新型烷基甲酰吲哚类合成大麻素MDMB-4en-PINACA的检验
代勇1, 吴逢博2, 吴永富3, 周达江4, 陆银1, 蔡玉刚3,*, 王燕军5,*
1.四川警察学院,四川 泸州 646000
2.江西省抚州市公安局刑侦支队,江西 抚州 344000
3.泸州市公安局刑事科学技术研究所,四川 泸州 646000
4.成都市公安局刑事科学技术研究所,成都 610000
5.四川省公安厅刑事侦查局,成都 610041
* 通信作者简介:蔡玉刚,男,四川遂宁人,学士,高级工程师,研究方向为理化检验。E-mail: 12721703@qq.com;王燕军,男,河北滦南人,硕士,高级工程师,研究方向为毒理及毒物、微量物证检验。E-mail: 404386715@qq.com

第一作者简介:代勇,男,重庆人,博士,教授,研究方向为毒物、毒品、微量物证检验。E-mail: Sdy-0502@163.com

摘要

本文利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)、红外光谱(IR)、高效液相色谱-四极杆串联飞行时间质谱(HPLC-QTOF)、核磁共振(NMR)等技术对新型烷基甲酰吲哚类合成大麻素MDMB-4en-PINACA进行结构确认。采用硅胶层析法对缴获的可疑烟叶进行纯化获得目标成分,利用GC-MS、IR、HPLC-QTOF、1H-NMR、13C-NMR等方法进行分析,确定目标物结构。结果表明,通过HPLC-QTOF获得未知化合物的精确质量数为358.2209及同位素峰簇特征,利用1H-NMR确定质子数为27及其归属,13C-NMR确定碳类型,确定分子式为C20H27N3O3,通过红外吸收确定官能团类型,确认该物质为合成大麻素MDMB-4en-PINACA。利用GC-MS、IR、HPLC-QTOF、1H-NMR、13C-NMR多种方法对未知精神活性物质进行检验具有可靠性和参考性。

关键词: 法医毒物学; 合成大麻素; MDMB-4en-PINACA; 硅胶层析; 结构确证
中图分类号:DF795.1 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2022)06-0605-06
Identification of MDMB-4en-PINACA - a Novel Indole-derived Synthetic Cannabinoid Bearing Alkyl and Formyl Groups
DAI Yong1, WU Fengbo2, WU Yongfu3, ZHOU Dajiang4, LU Yin1, CAI Yugang3,*, WANG Yanjun5,*
1. Sichuan Police College, Luzhou 646000, Sichuan, China
2. Criminal Investigation Detachment of Fuzhou Public Security Bureau, Fuzhou 344000, Jiangxi, China
3. Institute of Forensic Science of Luzhou Public Security Bureau, Luzhou 646000, Sichuan, China
4. Institute of Forensic Science of Chengdu Public Security Bureau, Chengdu 610000, China
5. Criminal Investigation Division of Sichuan Provincial Public Security Department, Chengdu 610041, China
Abstract

The structure of MDMB-4en-PINACA (a novel indole-derived synthetic cannabinoid bearing alkylformyl groups) was here to confirm through gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), infrared spectroscopy (IR), high-performance liquid chromatography-quadrupole tandem time-of-flight mass spectrometry (HPLC-QTOF) and nuclear magnetic resonance (NMR). From the seized questionable tobacco leaves, the purposed analyte was extracted through silica gel chromatography, having its structure determined with GC-MS, IR, HPLC-QTOF and NMR. The accurate mass of the unknown compound (harbored with the purposed analyte) extracted from the tobacco leaves was determined as 358.2209 under HPLC-QTOF, with the isotopic cluster characteristics being defined, too. The proton number was 27 from1H-NMR and the carbon type was determined with13C-NMR, thus rendering the molecular formula as C20H27N3O3. The ascription of functional groups was verified through the related infrared absorption. The compound was accordingly confirmed to be MDMB-4en-PINACA. The combinatorial application of GC-MS, IR, HPLC-QTOF,1H-NMR and13C-NMR into identification is reliable and referential for unknown psychoactive substances.

Key words: forensic toxicology; synthetic cannabinoid; MDMB-4en-PINACA; silica gel chromatography; structural confirmation

新型精神活性物质(new psychoactive substances, NPS)在全球范围内的蔓延对社会和人类健康构成威胁。自2017年以来, 每年新增约55种NPS, 其中合成大麻素占51%以上[1]。由于部分西方国家吸食大麻合法化, 种类繁多的合成大麻素通过各种渠道流入我国。3, 3-二甲基-2-(1-(戊-4-烯-1-基)-1h-吲哚-3-羧基)丁酸酯(MDMB-4en-PINACA)是近期境外流入我国蔓延最快、发现最多的烷基甲酰吲哚类合成大麻素。

MDMB-4en-PINACA最早出现在土耳其[2, 3, 4]。目前, 国外有Ozturk等[5]对其在人体尿液中一项代谢物的研究和Watanabe等[1]利用体外肝微粒代谢对其代谢物进行分析的少量数据报道, 国内尚未见报道, 其图谱未被Mainlib、Replib、Wiley、Nist库收录, 极容易造成漏检。本文对该化合物的气相色谱-质谱联用、红外光谱、高分辨质谱和核磁谱等数据进行了研究, 为相关研究提供一定的参考。

1 材料与方法
1.1 仪器与试剂

RV10旋转蒸发仪(德国IKA公司), SHB-III型循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸公司), SCIENTZ-12N型冷冻干燥机(宁波新芝生物科技股份公司), AV-400核磁共振仪(美国布鲁克公司), 7890B-5977B型气相色谱-质谱联用仪(美国Agilent公司), Exion-X500R超高效液相色谱-四级杆飞行时间串联质谱仪(美国ABSciex公司), 傅里叶变换红外光谱仪SpectrumFrontier(美国PerkinElmer公司), Milli-Q超纯水机(美国Millipore公司), GF254薄层层析硅胶(青岛海洋硅胶厂)。

甲醇、乙腈(色谱纯, 德国 Merck公司); 甲酸(色谱纯, 美国 Sigma-Aldrich 公司); 正己烷、乙酸乙酯、甲醇(色谱纯, 成都科隆化学品公司); 氘代甲醇(美国Cambridge Isotope Laboratories公司); 超纯水(实验室自制)。

1.2 样品前处理[6, 7, 8, 9, 10, 11, 12]

待测检材为某吸毒现场查获的未知成分烟叶。取样品10.0 g用三氯甲烷完全浸泡后涡旋振荡2 min, 过滤提取液, 将提取液旋蒸浓缩后用正己烷溶解。用硅胶层析法纯化目标成分, 依次用3 BV(bed volume)正己烷、3 BV正己烷-乙酸乙酯(4∶ 1, 体积比)、3BV正己烷-乙酸乙酯(1∶ 1, 体积比)洗脱, 每0.5 BV收集一个馏分。以正己烷∶ 乙酸乙酯(1∶ 1, 体积比)为展开剂, 点样于GF254硅胶板, 在254 nm紫外光下观察展开结果, 对比组分, 合并相同馏分、浓缩、冻干, 得到样品约13.0 mg。

1.3 仪器条件

1.3.1 气相色谱-质谱联用仪条件

色谱条件:HP-5MS毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm); 载气为高纯氦气, 进样口温度为280 ℃, 分流比为10∶ 1, 流速1 mL/min; 初温100 ℃保持2 min, 以20 ℃/min程序升温至280 ℃保持4 min, 实验用时16 min。

质谱条件:离子源温度为230 ℃; 传输线温度为250 ℃; 离子源为EI源, 电压70 ev; 溶剂延迟为2.5 min; 采用全扫描模式(Scan); 扫描范围为45~450 amu。

1.3.2 红外光谱条件

采用DTGS检测器, 3次金刚石衰减全反射(UATR)扫描。扫描范围4 000~650 cm-1, 累加扫描8次, 分辨率4 cm-1, OPD速度为0.2 cm-1/s。

1.3.3 液相色谱串联高分辨质谱条件

色谱条件:色谱柱为PhenomenexKinetex C18柱(2.1 mm×100 mm×2.6 μm); 进样量为1 μL; 流动相为0.1%甲酸水(A)-乙腈(B), 梯度洗脱模式, B相初始浓度为10%, 在1~5 min内流动相B由20%增加到95%并保持5 min; 流速为0.3 mL/min; 进样量为1 μL。

质谱条件:ESI源。正离子检测模式:离子源温度为500 ℃; 气帘气241 kPa, 碰撞气48 kPa, 雾化器345 kPa, 加热器345 kPa; 喷雾电压5.5 kV; 质量扫描范围100~1000 Da; 去簇电压70 V, 去簇电压范围0~100 V; 碰撞能范围0~50 V, 累积时间0.25 s, 碰撞能为10、20、30、40 eV。负离子检测模式:离子源温度500 ℃; 气帘气241 kPa, CAD气48 kPa, 雾化器345 kPa, 加热器345 kPa; 喷雾电压4.5 kV; 质量扫描范围100~1 000 Da; 去簇电压80V, 去簇电压范围0; 碰撞能10 V, 碰撞能范围0; 累积时间0.25 s; 碰撞能10 V。

1.3.4 核磁共振条件

溶剂为氘代甲醇, 探头温度 300.0 K, 采用标准脉冲序列。

2 结果与讨论
2.1 气相色谱-质谱联用

经GC-MS分析, 被查获的烟叶提取物中检出11.809 min处质荷比为145.0、171.1、213.1、269.1、301.1、357.2等离子碎片, 检索Mainlib、Replib、Wiley14、Nist17数据库未发现匹配成分, 根据碎片特征规律推断可能为新型合成大麻素衍生物, 总离子流图及质谱图见图1, 其质谱可能裂解途径见图2。

图1 样品总离子流图及质谱图Fig.1 Total ion-flow chromatogram and mass spectrum of the analyte extracted from sample

图2 样品气相质谱可能断裂途径Fig.2 Fragmentation pathway postulated with the GC-MS result of the analyte extracted from sample

2.2 红外光谱

采用1.3.2所述方法对1.2提取的纯化物进行红外光谱分析, 如图3所示。使用Spectrumv10.5.2软件进行谱图处理, 官能团吸收峰归属如表1所示。

图3 样品红外光谱图Fig.3 Infrared spectrum of the analyte extracted from sample

表1 样品红外光谱数据 Table 1 Infrared spectral data of the analyte extracted from sample
2.3 高分辨质谱

样品高分辨质谱如图4, 其准分子离子峰为[M+H] 358.2209, 可能的碎片离子为:[M-C2H2O2-H] 298.1984、[M-C7H12O2+H] 230.1350和酰胺键断裂离子[M-C7H13NO2-H] 213.1111、[M-C12H21NO2-H] 145.0430, [M-C15H17N3O3-H] 69.0723、[M-C8H13NO3-H] 185.1131、[M-C9H15NO3-H] 171.0595、[M-C12H19NO3-H] 131.0645。根据上述精确分子量, 可知其分子式为C20H27N3O3, 偏差-0.9 ppm。样品在不同碰撞能下的二级质谱如图所示, 其主要的碎片离子为m/z 145.0430, 其二级质谱可能裂解途径如图5所示。

图4 样品高分辨质谱二级质谱Fig.4 High-resolution secondary mass spectrum of the analyte extracted from sample

图5 样品的二级质谱可能断裂途径Fig.5 Fragmentation pathway postulated from secondary mass spectrum of the analyte

2.4 核磁共振谱

2.4.1 1H核磁共振谱(1H-NMR)

1H-NMR分析, 可见14组峰。甲基CH3:δ0.94、δ3.66 ppm单峰, 12个氢; 胺基NH:δ9.38 ppm单峰, 1个氢; 芳香环H:δ7.45、δ7.65、δ7.92、δ8.32 ppm多重峰, 4个氢; 碳碳双键H:δ4.88、δ5.13、δ5.82 ppm多重峰, 3个氢; 亚甲基CH2:δ4.46、δ1.81和δ2.16 ppm, 多重峰, 6个氢; 次甲基CH:δ4.13 ppm单峰, 1个氢, 因立体结构效应和临近N和芳香基团的影响分裂。1H-NMR数据归属见图6和表2所示。

图6 样品的碳位命名图Fig.6 Carbon positioning into the structure of the analyte

表2 样品1H-NMR数据 Table 2 1H-NMR data resulted from the tested analyte

2.4.2 13C核磁共振谱(13C-NMR)

13C-NMR分析, 可见18组峰:δ26.2、δ51.9 ppm为甲基碳信号; δ26.1、δ31.3、δ56.8 ppm为亚甲基碳信号; δ115.8、δ136.5 ppm为碳碳双键碳信号; δ35.9、δ120.5、δ139.7、δ142.2 ppm为季碳信号; δ160.7、δ171.5 ppm为羰基碳信号; δ66.0 ppm为次甲基碳信号; δ109.9、δ120.3、δ123.7、δ126.4 ppm为叔碳信号。13C-NMR数据归属见图6和表3所示。

表3 样品13C-NMR数据 Table 3 13C-NMR data resulted from the tested analyte
2.5 综合解析

样品红外光谱存在波数1728.34、1666.38、1521.49、1490.52、1217.08、987.75、909.96, 分别对应甲酯C=O伸缩振动、酰胺C=O伸缩振动、N-H弯曲振动、苯环C=C骨架伸缩振动、烷基C-N伸缩振动、=CH面外弯曲振动、=CH2面外弯曲振动, 与MDMB-4en-PINACA的结构相符。样品高分辨质谱观察到准分子离子峰[M+H] 358.2209, 对应分子式为C20H27N3O3, 与理论值偏差-0.9 ppm。此外, [C12H22NO2-H] 145.0430二级质谱信息也显示了酰胺键断裂碎片, 与MDMB-4en-PINACA的结构相符。样品1H-NMR显示了氢信号, 由1H-NMR核磁共振谱确定质子数为27, 并确定其质子归属; 样品13C-NMR显示了碳碳双键的碳信号、酰胺和甲酯的羰基碳信号的特征碳信号; 结合二级质谱和1H-NMR、13C-NMR核磁共振谱的质子和碳原子归属验证了氢-氢或碳-氢信号的相关性, 均与MDMB-4en-PINACA的结构相符。通过与文献[8, 9, 10, 11]比对和气相质谱、红外光谱、高分辨质谱和核磁共振谱分析, 可以确定样品为MDMB-4en-PINACA。

3 结论

本文建立了气相色谱-质谱联用、高分辨质谱、红外光谱、1H-NMR和13C-NMR核磁共振谱技术对尚未录入谱库的未知药物MDMB-4en-PINACA的检验方法, 对质谱的数据规律进行总结, 对红外光谱官能团吸收数据、高分辨质谱精确分子量、核磁共振氢谱中质子的归属和碳谱中碳的归属进行了探索, 得到了MDMB-4en-PINACA的波谱特征数据, 为该物质的检验提供数据参考。

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