%甲酸溶液， B為乙腈; 梯度洗脫（0～8.0 min， 5%～90% B; 8.0～9.5 min， 90% B; 9.5～9.6 min， 90%～5% B; 9.6～12 min， 5% 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5500 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， 掃描范圍m/z 100～1000; 二級(jí)碰撞誘導(dǎo)解離（CID）模式， 碰撞能量（35±15）V， 掃描范圍m/z 50～1000。

3?結(jié)果與分析

3.1?GC-MS分析及碎裂規(guī)律推測(cè)

在2.3節(jié)條件下，6種苯基異丙基-酰胺合成大麻素得到完全分離，其總離子流色譜圖及質(zhì)譜圖分別示于圖3和圖4。

苯基異丙基-酰胺系列合成大麻素的分子離子峰豐度都不高，碎裂主要發(fā)生在以下3個(gè)位置：（1）鏈接部分的酰胺基和鏈接組苯基異丙基之間的斷裂; （2）鏈接部分的酰胺基內(nèi)部C原子和N原子之間的斷裂; （3）鏈接部分的酰胺基和母核之間的斷裂。推測(cè)的碎裂途徑見圖5，主要特征離子信息見表1。

3.2?UPLC-QTOF-MS分析及碎裂規(guī)律推測(cè)

在2.3節(jié)條件下，6種苯基異丙基-酰胺合成大麻素的提取離子流色譜圖如圖6所示。

在電噴霧正離子模式下，苯基異丙基-酰胺系列合成大麻素的一級(jí)質(zhì)譜見圖7 （7A，7C，7E，7G，7I，7K），其一級(jí)質(zhì)譜呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)：（1）一般準(zhǔn)分子離子峰[M+H]+是豐度最高的峰; （2）存在[M+23]+和[M+39]+峰，推測(cè)二者分別是[M+Na]+和[M+K]+。

丙基，得到離子a。[M+H]+中酰胺的CN鍵發(fā)生α斷裂，形成穩(wěn)定的吲唑酰陽離子b，其在MS2中的豐度最高，是3-羰基吲唑/吲哚類合成大麻素的典型碎片離子[24]。離子b的進(jìn)一步碎裂取決于取代基R1，如果R1為氟代飽和烷基，離子b會(huì)脫去HF，得到C13H13N2O+（m/z 213.1022），此離子進(jìn)一步脫去烯烴，得到離子c（C8H5N2O+，m/z 145.0396）; 同時(shí)，離子b還會(huì)發(fā)生α斷裂及F原子的重排，得到C9H6FN2O+（m/z 177.0459）。如果R1不為氟代飽和烷基，離子b會(huì)直接脫去R1，得到離子c; R1為環(huán)烴（包括芳香烴、雜環(huán)烴等），還能得到離子R1。[M+H]+還會(huì)發(fā)生酰胺N原子和苯基異丙基C原子NC鍵的α斷裂，得到苯基異丙基離子d（C9H+11，m/z 119.0855）和卓翁離子e（C7H+7， m/z 91.0542）?？赡艿乃榱淹緩揭妶D8A。

CUMYL-5F-P7AICA和CUMYL-5F-PICA屬于母核為吲哚的苯基異丙基-酰胺合成大麻素，其二級(jí)質(zhì)譜中的碎片離子較多，見圖7H和7J。與母核為吲唑的苯基異丙基-酰胺系列合成大麻素類似，也會(huì)生成離子a、b、c、d、e。不同的是，離子a是MS2中的豐度最高的碎片離子。[M+H]+還會(huì)發(fā)生吲哚環(huán)和酰胺基之間的斷裂，得到離子f。同樣，如果R1為氟代飽和烷基，離子f會(huì)脫去HF，得到離子g?？赡艿乃榱淹緩揭妶D8B。

由于酰胺N原子和吲哚成環(huán)，所以CUMYL-PEGACLONE是以γ-咔啉酮為母核的特殊的苯基異丙基-酰胺合成大麻素，二級(jí)質(zhì)譜圖見7L。它的碎裂過程既展現(xiàn)出苯基異丙基-酰胺系列合成大麻素的共性，生成離子a、d、e，又存在特殊性：離子a會(huì)失去戊基，得到C11H9N2O+（m/z 185.0709）; 由于存在酮基，離子a和C11H9N2O+都會(huì)失去一分子H2O，分別得到C16H17N+2（m/z 237.1386）和C11H7N+2（m/z 167.0604）。存在2個(gè)失去H2O的碎片離子是此物質(zhì)的獨(dú)特之處。可能的碎裂途徑見圖8C。

4?結(jié) 論

采用GC-MS和UPLC-QTOF-MS法分析6種苯基異丙基-酰胺合成大麻素，由于此類物質(zhì)具有相同的骨架和類似的分子結(jié)構(gòu)，因而在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。苯基異丙基-酰胺系列合成大麻素的碎裂過程多發(fā)生在酰胺基與苯基異丙基之間、酰胺基內(nèi)部或者酰胺基與吲哚/吲唑環(huán)之間。當(dāng)一種物質(zhì)被列入管制后，類似物會(huì)迅速出現(xiàn)， 類似物化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化通常很小。本研究總結(jié)的碎裂規(guī)律可用于苯基異丙基-酰胺系列合成大麻素的篩查過程，作為判斷未知物是否屬于苯基異丙基-酰胺系列合成大麻素的依據(jù)，據(jù)此推測(cè)其可能的結(jié)構(gòu)。

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