氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法同時測定“電子煙油”中9種吲唑類新型合成大麻素

宋 輝

（中國刑事警察學(xué)院 刑事科學(xué)技術(shù)學(xué)院，遼寧 沈陽 110854）

合成大麻素（Synthetic cannabinoids，SCs）物質(zhì)通過化學(xué)修飾和結(jié)構(gòu)變化持續(xù)衍生出新的品種和新的物質(zhì)。自2006 年以來，該類物質(zhì)已由第一代的萘甲酰吲哚類發(fā)展至第八代吲唑類［1］，其中，最有代表性的JWH 系列化合物中的吲哚環(huán)已被吲唑環(huán)取代［2］。Cannaert 等［3］通過實驗證實了12 種新發(fā)現(xiàn)的合成大麻素（2018 ～2020 年報道）物質(zhì)中大部分比早期出現(xiàn)的JWH-018 具有更高的人體大麻素受體（CB1）激活能力，其中吲唑類合成大麻素比吲哚類和7-氮雜化吲哚類合成大麻素具有相同或更高的活性?；钚暂^強的CB1 激動劑是ADB-BINACA、4F-MDMB-BINACA、MDMB-4en-PINACA，三者均具有吲唑核結(jié)構(gòu)和支鏈上“粗壯”的叔丁基基團，且均為新近發(fā)現(xiàn)的新型合成大麻素物質(zhì)。Qian等［4］對中國內(nèi)地某地下實驗室查獲的ADB-BINACA 等4種合成大麻素的檢測報告是有關(guān)該物質(zhì)最早的文獻報道；MDMB-4en-PINACA［5］是2019 年4 月在土耳其最早發(fā)現(xiàn)的新型合成大麻素物質(zhì)；4F-MDMB-BINACA［6］最早的研究報告出現(xiàn)在2019年。Grafinger等［7］對30種SCs進行了CB1活化實驗，其中吲唑類SCs 表現(xiàn)出最強的藥理效價（EC50 = 1.88 ～281 nmol/L），其次為吲哚類（EC50 = 11.5 ～2 293 nmol/L）以及7-氮雜化吲哚類（EC50=62.4 ～9 251 nmol/L）。Al-Matrouk 等［8］調(diào)查了2018 年以來科威特合成大麻素的濫用情況，在已發(fā)現(xiàn)的16種濫用合成大麻素中，吲唑類占12種，最常見的合成大麻素濫用品為AMB-FUBINACA 和5F-ADB 的混合物。ADB-BUTINACA 于2019 年在歐洲首次被發(fā)現(xiàn)，并于2020 年1 月進入新加坡的毒品市場［9］。ADB-FUBINACA 和AMB-FUBINACA 的激活能力分別比四氫大麻酚（Δ9-THC）高140 倍和85 倍［10］，日本在2013 年首次報道在娛樂場所使用的ADBFUBINACA，2015 年該物質(zhì)出現(xiàn)了致死病例；AMB-FUBINACA 是2014 年出現(xiàn)的濫用藥物，也導(dǎo)致多起中毒和死亡事件。錢振華等［11］首次報道了在中國大陸發(fā)現(xiàn)的“尖叫龜糧”濫用制品中同時檢出AMB-FUBINACA、ADB-FUBINACA、5F-ADB、AMB-CHMICA、SDB-005等5種合成大麻素，其中前3 種是2015 年以來濫用市場較為流行的吲唑類合成大麻素。有關(guān)ACHMINACA、ADB-4en-PINACA 兩種物質(zhì)的文獻報道則較少，目前僅發(fā)現(xiàn)Dybowski 等［12］利用多種分析儀器對ACHMINACA 進行結(jié)構(gòu)表征的報道；Grafinger 等［7］對30種SCs進行的CB1激活能力實驗中包含了ADB-4en-PINACA，并證實該物質(zhì)在吲唑類合成大麻素中具有較高的藥理效價。

電子煙油是丙二醇、甘油、乙醇及煙草提取物與煙用香精的混合物［13］。地下毒品市場通常將單種或多種合成大麻素溶于電子煙油中或噴涂在植物表面制成種類繁多的濫用制品［11，14-15］。色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)是目前檢測合成大麻素的重要手段［11，14-24］，該技術(shù)可在一次進樣中對多種組分進行檢測。本文利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）技術(shù)，建立了電子煙油中吲唑類新型合成大麻素的同時定性、定量分析方法，以期為相關(guān)案件的檢驗鑒定提供參考。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Thermo ISQ 質(zhì)譜儀（美國賽默飛世爾科技公司），梅特勒十萬分之一電子天平（瑞士Mettler Toledo 公司），AS 超聲波清洗機（天津奧特賽恩斯儀器公司），XW-80A 渦旋振蕩器（海門市麒麟醫(yī)用 儀 器 廠）。 MDMB-4en-PINACA、 4F-MDMB-BUTINACA、 5F-ADB、 ADB-BUTINACA、ADB-4en-PINACA、ADB-FUBINACA、AMB-FUBINACA、ADB-BINACA、ACHMINACA 等9 種合成大麻素對照品固體粉末（純度均＞98%，美國GLPBIO 公司），基本信息見表1；1 mg/mL 地西泮甲醇標(biāo)準(zhǔn)溶液；甲醇（色譜純，美國Fisher 公司）。案例樣本及空白電子煙油來自公安機關(guān)在涉毒案件中收繳，空白電子煙油經(jīng)提取離子模式篩查未檢出常見毒品及本文9 種合成大麻素物質(zhì)。

表1 9種吲唑類合成大麻素的基本信息Table 1 The basic informations of 9 indazoles synthetic cannabinoids

（續(xù)表1）

1.2 儀器條件

色譜條件：HP-5MS 毛細(xì)管色譜柱（30 m × 0.25 mm × 0.25 μm），程序升溫：設(shè)置起始溫度200 ℃，保持1 min，以20 ℃/min 升至260 ℃，保持1 min，再以5 ℃/min 升至300 ℃，保持10 min；載氣：高純氦氣，流速1.0 mL/min；進樣口溫度：260 ℃；進樣方式：分流進樣，分流比為10∶1，進樣量1 μL；溶劑延遲：3 min。

質(zhì)譜條件：電離源：電子轟擊（EI）源，電離能量：70 eV；離子源溫度：230 ℃；傳輸線溫度：280 ℃；掃描模式：全掃描（Scan），范圍：m/z50 ～500。

1.3 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液：精確稱量各對照品粉末5 mg，置于5 mL 容量瓶內(nèi)，以甲醇稀釋并定容至刻度，配制成質(zhì)量濃度為1 mg/mL 的混合標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液，振蕩混勻3 min，-20 ℃冷凍保存?zhèn)溆?，臨用時放至常溫。

含內(nèi)標(biāo)物的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確量取混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液適量，添加1 mg/mL地西泮標(biāo)準(zhǔn)溶液，甲醇稀釋，配制成均含有20.0 μg/mL地西泮內(nèi)標(biāo)物的1.0、2.0、5.0、10.0、20.0、50.0、100.0、200.0 μg/mL系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，混勻備用。

1.4 樣本制備及前處理

電子煙油樣本制備：準(zhǔn)確量取空白電子煙油1 mL，添加標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)固體粉末，根據(jù)測定需要配制不同添加濃度，超聲振蕩5 min，混勻備用（-20 ℃冷凍保存），臨用時放至常溫。

電子煙油樣本前處理：用微量進樣器準(zhǔn)確量取10 μL 液體，置于1.5 mL 離心刻度試管中，添加20 μL 地西泮標(biāo)準(zhǔn)溶液，加甲醇定容至1 mL，振蕩混勻3 min，靜置后取上清液待測（定量分析制備平行雙樣）。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜條件優(yōu)化

采用添加內(nèi)標(biāo)物的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進樣，分別考察本實驗室常用的HP-1MS（30 m × 0.25 mm ×0.25 μm）、HP-5MS（30 m × 0.25 mm × 0.25 μm）和HP-INNOWaxs（30 m × 0.32 mm × 0.25 μm）3 種不同極性的色譜柱，在起始溫度分別為60、100、200 ℃，升溫速率分別為20、15、10、5 ℃/min 條件下的色譜峰分離效果。結(jié)果表明，HP-5MS色譜柱的分離效果明顯優(yōu)于其他兩種色譜柱。設(shè)置起始溫度為200 ℃，保持1 min，以20 ℃/min 升溫至260 ℃，保持1 min，再以5 ℃/min 升溫至300 ℃，保持10 min 條件下，在保留時間（Rt）6.0～19.0 min 范圍內(nèi)，內(nèi)標(biāo)物地西泮及9 種合成大麻素的色譜峰分離效果較好，可在20 min內(nèi)完成9種目標(biāo)物的分析，能夠滿足實際應(yīng)用中多種組分的檢測需求。

2.2 定性檢測結(jié)果

按照“1.2”色譜與質(zhì)譜條件，得到加標(biāo)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（50 μg/mL）的總離子流（TIC）色譜圖如圖1所示。由TIC圖可以看出，內(nèi)標(biāo)物及9種合成大麻素的色譜峰能夠有效分離，且保留時間（Rt）均小于20 min。

圖1 含內(nèi)標(biāo)物的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（50 μg/mL）的總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of mixed standard solution（50 μg/mL）with internal standard

由于吲唑類合成大麻素物質(zhì)的結(jié)構(gòu)相近，在EI 源作用下產(chǎn)生的部分質(zhì)譜碎片離子相同，所以在采用GC-MS定性分析時，不僅要根據(jù)各組分的質(zhì)譜特征碎片信息，還要結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的保留時間進行綜合分析確認(rèn)。9種合成大麻素的結(jié)構(gòu)骨架見圖2。

圖2 9種吲唑類合成大麻素的結(jié)構(gòu)骨架Fig.2 Skeleton structure of 9 indazoles synthetic cannabinoids

在NIST 譜庫檢索過程中， 5F-ADB、 AMBFUBINACA、 ADB-FUBINACA 和ADB-BINACA 經(jīng)NIST17 檢索能夠檢索到匹配化合物，其他5 種合成大麻素未檢索到匹配信息。9種合成大麻素的質(zhì)譜圖及結(jié)構(gòu)式如圖3所示。

2.3 碎片離子碎裂方式分析

本文的9 種目標(biāo)物質(zhì)均為吲唑酰胺類合成大麻素，其中MDMB-4en-PINACA、4F-MDMBBUTINACA、5F-ADB、AMB-FUBINACA 4 種化合物的結(jié)構(gòu)相近，酰胺鍵N 原子上的鏈接組［25］（Linker group）均為丁酸甲酯基團，主要區(qū)別在于吲唑核N 原子上的尾端（Tail）取代基分別為1-戊-4-烯基、4-氟丁基、5-氟丁基和氟芐基。該類物質(zhì)具有相同的碎裂方式：分子結(jié)構(gòu)中酰胺鍵C—N 發(fā)生α斷裂，形成豐度值最高的帶有側(cè)鏈的吲唑酰陽離子；吲唑核N原子尾端取代基斷裂并發(fā)生γH重排，形成吲唑甲酰胺類合成大麻素的特征碎片離子m/z145。MDMB-4en-PINACA、4F-MDMB-BUTINACA、5F-ADB 3種物質(zhì)的頂部區(qū)域羧基發(fā)生C—O鍵斷裂并伴隨叔丁基脫裂［26-28］，AMB-FUBINACA 頂部區(qū)域發(fā)生酯基脫裂。碎片離子碎裂方式如圖3A、B、C和F圖所示。

ADB-BUTINACA、ADB-4en-PINACA、ADB-FUBINACA 和ADB-BINACA 4 種化合物的結(jié)構(gòu)類似，酰胺鍵N 原子上的鏈接組均為3，3-二甲基丁酰胺基團，主要區(qū)別在于吲唑核N 原子上的尾端取代基分別為丁基、1-戊-4-烯基、氟芐基和芐基。主要碎裂方式亦是分子結(jié)構(gòu)中酰胺鍵C—N發(fā)生α斷裂，ADB-BUTINACA 和ADB-4en-PINACA 形成豐度值最高的帶有側(cè)鏈的吲唑酰陽離子；吲唑核N 原子尾端取代基斷裂并發(fā)生γH 重排，形成吲唑甲酰胺類合成大麻素的特征碎片離子m/z145；ADB-FUBINACA 和ADB-BINACA 則產(chǎn)生豐度值最高的尾端取代基碎片離子氟芐基、芐基，此外，分子結(jié)構(gòu)頂部區(qū)域發(fā)生氨甲?；鶊F脫裂。碎片離子碎裂方式如圖3D、E、G 和H 圖所示。

ACHMINACA 的結(jié)構(gòu)稍區(qū)別于上述合成大麻素物質(zhì)，其鏈接部酰胺鍵N 原子直接鏈接金剛烷基團，吲唑核N 原子上的尾端取代基為甲基環(huán)己烷，主要碎裂方式同樣是分子結(jié)構(gòu)中酰胺鍵C—N 發(fā)生α斷裂，形成帶有側(cè)鏈的吲唑酰陽離子及金剛烷胺基碎片離子；吲唑核N 原子尾端取代基斷裂并發(fā)生γH 重排，形成豐度值最高的吲唑甲酰胺類合成大麻素的特征碎片離子m/z145；此外，在EI 源作用下，尾端取代基甲基環(huán)己烷C—C 鏈斷裂［12］，產(chǎn)生更為豐富的碎片信息。碎片離子碎裂方式分析如圖3I 所示。

圖3 9種合成大麻素的EI-MS質(zhì)譜圖及碎片離子碎裂方式Fig.3 EI-MS spectra and fragmentation pathways of 9 synthetic cannabinoids

2.4 方法學(xué)考察

2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限及定量下限按照“1.2”儀器條件，將“1.3”中含有內(nèi)標(biāo)物的系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液由低到高濃度依次進樣分析。以目標(biāo)物的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)（X，μg/mL），目標(biāo)物與內(nèi)標(biāo)物的峰面積比值為縱坐標(biāo)（Y），分別對9種目標(biāo)物擬合線性回歸方程。結(jié)果顯示，9種目標(biāo)物在1.0～100.0 μg/mL范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)（r2）均大于0.997，檢出限（LOD，S/N≥3）為0.04～0.25 μg/mL，定量下限（LOQ，S/N≥10）為0.15～0.85 μg/mL（見表2）。

表2 9種合成大麻素的線性范圍、回歸方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限及定量下限Table 2 Linear ranges，regression equations，correlation coefficients（r2），LODs and LOQs of 9 SCs

2.4.2 精密度實驗選取線性范圍內(nèi)的低、中、高濃度，當(dāng)日平行配制2.0、10.0、100.0 μg/mL 3種質(zhì)量濃度的含內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液各6份，伴隨標(biāo)準(zhǔn)曲線進行含量測定，計算日內(nèi)相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），連續(xù)測定3 d，計算日間RSD。結(jié)果顯示，9 種合成大麻素的日內(nèi)RSD 均小于4.6%，日間RSD均小于8.4%（見表3）。

表3 9種合成大麻素的日內(nèi)、日間相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=6）Table 3 Intra-and inter-RSDs of 9 synthetic cannabinoids（n=6）

2.4.3 回收率實驗取空白電子煙油，按照“1.4”方法制備樣本，同時添加4種代表性物質(zhì)MDMB-4en-PINACA、ADB-BUTINACA、ACHMINACA、5F-ADB，配成質(zhì)量濃度約為5.0、2.0、0.5 mg/mL的加標(biāo)樣本。按照“1.4”方法進行前處理并進樣分析，每個濃度重復(fù)測定5次，計算回收率。結(jié)果顯示，3種加標(biāo)水平下的回收率為95.1%～104%，RSD為3.2%～6.1%。

2.5 案例應(yīng)用

采用“1.2”儀器條件及“1.4”前處理方法，對案件中查獲的可疑“電子煙油”樣本進行分析，其TIC圖如圖4所示。對樣本與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的質(zhì)譜特征及色譜峰保留時間進行比較，確認(rèn)樣本中檢出MDMB-4en-PINACA、ADBBUTINACA，平均質(zhì)量濃度分別為1.08、2.25 mg/mL。結(jié)果表明，本方法穩(wěn)定、檢測結(jié)果可靠。

圖4 添加內(nèi)標(biāo)物的案例樣本的TIC圖Fig.4 TIC of a case sample with internal standard

3 結(jié) 論

合成大麻素是新精神活性物質(zhì)法庭科學(xué)研究的重點和熱點領(lǐng)域。本文建立的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析方法可在較短時間內(nèi)完成對9 種吲唑類合成大麻素的同時定性和定量檢測，進行了方法學(xué)考察及案例應(yīng)用，并對9種目標(biāo)物質(zhì)的質(zhì)譜信息、碎片離子主要碎裂方式進行分析。該方法具有快速、準(zhǔn)確、靈敏度高的特點，可以滿足司法鑒定工作需要，為涉及合成大麻素類案件的檢驗鑒定提供參考。