离子色谱法用于新精神活性物质盐型测定

陈月猛，花镇东，刘翠梅，贾薇，王燕，刘杉

1.公安部禁毒情报技术中心 毒品监测管控与禁毒关键技术公安部重点实验室，北京 100193；2.贵阳市公安局禁毒支队，贵州 贵阳 550081；3.贵州警察学院侦查系，贵州 贵阳 550005

新精神活性物质（new psychoactive substance，NPS）的不断涌现和滥用已经成为一个世界性难题，其社会危害日益凸显[1-3]。截至2020年8月，联合国毒品和犯罪问题办公室（United Nations Office on Drugs and Crime，UNODC）统计各国发现的NPS 已达1 004 种。2019 年1 月至2020 年4 月，UNODC 收到来自世界各国的670 起NPS 引发的中毒或致死案例报告[1]。NPS按照化学结构可分为合成大麻素类、合成卡西酮类、苯乙胺类、色胺类、氨基茚满类、哌嗪类、氯胺酮及苯环利啶类、植物类和其他类9 个大类，近几年被大家广泛提及的芬太尼类物质被归于“其他类”[3]。NPS化合物不仅种类繁多，且常以不同的盐型存在，如碱型、盐酸盐、酒石酸盐、草酸盐、富马酸盐、柠檬酸盐等。盐型检验是开展NPS 定性分析和定量分析工作的一个重要内容。定性分析时，如果不进行盐型的区分，必然会造成实际化学组成和报告结论上的矛盾，影响定性结论的严谨性；定量分析时，如果不进行盐型的区分，将影响定量结果的准确性。

现有的盐型分析方法主要包括化学分析法、红外光谱法、拉曼光谱法、核磁共振波谱法[4-6]和离子色谱法。化学分析法方便、快速，常用于盐酸盐和硫酸盐的分析，适用范围窄。红外及拉曼光谱均属于分子振动光谱，通过将样品谱图与盐型确定的标准品谱图进行比对，可实现盐型的判定，具有快速、准确、无损的特点，但由于须先得到标准谱图，因此具有一定的局限性。核磁共振波谱法可用于有机酸类样品的盐型分析，但对于一些顺反异构的有机酸，如马来酸（顺丁烯二酸）和富马酸（反丁烯二酸），区分难度较大。离子色谱法具有简便、灵敏、选择性好、适用范围广、环保等优点，已被广泛用于医药、食品、环境等领域中有机酸根离子和无机阴离子的定性和定量分析[7-10]。本研究拟建立对NPS 样品中常见有机酸根离子和无机阴离子进行定性和定量分析的离子色谱方法，并采用该方法对9 类222 份NPS 样品的盐型进行分析，有助于法庭科学实验室开展相关NPS的盐型分析工作，使得NPS定性和定量结果更加准确和严谨。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与试剂

DionexTMIntegrionTMHPICTM离子色谱仪购自美国Thermo Scientific 公司，配备DionexTMAS-DV 自动进样器；XP6 型电子天平购自瑞士Mettler Toledo 公司；Milli-Q Advantage A10 超纯水系统购自美国Milli⁃pore公司。

5种无机阴离子的混合标准储备液（上海市计量测试技术研究院）含氟离子（20 mg/L）、氯离子（30 mg/L）、硝酸根离子（100 mg/L）、硫酸根离子（150 mg/L）、磷酸根离子（150 mg/L）。乙酸（HPLC 级，99.7%）购自北京迪科马科技有限公司，D-（-）-酒石酸（分析纯，98%）、草酸（分析纯，99%）、富马酸（分析纯，99%）、一水柠檬酸（分析纯，99%）购自北京百灵威科技有限公司，马来酸（优级纯，99.8%）购自美国Sigma-Aldrich公司。

222 份缴获NPS 样品中，103 份含合成大麻素类，81 份含卡西酮类，44 份含苯乙胺类，12 份含色胺类，7份含苯环利啶类，6份含哌嗪类，2份含氨基茚满类，26 份含芬太尼类（按照UNODC 的划分方法，芬太尼类属于“其他类”中一个小的类别，考虑到芬太尼类在我国被整类列管，具有特殊性，因此本研究中将其单独列出），43 份含其他类，均由公安部禁毒情报技术中心提供。

1.2 仪器条件

阴离子分离柱：DionexTMIonPacTMAS11-HC（250 mm×4 mm，4 μm；美国Thermo Scientific 公司）；保护柱：DionexTMIonPacTMAG11-HC（50 mm×4 mm，4 μm；美国Thermo Scientific 公司）；抑制型电导检测器；流动相为KOH 梯度淋洗液；流速为1.2 mL/min，柱温30 ℃，池加热器35 ℃；进样体积为25 μL，抑制电流为124 mA。梯度淋洗条件见表1。数据采集和分析采用ChromeleonTM色谱分析数据系统（CDS，美国Thermo Scientific公司）。

表1 离子色谱梯度淋洗条件Tab.1 Gradient elution conditions of ion chromatography

1.3 样品处理

称取NPS 样品约5 mg，加入超纯水10 mL 溶解，再用超纯水稀释50倍，进样质量浓度为10 mg/L。

1.4 标准溶液配制

精确称取乙酸、D-（-）-酒石酸、马来酸、草酸、富马酸、一水柠檬酸各约5 mg，加入超纯水10 mL，配制成质量浓度为500 mg/L的有机酸混合标准储备液。

1.5 方法学验证

线性范围：将500 mg/L 有机酸混合标准储备液与150 mg/L 无机阴离子混合标准储备液（以磷酸根离子质量浓度计）按3∶10 的体积比混合后稀释，配制成质量浓度为50 mg/L 的中间质量浓度混合标准溶液，再用超纯水稀释配制成0.1、0.5、1、2.5、5、10 mg/L 6 个质量浓度的混合标准溶液。按照质量浓度由低到高依次测定，以离子浓度为横坐标（x），以色谱峰峰面积为纵坐标（y），绘制标准曲线，确定各阴离子的线性范围。

检出限和定量限：配制0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.08 mg/L 6个低质量浓度阴离子混合标准溶液，计算色谱峰的信噪比（S/N），以S/N 为3的质量浓度为检出限，以各阴离子线性范围的最低质量浓度点为定量限。

2 结果与讨论

2.1 离子色谱分析条件的优化

本实验比较了0.8、1.0、1.2 mL/min 这3 种流速对目标组分分离效果的影响。当流速较低时，目标物的分离度会有所增加，但出峰时间也会相应地延长，且随着流速的降低，色谱峰峰宽会增加，灵敏度下降。当流速增加时，目标物的出峰时间减少，系统压力增大，但流速超过1.2 mL/min 时，系统压力过大易造成色谱柱塌陷，进而影响色谱柱的使用寿命，也易造成色谱系统漏液，不利于色谱系统运行的稳定性。综合考虑分离效果、检测时间、色谱系统稳定性等因素，最终优化后的流速为1.2 mL/min。

梯度淋洗条件是不同保留特性的离子在交换树脂上竞争吸附的重要影响因素。为提高检测的灵敏度，本实验考察了不同淋洗时间段和不同淋洗浓度对分离效果的影响，并确定了梯度淋洗条件（表1）。在最优的淋洗条件下，6 种有机酸根离子和5 种无机阴离子混合标准溶液的离子色谱图见图1，各有机酸根离子和无机阴离子具有良好的分离度。

图1 6种有机酸根离子和5种无机阴离子混合标准溶液的色谱图（质量浓度为5 mg/L）Fig.1 Chromatogram of mixed standard solution of 6 types of organic acid ions and 5 types of inorganic anions（mass concentration of 5 mg/L）

2.2 线性范围、检出限和定量限

6种有机酸根离子和5种无机阴离子的线性范围和线性方程见表2。结果表明，各阴离子在相应的线性范围内线性良好，相关系数（r）均大于0.999，检出限为0.01～0.05 mg/L，定量限为0.1～0.5 mg/L。该方法的灵敏度和线性范围能够满足NPS盐型测定的需要。

表2 6种有机酸根离子和5种无机阴离子的保留时间、线性范围、线性方程、相关系数、检出限及定量限Tab.2 Retention time，linear range，linear equation，correlation coefficient，LOD and LOQ of 6 types of organic acid ions and 5 types of inorganic anions

2.3 NPS样品的盐型测定

采用离子色谱法对222 份NPS 样品的盐型进行测定，结果见表3。

表3 222份NPS样品的盐型统计结果Tab.3 Statistical results of salt forms of 222 NPS samples （份）

合成大麻素类样品中，除（4-苄基哌嗪-1-基）[1-（5-氟戊基）-1H-吲哚-3-基]甲酮（5F-BEPIRAPIM）为盐酸盐外，其余102 份均为碱型。81 份卡西酮类、44 份苯乙胺类、7 份苯环利啶类、2 份氨基茚满类样品的盐型均为盐酸盐。哌嗪类样品的盐型包括盐酸盐和碱型2 种。色胺类样品的盐型包括碱型、盐酸盐、草酸盐和富马酸盐4 种（图2A～D）。芬太尼类和其他类样品的盐型包括碱型、盐酸盐、柠檬酸盐3 种（图2E～G）。色胺类和芬太尼类样品的盐型种类较多，在实际测定中对于这两类物质的盐型尤其应该加以关注。

图2 不同盐型NPS样品的离子色谱图Fig.2 Ⅰon chromatograms of NPS samples with different salt forms

在进行定量分析时，盐型不同，定量结果会有很大差异。以1 份纯的柠檬酸N-苄基呋喃芬太尼样品为例，如果按照柠檬酸N-苄基呋喃芬太尼（分子式为C23H24N2O2·C6H8O7）计算，纯度为100%，但如果以N-苄基呋喃芬太尼（分子式为C23H24N2O2）计算，纯度为65.2%，两者纯度的差异为34.8%。

3 结论

本研究建立了离子色谱测定NPS 盐型的分析方法，该方法可同时实现6 种有机酸根离子和5 种无机阴离子的定性和定量分析。对222 份NPS 样品的盐型测定结果显示：合成大麻素类样品中，除5FBEPIRAPIM 为盐酸盐外，其余102 份均为碱型；81 份卡西酮类、44 份苯乙胺类、7 份苯环利啶类、2 份氨基茚满类样品的盐型均为盐酸盐；芬太尼类样品的盐型包括碱型、盐酸盐、柠檬酸盐3 种；色胺类样品的盐型包括碱型、盐酸盐、富马酸、草酸盐4 种。对非碱型NPS化合物进行定量分析时，笔者认为纯度按照其盐型计算，定量结果更加科学。采用离子色谱法对NPS的盐型进行分析，操作简单、准确、高效，使得NPS 定性和定量结论更加科学、严谨。