合成大麻素类新精神活性物质4F-MDMB-BUTINACA 和MDMB-4en-PINACA的检测

王跨陡，袁晓亮，张玉荣，胡钧健，曹芳琦，陈永生

1.上海市公安局物证鉴定中心，上海 200083；2.上海市刑事科学技术研究院，上海 200083

随着科技发展和时代的进步，人类用于新药研发的手段之一——药物结构设计逐渐被毒贩有目的地用于毒品开发。随着世界各国对传统第一代毒品（以吗啡、海洛因、可卡因为代表）和第二代毒品（以甲基苯丙胺、氯胺酮为代表）打击力度的不断加强，毒贩们也不断对传统毒品加以结构改造，以使其新产品能游离于法律监管之外，同时又具有和原来品种相似甚至更强的功效，于是，被联合国预测有可能继第一代和第二代毒品之后成为第三代毒品的各类实验室策划药——新精神活性物质（new psychoactive substance，NPS）应运而生，目前已被国际社会广泛关注。2013年NPS 首次以书面报告的形式在联合国报告中出现[1]。联合国毒品和犯罪问题办公室（United Nations Office on Drugs and Crime，UNODC）将NPS 分为9 类，截至2018 年底数量已达八百余种[1-2]。其中合成大麻素类是欧洲毒品和毒瘾监测中心（European Monitoring Centre for Drugs and Drug Addiction，EMCDDA）监测到的最大一类NPS[2]。我国于2010 年报道查获的“香料”为第1 例合成大麻素类案例[3-6]。根据国家禁毒委员会办公室发布的《2018 年中国毒品形势报告》，2018年我国查获了31种NPS。

合成大麻素类物质是模拟天然大麻主要活性成分四氢大麻酚（Δ9-tetrahydrocannabinol，Δ9-THC）功效而合成的一类化合物，其与四氢大麻酚具有相似的生理和药理作用，都是大麻素受体激动剂，抽吸后会产生和大麻一样的欣快、亢奋、幻觉等。按照其分子结构与四氢大麻酚是否相近，又分为传统大麻素和非传统大麻素两类。2006 年以来，该类物质已由第一代的萘甲酰吲哚类发展至第八代吲唑类[7]。该类毒品常被冠以“无成瘾性草本兴奋剂”“合法兴奋剂”等欺骗性名称，商品名称为“K2”“Spice（香料）”“Genie（精灵）”“Zohai（佐海）”等[8-9]，具有很强的欺骗性、迷惑性、时尚性，其主要的滥用人群为青少年。鉴于其对人体和社会造成的危害越来越大，自2008 年以来已陆续被多个国家列为管制药品[10]。

合成大麻素类常采用傅里叶变换红外光谱（Fou⁃rier transform infrared spectrum，FTIR）、气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）、液相色谱-质谱（liquid chromatography-mass spec⁃trometry，LC-MS）等方法进行检验[3-11]，近年来也逐渐开展了核磁共振波谱（nuclear magnetic resonance spectroscopy，NMR）技术在NPS 方面的检验应用[2，12]。由于合成大麻素类物质不断经过结构改造和修饰，种类多、数量大，对于有标准品的合成大麻素的检测可以采用上述方法进行，但对于新出现的没有标准品的合成大麻素的检测，采用上述方法时就会有一定的欠缺，例如2-[1-（4-氟丁基）-1H-吲唑-3-甲酰氨基]-3，3-二甲基丁酸甲酯（4F-MDMB-BUTINACA）和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）的检测鉴定，两者结构相近（图1），近来在案件中相继出现，属于新近出现的合成大麻素类NPS，国外的毒品研究实验室［如The Center for Forensic Science Re⁃search and Education（CFSRE）］以及质谱库［如Scien⁃tific Working Group for the Analysis of Seized Drugs（SWGDRUG）］已经公布了部分数据。本研究拟采用FTIR、GC-MS、LC-MS、NMR 多技术联合方法对可疑检材进行鉴定。

图1 4F-MDMB-BUTⅠNACA和MDMB-4en-PⅠNACA的化学结构Fig.1 Chemical structures of 4F-MDMB-BUTⅠNACA and MDMB-4en-PⅠNACA

1 材料与方法

1.1 主要仪器和试剂

NicoletTMiS50 FTIR 光谱仪（美国Thermo Scien⁃tific 公司），6890GC-5973MSD 型气相色谱-质谱联用仪（美国Agilent 公司），ACQUITY UPLC I-Class/Vion IMS QTOF型超高效液相色谱/离子淌度-四极杆飞行时间质谱联用仪（美国Waters公司），JNM-ECZ600R/S1型核磁共振波谱仪（600 MHz，日本电子株式会社），SB-5200DT 型超声波清洗器［必能信超声（上海）有限公司］，5415D 型台式高速离心机（美国Eppendorf公司），Vortex-Genie 2 型涡旋振荡器（美国Scientific Industries公司）。

甲醇（分析纯，上海国药集团化学试剂有限公司），氘代甲醇（美国Sigma-Aldrich 公司），乙腈、甲酸（质谱纯，美国Thermo Fisher Scientific 公司），超纯水由Milli-Q Integral Ⅲ超纯水仪（美国Millipore 公司）制备。

1.2 实验方法

1.2.1 FTIR

仪器条件：采用衰减全反射（attenuated total re⁃flection，ATR）进行测试，扫描次数为8 次，分辨率为4 cm-1，扫描范围为4 000～400 cm-1。

1.2.2 GC-MS

色谱条件：HP-5ms 石英毛细管色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm；美国Agilent 公司）；柱温程序为起始100 ℃保持1 min，以20 ℃/min 升至280 ℃，保持15 min；进样口温度260 ℃；载气为氦气（He），流速1.0 mL/min，分流进样，分流比为20∶1；进样量1 μL。

质谱条件：电子轰击（electron impact，EI）离子源，电子能量70 eV；传输线温度280 ℃，离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃；采用全扫描模式，质量扫描范围m/z40～650；溶剂延迟2.8 min。

1.2.3 超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用（ultra-high performance liquid chromatography-quad⁃rupole time-of-flight mass spectrometry，UPLC-QTOFMS）

色谱条件：ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱（100 mm×2.1 mm，1.7 μm；美国Waters 公司）；流动相A 为0.1%甲酸水溶液，流动相B 为0.1%甲酸乙腈溶液。采用梯度洗脱程序：0～1 min，5% B；1～5 min，5%～90% B；5～6 min，90% B；6～7 min，90%～5% B；7～8 min，5% B。柱温40 ℃；流速0.4 mL/min；进样量1 μL。

质谱条件：电喷雾离子源（electrospray ionization，ESI）正离子模式；毛细管电压0.5 kV；离子源温度120 ℃，脱溶剂气温度550 ℃；锥孔反吹气流速50 L/h，脱溶剂气流速800 L/h；质量扫描范围m/z50～1 000，MSE扫描模式（低碰撞能量6 eV，高碰撞能量20～40 eV），以亮氨酸脑啡肽（m/z556.276 6）作为外标进行质量数实时校正。

采用UNIFI 1.8.2.169 软件（美国Waters 公司）采集数据和控制系统。

1.2.41H-NMR

采集条件：磁场强度14.096 37[T]（600 MHz），数据采集点数32 768，扫描次数32，脉冲角度45 度，采集温度20 ℃，采样时间2.905 s。

测试样品采用氘代甲醇（methanol-d4）为溶剂。

1.3 样品处理

可疑检材1（灰白色粉末）和可疑检材2（黄色晶体）均为实际案件中缴获所得。

（1）分别称取检材约10 mg 置于ATR 样品检测台上直接进行FTIR分析。

（2）分别称取检材约10 mg 置于10 mL 具塞玻璃试管中，加入10 mL 甲醇溶液超声振荡10 min 使其充分溶解，配制成质量浓度约1 mg/mL 的样品储备液。使用时取0.2 mL 储备液，用甲醇溶液稀释至1 mL，装入自动进样小瓶内，供GC-MS检测；取约1 μL储备液装入自动进样小瓶内，用甲醇溶液稀释至1 mL，供UPLC-QTOF-MS检测。

（3）分别称取检材约20 mg，用氘代甲醇超声溶解，配制成质量浓度约40 mg/mL的溶液进行NMR分析。

2 结果与讨论

2.1 FTIR检测结果

灰白色粉末和黄色晶体经ATR 检测得到的FTIR图在谱库中匹配的化合物为合成大麻素类物质4-Fluoro-ADB 和2-[1-（5-氟戊基）-1H-吲唑-3-甲酰氨基]-3，3-二甲基丁酸乙酯（5F-EDMB-PINACA）等，因为合成大麻素类物质经过结构改造和修饰，种类多，数量大，有些化合物结构很相似，红外图谱差别不大，因此还需对检材行进一步检测。

2.2 GC-MS检测结果

灰白色粉末经GC-MS 检测得到的总离子流色谱图和在保留时间为12.32 min 时的质谱图见图2。从总离子流色谱图可知，在保留时间为12.32 min 时出现1 个最大峰，其特征离子m/z为219、363、307、304、275、145、131。经与SWGDRUG 3.5.L、NIST 17.L、NBS75K.L 等质谱库检索比对，未得到检索结果。最终在CFSRE 官方NPS Discovery 网站（https://www.npsdiscovery.org/reports/monographs/）的最新数据表中查找比对，发现与4F-MDMB-BUTINACA 的质谱数据匹配度高，其分子式为C19H26FN3O3，精确分子量为363.426 44。

图2 灰白色粉末的总离子流色谱图和质谱图Fig.2 Total ion chromatogram and mass spectrum of the off-white powder

黄色晶体经GC-MS 检测得到的总离子流色谱图和在保留时间为12.18 min 时的质谱图见图3。从总离子流色谱图可知，在保留时间为12.18 min 时出现1 个最大峰，其特征离子m/z为213、357、301、298、269、185、171、145、131。经与SWGDRUG 3.5.L 质谱库检索比对，得到匹配度很高的检索结果为MDMB-4en-PINACA，其分子式为C20H27N3O3，精确分子量为357.446 68。

图3 黄色晶体的总离子流色谱图和质谱图Fig.3 Total ion chromatogram and mass spectrum of the yellow crystal

2.3 UPLC-QTOF-MS检测结果

灰白色粉末经UPLC-QTOF-MS 检测后，在保留时间为4.88 min 时的高分辨质谱图见图4，其中精确质量数为364.203 61 的离子高峰与4F-MDMBBUTINACA 的[M+H]+母离子相近，经元素分析其分子式为C19H26FN3O3，与4F-MDMB-BUTINACA 的分子式一致。

图4 灰白色粉末的高分辨质谱图Fig.4 High resolution mass spectra of the off-white powder

灰白色粉末的质谱图中，在高碰撞能量时有特征碎片离子m/z为219.093 00、145.039 66 和304.182 13。经分析，其母离子和特征碎片离子的实测精确质量数与4F-MDMB-BUTINACA 的母离子和特征碎片离子理论值偏差均小于5×10-6，主要的离子信息见表1。

表1 灰白色粉末的离子信息Tab.1 Ion information of the off-white powder

同时，在灰白色粉末的质谱图上还可以看到m/z为386.185 45 的离子，经分析是[M+Na]+，该离子在很多合成大麻素的ESI+谱图中均有出现。

黄色晶体经UPLC-QTOF-MS检测后，在保留时间为5.30 min 时的高分辨质谱图见图5，其中精确质量数为358.212 34 的离子高峰与MDMB-4en-PINACA的[M+H]+母离子相近，经元素分析其分子式为C20H27N3O3，与MDMB-4en-PINACA的分子式一致。

图5 黄色晶体的高分辨质谱图Fig.5 High resolution mass spectra of the yellow crystal

黄色晶体的质谱图中，在高碰撞能量时有特征碎片离子m/z为213.101 75、145.038 97、171.054 69 和298.190 82。经分析，其母离子和特征碎片离子的实测精确质量数与MDMB-4en-PINACA 的母离子和特征碎片离子理论值偏差均小于5×10-6，主要的离子信息见表2。

表2 黄色晶体的离子信息Tab.2 Ion information of the yellow crystal

2.4 NMR检测结果

为进一步确证灰白色粉末的分子结构，对其进行了1H-NMR 测定，鉴定结果见图6。其中δ3.31 为CD3OD 的溶 剂峰，δ4.87 为CD3OD 溶剂中的水峰。1H-NMR：δ1.088［9H，C（CH3）3］，δ1.646～1.778（2H，NCH2CH2CH2CH2F），δ2.050～2.124（2H，NCH2CH2CH2CH2F），δ3.771（3H，OCH3），δ4.379～4.408、δ4.497～4.526（2H，NCH2CH2CH2CH2F），δ4.546～4.581（2H，NCH2CH2CH2CH2F），δ4.598（1H，NHCH），δ7.269～7.309、δ7.446～7.488、δ7.63、δ8.17（4H，N2C7H4）。核磁的鉴定结果验证了该灰白色粉末为4F-MDMBBUTINACA。

图6 灰白色粉末的1H-NMR图谱Fig.6 1H-NMR spectrum of the off-white powder

为进一步确证黄色晶体的分子结构，对其进行了1H-NMR 测定，鉴定结果见图7。其中δ3.31 为CD3OD 的溶剂峰，δ4.87 为CD3OD 溶剂中的水峰。1H-NMR：δ1.089［9H，C（CH3）3］，δ2.030～2.106（4H，NCH2CH2CH2CHCH2），δ3.772（3H，OCH3），δ4.497～4.519（2H，NCH2CH2CH2CHCH2），δ4.601（1H，NHCH），δ4.982～5.049（2H，NCH2CH2CH2CHCH2），δ5.797～5.864（1H，NCH2CH2CH2CHCH2），δ7.269～7.296、δ7.441～7.469、δ7.60、δ8.17（4H，N2C7H4）。核磁的鉴定结果验证了该黄色晶体为MDMB-4en-PINACA。

图7 黄色晶体的1H-NMR图谱Fig.7 1H-NMR spectrum of the yellow crystal

2.5 小结

通 过 4F-MDMB-BUTINACA 和 MDMB-4en-PINACA 的分子结构式和质谱图，推测其断裂方式如图8～9 所示。通过对以上断裂方式的推断，印证了该可疑检材化学结构式的准确性。

图8 4F-MDMB-BUTⅠNACA的质谱裂解途径Fig.8 The fragmentation pathways in MS of 4F-MDMB-BUTⅠNACA

对于灰白色粉末，由于与GC-MS 质谱库无匹配结果，但从NPS Discovery 网站的数据库中可以找到一些最新的基础数据，结合GC-MS 图和高分辨质谱图的断裂推断及1H-NMR 的结构解析，最终确定其为4F-MDMB-BUTINACA。

图9 MDMB-4en-PⅠNACA的质谱裂解途径Fig.9 The fragmentation pathways in MS of MDMB-4en-PⅠNACA

FTIR、GC-MS、LC-MS 和NMR 是物质结构分析中常用的检测鉴定手段，能够准确反映分子结构信息，将这4 种方法联合应用于未知物的检测鉴定，并依靠其配备的标准数据库（需及时更新）和表现出来的数据特性，在物质结构检测鉴定方面是行之有效的实用方法。

3 结论

通过对可疑检材的检测，采用FTIR、GC-MS、UPLC-QTOF-MS 和NMR 多种技术联用的方法确认了灰白色粉末和黄色晶体分别为合成大麻素类物质4F-MDMB-BUTINACA 和MDMB-4en-PINACA。在没有对照标准品的情况下，采用FTIR、GC-MS、UPLCQTOF-MS 和NMR 多种技术联合检测可以很好地解决对合成大麻素类NPS的检测鉴定，具有很好的实用性和广阔的应用前景。