基于特征性离子快速筛查和识别色胺类新精神活性物质

钱振华，花镇东

(1.公安部物证鉴定中心，北京 100038；2.公安部禁毒情报技术中心，北京 100193)

色胺是一种存在于植物、动物和真菌的单胺生物碱，含有一个吲哚核，因其结构与色氨酸类似而得名。色胺类物质以色胺为母体，其具有抗肿瘤细胞、抑制黑色素及抗黑素瘤细胞、抗细菌、治疗糖尿病及抗氧化等生理药理活性，受到化学研究者的广泛重视，拟用于医药目的的各种色胺类物质被大量研究和合成[1-13]。但由于色胺类物质具有致幻作用，近年来被越来越多的吸食者非法滥用，其作为新精神活性物质中的一大类，对个体健康和公共安全造成严重威胁，已经引起了国际社会的广泛关注[14-22]。目前有报道的色胺类新精神活性物质已达45种。我国列入管制的色胺类物质共11种，其中《精神药品品种目录(2013年版)》中有6种被分列为第一类和第二类管制精神药品， 2015年10月1日起正式实施的《非药用类麻醉药品和精神药品管制品种增补目录》增加了5种色胺类新精神活性物质的列管[23-24]。

研究表明[25]，色胺类物质结构的不同可导致其药理作用和精神活性的不同，如苯环上无取代或者4-羟基取代的色胺类物质致幻性较弱，而5-甲氧基取代的色胺类物质致幻性更强，并且N-取代基的不同也会影响其在体内的效力。因此，制毒者通过改变苯环及N原子上的取代基，以期合成出种类更多、致幻效果更强的色胺类物质。

质谱技术灵敏度高、特异性好、分析速度快、专属性强，近年来发展迅速。对于已知的新精神活性物质，传统的质谱法通常使用新精神活性物质的标准物质进行定性、定量分析。但新精神活性物质更新换代迅速，对于未知的新精神活性物质，由于标准物质、标准谱库和标准检验方法的缺乏，使得定性、定量难度较大，制约着法庭科学实验室发现和鉴定新精神活性物质的能力。因此有必要归纳同类型化合物的质谱碎裂规律，进而识别该类未知物的化学结构。

2015～2019年，我国在新精神活性物质市场上共查获11种色胺类物质，包括N-甲基-N-异丙基色胺(MiPT)、N-甲基-N-乙基-4-羟基色胺(4-OH-MET)、N-甲基-N-异丙基-4-羟基色胺(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-异丙基-5-甲氧基色胺(5-MeO-MiPT)、N,N-二异丙基-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-四亚甲基-5-甲氧基色胺(5-MeO-pyr-T)。这11种色胺类物质按照结构不同可分为四类：1) 苯环无取代；2) 苯环4位羟基取代(4-OH)；3) 苯环4位乙酰氧基取代(4-AcO)；4) 苯环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种物质已被列管，其他7种物质尚未列入管制。

本研究拟采用气相色谱-质谱(GC-MS)法和超高效液相色谱-四极杆串联飞行时间质谱(UPLC-QTOF MS)法分析这11种色胺类新精神活性物质，并探讨在电子轰击源(EI)和电喷雾正离子(ESI+)-碰撞诱导解离(CID)模式下的裂解机理，以期建立快速、简便、有效的实验方法用于识别和筛查色胺类新精神活性物质，为快速鉴定色胺类新精神活性物质提供方法和思路。

1 实验部分

1.1 仪器与装置

QP-2010 Ultra气相色谱-质谱联用仪：日本岛津公司产品；ACQUITY UPLC I-Class超高效液相色谱仪：美国Waters公司产品；Q-TOF MS 5600高分辨四极杆-飞行时间质谱仪：美国AB Sciex公司产品。

1.2 样品与试剂

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种色胺类物质样品：由国家毒品实验室查获所得，经核磁共振确定的化学结构示于图1；乙腈：色谱纯，美国Fisher公司产品；甲酸、甲醇：色谱纯，德国Merck公司产品；超纯水：由美国Millipore公司生产的超纯水器制得。

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图1 11种色胺类新精神活性物质的化学结构Fig.1 Chemical structures of 11 NPS tryptamines

1.3 样品溶液的制备

将每种样品研磨均匀，称取适量，用甲醇溶解后配制成0.5 g/L甲醇溶液，再用0.1%甲酸水溶液稀释至1 mg/L，离心，取上清液。

1.4 实验条件

1.4.1GC-MS条件 色谱柱：Aglient DB-5 MS石英毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；升温程序：140 ℃保持3 min，以20 ℃/min升至320 ℃，保持16 min；载气为He，流速1 mL/min；分流进样，进样量1 μL，分流比40∶1；进样口温度280 ℃。

EI电离模式，电子能量70 eV，离子源温度230 ℃，接口温度250 ℃，质量扫描范围m/z35～500。

1.4.2UPLC-QTOF MS条件 色谱柱：Waters Acquity UPLC CSH C18柱(1.7 μm×100 mm×2.1 mm)；柱温40 ℃；流动相：A为0.1%甲酸水溶液，B为乙腈；梯度洗脱程序：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；进样量1 μL。

DuoSpray离子源，ESI正离子模式，离子源温度600 ℃，喷雾电压5 500 V，雾化器压力344.7 kPa，辅助加热气压力344.7 kPa，气帘气压力206.8 kPa；TOF全扫描模式，去簇电压80 V，碰撞能量5 V，质量扫描范围m/z100～1 000；二级碰撞诱导解离(CID)模式，碰撞能量(35±15) V，质量扫描范围m/z50～1 000。

2 结果与讨论

2.1 GC-MS特征及碎裂规律推测

在1.4.1节条件下，11种色胺类新精神活性物质的EI-MS质谱图示于图2。可以看出，色胺类新精神活性物质的质谱图呈现以下特点：1) 均出现分子离子峰，但丰度不高；2) 均出现R2R3NCH2峰，且为化合物的基峰。推测的碎裂途径示于图3，特征离子列于表1。色胺类新精神活性物质首先失去1个电子得到分子离子峰碎片A，继续通过α断裂得到碎片B，通过β断裂得到基峰碎片亚胺阳离子C和碎片离子D。其中，碎片离子B的质量数MB=MD+14，但碎片离子B的丰度比D低，推测原因为离子D存在p-π电子共轭，使得碎片离子相对稳定，而离子B只存在对正离子稳定作用较弱的超共轭效应，导致碎片离子存在时间短，不易被检测到。在生成离子B和D的过程中，如果苯环上的取代基R1为乙酰氧基(-AcO)，则乙酰氧基会失去—COCH3变成羟基(—OH)，这可以作为判断苯环上取代基类型的依据。当MC+MD

2.2 UPLC-QTOF MS特征及碎裂规律推测

在电喷雾正离子模式下，11种色胺类新精神活性物质的一级质谱图均只出现1个峰，即[M+H]+准分子离子峰。11种物质的CID模式二级质谱图示于图4，推测的碎裂途径示于图5，特征子离子列于表2。

对于苯环上无取代基的色胺类物质，[M+H]+的C—N键发生α断裂得到丰度最高的离子C10H10N+(m/z144.080 8)，发生β断裂得到(R2R3NCH2)+和C10H9N·+(m/z143.073 0)；C10H10N+失去1个NH3得到C10H7+(m/z127.054 2)，失去CH3N得到C9H7+(m/z115.054 2)；离子C10H9N·+还会失去乙烯得到吲哚结构离子C8H7N·+(m/z117.057 3)，示于图5a。

苯环上为乙酰氧基(AcO)或羟基(OH)取代的色胺类物质，均出现m/z160.075 7、132.080 8、117.057 3、115.054 2碎片离子。[M+H]+的C—N键发生α断裂，如果是AcO取代，得到离子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)，该离子的丰度最高；[M+H]+发生β断裂得到(R2R3NCH2)+；[M+H]+还可能失去所有取代基，得到吲哚结构离子C8H7N·+(m/z117.057 3)；离子C10H10NO+存在共轭体，进一步失去1个CO得到离子C9H10N+(m/z132.080 8)；离子C9H10N+还可能失去1个NH3得到C9H7+(m/z115.054 2)，示于图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图2 11种色胺类新精神活性物质的EI-MS质谱图Fig.2 Mass spectra of NPS tryptamines obtained by EI-MS

图3 EI模式下，色胺类新精神活性物质的碎裂途径Fig.3 Proposed fragmentation pathways of product ions for NPS tryptamines at EI mode

表1 EI模式下，色胺类新精神活性物质的主要特征离子Table 1 Characteristic ions for NPS tryptamines obtained by EI-MS

苯环上为甲氧基(MeO)取代的色胺类物质，都出现了m/z174.091 3、159.067 9、143.073 0、131.073 0、130.065 1碎片离子。[M+H]+的C—N键发生α断裂得到丰度最高的离子C11H12NO+(m/z174.091 3)，发生β断裂得到离子(R2R3NCH2)+；离子C11H12NO+进一步失去甲氧基中的CH3得到离子C10H9NO·+(m/z159.067 9)，也可直接失去CH3O得到离子C10H9N·+(m/z143.073 0)；离子C10H9NO·+再失去1个CO得到离子C9H9N·+(m/z131.073 0)；离子C9H9N·+存在未成对的电子，易与末端C原子成环，得到离子C9H8N+(m/z130.065 1)，示于图5c。

3 结论

色胺类新精神活性物质具有相同的骨架和类似的分子结构，因而它们的质谱碎裂途径和主要碎片离子具有高度的相似性。本研究建立了GC-MS和UPLC-QTOF MS法筛查和识别色胺类新精神活性物质。通过归纳色胺类新精神活性物质的四类化学结构及质谱碎裂行为，为该类样品的推断、鉴定提供较好的依据。

注：同图2图4 11种色胺类新精神活性物质的二级质谱图Fig.4 Mass spectra of NPS tryptamines obtained by LC-ESI-QTOF MS

注：a.苯环无取代；b.苯环乙酰氧基(AcO)或羟基(OH)取代；c.苯环甲氧基(MeO)取代图5 ESI-CID模式下，色胺类新精神活性物质的碎裂途径Fig.5 Fragmentation pathways of product ions for NPS tryptamines at ESI-CID mode

表2 ESI-CID模式下，色胺类新精神活性物质的主要子离子Table 2 Product ions for NPS tryptamines obtained by ESI-CID