基于质谱快速确认新型合成大麻素5F-EDMB-PICA

袁 敏，王学虎，袁智伟，吴 波，陈慧敏，孟海涛

（1.南京海关工业产品检测中心，南京 210019； 2.江苏省公安厅物证鉴定中心，南京 210024；3.南京市公安局禁毒支队毒品检验室，南京 210015；4.上海爱博才思分析仪器贸易有限公司，上海 200335；5.岛津企业管理（中国）有限公司上海分公司，上海 200000）

合成大麻素类物质因具有Δ9-四氢大麻酚（Δ9-THC）类似结构和激动大麻素受体的能力，最初由化学家合成开发以作为治疗疼痛的药物，但后来发现该类物质具有作用时间长、易用性与易得性等特点，其被当作天然大麻的替代品而广泛滥用。一些非法地下化学工厂利用我国政府管制品种与国外已报道品种的目录差别，仿制或者新合成了诸多合成大麻素品种，向社会销售并逃避了打击处理。 为了彻底扭转这种被动工作模式，国家禁毒办于2021年5月11日宣布整体列管合成大麻素类物质且发布了7个化学结构通式，该规定于2021年7月1日执行。 通常基层毒品鉴定人员高度依赖配属商业谱库的质谱仪作为技术手段，但实践中质谱仪的商业谱库难以实时更新并且很难及时获取标准对照品，造成新的合成大麻素类物质难以准确识别其结构，因此亟须构建一种新精神活性物质的质谱识别技术路径和方法。

本文通过将气相色谱-质谱仪（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）的谱库检索提示、质谱碎片归属解析与液相色谱-四级杆-飞行时间质谱法（Liquid Chromatography Quadrupole Time of Flight Mass Spectrometry，LC-Q-TOF-MS）给出的精确分子量相结合，鉴别出缴获样品烟丝中含有的合成大麻素种类。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

岛津8040TQ型气相色谱-质谱仪（日本岛津公司），电子轰击离子源（EI）；LC-Q-TOF 4600型高分辨液相色谱-质谱联用仪（美国SCIEX公司），电喷雾离子源（ESI）。

质量浓度为0.1 g·L的合成大麻素5F-MDMBPICA甲醇标准储备溶液（上海市公安局刑科院）；0.22 μm有机滤膜（上海安谱实验科技有限公司）；甲醇、甲酸均为色谱纯（德国Merck Chemicals公司）；实验用水均为去离子水。

1.2 仪器工作条件

GC-MS条件 DB-5MS弹性石英毛细管色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；进样口温度为280 ℃；传输线温度为280 ℃；载气为氦气；流量为1 mL·min；进样方式为分流进样，分流比为20∶1；进样量为1 μL；柱升温程序：柱起始温度为60 ℃，保持2 min，以20 ℃·min的速率升温至280 ℃，保持20 min；离子源为电子轰击离子源（EI），质量扫描范围为29～500amu，扫描方式为全扫描；溶剂延迟时间为3min。

LC-Q-TOF-MS条件 ZORBAX SB-Aq色谱柱（150 mm×2.1 mm，3.5 μm）；流动相A为0.1 %（体积分数，下同）甲酸溶液，流动相B为含有0.1 %甲酸溶液的甲醇，流动相A与流动相B的初始比例为90∶10；梯度洗脱条件：初始流动相B 为10 %，4 min后开始增加，至14 min时流动相B为98%，保持10 min，24.1 min时流动相B恢复至10 %，保持6 min；流量为0.4 mL·min；柱温为40 ℃；进样量为5μL。 电喷雾离子源（ESI）；雾化气1（零级空气）压强为344.75kPa；辅助气2（零级空气）压强为344.75 kPa；气帘气（氮气）压强为206.85 kPa；辅助加热器温度为550 ℃；电喷雾电压为5 500V；信息依赖性采集模式采集一级和二级质谱信息；碰撞能量为（35±15）eV；扫描范围为50～1000 amu；检测模式为正模式。

1.3 方法

称取海关缴获样品烟丝约2 mg于15 mL塑料试管中，加入4 mL甲醇超声提取，取2 mL溶液离心，取上清液供GC-MS分析。再取少量上清液用甲醇稀释10倍，经过0.22 μm有机滤膜过滤后进行LC-QTOF-MS分析。

2 结果与讨论

2.1 GC-MS分析结果

取缴获样品烟丝按实验方法处理后经GC-MS分析，可得总离子流色谱图如图1所示。 保留时间为22.67 min的目标物的质谱数据（图2）在NIST谱库进行检索，均未检索出匹配度超过80 %以上的化合物，使用SWGDRUG谱库进行检索出匹配度82%的5F-MDMB-PICA（图3）（分子式为CHFNO，分子量376）。 经比对烟丝的质谱碎片与谱库中的检索物质5F-MDMB-PICA的质谱碎片，质谱碎片116、144、232、260、288均相同，且比例丰度接近，但缴获样品烟丝中物质的质谱碎片中明显含有390、334，与谱库中的5F-MDMB-PICA有差异，如果该质谱碎片不是共流出物质或者仪器残留背景的干扰，那么就超过了检索物质的分子量。 将标准溶液5F-MDMB-PICA按照GC-MS分析条件得到色谱总离子流图（图4），保留时间为20.04 min，其质谱图（图5）与SWGDRUG谱库检索图（图3）完全一致，从保留时间完全可以排除缴获样品烟丝中的目标物为5F-MDMB-PICA。

图1 缴获样品烟丝的GC-MS总离子流图

图2 缴获样品烟丝的目标物质谱图（22.67 min）

图3 谱库中合成大麻素5F-MDMB-PICA（82%匹配度，SWGDRUG库）

图4 标准品合成大麻素5F-MDMB-PICA的GC-MS总离子流图

图5 标准品合成大麻素5F-MDMB-PICA的质谱图（20.04 min）

2.2 LC-Q-TOF-MS分析结果

缴获样品烟丝按实验方法处理后进行LC-QTOF-MS分析，可得总离子流如图6所示。 采用非靶向未知物筛查数据处理方法，发现出峰强度最大的位置为保留时间15.4 min（图7），并获得一级质谱图和二级质谱图如图8和图9所示。 经仪器自带的商业质谱谱库检索，未明确目标物结构，但利用分子式拟合软件Formula Finder 对一级高分辨质谱离子391.238 3（[M+H]）拟合得出目标物的分子式为CHFNO，也进一步验证了GC-MS测试的保留时间22.67 min出峰处物质的质谱碎片中的390就是该目标物的分子离子峰。

图6 缴获样品烟丝的LC-Q-TOF-MS的总离子图

图7 缴获样品烟丝最大色谱峰的抽取离子流图

图8 缴获样品烟丝的保留时间15.4 min色谱峰的一级高分辨质谱图

图9 缴获样品烟丝的保留时间15.4 min色谱峰的二级高分辨质谱图

3 讨论

缴获样品烟丝通过GC-MS分析和SWGDRUG质谱谱库检索出匹配度超过80%的检索物质5FMDMB-PICA，但因由/390、334这2处质谱碎片不同，与标准品合成大麻素5F-MDMB-PICA的GC-MS比对分析，从保留时间和质谱碎片两个方面排除了缴获样品烟丝中的合成大麻素为5F-MDMB-PICA。缴获样品烟丝进一步采用高分辨液质联用仪分析，虽然商业谱库未明确该物质的结构，但通过精确分子量推导的分子式为CHFNO，仅比合成大麻素5F-MDMBPICA的分子式（CHFNO）多了一个亚甲基（-CH）。

因GC-MS表明烟丝中目标物与合成大麻素5FMDMB-PICA匹配度较高，尤其是/288以下质谱碎片基本一致（表1），这表明目标物可能属于5FMDMB-PICA的同系物，极有可能是具有相同的骨架。 分析5F-MDMB-PICA结构式（图10），在EI模式下，首先分子离子峰脱去叔丁基（-C（CH））形成正离子CHFNO（/320）；再脱去甲氧基（-OCH）并可能发生重排反应形成稳定的醌式六元环结构正离子CHFNO（/288）；进一步脱去羰基（-CO-）形成正离子CHFNO（/260）；然后失去甲烯胺基（-N=CH）形成基峰鎓离子CHFNO（/232）；然后失去五氟戊基（-CHF）形成正离子CHNO（144）；最后再脱去羰基（-CO-）形成吲哚结构正离子CHN（/116），质谱碎片裂解途径见图10。

表1 缴获样品烟丝内目标物和合成大麻素5F-MDMB-PICA的GC-MS的保留时间和质谱碎片

图10 EI模式下，5F-MDMB-PICA的质谱裂解可能途径

查看烟丝内的目标物，其GC-MS的质谱碎片/288以下均相同，推测目标物骨架结构与5FMDMB-PICA高度类似，而高分辨液质的一级质谱推导出目标物分子式为CHFNO，比合成大麻素5F-MDMB-PICA分子式CHFNO多了-CH，仅需明确-CH在5F-MDMB-PICA的结构位置，即可明确目标物的结构式。 目标物的分子离子峰/390与其质谱碎片/334相差56，与合成大麻素5FMDMB-PICA的分子离子峰/376及其质谱碎片/320差值（56）相同，推测也是脱去叔丁基（-C（CH））结构造成的，即推测烟丝内目标物在2-[1-（5-氟戊基）-1H-吲哚-3-甲酰氨基]-3，3-二甲基丁酸基的基团应该是相同的，造成其分子离子峰和一处质谱碎片不同只能存在该结构的甲酯基部分，即烟丝内目标物比合成大麻素5F-MDMB-PICA的分子结构多出的-CH只能存在于末端的甲酯基部位，即由甲酯基变成乙酯基，该化合物的化学名为2-[1-（5-氟戊基） 吲哚-3-甲酰氨基]-3，3-二甲基丁酸乙酯，简称5F-EDMB-PICA 或5-fluoro EDMB-2201，其结构式和EI质谱可能裂解途径见图11。

图11 EI模式下，5F-EDMB-PICA的质谱裂解可能途径

烟丝内目标物5F-EDMB-PICA的LC-Q-TOFMS的一级质谱（图7）和二级质谱碎片（图8）的解析如下：5F-EDMB-PICA的母离子相应以[M+H]（/390.2383）响应最强，其次为[2M+H]（/782.472 5）和[2M+Na]（/803.451 3），最小为[M+Na]（/413.220 7），而/232.113 2质谱碎片为5F-EDMBPICA的准分子离子峰的源内裂解质谱碎片；5FEDMB-PICA二级质谱首先在甲酰氨部位裂解成最强信号质谱碎片2-[1-（5-氟戊基）-1H-吲哚-3-甲酰]阳离子（/232.113 2），然后进一步脱去5-氟戊基形成吲哚-3-甲酰阳离子（/144.044 4），最后脱去3-甲酰形成吲哚阳离子（/116.049 5），其可能裂解途径见图12。

图12 Q-TOF-MS（ESI）模式下，5F-EDMB-PICA的质谱可能裂解途径

联合国麻醉品委员会（The Commission on Narcotic Drugs， CND）在2020年3月第63届会议上决定将5F-MDMB-PICA等8种物质添加到《1971年精神药物公约》附表上，并于2020年11月3日生效。 开曼光谱库（Cayman Spectral Library）于2020年6月收录了5F-EDMB-PICA的质谱数据，其GC-MS的质谱数据与本次缴获样品烟丝中目标物完全一致。 5FEDMB-PICA作为5F-MDMB-PICA的同系物，均属于吲哚酰胺类合成大麻素，属于国家禁毒局发布合成大麻素类物质的7个化学结构通式中的第一个。

使用GC-MS检测合成大麻素，在常规NIST等谱库没有检索到的情况下对未知物质的结构鉴别确认是一个难点，尤其遇到样品数量有限或者样品纯度低、杂质较多难纯化的情况，导致样品不具备核磁共振、红外光谱等技术手段分析条件，对其结构进行分析确认就更加困难，但可以联合使用GC-MS质谱谱库检索以及碎片解析、高分辨液质的一级精确分子量和二级精确质谱碎片归属解析并结合文献资料等手段，以最大程度地探寻目标物质的分子结构。