基于特征性離子快速篩查和識(shí)別色胺類新精神活性物質(zhì)

錢振華，花鎮(zhèn)東

(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)

色胺是一種存在于植物、動(dòng)物和真菌的單胺生物堿，含有一個(gè)吲哚核，因其結(jié)構(gòu)與色氨酸類似而得名。色胺類物質(zhì)以色胺為母體，其具有抗腫瘤細(xì)胞、抑制黑色素及抗黑素瘤細(xì)胞、抗細(xì)菌、治療糖尿病及抗氧化等生理藥理活性，受到化學(xué)研究者的廣泛重視，擬用于醫(yī)藥目的的各種色胺類物質(zhì)被大量研究和合成[1-13]。但由于色胺類物質(zhì)具有致幻作用，近年來(lái)被越來(lái)越多的吸食者非法濫用，其作為新精神活性物質(zhì)中的一大類，對(duì)個(gè)體健康和公共安全造成嚴(yán)重威脅，已經(jīng)引起了國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注[14-22]。目前有報(bào)道的色胺類新精神活性物質(zhì)已達(dá)45種。我國(guó)列入管制的色胺類物質(zhì)共11種，其中《精神藥品品種目錄(2013年版)》中有6種被分列為第一類和第二類管制精神藥品， 2015年10月1日起正式實(shí)施的《非藥用類麻醉藥品和精神藥品管制品種增補(bǔ)目錄》增加了5種色胺類新精神活性物質(zhì)的列管[23-24]。

研究表明[25]，色胺類物質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同可導(dǎo)致其藥理作用和精神活性的不同，如苯環(huán)上無(wú)取代或者4-羥基取代的色胺類物質(zhì)致幻性較弱，而5-甲氧基取代的色胺類物質(zhì)致幻性更強(qiáng)，并且N-取代基的不同也會(huì)影響其在體內(nèi)的效力。因此，制毒者通過(guò)改變苯環(huán)及N原子上的取代基，以期合成出種類更多、致幻效果更強(qiáng)的色胺類物質(zhì)。

質(zhì)譜技術(shù)靈敏度高、特異性好、分析速度快、專屬性強(qiáng)，近年來(lái)發(fā)展迅速。對(duì)于已知的新精神活性物質(zhì)，傳統(tǒng)的質(zhì)譜法通常使用新精神活性物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行定性、定量分析。但新精神活性物質(zhì)更新?lián)Q代迅速，對(duì)于未知的新精神活性物質(zhì)，由于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)和標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法的缺乏，使得定性、定量難度較大，制約著法庭科學(xué)實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)和鑒定新精神活性物質(zhì)的能力。因此有必要?dú)w納同類型化合物的質(zhì)譜碎裂規(guī)律，進(jìn)而識(shí)別該類未知物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

2015～2019年，我國(guó)在新精神活性物質(zhì)市場(chǎng)上共查獲11種色胺類物質(zhì)，包括N-甲基-N-異丙基色胺(MiPT)、N-甲基-N-乙基-4-羥基色胺(4-OH-MET)、N-甲基-N-異丙基-4-羥基色胺(4-OH-MiPT)、N,N-二甲基-4-乙酰氧基色胺(4-AcO-DMT)、N-甲基-N-乙基-4-乙酰氧基色胺(4-AcO-MET)、N,N-二乙基-4-乙酰氧基色胺(4-AcO-DET)、N,N-二甲基-5-甲氧基色胺(5-MeO-DMT)、N-甲基-N-異丙基-5-甲氧基色胺(5-MeO-MiPT)、N,N-二異丙基-5-甲氧基色胺(5-MeO-DiPT)、N,N-二烯丙基-5-甲氧基色胺(5-MeO-DALT)、N,N-四亞甲基-5-甲氧基色胺(5-MeO-pyr-T)。這11種色胺類物質(zhì)按照結(jié)構(gòu)不同可分為四類：1) 苯環(huán)無(wú)取代；2) 苯環(huán)4位羥基取代(4-OH)；3) 苯環(huán)4位乙酰氧基取代(4-AcO)；4) 苯環(huán)5位甲氧基取代(5-MeO)。其中5-MeO-DMT、5-MeO-MiPT、5-MeO-DiPT、5-MeO-DALT等4種物質(zhì)已被列管，其他7種物質(zhì)尚未列入管制。

本研究擬采用氣相色譜-質(zhì)譜(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11種色胺類新精神活性物質(zhì)，并探討在電子轟擊源(EI)和電噴霧正離子(ESI+)-碰撞誘導(dǎo)解離(CID)模式下的裂解機(jī)理，以期建立快速、簡(jiǎn)便、有效的實(shí)驗(yàn)方法用于識(shí)別和篩查色胺類新精神活性物質(zhì)，為快速鑒定色胺類新精神活性物質(zhì)提供方法和思路。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與裝置

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(guó)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(guó)AB Sciex公司產(chǎn)品。

1.2 樣品與試劑

MiPT、4-OH-MET、4-OH-MiPT、4-AcO-DMT、4-AcO-MET、4-AcO-DET、5-MeO-DMT、5-MeO-MiPT、5-MeO-DiPT、5-MeO-DALT、5-MeO-pyr-T等11種色胺類物質(zhì)樣品：由國(guó)家毒品實(shí)驗(yàn)室查獲所得，經(jīng)核磁共振確定的化學(xué)結(jié)構(gòu)示于圖1；乙腈：色譜純，美國(guó)Fisher公司產(chǎn)品；甲酸、甲醇：色譜純，德國(guó)Merck公司產(chǎn)品；超純水：由美國(guó)Millipore公司生產(chǎn)的超純水器制得。

注：a.MiPT；b.4-OH-MET；c.4-OH-MiPT；d.4-AcO-DMT；e.4-AcO-MET；f.4-AcO-DET； g.5-MeO-DMT；h.5-MeO-MiPT；i.5-MeO-DiPT；j.5-MeO-DALT；k.5-MeO-pyr-T圖1 11種色胺類新精神活性物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structures of 11 NPS tryptamines

1.3 樣品溶液的制備

將每種樣品研磨均勻，稱取適量，用甲醇溶解后配制成0.5 g/L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。

1.4 實(shí)驗(yàn)條件

1.4.1GC-MS條件 色譜柱：Aglient DB-5 MS石英毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；升溫程序：140 ℃保持3 min，以20 ℃/min升至320 ℃，保持16 min；載氣為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/z35～500。

1.4.2UPLC-QTOF MS條件 色譜柱：Waters Acquity UPLC CSH C18柱(1.7 μm×100 mm×2.1 mm)；柱溫40 ℃；流動(dòng)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(jí)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)果與討論

2.1 GC-MS特征及碎裂規(guī)律推測(cè)

在1.4.1節(jié)條件下，11種色胺類新精神活性物質(zhì)的EI-MS質(zhì)譜圖示于圖2。可以看出，色胺類新精神活性物質(zhì)的質(zhì)譜圖呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：1) 均出現(xiàn)分子離子峰，但豐度不高；2) 均出現(xiàn)R2R3NCH2峰，且為化合物的基峰。推測(cè)的碎裂途徑示于圖3，特征離子列于表1。色胺類新精神活性物質(zhì)首先失去1個(gè)電子得到分子離子峰碎片A，繼續(xù)通過(guò)α斷裂得到碎片B，通過(guò)β斷裂得到基峰碎片亞胺陽(yáng)離子C和碎片離子D。其中，碎片離子B的質(zhì)量數(shù)MB=MD+14，但碎片離子B的豐度比D低，推測(cè)原因?yàn)殡x子D存在p-π電子共軛，使得碎片離子相對(duì)穩(wěn)定，而離子B只存在對(duì)正離子穩(wěn)定作用較弱的超共軛效應(yīng)，導(dǎo)致碎片離子存在時(shí)間短，不易被檢測(cè)到。在生成離子B和D的過(guò)程中，如果苯環(huán)上的取代基R1為乙酰氧基(-AcO)，則乙酰氧基會(huì)失去—COCH3變成羥基(—OH)，這可以作為判斷苯環(huán)上取代基類型的依據(jù)。當(dāng)MC+MD

2.2 UPLC-QTOF MS特征及碎裂規(guī)律推測(cè)

在電噴霧正離子模式下，11種色胺類新精神活性物質(zhì)的一級(jí)質(zhì)譜圖均只出現(xiàn)1個(gè)峰，即[M+H]+準(zhǔn)分子離子峰。11種物質(zhì)的CID模式二級(jí)質(zhì)譜圖示于圖4，推測(cè)的碎裂途徑示于圖5，特征子離子列于表2。

對(duì)于苯環(huán)上無(wú)取代基的色胺類物質(zhì)，[M+H]+的C—N鍵發(fā)生α斷裂得到豐度最高的離子C10H10N+(m/z144.080 8)，發(fā)生β斷裂得到(R2R3NCH2)+和C10H9N·+(m/z143.073 0)；C10H10N+失去1個(gè)NH3得到C10H7+(m/z127.054 2)，失去CH3N得到C9H7+(m/z115.054 2)；離子C10H9N·+還會(huì)失去乙烯得到吲哚結(jié)構(gòu)離子C8H7N·+(m/z117.057 3)，示于圖5a。

苯環(huán)上為乙酰氧基(AcO)或羥基(OH)取代的色胺類物質(zhì)，均出現(xiàn)m/z160.075 7、132.080 8、117.057 3、115.054 2碎片離子。[M+H]+的C—N鍵發(fā)生α斷裂，如果是AcO取代，得到離子C12H12NO2+(m/z202.086 3)，再失去Ac得到C10H10NO+(m/z160.075 7)；如果是OH取代，直接得到C10H10NO+(m/z160.075 7)，該離子的豐度最高；[M+H]+發(fā)生β斷裂得到(R2R3NCH2)+；[M+H]+還可能失去所有取代基，得到吲哚結(jié)構(gòu)離子C8H7N·+(m/z117.057 3)；離子C10H10NO+存在共軛體，進(jìn)一步失去1個(gè)CO得到離子C9H10N+(m/z132.080 8)；離子C9H10N+還可能失去1個(gè)NH3得到C9H7+(m/z115.054 2)，示于圖5b。

注：a.MiPT；b.4-OH-MET；c.4-OH-MiPT；d.4-AcO-DMT；e.4-AcO-MET；f.4-AcO-DET； g.5-MeO-DMT；h.5-MeO-MiPT；i.5-MeO-DiPT；j.5-MeO-DALT；k.5-MeO-pyr-T圖2 11種色胺類新精神活性物質(zhì)的EI-MS質(zhì)譜圖Fig.2 Mass spectra of NPS tryptamines obtained by EI-MS

圖3 EI模式下，色胺類新精神活性物質(zhì)的碎裂途徑Fig.3 Proposed fragmentation pathways of product ions for NPS tryptamines at EI mode

表1 EI模式下，色胺類新精神活性物質(zhì)的主要特征離子Table 1 Characteristic ions for NPS tryptamines obtained by EI-MS

苯環(huán)上為甲氧基(MeO)取代的色胺類物質(zhì)，都出現(xiàn)了m/z174.091 3、159.067 9、143.073 0、131.073 0、130.065 1碎片離子。[M+H]+的C—N鍵發(fā)生α斷裂得到豐度最高的離子C11H12NO+(m/z174.091 3)，發(fā)生β斷裂得到離子(R2R3NCH2)+；離子C11H12NO+進(jìn)一步失去甲氧基中的CH3得到離子C10H9NO·+(m/z159.067 9)，也可直接失去CH3O得到離子C10H9N·+(m/z143.073 0)；離子C10H9NO·+再失去1個(gè)CO得到離子C9H9N·+(m/z131.073 0)；離子C9H9N·+存在未成對(duì)的電子，易與末端C原子成環(huán)，得到離子C9H8N+(m/z130.065 1)，示于圖5c。

3 結(jié)論

色胺類新精神活性物質(zhì)具有相同的骨架和類似的分子結(jié)構(gòu)，因而它們的質(zhì)譜碎裂途徑和主要碎片離子具有高度的相似性。本研究建立了GC-MS和UPLC-QTOF MS法篩查和識(shí)別色胺類新精神活性物質(zhì)。通過(guò)歸納色胺類新精神活性物質(zhì)的四類化學(xué)結(jié)構(gòu)及質(zhì)譜碎裂行為，為該類樣品的推斷、鑒定提供較好的依據(jù)。

注：同圖2圖4 11種色胺類新精神活性物質(zhì)的二級(jí)質(zhì)譜圖Fig.4 Mass spectra of NPS tryptamines obtained by LC-ESI-QTOF MS

注：a.苯環(huán)無(wú)取代；b.苯環(huán)乙酰氧基(AcO)或羥基(OH)取代；c.苯環(huán)甲氧基(MeO)取代圖5 ESI-CID模式下，色胺類新精神活性物質(zhì)的碎裂途徑Fig.5 Fragmentation pathways of product ions for NPS tryptamines at ESI-CID mode

表2 ESI-CID模式下，色胺類新精神活性物質(zhì)的主要子離子Table 2 Product ions for NPS tryptamines obtained by ESI-CID