吲唑酰胺類合成大麻素的EI質(zhì)譜特征分析

徐仿敏，李海波，魏萬里，王瑞花，劉凌云，李 強

（1.江蘇省江陰市公安局物證鑒定室，江蘇 江陰 214431；2.江蘇省常州市公安局物證鑒定所，江蘇 常州213003；3.江蘇省無錫市公安局物證鑒定所，江蘇 無錫 214001；4.公安部物證鑒定中心，北京 110038）

新精神活性物質(zhì)（New psychoactive substances，NPS）是指未被聯(lián)合國《1961年麻醉品單一公約》或《1971年精神藥物公約》管制，但可能會被濫用，并給公眾健康帶來威脅的精神活性物質(zhì)［1］。該類物質(zhì)亦被稱為策劃藥（Designer drug）、合法興奮劑（Legal highs）或?qū)嶒炇一衔铮≧esearch chemicals）等［2-5］。近年來，新精神活性物質(zhì)問題在全球范圍內(nèi)發(fā)展迅猛，根據(jù)聯(lián)合國毒品與犯罪問題辦公室（UNODC）最新監(jiān)測顯示，截止2020 年4 月，全球125 個國家和地區(qū)共報告出現(xiàn)1 004 種新精神活性物質(zhì)［6］。根據(jù)藥理作用可將NPS 分為6 大類，分別為興奮劑、合成大麻素受體激動劑、經(jīng)典致幻劑、合成阿片、催眠鎮(zhèn)靜劑和解離劑，其中報告最多的為興奮劑類，其次為合成大麻素受體激動劑和經(jīng)典致幻劑［6］。

合成大麻素受體激動劑主要以合成大麻素為主，是一系列作用于大麻素受體（CB1 受體和CB2 受體）的人工合成物質(zhì)。人工合成大麻素的最初目的是尋找治療疾病的藥物，但在21 世紀初，合成大麻素開始被不法分子用于娛樂，由于缺少對其藥理作用的研究，其對濫用者的健康構(gòu)成了嚴重威脅［7］。目前，世界各國加大對合成大麻素的打擊和管控力度，所以不法分子往往通過改變合成大麻素的結(jié)構(gòu)以逃避打擊和監(jiān)管，給合成大麻素的鑒定帶來了挑戰(zhàn)。合成大麻素的鑒定主要通過比較待測物與標準物質(zhì)的譜圖進行定性。然而，合成大麻素更新?lián)Q代迅速，相應(yīng)的標準物質(zhì)或化學對照品獲得困難。因此，需要對合成大麻素的質(zhì)譜碎裂特征進行研究歸納，為快速推測未知合成大麻素的結(jié)構(gòu)提供重要參考。

吲唑酰胺類合成大麻素是近年來出現(xiàn)較多的新一代合成大麻素，為了更好地鑒定該類物質(zhì)，需要對其質(zhì)譜碎裂特征進行研究。目前對該類合成大麻素的分析表征主要采用氣相色譜-質(zhì)譜法（GCMS）、液相色譜-質(zhì)譜法（LC-MS）和核磁共振波譜法（NMR）等［8-16］。已有文獻采用超高效液相色譜-飛行時間質(zhì)譜法（UPLC-Q-TOF MS）對吲唑酰胺類合成大麻素的質(zhì)譜特征進行研究［17］，但未見EI 質(zhì)譜特征的文獻報道。

本文主要對MDMB-CHMINACA、5F-AB-PINACA、5F-AMB、AB-CHMINACA、AB-FUBINACA、AB-PINACA、MDMB-FUBINACA、AMB-FUBINACA 和ADB-BUTINACA 等9 種吲唑酰胺類合成大麻素進行氣相色譜-質(zhì)譜分析，并對獲得的質(zhì)譜圖進行解析，歸納總結(jié)吲唑酰胺類合成大麻素在EI模式下的碎裂規(guī)律，以期為該類物質(zhì)的鑒定提供參考。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Trace1310-ISQ LT氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國ThermoFisher公司），甲醇（色譜純，J&K百靈威科技有限公司）。MDMB-CHMINACA、5F-AB-PINACA、5F-AMB、AB-CHMINACA、AB-FUBINACA、AB-PINACA、MDMB-FUBINACA、AMB-FUBINACA、ADB-BUTINACA 9種吲唑酰胺類合成大麻素由國家毒品實驗室提供，純度≥98%。

1.2 儀器條件

TG-5ms 色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25μm）；柱溫：初始溫度80 ℃，保持1 min，以20 ℃/min 升至280 ℃，保持4 min；載氣：He（99.99%），流速：1.0 mL/min；進樣口溫度：280 ℃；進樣方式為不分流進樣。

傳輸線溫度：280 ℃；離子源溫度：300 ℃；EI源；電壓：70 eV；掃描范圍：45～450 amu；溶劑延遲：3.5 min；掃描模式：全掃描（Full scan）模式。

1.3 樣品制備

分別稱取9種吲唑酰胺類合成大麻素適量，用甲醇逐級稀釋配制成0.1 mg/mL的各對照品溶液。取繳獲的可疑液體適量，用乙酸乙酯稀釋配成樣品溶液，待測。

2 結(jié)果與討論

2.1 分子結(jié)構(gòu)與保留時間

9種吲唑酰胺類合成大麻素的分子量、取代基團及GC-MS分析的保留時間如表1所示。

表1 9種吲唑酰胺類合成大麻素的化學結(jié)構(gòu)及保留時間Table 1 Structures and retention times of 9 indazole-3-carboxamide analogues synthetic cannabinoids

9種吲唑酰胺類合成大麻素的結(jié)構(gòu)較為相似，主體結(jié)構(gòu)均為吲唑環(huán)，主要差別在于吲唑1號位的N上取代基R1不同，R1主要有丁烷基（—C4H9）、戊烷基（—C5H11）、5-氟戊烷基（—C5H10F）、環(huán)己烷甲基（—CH2—C6H12）和對氟芐基（—CH2—C6H4F）等取代基。與吲唑3號位酰胺基的N相連的取代基團R2和R3不同，R2主要有酰胺基（—CONH2）和甲酯羧基（—COOCH3），R3主要有異丙基（—CH（CH3）2）和叔丁基（—C（CH3）3）。吲唑酰胺類合成大麻素的結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 吲唑酰胺類合成大麻素的結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of indazole-3-carboxamide analogues synthetic cannabinoids

當R1和R2兩個取代基團相同時，R3取代基團由異丙基變?yōu)槭宥』?，保留時間會隨之延長。當R1和R3兩個取代基團相同時，R2取代基團由甲酯羧基變?yōu)轷０坊?，保留時間會隨之延長。當R2和R3兩個取代基團相同時，R1取代基團為戊烷基的保留時間＜5-氟戊烷基＜環(huán)己烷甲基＜對氟芐基，R1為側(cè)鏈烷基的保留時間最短，側(cè)鏈鹵代烷基的保留時間次之，芳香基的保留時間最長。

2.2 EI質(zhì)譜特征

9 種吲唑酰胺類合成大麻素的氣相色譜-質(zhì)譜圖見圖2。由圖可見，9 種吲唑酰胺類合成大麻素的分子離子峰均很小，但通過主要碎片離子可初步判斷該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征。

圖2 9種吲唑酰胺類合成大麻素的質(zhì)譜圖Fig.2 Mass spectra of 9 indazole-3-carboxamide analogues synthetic cannabinoids A：5F-AMB；B：ADB-BUTINACA；C：AB-PINACA；D：AMB-FUBINACA；E：MDMB-CHMINACA；F：MDMB-FUBINACA；G：5F-AB-PINACA；H：AB-CHMINACA；I：AB-FUBINACA

吲唑酰胺類合成大麻素的主要碎片離子是由吲唑3號位上酰胺鍵的C—N 斷裂和1 號位上C—N 鍵斷裂形成。由圖2 可知，9 種物質(zhì)的質(zhì)譜圖中均含有m/z為145 的碎片離子，這是由于上述物質(zhì)的主體結(jié)構(gòu)均含有3-羰基吲唑，該碎片離子是由于吲唑3 號位酰胺鍵的C—N 斷裂和1 號位C—N 鍵斷裂形成。因此，如果質(zhì)譜圖中含有m/z145，則可推斷該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)中含有3-羰基吲唑。

2.2.1 R1的碎裂規(guī)律 質(zhì)譜圖中的碎片離子可以反映1 號位取代基R1的取代情況，如AMB-FUBINACA、MDMBFUBINACA 和AB-FUBINACA 3 種物質(zhì)的質(zhì)譜圖中均含有m/z109、145、253 的碎片離子。這是因為3 種物質(zhì)的R1均為對氟芐基，屬于芳香取代基，在EI 轟擊過程中，芳香取代基的β鍵易斷裂形成芐基，芐基進一步擴環(huán)形成穩(wěn)定的卓鎓離子，所以質(zhì)譜圖中出現(xiàn)m/z109 表明R1的取代基為—CH2—C6H4F。m/z253 是3 種物質(zhì)在吲唑的3 號位酰胺鍵C—N 斷裂形成的吲唑羰基部分的碎片離子。在EI轟擊過程中，與1號位的C—N 鍵相比，3號位酰胺鍵的C—N 更容易斷裂，因此在質(zhì)譜圖中含有R1取代基的3-羰基吲唑碎片離子的離子豐度高于3-羰基吲唑的離子豐度。

5F-AMB 和5F-AB-PINACA 的質(zhì)譜圖中均含有m/z145、213、233 的碎片離子，這是因為兩種物質(zhì)的R1均為5-氟戊基，鹵代烷基的C—X 鍵容易斷裂，因此m/z213是由m/z233的1號位R1取代基中C—F鍵斷裂形成的碎片離子。

2.2.2 R2與R3的碎裂規(guī)律 9 種吲唑酰胺類合成大麻素中，R2取代基主要為—COOCH3和—CONH2，R3取代基主要為—CH（CH3）2和—C（CH3）3。因此，可組合成以下4 種類型合成大麻素：A 型：R2為—COOCH3，R3為—CH（CH3）2，以5F-AMB 為例；B 型：R2為—COOCH3，R3為—C（CH3）3，以MDMBCHMINACA 為例；C 型：R2為—CONH2，R3為—CH（CH3）2，以AB—FUBINACA 為例；D 型：R2為—CONH2，R3為—C（CH3）3，以ADB-BUTINACA為例。其可能的碎裂方式見圖3。

圖3 5F-AMB（A）、MDMB-CHMINACA（B）、AB-FUBINACA（C）和ADB-BUTINACA（D）可能的碎裂方式Fig.3 Proposed mass spectral fragmentation patterns of 5F-AMB（A），MDMB-CHMINACA（B），AB-FUBINACA（C）and ADB-BUTINACA（D）

R2和R3的取代基不同，其碎裂規(guī)律也不相同。由圖2 可知，5F-AMB 的質(zhì)譜圖中含有m/z304、249的碎片離子，m/z304是在電子轟擊過程中失去R2（—COOCH3，m/z59）形成。5F-AMB的R3取代基為—CH（CH3）2，根據(jù)麥氏重排規(guī)則，與吲唑相連的羰基的γ碳上有氫原子，γ氫原子會通過六元環(huán)中間體過渡轉(zhuǎn)移到氧原子上，同時β位C—N 鍵發(fā)生斷裂，發(fā)生A 類麥氏重排，形成m/z249 的碎片離子（見圖4）。因此，當R3取代基上有γ氫原子時，則會發(fā)生麥氏重排，形成相應(yīng)的碎片離子，其m/z比酰胺鍵的C—N 鍵斷裂形成碎片離子的m/z多16，AB-FUBINACA 的質(zhì)譜圖中m/z269是由麥氏重排產(chǎn)生。而當R3為—C（CH3）3時，其γ碳上無氫原子，不發(fā)生A 類麥氏重排，因此不能產(chǎn)生比酰胺鍵的C—N 鍵斷裂形成碎片離子的m/z多16的碎片離子。

圖4 麥氏重排機理Fig.4 Mechanism of McLafferty rearrangement

通過分析9 種物質(zhì)的質(zhì)譜圖發(fā)現(xiàn)，當R2為—COOCH3時，質(zhì)譜圖中會出現(xiàn)［M-59］+、［M-56］+或［M-88］+的碎片離子，［M-59］+是由于分子離子失去1個—COOCH3形成，［M-56］+是由于分子離子發(fā)生B類麥氏重排，失去了C4H8形成，而［M-88］+是由于分子離子發(fā)生B類麥氏重排后，再失去1個—OCH3形成。當R2為—CONH2時，質(zhì)譜圖中會出現(xiàn)［M-44］+和［M-73］+的碎片離子，［M-44］+可能是由分子離子失去1個—CONH2形成，［M-73］+可能是分子離子發(fā)生B類麥氏重排同時失去—NH2形成。

綜上所述，吲唑酰胺類合成大麻素的EI質(zhì)譜具有一定的特征，m/z145是其特征碎片離子；如果質(zhì)譜圖中含有m/z109的碎片離子，表明該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)中含有氟芐基。吲唑酰胺類合成大麻素的特征碎片離子見表2。

表2 吲唑酰胺類合成大麻素的特征碎片離子Table 2 Characteristic fragment ions of the indazole-3-carboxamide analogues synthetic cannabinoids

2.3 實際應(yīng)用

2021 年7 月，某公安機關(guān)將繳獲的電子煙油送來要求檢驗是否含有合成大麻素成分，按照“1.3”進行樣品制備，并進行GC-MS分析，結(jié)果見圖5。通過NIST譜庫檢索，無匹配結(jié)果。

圖5 未知樣品的總離子流色譜圖（A）和質(zhì)譜圖（B）Fig.5 Total ion current chromatogram（A）and mass spectrum（B）of the unknown sample

按照本文總結(jié)的推斷方式進行分析，保留時間為13.23 min 的質(zhì)譜圖特征明顯，分子離子峰為m/z357，主要碎片離子為m/z301、298、269、213、145，存在［M-56］+、［M-59］+、［M-88］+、［M-144］+等碎片離子特征，推測其為吲唑酰胺類合成大麻素，可能的名稱為MDMB-4en-PINACA。經(jīng)與對照品比對，最終確認該電子煙油中存在MDMB-4en-PINACA成分。

3 結(jié) 論

吲唑酰胺類合成大麻素具有相似的主體結(jié)構(gòu)，因此其EI 質(zhì)譜特征、碎裂規(guī)律和碎片離子具有高度的相似性。本文主要對吲唑酰胺類合成大麻素的EI 質(zhì)譜特征進行總結(jié)，通過對主要碎片離子的碎裂規(guī)律進行分析，可以區(qū)分主體結(jié)構(gòu)中存在的不同取代基團，進而推斷出未知樣品可能的化學結(jié)構(gòu)。由于吲哚酰胺類合成大麻素與吲唑酰胺類合成大麻素的結(jié)構(gòu)非常相似，因此本文總結(jié)的特征也適用于吲哚酰胺類合成大麻素。目前合成大麻素的結(jié)構(gòu)更新較快，標準譜庫及對照品更新滯后。因此，對于可疑樣品，在標準譜庫無法匹配、缺少對照品的情況下，可使用本文總結(jié)的規(guī)律進行分析，推測可疑樣品可能的結(jié)構(gòu)，再進行確證分析。