氯胺酮杂质的超高效液相色谱-质谱法分析及其关联性判别应用

刘培培， 吴健美， 樊颖锋， 孟 鑫， 陈 捷

(公安部禁毒情报技术中心，北京100193)

氯胺酮(Ketamine)俗称“K粉”，是苯环利啶(N-1-Phenycyclohexy-Pieridine,PCP)的衍生物，属N-甲基-D -天门冬氨酸(N-Methyl-D -Aspartate，NMDA)受体拮抗剂[1]，具有明显的镇痛作用，其合法的用途主要是用于各种体表的短小手术、烧伤清创以及麻醉诱导、静脉复合麻醉与小儿麻醉，亦可用于小儿镇静与疼痛治疗。由于氯胺酮具有兴奋中枢神经和周围神经、抑制食欲、致幻等作用，它在我国及东南亚国家滥用非常广泛[2]。根据联合国2016年世界毒品报告[3]，1998～2008年全世界氯胺酮年均缴获量为3吨，但2009～2014年年均缴获量增加到10吨。为了遏制氯胺酮在我国的滥用，2001年6月和2004年7月，我国先后将氯胺酮纳入第二、第一类精神药品管理。

随着我国及周边国家氯胺酮消费市场的不断扩大，非法制造、运输和贩卖氯胺酮的案件也急剧增加。采用高分辨率仪器分析毒品中的杂质可深入剖析毒品的特征，可为追溯毒品来源、推断毒品贩运路线及串并案分析等提供科学依据。目前，欧美等发达国家及我国的法庭科学实验室均开发了分析毒品中杂质的方法，包括海洛因[4 - 5]、甲基苯丙胺[6 - 7]和可卡因[8 - 11]的杂质分析，用于推断毒品来源、毒品原料和合成路线。但由于氯胺酮目前暂未列入联合国《七一公约》管制，各国并未开展氯胺酮的杂质分析方法研究。

本文采用超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱法(UPLC-Q-TOF MS)筛选出氯胺酮样品中的17个稳定的特征杂质，然后采用超高效液相色谱-三重四极杆质谱法(UPLC-QqQ-MS)对氯胺酮样品中的17个特征杂质进行半定量分析，并通过统计其特征杂质峰面积数据，用数据统计方法分析氯胺酮样品间的关联性。关联性分析统计数据可用于追溯氯胺酮来源(制毒加工厂)，推断氯胺酮贩运路线及串并案分析等，为打击制贩毒违法犯罪活动提供科学有效的数据支撑。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Acquity UPLC超高效液相色谱仪(美国，Waters)；Triple TOFTM5600四极杆-飞行时间质谱仪(美国，AB SCIEX)；Xevo TQ-S三重四极杆-质谱仪(美国，Waters)。

甲酸铵(纯度>99%)购自Fluka公司(德国)；乙腈和甲醇均为色谱纯，购自Fisher Scientific(美国)；缓冲溶液：吸取1 mL甲酸，称取315 mg甲酸铵，置于烧杯中，加入超纯水溶解并稀释至1 000 mL，超声、过滤膜后静置待用。去离子水由Milli-Q水净化系统(美国)提供。

1.2 分析样品及质控样品

抽取了373份氯胺酮样品，分离检测后选择氯胺酮中的杂质。然后，选择6起非法制造氯胺酮案件缴获的多包氯胺酮样品，随机抽取112份氯胺酮样品用于聚类分析，并判别同一案件缴获样品及不同案件缴获的样品的关联性。同时，分析了2017年全国缴获的700份氯胺酮样品，包括制毒案件、贩卖案件和运输毒品案件等缴获的样品，对所有样品进行关联性分析。

经分析确认含17种目标特征杂质的氯胺酮样品作为质控样品。

1.3 超高效液相色谱条件

色谱柱：CSH C18色谱柱(100×2.1 mm,1.7 μm；美国Waters)；流动相：A相为缓冲液，B相为乙腈。洗脱程序：0～0.2 min,5%B;0.2～2.6 min，20%B;2.6～7.9 min，95%B;7.9～10.0 min，5%B。流速：0.4 mL/min；柱温：40 ℃；进样量：1 μL。

1.4 四极杆-飞行时间质谱条件

离子源：电喷雾离子源，正离子模式(ESI+)；毛细管电压：5.5 kV；离子源温度：600 ℃;雾化气：氮气，50 psi;加热气：氮气，50 psi；去簇电压：80 V；采集模式：全扫描(full scan)加信息关联采集(IDA),扫描范围m/z100～1 000。

1.5 三重四极杆-质谱条件

离子源：电喷雾离子源，正离子模式(ESI+)；毛细管电压：3.5 kV；锥孔电压：20 V；脱溶剂气温度：450 ℃；脱溶剂气：1 000 L/hr；锥孔气：150 L/hr；采集模式：多反应监测(MRM)，共选择17种特征杂质作为分析目标物，每种目标物选择2个母离子/子离子对作为定性离子对，以峰面积较大的离子对作为半定量离子对。

1.6 样品制备

称取3 mg氯胺酮样品，置于离心管中，用6 mL甲醇溶解样品，振荡均匀并经0.22 μm滤膜过滤后，将1 mL溶液转入玻璃样品瓶中，待测。

2 结果与讨论

2.1 特征杂质的筛选

因目前各国没有关于氯胺酮中杂质分析的报道，且氯胺酮中的绝大部分杂质均为未知化合物，无法购买到标准物质，因此我们用UPLC-Q-TOF MS对373份氯胺酮样品进行分析检测，筛选出氯胺酮样品中的17个稳定特征杂质，并确定了其分子量及分子式。筛选特征杂质的标准如下：(1)特征杂质在氯胺酮样品中检出率大于10%；(2)特征杂质为化学合成氯胺酮过程中的副产物而非原料或掺杂剂；(3)特征杂质在氯胺酮固体和氯胺酮甲醇溶液中稳定性及重现性良好。如表1所示，UPLC-Q-TOF MS检测出17种杂质质子化分子离子的精确分子量、分子式、保留时间和二级质谱碎片离子，且所有杂质的理论分子量与实验分子量误差均低于2.4 ppm，因此这17种杂质可用于氯胺酮杂质分析及关联性分析。

2.2 特征杂质的参数优化

用UPLC-Q-TOF MS筛选出17个特征杂质的母离子后，先用UPLC-QqQ-MS的子离子扫描(Daughter-scan)模式筛选出丰度最高的两个子离子，再用多反应监测(MRM)模式优化两个子离子的锥孔电压和碰撞能量，其中峰强度高的子离子为半定量离子。优化好17个特征杂质的两对离子对后，再用MRM同时对氯胺酮样品中的17个特征杂质进行半定量分析，氯胺酮杂质及其MRM参数见表2。

表1 UPLC-Q-TOF 检测的氯胺酮中17种杂质的色谱及质谱数据

表2 氯胺酮杂质的保留时间、MRM离子对、锥孔电压及碰撞能

*The transition used in the screening quantification purposes.

2.3 特征杂质的色谱图分析

氯胺酮中17种杂质的MRM色谱图见图1。在设定的仪器分析条件下，各化合物在6 min以内出峰，分离效果良好。

图1 氯胺酮中17种杂质的MRM色谱图Fig.1 MRM chromatograms of 17 impurities in ketamine

图2 112份氯胺酮样品聚类分析树状图Fig.2 The hierarchical clustering analysis figure of 112 ketamine samples

2.4 氯胺酮样品聚类分析

本文分析了6起制毒案件缴获的112份氯胺酮样品，氯胺酮的纯度范围为65.9%～99.6%(以盐酸盐计)，平均纯度为92.3%。通过对样品中的17个杂质进行半定量分析，每个样品得到17个峰面积，再用QuanLynx 4.0软件导出112份氯胺酮样品的峰面积。通过对峰面积进行归一化以及开平方根处理，再用欧几里得算法对所有样品进行聚类分析，得出聚类分析树状图。如图2所示，所有氯胺酮样品被分为6组，每组内样品间的欧几里得距离均小于0.3，代表组内样品间的关联性极强，即每组内样品均可能来自同一制毒加工厂。说明本方法对氯胺酮进行聚类分析是可靠的。通过分析氯胺酮中的杂质，可以分析不同地区不同案件缴获氯胺酮样品间的关联性，可为公安禁毒执法部门提供有科学价值的情报，如追溯缴获氯胺酮出自哪一个制毒工厂，分析氯胺酮的贩运网络和贩运模式以及串并案分析等。

2.5 氯胺酮样品关联性判别在串并案分析中的应用

本文分析了2017年全国缴获的700份氯胺酮样品，包括制毒案件、贩卖案件和运输毒品案件等缴获的样品，氯胺酮的纯度范围为20.7%～99.9%(以盐酸盐计)，平均纯度为70.8%。首先对700份氯胺酮样品中的17个杂质进行半定量分析，再对每个杂质的峰面积进行归一化以及开平方根处理，然后用皮尔森关联系数算法对所有样品进行关联性判别，共筛选出了14组关联性极强的案件。每组关联性极强的氯胺酮样品所代表的案件中都包含一起制毒案件和若干起贩运毒品案件，说明该组内案件缴获的氯胺酮极可能来自于制毒案件查获的加工厂。以第1组案件为例，第1组关联性极强案件中包括12起案件，其中第1起为制造毒品案，制毒工厂位于广东惠东县，第2至12起案件均为贩卖毒品案或运输毒品案，缴获地位于广西、广东、湖南等省，说明该组案件所缴获的氯胺酮样品极有可能出自于第1起案件查获的氯胺酮制毒加工厂。在追溯制毒工厂的同时，也可推断出氯胺酮的贩运路线，在广东惠东县制造的氯胺酮被贩运至广东、广西、湖南、海南和贵州等多省进行贩卖。

3 结论

本文开发了使用超高效液相色谱法(UPLC)，并联合四极杆-飞行时间质谱和三重四极杆-质谱两种质谱方法用于分离、检测并半定量分析氯胺酮中17种杂质的新方法。高效液相色谱-质谱联用法分析氯胺酮样品前处理简便，仅需溶解样品即可分析，极大程度上提高了样品处理和分析的效率。此方法在没有任何标准品的情况下，可以实现快速、准确、高效分析氯胺酮中的杂质，从而对大量氯胺酮样品进行聚类分析和关联性判别，为禁毒执法部门开展情报研判与案件侦查提供有价值的法庭科学情报。