液相色谱-质谱联用技术检验羟亚胺方法研究

苗翠英， 潘星宇， 翟晚枫

(1.中国人民公安大学刑事科学技术学院，北京 100038;2.公安部物证鉴定中心毒品检验处，北京 100038)

0 引言

20世纪90年代后期，我国出现了氯胺酮的滥用现象，涉及氯胺酮的案件快速增加。非法滥用的氯胺酮多由其同分异构体羟亚胺经固相重排反应合成。羟亚胺是医药中间体，用于制作麻醉药品，市场极易购得且价格便宜，因此羟亚胺已成为我国非法生产氯胺酮的主要制毒原料。2008年8月1日，我国将羟亚胺列入第一类易制毒化学品。

本文对液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)检验制毒原料羟亚胺进行研究，探讨了LC-MS法检验羟亚胺实验条件的优化，为羟亚胺的LC-MS检验研究在公安实践中的应用提供理论依据。

目前，国内外检验羟亚胺的主要方法为气相色谱-质谱法(GC-MS)。

1 实验方法及内容

1.1 实验设备及材料

1.1.1 药品及试剂

甲酸(色谱纯，美国Fluka公司)、甲醇(色谱纯，美国 Fisher Scientific公司)、乙腈(色谱纯，美国Fisher Scientific公司)、去离子水(蒸馏水再经Millipore公司 Synergy UV型纯水系统制备)、羟亚胺(0.01 mg/mL 甲醇液)、氯胺酮(0.1 mg/mL 甲醇液)。

1.1.2 仪器设备

LC-MS仪:Prominenece UFLC(包括LC-20AD XR型泵、SIL-20AC XR型进样器、SPD-20A型紫外检测器、CTO-20A型柱温箱、数据处理软件Labsolutions)、十万分之一电子分析天平(瑞典METTLER公司)、超声振荡器(KQ3200型，昆山市超声仪器有限公司)、纯水制备系统(Synergy UV型，美国Millipore公司)、移液枪(100～1 000μL，德国Eppendorf公司)。

1.1.3 初始实验条件

液相部分:色谱柱为岛津Shim-pack XR-ODS，规格为 100 mm ×2.0 mm(i.d)，粒径 2.2 μm;柱流速为0.4 mL/min;柱温40℃;流动相为含1‰甲酸的乙腈和含1‰甲酸的水;进样量3μL;

质谱部分:离子源ESI(电喷雾离子源);电喷雾电离-正离子模式(ESI+);雾化气流量0.8 L/min;扫描速率2 500 u/s;扫描方式 Scan。

1.2 实验内容

LC-MS技术分析效果与理论塔板数及保留时间有关，理论塔板数越高，分离、检验效果越好，保留时间不宜太长或太短，应综合考虑。理论塔板数与液相色谱中的有机相初始浓度、梯度陡度等因素有关，也与质谱中的电离、采集等参数密切相关。故本实验从液相色谱的等度洗脱有机相初始浓度、梯度陡度，质谱的喷雾电压、加热块温度、解离管温度、干燥气流量6项参数进行优化实验。以羟亚胺响应峰的理论塔板数、保留时间、峰面积等为参考标准，对分析方法进行考察。在初始条件及优化条件下分别对羟亚胺、羟亚胺与氯胺酮的混合物进行对比检验。试验中，各组实验参数设定一个为变量，其他恒定。

1.2.1 液相色谱条件优化实验

(1)等度洗脱有机相浓度优化实验

在有机相浓度分别为6%、7%、8%、9%、10%、11%、13%的条件下进行等度洗脱浓度的优化，确定最优有机相浓度。

(2)梯度陡度优化实验

用最优有机相浓度作为初始浓度，进行梯度陡度在0.2%/min～5.0%/min范围内的梯度陡度优化，确定最优值。

1.2.2 质谱条件优化实验

(1)喷雾电压的优化

在最优有机相初始浓度和梯度陡度下，进行喷雾电压在0.5～5.0 kV范围内的质谱条件优化，确定最优喷雾电压。

(2)加热块温度的优化

在最优有机相初始浓度、梯度陡度及喷雾电压条件下，对加热块温度在240～400℃范围内的质谱条件进行优化，确定最优加热块温度。

(3)解离管温度的优化

在最优有机相初始浓度、梯度陡度、喷雾电压、加热块温度条件下，对解离管温度在180～300℃范围内的质谱条件进行优化，确定最优解离管温度。

(4)干燥气流量的优化

在最优有机相初始浓度、梯度陡度、喷雾电压、加热块温度、解离管温度条件下对干燥气流量分别在6～15 L/min范围内的质谱条件进行优化，确定最优干燥气流量。

1.2.3 羟亚胺检验的优化前后对比

在初始条件及优化条件下进行羟亚胺检验实验。

1.2.4 羟亚胺与氯胺酮混合物检测

在初始条件及优化条件下，对0.1 mg/mL的氯胺酮和0.01 mg/mL的羟亚胺甲醇混合液进行检验。

2 实验结果及分析

2.1 液相色谱条件优化结果与分析

2.1.1 等度洗脱有机相浓度优化

不同有机相浓度与保留时间及理论塔板数的关系图如图1、图2所示。实验结果表明，有机相浓度越高，羟亚胺的保留时间越短，而有机相为6%时，保留时间达到18.189 min，出峰时间过长，在有机相为13%时，保留时间仅为2.81 min，出峰时间过短，且与溶剂峰相重叠，不利于物质的定性要求。理论塔板数随着有机相浓度的升高，呈现先升高后降低的峰形图，理论塔板数在有机相浓度为8%时最高，达到7430，而此时的羟亚胺的保留时间为10.56 min，综合考虑有机相浓度为8%为等度洗脱的最优条件。

图1 有机相浓度-保留时间关系图

图2 有机相浓度-理论塔板数关系图

2.1.2 梯度陡度优化

固定有机相初始浓度为8%，梯度陡度与保留时间及理论塔板数的关系图如图3、图4所示。实验结果表明，随着梯度陡度的升高，保留时间变短，并在梯度陡度为5%/min时保留时间趋于稳定;理论塔板数在1%/min为最低值，在1%/min后随着梯度陡度的增加而增加。综合考虑选择梯度陡度的优化结果为5%/min。

图3 梯度速率-保留时间关系图

图4 梯度速率-理论塔板数关系图

2.2 质谱部分的条件优化结果与讨论

2.2.1 喷雾电压的优化

为考察羟亚胺在不同喷雾电压条件下的电离情况，实验中对0.5 kV～5 kV范围内的喷雾电压值进行了研究，结果如图5、图6所示。实验结果表明，喷雾电压在1 kV以下，质谱响应强度随着电压的增高而增大，在1 kV以上，质谱响应强度随电压的增大而下降。因此，综合考虑选择1 kV作为喷雾电压最优值。

图5 喷雾电压-峰面积关系图

2.2.2 加热块温度的优化

在液相色谱质谱联用技术中，加热块给予干燥气一定的温度，以形成更多的具有单电荷的粒子。不同加热块温度下实验结果如图7、图8所示。实验结果表明，随加热块温度上升，羟亚胺的质谱响应强度逐渐降低，证明较低加热块温度有利于检测，据此选择240℃作为加热块温度最优值。

图6 喷雾电压-峰高关系图

图7 加热块温度-峰面积关系图

图8 加热快温度-峰高关系图

2.2.3 解离管温度的优化

为考察羟亚胺受解离管温度的影响程度，对不同解离管温度进行了考察，实验结果如图9、图10所示。实验结果表明，羟亚胺的质谱响应值随解离管温度的升高而降低，后期增加趋势平缓略有波动。据此选择180℃作为解离管温度最优值。

2.2.4 干燥气流量的优化

不同干燥气流量范围的实验结果如图11、图12所示。实验结果表明，质谱响应值随干燥气流量的增大呈下降趋势，因此综合考虑选择干燥气流量6 L/min。

图9 解离管温度与峰面积关系图

图10 解离管温度与峰高关系图

图11 干燥器流量与峰面积关系图

图12 干燥器流量与峰高关系图

2.3 羟亚胺检验的优化前后对比

在初始条件及优化条件下(有机相浓度8%、梯度陡度为5%/min、喷雾电压1 kV、加热块温度240℃、解离管温度180℃、干燥气流量6 L/min)检验羟亚胺。实验结果为优化前保留时间18.189 min、峰面积5 370 589、峰高 60 235、峰宽 1.438、理论塔板数2 559。优化后保留时间为4.025 min、峰面积8 242 998、峰高 1 774 842、峰宽 0.091、理论塔板数31 078。实验条件优化前后的检验效果明显，可以极大地提高检测效果。

2.4 羟亚胺与氯胺酮的混合物的检测

优化条件下混合物检验结果如图13、图14所示，在3.364 min的峰为氯胺酮峰，在 4.031 min的峰为羟亚胺峰，两峰分离效果好，证明优化条件下可以用于氯胺酮和羟亚胺混合物的定性检验。

图13 混合物的色谱图

图14 混合物的提取离子流图

3 结论

实验结果表明:LC-MS检验羟亚胺最佳实验条件为:有机相初始浓度8%、梯度陡度5%/min、喷雾电压1 kV、加热块温度240℃、解离管温度180℃和干燥气流量6 L/min。在此优化条件下，氯胺酮的保留时间为 3.34 min，羟亚胺的保留时间为 4.025 min，羟亚胺和氯胺酮都可以很好地进行定性分析。即使是羟亚胺和氯胺酮的混合物，两物质的离子流的波峰形很好，也可以分别进行定性分析。

本文对LC-MS法检验羟亚胺进行研究，探讨了LC-MS检验羟亚胺实验条件的优化，为羟亚胺的LC-MS分析研究在公安实践中的应用提供理论依据。该方法定性准确、分析速度快，能够适用于日常办案需求，可以很好地用于羟亚胺的检验鉴定。

［1］ 崔连义.近十年内我国新型毒品泛用问题的总体变化趋势［J］.辽宁警官高等专科学校学报，2011(5):48-52.

［2］ 辛国斌，赵伟，杨士云，等.利用峰面积比对氯胺酮样品进行同批鉴定研究［C］∥公共安全中的化学问题研究进展:2卷，2011.

［3］ 傅得锋，宣宇.羟亚胺的GC-MS分析［C］∥公共安全化学研究论丛，北京:中国人民公安大学出版社，2006(1):272-274.

［4］ 钱振华，徐鹏，高利生.GC-MS检验氯胺酮制毒原料羟亚胺1例［J］.刑事技术，2011(1):65-66.

［5］ 肖翔，吴惠勤，黄晓兰，等.一种制毒原料的气相色谱-质谱法分析鉴定［C］∥中国有机质谱年会论文，2009:187-189.