基于質譜快速確認新型合成大麻素5F-EDMB-PICA

袁 敏，王學虎，袁智偉，吳 波，陳慧敏，孟海濤

（1.南京海關工業產品檢測中心，南京 210019； 2.江蘇省公安廳物證鑒定中心，南京 210024；3.南京市公安局禁毒支隊毒品檢驗室，南京 210015；4.上海愛博才思分析儀器貿易有限公司，上海 200335；5.島津企業管理（中國）有限公司上海分公司，上海 200000）

合成大麻素類物質因具有Δ9-四氫大麻酚（Δ9-THC）類似結構和激動大麻素受體的能力，最初由化學家合成開發以作為治療疼痛的藥物，但后來發現該類物質具有作用時間長、易用性與易得性等特點，其被當作天然大麻的替代品而廣泛濫用。一些非法地下化學工廠利用我國政府管制品種與國外已報道品種的目錄差別，仿制或者新合成了諸多合成大麻素品種，向社會銷售并逃避了打擊處理。 為了徹底扭轉這種被動工作模式，國家禁毒辦于2021年5月11日宣布整體列管合成大麻素類物質且發布了7個化學結構通式，該規定于2021年7月1日執行。 通常基層毒品鑒定人員高度依賴配屬商業譜庫的質譜儀作為技術手段，但實踐中質譜儀的商業譜庫難以實時更新并且很難及時獲取標準對照品，造成新的合成大麻素類物質難以準確識別其結構，因此亟須構建一種新精神活性物質的質譜識別技術路徑和方法。

本文通過將氣相色譜-質譜儀（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）的譜庫檢索提示、質譜碎片歸屬解析與液相色譜-四級桿-飛行時間質譜法（Liquid Chromatography Quadrupole Time of Flight Mass Spectrometry，LC-Q-TOF-MS）給出的精確分子量相結合，鑒別出繳獲樣品煙絲中含有的合成大麻素種類。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

島津8040TQ型氣相色譜-質譜儀（日本島津公司），電子轟擊離子源（EI）；LC-Q-TOF 4600型高分辨液相色譜-質譜聯用儀（美國SCIEX公司），電噴霧離子源（ESI）。

質量濃度為0.1 g·L的合成大麻素5F-MDMBPICA甲醇標準儲備溶液（上海市公安局刑科院）；0.22 μm有機濾膜（上海安譜實驗科技有限公司）；甲醇、甲酸均為色譜純（德國Merck Chemicals公司）；實驗用水均為去離子水。

1.2 儀器工作條件

GC-MS條件 DB-5MS彈性石英毛細管色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進樣口溫度為280 ℃；傳輸線溫度為280 ℃；載氣為氦氣；流量為1 mL·min；進樣方式為分流進樣，分流比為20∶1；進樣量為1 μL；柱升溫程序：柱起始溫度為60 ℃，保持2 min，以20 ℃·min的速率升溫至280 ℃，保持20 min；離子源為電子轟擊離子源（EI），質量掃描范圍為29～500amu，掃描方式為全掃描；溶劑延遲時間為3min。

LC-Q-TOF-MS條件 ZORBAX SB-Aq色譜柱（150 mm×2.1 mm，3.5 μm）；流動相A為0.1 %（體積分數，下同）甲酸溶液，流動相B為含有0.1 %甲酸溶液的甲醇，流動相A與流動相B的初始比例為90∶10；梯度洗脫條件：初始流動相B 為10 %，4 min后開始增加，至14 min時流動相B為98%，保持10 min，24.1 min時流動相B恢復至10 %，保持6 min；流量為0.4 mL·min；柱溫為40 ℃；進樣量為5μL。 電噴霧離子源（ESI）；霧化氣1（零級空氣）壓強為344.75kPa；輔助氣2（零級空氣）壓強為344.75 kPa；氣簾氣（氮氣）壓強為206.85 kPa；輔助加熱器溫度為550 ℃；電噴霧電壓為5 500V；信息依賴性采集模式采集一級和二級質譜信息；碰撞能量為（35±15）eV；掃描范圍為50～1000 amu；檢測模式為正模式。

1.3 方法

稱取海關繳獲樣品煙絲約2 mg于15 mL塑料試管中，加入4 mL甲醇超聲提取，取2 mL溶液離心，取上清液供GC-MS分析。再取少量上清液用甲醇稀釋10倍，經過0.22 μm有機濾膜過濾后進行LC-QTOF-MS分析。

2 結果與討論

2.1 GC-MS分析結果

取繳獲樣品煙絲按實驗方法處理后經GC-MS分析，可得總離子流色譜圖如圖1所示。 保留時間為22.67 min的目標物的質譜數據（圖2）在NIST譜庫進行檢索，均未檢索出匹配度超過80 %以上的化合物，使用SWGDRUG譜庫進行檢索出匹配度82%的5F-MDMB-PICA（圖3）（分子式為CHFNO，分子量376）。 經比對煙絲的質譜碎片與譜庫中的檢索物質5F-MDMB-PICA的質譜碎片，質譜碎片116、144、232、260、288均相同，且比例豐度接近，但繳獲樣品煙絲中物質的質譜碎片中明顯含有390、334，與譜庫中的5F-MDMB-PICA有差異，如果該質譜碎片不是共流出物質或者儀器殘留背景的干擾，那么就超過了檢索物質的分子量。 將標準溶液5F-MDMB-PICA按照GC-MS分析條件得到色譜總離子流圖（圖4），保留時間為20.04 min，其質譜圖（圖5）與SWGDRUG譜庫檢索圖（圖3）完全一致，從保留時間完全可以排除繳獲樣品煙絲中的目標物為5F-MDMB-PICA。

圖1 繳獲樣品煙絲的GC-MS總離子流圖

圖2 繳獲樣品煙絲的目標物質譜圖（22.67 min）

圖3 譜庫中合成大麻素5F-MDMB-PICA（82%匹配度，SWGDRUG庫）

圖4 標準品合成大麻素5F-MDMB-PICA的GC-MS總離子流圖

圖5 標準品合成大麻素5F-MDMB-PICA的質譜圖（20.04 min）

2.2 LC-Q-TOF-MS分析結果

繳獲樣品煙絲按實驗方法處理后進行LC-QTOF-MS分析，可得總離子流如圖6所示。 采用非靶向未知物篩查數據處理方法，發現出峰強度最大的位置為保留時間15.4 min（圖7），并獲得一級質譜圖和二級質譜圖如圖8和圖9所示。 經儀器自帶的商業質譜譜庫檢索，未明確目標物結構，但利用分子式擬合軟件Formula Finder 對一級高分辨質譜離子391.238 3（[M+H]）擬合得出目標物的分子式為CHFNO，也進一步驗證了GC-MS測試的保留時間22.67 min出峰處物質的質譜碎片中的390就是該目標物的分子離子峰。

圖6 繳獲樣品煙絲的LC-Q-TOF-MS的總離子圖

圖7 繳獲樣品煙絲最大色譜峰的抽取離子流圖

圖8 繳獲樣品煙絲的保留時間15.4 min色譜峰的一級高分辨質譜圖

圖9 繳獲樣品煙絲的保留時間15.4 min色譜峰的二級高分辨質譜圖

3 討論

繳獲樣品煙絲通過GC-MS分析和SWGDRUG質譜譜庫檢索出匹配度超過80%的檢索物質5FMDMB-PICA，但因由/390、334這2處質譜碎片不同，與標準品合成大麻素5F-MDMB-PICA的GC-MS比對分析，從保留時間和質譜碎片兩個方面排除了繳獲樣品煙絲中的合成大麻素為5F-MDMB-PICA。繳獲樣品煙絲進一步采用高分辨液質聯用儀分析，雖然商業譜庫未明確該物質的結構，但通過精確分子量推導的分子式為CHFNO，僅比合成大麻素5F-MDMBPICA的分子式（CHFNO）多了一個亞甲基（-CH）。

因GC-MS表明煙絲中目標物與合成大麻素5FMDMB-PICA匹配度較高，尤其是/288以下質譜碎片基本一致（表1），這表明目標物可能屬于5FMDMB-PICA的同系物，極有可能是具有相同的骨架。 分析5F-MDMB-PICA結構式（圖10），在EI模式下，首先分子離子峰脫去叔丁基（-C（CH））形成正離子CHFNO（/320）；再脫去甲氧基（-OCH）并可能發生重排反應形成穩定的醌式六元環結構正離子CHFNO（/288）；進一步脫去羰基（-CO-）形成正離子CHFNO（/260）；然后失去甲烯胺基（-N=CH）形成基峰鎓離子CHFNO（/232）；然后失去五氟戊基（-CHF）形成正離子CHNO（144）；最后再脫去羰基（-CO-）形成吲哚結構正離子CHN（/116），質譜碎片裂解途徑見圖10。

表1 繳獲樣品煙絲內目標物和合成大麻素5F-MDMB-PICA的GC-MS的保留時間和質譜碎片

圖10 EI模式下，5F-MDMB-PICA的質譜裂解可能途徑

查看煙絲內的目標物，其GC-MS的質譜碎片/288以下均相同，推測目標物骨架結構與5FMDMB-PICA高度類似，而高分辨液質的一級質譜推導出目標物分子式為CHFNO，比合成大麻素5F-MDMB-PICA分子式CHFNO多了-CH，僅需明確-CH在5F-MDMB-PICA的結構位置，即可明確目標物的結構式。 目標物的分子離子峰/390與其質譜碎片/334相差56，與合成大麻素5FMDMB-PICA的分子離子峰/376及其質譜碎片/320差值（56）相同，推測也是脫去叔丁基（-C（CH））結構造成的，即推測煙絲內目標物在2-[1-（5-氟戊基）-1H-吲哚-3-甲酰氨基]-3，3-二甲基丁酸基的基團應該是相同的，造成其分子離子峰和一處質譜碎片不同只能存在該結構的甲酯基部分，即煙絲內目標物比合成大麻素5F-MDMB-PICA的分子結構多出的-CH只能存在于末端的甲酯基部位，即由甲酯基變成乙酯基，該化合物的化學名為2-[1-（5-氟戊基） 吲哚-3-甲酰氨基]-3，3-二甲基丁酸乙酯，簡稱5F-EDMB-PICA 或5-fluoro EDMB-2201，其結構式和EI質譜可能裂解途徑見圖11。

圖11 EI模式下，5F-EDMB-PICA的質譜裂解可能途徑

煙絲內目標物5F-EDMB-PICA的LC-Q-TOFMS的一級質譜（圖7）和二級質譜碎片（圖8）的解析如下：5F-EDMB-PICA的母離子相應以[M+H]（/390.2383）響應最強，其次為[2M+H]（/782.472 5）和[2M+Na]（/803.451 3），最小為[M+Na]（/413.220 7），而/232.113 2質譜碎片為5F-EDMBPICA的準分子離子峰的源內裂解質譜碎片；5FEDMB-PICA二級質譜首先在甲酰氨部位裂解成最強信號質譜碎片2-[1-（5-氟戊基）-1H-吲哚-3-甲酰]陽離子（/232.113 2），然后進一步脫去5-氟戊基形成吲哚-3-甲酰陽離子（/144.044 4），最后脫去3-甲酰形成吲哚陽離子（/116.049 5），其可能裂解途徑見圖12。

圖12 Q-TOF-MS（ESI）模式下，5F-EDMB-PICA的質譜可能裂解途徑

聯合國麻醉品委員會（The Commission on Narcotic Drugs， CND）在2020年3月第63屆會議上決定將5F-MDMB-PICA等8種物質添加到《1971年精神藥物公約》附表上，并于2020年11月3日生效。 開曼光譜庫（Cayman Spectral Library）于2020年6月收錄了5F-EDMB-PICA的質譜數據，其GC-MS的質譜數據與本次繳獲樣品煙絲中目標物完全一致。 5FEDMB-PICA作為5F-MDMB-PICA的同系物，均屬于吲哚酰胺類合成大麻素，屬于國家禁毒局發布合成大麻素類物質的7個化學結構通式中的第一個。

使用GC-MS檢測合成大麻素，在常規NIST等譜庫沒有檢索到的情況下對未知物質的結構鑒別確認是一個難點，尤其遇到樣品數量有限或者樣品純度低、雜質較多難純化的情況，導致樣品不具備核磁共振、紅外光譜等技術手段分析條件，對其結構進行分析確認就更加困難，但可以聯合使用GC-MS質譜譜庫檢索以及碎片解析、高分辨液質的一級精確分子量和二級精確質譜碎片歸屬解析并結合文獻資料等手段，以最大程度地探尋目標物質的分子結構。