可疑電子煙油中5 種吲哚或吲唑酰胺類合成大麻素的GCMS 定性和定量分析

劉翠梅，賈薇，宋春輝，錢振華，花鎮東，陳月猛

1.公安部禁毒情報技術中心 毒品監測管控與禁毒關鍵技術公安部重點實驗室，北京 100193；2.中國藥科大學藥學院，江蘇 南京 210009；3.貴陽市公安局禁毒支隊，貴州 貴陽 550081

電子煙是新型煙草制品的主流產品，自2006 年以來，其市場規模和銷量迅速擴張[1-2]。電子煙油中1，2-丙二醇（下文簡稱丙二醇）、丙三醇和水混合形成的霧化劑約占90%，尼古丁一般為0～3%[3]。近年來在電子煙油中添加四氫大麻酚（tetrahydrocannabinol，THC）、大麻酚（cannabinol，CBN）、大麻二酚（cannabidiol，CBD）、合成大麻素類（synthetic cannabinoid，SC）物質的案例逐漸增多[4-11]。

SC 物質是人工合成的大麻素受體（cannabinoid receptor，CBR）激動劑，天然大麻素與CB1R 或CB2R 結合，產生更強的生理藥理作用[12]。自聯合國毒品與犯罪辦公室2009 年開始監測新精神活性物質（new psychoactive substance，NPS）以來，合成大麻素已成為涵蓋物質種類最多、濫用最為嚴重的NPS 之一。合成大麻素從結構上可分為酰基吲哚類、萘甲基吲哚類、萘甲酰基吡咯類、二苯并吡喃類、苯己基酚類、吲哚酰胺類、吲唑酰胺類等，其中吲哚或吲唑酰胺類化合物是近年國內市場上出現的主要SC物質類型[8,13]。

目前，SC 物質被偽裝成各類形態，以“電子煙油”“小樹枝”“娜塔莎”等名稱販賣，主要濫用方式包括將其溶于電子煙油，噴涂于煙葉、煙絲、花瓣等植物表面，或者與其他毒品、NPS 混合吸食。這些合成大麻素制品對人體健康的危害具有很大的不確定性，究其原因，一是多采用“小作坊”的形式進行制作，添加合成大麻素的量具有隨機性，因此很容易造成過量吸食，嚴重損害身體健康；二是添加合成大麻素的種類具有隨機性，使得吸食后的成癮性和危害性難以判斷。國內外吸食者濫用合成大麻素制品后肇事肇禍、危害他人和社會的事件時有發生。為應對日益嚴重的合成大麻素濫用問題，我國于2021 年7 月1 日起，將SC 物質整類列入了《非藥用麻醉藥品和精神藥品管控增補目錄》。

電子煙油中合成大麻素的分析方法主要包括GC-MS、LC-MS、核磁共振波譜法（nuclear magnetic resonance，NMR）等[7-11]。GC-MS 是法庭科學實驗室最常規的技術方法，廣泛用于化合物的分析。與LC、GC、LC-MS、NMR 這些分析技術相比，采用GC-MS 進行分析具有選擇性好、分離度高、檢出限低、可用于同時定量分析多種成分等優點。

本研究擬基于GC-MS 全掃描模式（SCAN）和選擇性離子監測模式（selective ion monitoring，SIM），建立5 種吲哚或吲唑酰胺類合成大麻素3，3-二甲基-2-[1-（4-戊烯-1-基）-1H-吲唑-3-甲酰氨基]丁酸甲酯（MDMB-4en-PINACA）、2-[1-（4-氟丁基）-1H-吲唑-3-甲酰氨基]-3，3-二甲基丁酸甲酯（4F-MDMBBUTINACA）、N-（1-氨基-3，3-二甲基-1-氧代丁-2-基）-1-丁 基-1H-吲 唑-3-甲酰胺（ADBBUTINACA）、2-[1-（4-氟丁基）-1H-吲哚-3-甲酰氨基]-3，3-二甲基丁酸甲酯（4F-MDMB-BUTICA）、2-[1-（5-氟戊基）-1H-吲哚-3-甲酰氨基]-3，3-二甲基丁酸甲酯（5F-MDMB-PICA）的定性和定量分析方法，并采用建立的GC-MS 法對25 份繳獲電子煙油樣品中的基質和合成大麻素進行定性和定量分析，同時研究吲哚或吲唑酰胺類合成大麻素的電子轟擊（electron impact，EI）碎裂機理。

1 材料與方法

1.1 主要儀器與試劑

GCMS-QP2010 氣相色譜-質譜聯用儀（日本島津公司），甲醇（色譜純，德國Merk 公司）。

標準品MDMB-4en-PINACA（98.2%）、4F-MDMBBUTINACA（98.8%）、ADB-BUTINACA（98.8%）、4FMDMB-BUTICA（98.6%）、5F-MDMB-PICA（99.0%）、2-（2-甲氧基苯基）-1-（1-戊基-1H-吲哚-3-基）乙酮（簡稱JWH-250，99.3%）由公安部第三研究所提供。丙二醇（純度99%）、丙三醇（純度99%）、N，2，3-三甲基-2-異丙基丁酰胺（俗稱WS-23，純度98%）、三乙酸甘油酯（純度99%）均購自北京百靈威科技有限公司，尼古丁購自美國PANPHY 公司。

25 份疑似含有合成大麻素的電子煙油樣品由各地公安部門繳獲后送至公安部禁毒情報技術中心毒品實驗室進行檢測。

1.2 儀器條件

1.2.1 GC-MS 分析條件Ⅰ

DB-35 MS石英毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm；美國Agilent 公司）。升溫程序：140 ℃保持3 min，20 ℃/min 升至320 ℃，保持12 min。載氣為氦氣，流速為1 mL/min，分流比為40∶1，進樣量1 μL，溶劑延遲4 min，進樣口溫度280 ℃，EI 離子源的電子能量為70 eV，離子源溫度230 ℃，傳輸線溫度250 ℃，定性分析采集方式“SCAN”，質量掃描范圍為m/z35～500。定量分析采 用SIM 模式，定量離子：m/z213（MDMB-4en-PINACA）、m/z219（4F-MDMB-BUTINACA）、m/z201（ADB-BUTINACA）、m/z218（4F-MDMB-BUTICA）、m/z232（5F-MDMB-PICA）、m/z214（JWH-250）。

1.2.2 GC-MS 分析條件Ⅱ

DB-35 MS石英毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）。升溫程序：35 ℃保持2 min，20 ℃/min 升至55 ℃，保持3 min，40 ℃/min 升至310 ℃，保持12 min。載氣為氦氣，流速為1 mL/min，分流比為40∶1，進樣量1 μL，溶劑延遲1.5 min，進樣口溫度280 ℃，EI 離子源的電子能量為70 eV，離子源溫度230 ℃，傳輸線溫度250 ℃，采集方式“SCAN”，質量掃描范圍為m/z35～500。

1.3 內標溶液和標準曲線溶液的配制

內標溶液：準確稱取JWH-250 50 mg，加入甲醇定容至100 mL，配制成質量濃度為0.5 mg/mL 的JWH-250 甲醇溶液。

標準儲備液：準確稱取合成大麻素標準物質各5 mg（稱取量用各自純度校正），轉移至2 mL 容量瓶中，用內標溶液定容至2 mL，配成質量濃度為2.5 mg/mL 的標準儲備液。

系列標準工作溶液：使用內標溶液對2.5 mg/mL的標準儲備液進行逐級稀釋，配制成質量濃度為1.0、0.5、0.25、0.1、0.05、0.025 mg/mL 的合成大麻素系列標準工作溶液。

1.4 樣品處理

定性分析：移取約20 μL煙油樣品，加入甲醇1 mL，渦旋混勻后進行GC-MS 分析，儀器采集條件見1.2.1節。分析煙油的基質，將20 μL/mL 的煙油樣品用甲醇稀釋10倍后，按1.2.2節進行GC-MS分析。

定量分析：準確稱取40 mg 的煙油樣品至2 mL 的容量瓶中，用內標溶液定容至2 mL，混勻后按照1.2.1節進行GC-MS 分析。如果樣品含量過低，可以適當增加樣品的稱樣量，從而保證樣品濃度在標準曲線的線性范圍內。

1.5 方法學驗證

線性范圍和定量限：配制成質量濃度為1、0.5、0.25、0.1、0.05、0.025 mg/mL 的混標溶液，按1.2.1 節條件進行分析，以目標物定量離子峰面積與內標定量離子峰峰面積的比值為縱坐標，以目標物濃度為橫坐標，繪制標準曲線，確定目標物的線性范圍，以線性范圍的最低濃度為定量限。

基質加標回收率：采用空白煙油樣品進行基質加標回收實驗，取適量的空白電子煙油，分別加入不同量的質量濃度為5 mg/mL 的混標儲備液，得到質量濃度為0.025、0.1、0.5 mg/mL 的基質加標混合標準溶液各3 份，按照1.4 節樣品處理方法進行處理后測定，計算各目標物的加標回收率。

精密度：選取質量濃度為0.025、0.1、0.5 mg/mL 的基質加標混合標準溶液各1 份進行定量方法的精密度考察。同日內重復測定6 次計算日內精密度，6 d 內重復測定6 次計算日間精密度。

1.5 吲哚或吲唑酰胺類化合物EI-MS碎裂機理研究

通過分析EI-MS模式下MDMB-4en-PINACA、4FMDMB-BUTINACA、ADB-BUTINACA、4F-MDMBBUTICA、5F-MDMB-PICA 的碎片離子，對吲哚或吲唑酰胺類化合物在EI模式下的碎裂機制進行探討。

2 結果與討論

2.1 GC-MS 定性分析方法

通過將電子煙油樣品中目標物的質譜圖和保留時間與對應對照品的質譜圖和保留時間進行比較，在25份檢材中共檢出5種合成大麻素，分別為MDMB-4en-PINACA、4F-MDMB-BUTINACA、ADB-BUTINACA、4F-MDMB-BUTICA、5F-MDMB-PICA（圖1）。這5 種化合物的母核結構均為吲哚或吲唑酰胺，只是取代基不同，其中與酰胺的N 原子相連的取代基有2 種，分別為3，3-二甲基丁酰胺和3，3-二甲基丁酸甲酯；與吲哚或吲唑的N 原子相連的取代基有4 種，分別為丁基、4-戊烯基、4-氟丁基和5-氟戊基。為了保證5 種合成大麻素的有效分離，本研究選用了DB-35 色譜柱，在優化后的色譜條件下5 種合成大麻素和內標物均可實現基線分離，MDMB-4en-PINACA、4FMDMB-BUTINACA、ADB-BUTINACA、4F-MDMBBUTICA、5F-MDMB-PICA 的出峰時間分別為13.28、13.48、14.50、15.11、15.89 min（圖2）。各化合物的質譜圖見圖3。

圖1 5 種吲哚或吲唑酰胺合成大麻素化學結構式Fig.1 Chemical structures of five indole or indazole amide synthetic cannabinoids

圖2 GC-MS 分析5 種合成大麻素和內標混標的總離子流色譜圖Fig.2 Total ion chromatograms of five synthetic cannabinoids and internal standard obtained by GC-MS

圖3 5 種吲哚或吲唑酰胺合成大麻素和內標的EI-MS 圖Fig.3 Five indole or indazole amide synthetic cannabinoids and the internal standard obtained by EI-MS

電子煙油的基質一般為丙二醇和丙三醇[6]。在1.2.1 節升溫條件下，丙二醇和丙三醇的出峰時間較早，不能被檢出。因此，在進行電子煙油基質檢測時，采用起始溫度更低的1.2.2 節條件升溫，在該條件下，丙二醇的出峰時間為4.75 min，丙三醇的出峰時間為9.73 min（圖4A），其質譜圖見圖5。

圖4 實際繳獲樣品S-01 在不同程序升溫條件下的總離子流色譜圖Fig.4 Total ion chromatograms of seized sample S-01 obtained under different temperature programmed conditions

圖5 電子煙油基質和主要添加物的EI-MS 圖Fig.5 E-cigarette oil matrixes and main additives obtained by EI-MS

此外，在部分煙油樣品中還發現了N，2，3-三甲基-2-異丙基丁酰胺（WS-23）、三乙酸甘油酯和尼古丁等添加物，其中WS-23、三乙酸甘油酯和尼古丁的出峰時間分別為4.28、4.94、5.12 min（圖4B），質譜圖見圖5。WS-23 是一種涼味劑，具有薄荷香味[14]。三乙酸甘油酯是制造卷煙濾嘴常用的增塑劑[15]。尼古丁，俗稱煙堿，是煙草的主要成分[15]。

2.2 吲哚或吲唑酰胺類合成大麻素EI 碎裂機制

5 種吲哚或吲唑酰胺類合成大麻素的EI-MS 圖（圖3）和可能的EI-MS 碎裂機制（圖6）顯示，該類物質的分子離子峰強度較低或不存在分子離子峰。這是由于該類物質的酰胺基側鏈雜原子數量較多，且未形成穩定的共軛體系，易發生碎裂。與吲哚或吲唑環連接的羰基氧失去n電子形成正電荷中心，誘導羰基與鄰近氮原子之間的化學鍵發生α 斷裂形成穩定的偶電子離子M1。碎片離子M1 在所有質譜圖中強度最高。碎片離子M1 可以繼續發生γ-H 重排，其結果是取代基R2上的γ-H 轉移至N 原子上，生成的碎片離子M2。M2 是吲哚或吲唑酰胺類合成大麻素的特征離子，M2 為144 時，表示母核結構為吲哚酰胺，M2 為145 時，表示母核結構為吲唑酰胺。碎片離子M1 進一步失去CO 后，生成碎片離子M5，碎片離子M5 經rH 重排得到碎片離子M6。末端酯基/酰胺基的羰基氧失去n電子形成正電荷中心，誘導羰基與鄰近碳原子之間的化學鍵發生i斷裂形成穩定的偶電子離子M3。分子離子峰發生麥氏重排可能會生成碎片離子M4 或M9。碎片離子M4 進一步失去CH3OH 和C2H4O2后，會生成碎片離子M7 和M8。

圖6 吲哚或吲唑酰胺合成大麻素EI-MS 碎裂途徑Fig.6 EI-MS fragmentation pathways of indole or indazole amide synthetic cannabinoids

2.3 GC-MS 定量方法

2.3.1 線性范圍和定量限

為增加定量結果的準確性和方法的耐受性，本研究選用了與目標物的結構類似、出峰時間接近的合成大麻素JWH-250 作為內標。5 種合成大麻素在0.025～1.000 mg/mL 濃度范圍內線性相關系數均大于0.998，線性良好；定量限均為0.025 mg/mL（表1）。

2.3.2 基質加標回收率及精密度

采用空白煙油樣品進行基質加標回收實驗，取適量的空白電子煙油，分別加入不同量的混標儲備液，得到質量濃度為0.025、0.1、0.5 mg/mL 的基質加標混合標準溶液各3 份，按照1.4 節樣品處理方法進行處理后測定，各合成大麻素的平均加標回收率的范圍為94%～103%（表2）。

表2 5 種合成大麻素平均加標回收率Tab.2 Adding standard recovery of five synthetic cannabinoids （，%）

表2 5 種合成大麻素平均加標回收率Tab.2 Adding standard recovery of five synthetic cannabinoids （，%）

選取質量濃度為0.025、0.1、0.5 mg/mL 的基質加標混合標準溶液各1 份進行定量方法的精密度考察。結果表明，日內精密度相對標準偏差（relative standard deviation，RSD）小于2.5%，日間精密度RSD小于4.0%。

2.4 實際繳獲樣品分析

采用本研究所建立的方法對25 份繳獲電子煙油樣品進行定性和定量分析，檢測結果（表3）顯示，在25份電子煙油樣品中檢出了MDMB-4en-PINACA、4FMDMB-BUTINACA、ADB-BUTINACA 3 種吲唑酰胺類SC物質和4F-MDMB-BUTICA、5F-MDMB-PICA 2種吲哚酰胺類SC 物質。在22 份樣品中只檢出了1 種SC 物質，3 份樣品中同時檢出了2 種SC 物質。電子煙油樣品中各SC 物質的含量范圍為0.05%～2.74%。在25 份電子煙油樣品中，19 份樣品同時含有丙二醇和丙三醇，但含量比例不同，4 份樣品(S-20、S-21、S-24、S-25)只含有丙二醇，2 份樣品(S-18、S-19)只含有丙三醇（表3）。此外在部分煙油樣品中還檢出了WS-23、三乙酸甘油酯和尼古丁3 種主要添加物。

表3 繳獲電子煙油樣品定性、定量結果Tab.3 Qualitative and quantitative results of seized e-cigarette samples （%）

2.5 結論

合成大麻素整類列管以來，各地法庭科學實驗室受理的電子煙油檢材大幅增多。為便于各地涉SC 案件的順利開展，本研究建立了電子煙油樣品中合成大麻素和主要基質的GC-MS 定性和定量分析方法，并采用該方法對25 份繳獲電子煙油樣品進行了定性和定量分析。分析結果表明，MDMB-4en-PINACA、4FMDMB-BUTINACA、ADB-BUTINACA、4F-MDMBBUTICA 和5F-MDMB-PICA 5 種吲哚或吲唑酰胺類合成大麻素是目前國內市場上比較流行的合成大麻素的類別。電子煙油的基質主要為丙二醇和丙三醇，部分電子煙油樣品中還添加了WS-23、三乙酸甘油酯和尼古丁等物質。25 種電子煙油樣品中合成大麻素的含量范圍為0.05%～2.74%。此外，本研究對吲哚或吲唑酰胺類SC 化合物的EI-MS 碎裂機制進行了詳細的探討，這將有助于法庭科學實驗室在案件中鑒定該類物質或其他具有類似結構的化合物。