新精神活性物质哌异丙基酯的识别与检验论文

新精神活性物质哌异丙基酯的识别与检验

钱振华¹，赵彦彪¹，贾 薇²，刘翠梅²

（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）

摘 要： 目的 基于超高效液相色谱-串联四极杆飞行时间质谱（UPLC-Q-TOF MS）法、气相色谱质谱联用（GC-MS）法和核磁共振（NMR）法识别未知的新精神活性物质。方法 未知样品分别用合适的溶剂溶解，运用UPLC-Q-TOF MS、GC-MS和NMR分析检测。结果 综合UPLC-Q-TOF MS、GC-MS和NMR的分析结果，最终确认该物质为哌醋甲酯、哌乙酯的类似物-哌异丙基酯，并对其在电喷雾正离子（ESI+）-碰撞诱导解离（CID）和电子轰击源（EI）模式下的碎裂机理进行了详细阐述。结论新精神活性物质层出不穷，该方法可为同类样品的推断、鉴定提供较好的依据。

关键词： 新精神活性物质；哌异丙基酯；超高效液相色谱-串联四极杆飞行时间质谱（UPLC-Q-TOF MS）；气相色谱质谱联用（GC-MS）；核磁共振（NMR）

哌醋甲酯（methylphenidate，MPH），又名利他林，是一种较缓和的大脑皮质兴奋剂，通过促进多巴胺和去甲肾上腺素的释放，并抑制其重回收，提高中枢神经系统的觉醒水平，而达到兴奋精神、消除抑制与忧郁、解除疲劳的作用。哌醋甲酯作用略强于咖啡因，但较苯丙胺弱，较大剂量时可引起普遍的中枢兴奋，甚至可引起惊厥。哌醋甲酯可对抗抑郁症，同时也能用于治疗小儿多动症，但长期使用会产生依赖性，在毒品滥用市场，常作为兴奋剂使用，我国将哌醋甲酯列为第一类精神药品进行管制。

2009年，新精神活性物质开始兴起，各种对管制毒品进行化学结构修饰得到的毒品类似物层出不穷，在全球迅速泛滥，且愈演愈烈，危害严重。哌醋甲酯的类似物也大量涌现，如哌乙酯、3，4-二氯哌甲酯等。 哌乙酯（ethylphenidate，EPH），用乙基酯取代了哌醋甲酯中的甲基酯，最早曾被认为是哌醋甲酯和酒精（乙醇）同时滥用后酯交换反应的产物^[1-4]。但2010年以后，哌乙酯作为一种精神兴奋剂被滥用，并致人死亡^[5]。美国缉毒署曾对哌乙酯的分析数据进行了报道^[6]，PATRICK等^[7]对哌乙酯的合成方法和药理作用进行了研究，NEGREIRA等^[8]对哌乙酯的代谢过程进行了探讨。2012年起，瑞典、英国、德国、奥地利、加拿大等多个国家陆续对哌乙酯进行管制^[9-13]，我国也于2015年10月对哌乙酯进行了列管^[14]。

不稳定型心绞痛为心血管内科常见病，病情重且发展快、死亡率高。有研究发现，炎症反应和动脉粥状硬化、斑块化破裂，和不稳定心绞痛都有重要关系[1] 。现阶段主要治疗方式为，抗血小板、抗冠状动脉血管痉挛、抗凝、阻止冠状动脉粥样硬化、稳定斑块。他汀类药物不仅可降脂同时也有抑制炎症和稳定粥样硬化斑块的作用。同时氯吡格雷作为血小板抑制剂，业有抗聚集作用，且被大量研究所证实。因此选取我院收治的79例不稳定型心绞痛患者。分析辛伐他汀联合氯吡格雷治疗不稳定型心绞痛的效果，研究结果报道如下。

本文首次报道了中国出现的新精神活性物质-哌异丙基酯，分别使用超高效液相色谱-串联四极杆飞行时间质谱（UPLC-Q-TOF MS）法、气相色谱质谱联用（GC-MS）法和核磁共振（NMR）法分析该物质，最终确认其结构，同时推测了其分子碎裂机理。MARKOWITZ等^[15]曾经将哌异丙基酯作为治疗药物，对比研究过其和哌醋甲酯、哌乙酯的药理作用，但目前国内外对其化学性质尚无报道。

图1 哌醋甲酯、哌乙酯和哌异丙基酯的化学结构式

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

QP-2010 Ultra气相色谱质谱联用仪（日本岛津公司）；ACQUITY UPLC I-Class超高效液相色谱仪（美国Waters公司）；Q-TOF MS 5600高分辨四极杆-飞行时间质谱仪 （美国AB Sciex公司）；Avance III 400 MHz核磁共振波谱仪（德国Bruker公司）。

3.广西与东盟国家贸易国别结构分析。近年来，广西与东盟国家的交流不断深化，与各成员国均有贸易往来（见图3）。其中与菲律宾、马来西亚、新加坡、越南、泰国等国的进出口贸易发展保持平稳，与其他各国贸易的增减幅较大。

1.2 GC-MS分析条件

液相部分：色谱柱：Waters ACQUITY UPLC CSH C₁₈（1.7μm，100mm×2.1mm），柱温40℃。 A相为 0.1%甲酸水溶液，B相为乙腈；梯度洗脱程序：0～1.5min（2%B），1.5～6.5min（2%～90%B），6.5～9.4min （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。

1.3 UPLC-Q-TOF MS分析条件

色谱柱：AglientDB-5MS石英毛细管柱（30m×0.25mm×0.25μm）。 柱温140℃，保持3 min，以20℃/min升至 300℃，保持 3 min；载气为 He，流速1 mL/min；分流进样，进样量 1 μL，分流比 40∶1，溶剂延迟2 min；进样口温度280℃。EI电离模式，能量70eV，离子源温度230℃，GC-MS接口温度250℃，扫描范围m/z 35～500。

质谱部分：DuoSpray离子源，ESI+模式，离子源温度 600℃，喷雾电压 5500 V，雾化器 50 Psi，辅助加热气50 Psi，气帘气30 Psi。TOF全扫描模式，去簇电压80 V，碰撞能量5 V，扫描范围 m/z 100～1 000；二级碰撞诱导解离（CID）模式，碰撞能量35±15 V，扫描范围m/z 50～1 000。

1.4 NMR分析条件

以氘代甲醇锁场，测试温度300K，采集时间10s，延迟时间50s，扫描次数16次，内标为TMS。400MHz采集¹HNMR谱图，100MHz采集¹³CNMR谱图。

甲醇（色谱纯，Merck 公司），乙腈（色谱纯，Merck公司），甲酸（色谱纯，Sigma-Aldrich 公司），纯水由Millipore纯水仪制备，氘代甲醇（CD₃OD，99.8%，Cambridge Isotope Laboratories公司）。哌乙酯对照品（国家毒品实验室，经核磁共振波谱仪确认结构且纯度大于98%）。

1.5 样品处理

在选定的UPLC-Q-TOF MS条件下，未知化合物和哌乙酯的全扫描总离子流色谱图（图2），未知化合物在3.706min处出峰（图2A），哌乙酯在3.549 min处出峰（图2B）。

在电喷雾正离子（ESI+）模式下，未知化合物的一级质谱图（图3A）显示其准分子离子峰（[M+H]⁺）m/z 为262.1797，预测分子式为C₁₆H₂₄NO₂⁺。二级质谱图（图3B）中除准分子离子峰外，主要的碎片离子为m/z 220.1336（C₁₃H₁₈NO₂⁺），174.1278（C₁₂H₁₆N⁺），129.0701（C₁₀H₉⁺），91.0541（C₇H₇⁺），84.0807（C₅H₁₀N⁺），56.0494（C₃H₆N⁺）。 哌乙酯的准分子离子峰 （[M+H]⁺）m/z 为248.1647（C₁₅H₂₂NO₂⁺）（图 3C），二级质谱图（图 3D）中除准分子离子峰外，主要的碎片离子为m/z 220.1333（C₁₃H₁₈NO₂⁺），174.1278（C₁₂H₁₆N⁺），129.0698（C₁₀H₉⁺），91.0541（C₇H₇⁺），84.0809（C₅H₁₀N⁺），56.0493（C₃H₆N⁺）。未知化合物的分子量比哌乙酯多14.015（CH₂），二级主要碎片离子和哌乙酯的几乎一样。由此推测该化合物为哌乙酯的类似物，比哌乙酯多一个CH₂，可能是哌丙酯或者哌异丙基酯。其ESI-CID碎裂机理如图4所示。

2 结果与讨论

2.1 UPLC-Q-TOF MS结果分析

将未知样品研磨均匀，称取适量，以甲醇为溶剂，配制成0.5 mg/mL溶液，超声5 min，离心半径13.2 cm，5 000 r/min离心5 min，取上清液供GC-MS分析。上清液再用0.1%甲酸水溶液稀释，配制成0.5 μg/mL溶液，供UPLC-Q-TOF MS分析。再称取适量未知样品，以CD₃OD为溶剂，配制成15 mg/mL溶液，供NMR分析。哌乙酯对照品同步操作。

Poly(S)-TPBO螺旋构型能稳定存在于各种有机溶剂中,比如：二氯甲烷、四氢呋喃、乙酸乙酯、二甲基亚砜(DMSO)、甲苯和苯等.

本文中重合点是指两个坐标系下均有坐标成果的固定控制点。仙居县国土资源空间数据多以1980西安坐标系为主，因此重合点必须同时具有1980西安坐标系和2000国家大地坐标系的坐标值。重合点选取的基本原则为等级高、精度高、局部变形小、分布均匀、覆盖整个转换区域[8]。选取的重合点要分析其现势性，对测量年代已久的重合点要实地进行坐标检核，若重合点存在现势坐标与原测量坐标较差超限的，则剔除不用。经收集，仙居县满足以上要求的重合点有GNSS C级点，共18个。

2.2 GC-MS结果分析

在选定的GC-MS条件下，未知化合物和哌乙酯的总离子流色谱图和质谱图如图5所示，未知化合物在t_R=7.66 min处出峰（图5A），哌乙酯在t_R=7.61min处出峰（图5C），主要特征碎片离子极为相似，包括m/z 84（基峰）、91、56。 未知化合物的特征图谱经质谱数据库（NIST14.L）的谱库检索，并没有找出相同特征碎片峰质谱图相似化合物，没有匹配的比对结果。经美国Cayman分析谱库进行检索，得到匹配的检索结果，显示与哌异丙基酯成分的质谱图比对一致。其碎裂机理如图6所示。

图2 哌异丙基酯（A）和哌乙酯（B）全扫描总离子流色谱图

图3 哌异丙基酯（A，B）和哌乙酯（C，D）一级和二级质谱图

图4 哌异丙基酯和哌乙酯CID碎裂途径推测

图5 哌异丙基酯（A，B）和哌乙酯（C，D）GC-MS总离子流色谱图和质谱图

图6 EI源轰击下哌异丙基酯和哌乙酯碎裂途径推测

2.3 NMR结果分析

未知化合物的¹H-NMR和¹³C-NMR谱图（图7）和哌乙酯的¹H-NMR和¹³C-NMR谱图（图8）非常相似。¹H-NMR谱图仅在δ 5.15~4.12及1.24~1.03区域有差异，¹³C-NMR谱图仅在δ 70.1~63.1及21.9~14.2区域有差异。结合文献对哌乙酯核磁数据的报道^[6]，¹H-NMR谱中δ 1.17和¹³C-NMR谱中δ 14.2分别为酯基部分末端CH₃的H和C的化学位移。未知化合物¹H-NMR谱在δ 1.24和1.03分别出现二重峰，¹³C-NMR谱在δ 21.9和21.4分别出现峰，表明该化合物酯基部分包含两个CH₃，为异丙基酯。综合¹H-NMR和¹³C-NMR谱推断该未知物为哌异丙基酯。

图7 哌异丙基酯的¹H-NMR和¹³C-NMR谱图

图8 哌乙酯的¹H-NMR和¹³C-NMR谱图

3 结论

本文通过 UPLC-Q-TOF MS、GC-MS和 NMR方法，鉴定了哌醋甲酯、哌乙酯的类似物-哌异丙基酯，并对其的化学分析数据及其在ESI+/CID和EI模式下的碎裂机理进行了详细的报道和阐述。本文可为同类样品的推断、鉴定提供较好的依据。

参考文献：

[1]BOURLAND J A，MARTIN D K，MAYERSOHN M.Carboxylesterase-mediated Transesterification of Meperidine（Demerol） and Methylphenidate （Ritalin） in the Presence of[2H6]Ethanol：Preliminary in Vitro Findings Using a Rat Liver Preparation[J].J.Pharm.Sci.1997，86（12）：1494-1496.

[2]MARKOWITZ J S， LOGAN B K， DIAMOND F， et al. Detection of the Novel Metabolite Ethylphenidate after Methylphenidate Overdose with Alcohol Coingestion[J].J.Clin.Psychopharm.1999，19（4）：362-366.

[3]MARKOWITZ J S，DEVANE C L，BOULTON D W，et al. Ethylphenidate Formation in Human Subjects after the Administration of a Sngle Dose of Methylphenidate and Ethanol[J].Drug Metab.Dispos.2000，28（6）：620-624.

[4]WILLIARD R L， MIDDAUGHh L D， ZHU HJ， et al. Methylphenidate and its Ethanol Transesterification Metabolite Ethylphenidate：Brain Disposition， MonoamineTransporters and Motor Activity[J].Behav.Pharmacol.2007，18（1）：39-51.

[5]KRUEGER J，SACHS H，MUSSHOFF F，et al. First Detection of Ethylphenidate in Human Fatalities after Ethylphenidate Intake[J].Forensic Sci.Int.2014，243：126-129.

[6]JOHN F C， PATRICK A H.Ethylphenidate：An Analytical Profile[J].DEA-Microgram Journal， 2011，8（2）：58-61.

[7]PATRICK K S， WILLARD R L， VANWERT A L， et al. Synthesis and Pharmacology of Ethylphenidate Enantiomers：The Human Transesterification Metabolite of Methylphenidate and Ethanol[J].J.Med.Chem.2005，48（8）：2876-2881.

[8]NEGREIRA N，ERRATICO C，NUIJS ALNV，et al. Identification of in Vitro Metabolites of Ethylphenidate by Liquid Chromatography Coupled to Quadrupole Time-offlight Massspectrometry[J].J.Pham.Bio.Analysis.2016，117：474-484.

[9]The Advisory Council on the Misuse of Drugs.Misuse of Drugs Act 1971 （Temporary Class Drug） Order 2015 （S.I.2015/1027） [EB/OL].（2015-04-8） [2017-09-5].https：//www.gov.uk/government/publications/circular-0152015-temporary-control-of-5-methylphenidate-based-nps/circular-0152015-temporary-control-of-5-methylphenidatebased-nps.

[10]The Minister of Health.Order Amending Schedule III to the Controlled Drugs and Substances Act（Methylphenidate）[EB/OL].（2017-03-24） [2017-09-5].http：//gazette.gc.ca/rp-pr/p2/2017/2017-04-05/html/sor-dors44-eng.html.

[11]Bundesministerium der Justiz und für.Gesetz über den Verkehr mit Betäubungsmitteln （Betäubungsmittelgesetz-BtMG） [EB/OL].（1981-07-28） [2017-09-5].http：//www.gesetze-im-internet.de/btmg_1981/BJNR106810981.html.

[12]Ministeriet for Sundhed og Forebyggelse.Bekendtgørelse om ændring af bekendtgørelse om euforiserende stoffer[EB/OL].（2013-01-30） [2017-09-5].https：//www.retsinformation.dk/Forms/R0710.aspx?id=145195.

[13]Ministerstwo Sprawiedliwo ci.Ustawa z dnia 24 kwietnia 2015 r.o zmianie ustawy o przeciwdziałaniu narkomanii oraz niektórych innych ustaw[EB/OL].（2015-06-24 ）[2017-09-5].http：//prawo.sejm.gov.pl/isap.nsf/DocDetails.xsp?id=WDU20150000875.

[14]关于印发《非药用类麻醉药品和精神药品列管办法》的通知[S].2015.

[15]MARKOWITZ J S， ZHU HJ， PATRICK K S.Isopropylphenidate：An Ester Homolog of Methylphenidate with Sustained and Selective Dopaminergic Activity and Reduced Drug Interaction Liability[J].Journal of Child and Adolescent Psychopharmacology.2013，22（10）：648-654.

The Identification of a New Psychoactive Substance Isopropylphenidate

QIAN Zhenhua¹,ZHAO Yanbiao¹,JIA Wei²,LIU Cuimei²
（1.Institute of Forensic Science,Ministry of Public Security,Beijing 100038,China;2.Drug Intelligence and Forensic Technology Center,Ministry of Public Security,Beijing 100193,China ）

Abstract: Objective To identify a new psychoactive substance by the comprehensive analysis of ultra performance liquid chromatography-quadrupole time-of-flight-mass spectrometry （UPLC-Q-TOF MS）,gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS） and nuclear magnetic resonance （NMR） spectroscopy.Method The unknown sample was dissolved with proper solvent,then analyzed by the three analytical techniques.Result The unknown substance was identified as a new psychoactive substance,an analogue of methylphenidate and ethylphenidate, isopropylphenidate.Moreover,the MS fragmentations of isopropylphenidate produced in the electrospray ionization （ESI） collision-induced dissociation （CID）mode and the electron ionization （EI） mode were studied respectively.Conclusion Under the situation that new psychoactive substances keep emerging,the current study provides a solution to the identification of new methylphenidate analogues.

Keywords: new psychoactive substance；isopropylphenidate；UPLC-Q-TOF MS；GC-MS；NMR

中图分类号： DF795.4

文献标志码： A

doi： 10.3969/j.issn.1671-2072.2019.05.003

文章编号： 1671-2072-（2019）05-0015-06

收稿日期： 2017-10-31

基金项目： 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（No.2017JB030）

作者简介： 钱振华（1980—），女，副研究员，硕士，主要从事毒品检验鉴定研究工作。 Email：sunny1343@126.com。

（本文编辑：施 妍）

标签：新精神活性物质论文;  哌异丙基酯论文;  超高效液相色谱-串联四极杆飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF论文;  MS)论文;  气相色谱质谱联用(GC-MS)论文;  核磁共振(NMR)论文;  公安部物证鉴定中心论文;  公安部禁毒情报技术中心论文;