核磁共振技术快速鉴定样品中的麻黄碱和伪麻黄碱*

王跨陡 袁晓亮 张玉荣 刘文斌 曹芳琦 邹芸

1. 上海市公安局物证鉴定中心 2. 上海市刑事科学技术研究院

引言

麻黄碱（Ephedrine）和伪麻黄碱（Pseudoephedrin e），属芳烃仲胺类生物碱，是中国药典中中药材麻黄的主要活性成分，存在于多种麻黄科植物中，具有发汗、平喘、利尿、抗炎等功效，至今仍以中药材或中成药制剂的形式在临床中药中常用。二者具有相同的分子式，都具有两个手性碳中心，分子式为C10H15NO，分子量为165.23220，其化学名为2-甲氨基-1-苯基-1-丙醇（2-Methylamino-1-phenyl-1-propanol），分子结构如图1所示。

二者作为药物制剂的同时，又是毒品加工中制造冰毒甲基苯丙胺的直接原料，目前我国地下加工厂主要以麻黄碱/伪麻黄碱为原料，通过催化加氢法合成甲基苯丙胺。催化加氢法的第一步是将麻黄碱/伪麻黄碱制成氯代甲基苯丙胺（俗称氯代麻黄碱、氯麻黄碱、熟麻），第二步是将氯代甲基苯丙胺还原成冰毒，如图2所示。

二者于1998年在《联合国禁止非法贩运麻醉药品和精神药品公约》中位列首批被管制的22种易制毒化学品之中。随着国内外毒品形势的发展，苯丙胺类毒品己成为我国毒品市场上的主要品种，非法制贩问题日趋严峻；同时在国内外毒品形势的影响下，我国吸毒人数呈几何式增长，其中甲基苯丙胺（冰毒）滥用人数也最多。2016年我国共缴获各类毒品82.1吨，其中冰毒晶体17.4吨，冰毒片剂11.6吨，二者合计占比35.3%，远远超过了海洛因的8.8吨（10.7%）和氯胺酮的10.4吨（12.7%）。目前我国毒品消费市场上国内生产的冰毒晶体占比较高，我国又是化学品生产大国，大量制毒原料和配剂流入国内制毒工厂和境外毒源地。随着禁毒部门对麻黄碱类复方制剂和麻黄草监管力度的不断加大，不法分子又开始通过合成的途径来获得麻黄碱和伪麻黄碱。为了配合打击日益复杂严峻的国内外涉毒犯罪，麻黄碱和伪麻黄碱等易制毒化学品的检验鉴定工作也应快速跟上，以利于全链条的精准打击毒品犯罪，全要素的监管制毒物品，更好的为打赢新时代条件下禁毒人民战争服务。

国内外对于麻黄碱和伪麻黄碱的分析早有研究，大多是采用IR、GC-MS、LC-MS等方法。核磁共振技术也是物质结构分析的四大手段之一，反映的是物质分子空间结构的情况，目前将核磁共振技术应用于麻黄碱和伪麻黄碱检验鉴定方面的文章不多，至今还未见有使用核磁共振技术选用氘代甲醇溶剂来用于麻黄碱和伪麻黄碱检验鉴定的文章。本文利用二者是一对光学差向异构体，空间结构不同，采用核磁共振技术，选用恰当的氘代甲醇试剂，得到了二者的核磁共振图谱，发现二者NMR图谱中的1H 和13C图谱都有明显差异，尤其是氘代甲醇溶剂中的1H NMR核磁共振图谱差异明显，能够将二者一目了然的加以区分开来，且方法操作简便，分析快速，能够很好的用于实际案例中麻黄碱和伪麻黄碱的检测鉴定。

一、实验部分

（一）仪器

JNM-ECS400型核磁共振仪（JEOL日本电子，400 MHz）；SB5200DT型超声清洗器（上海必能信超声有限公司）；5415D型台式高速离心机，最大转速14000 r/min（美国Eppendorf公司）；Vortex-Genie 2型. 涡混合器（美国Scientific Industries公司）。

（二）试剂

盐酸麻黄碱标准品（中国药品生物制品检定所），盐酸伪麻黄碱标准品（国家麻醉品实验室），盐酸麻黄碱样品（案件缴获），氘代甲醇（美国Sigma-Aldrich公司）。

（三）测试条件

1H采集条件：磁场：9.389766[T]（400MHz）；数据采集点数：32768；扫描次数：64；扫描时间：11min；RG值：38；脉冲角度：45°；采集温度：20℃。

13C采集条件：磁场：9.389766[T]（400MHz）；数据采集点数：131072；扫描次数：8192；扫描时间：14.04h；RG值：50；脉冲角度：30°；采集温度：20℃。

以上测试样品采用氘代甲醇（Methanol-D4）为溶剂。

（四）样品处理

取检材20mg，用氘代甲醇超声溶解，配成约40mg/mL 的溶液进行核磁共振分析。

二、结果与讨论

（一）核磁共振（NMR）检测

通过核磁共振（NMR）得到的麻黄碱和伪麻黄碱的1H NMR谱图，如图3所示。通过对麻黄碱和伪麻黄碱的1H NMR 谱图分析，不难发现，对于麻黄碱而言，与羟基相连碳上的1-H的化学位移δ1-H=5.11ppm，如图3a所示；对于伪麻黄碱而言，与羟基相连碳上的1-H的化学位移δ1-H=4.53ppm，如图3b所示，二者化学位移差距约0.58ppm。麻黄碱的1-H化学位移在氘代甲醇溶剂化学位移左侧，而伪麻黄碱的1-H化学位移在氘代甲醇溶剂化学位移右侧。这种明显的化学位移差别在1H NMR谱图上清晰可见，可作为区分麻黄碱和伪麻黄碱的直接判断依据。同时二者其它位置上H原子的化学位移也有所不同。麻黄碱的1H NMR数据解析：7.28~7.43ppm（m，5H，ArH），5.11ppm（d，J=3.2Hz，1H，CH），3.39～3.45ppm（m，1H，CH），2.76ppm（s，3H，NCH3），1.05ppm（d，J=6.6Hz，3H，CH3）；伪麻黄碱的1H NMR 数据解析：7.31~7.44ppm（m，5H，ArH），4.53ppm（d，J=9.4Hz，1H，CH），3.31~3.38ppm（m，1H，CH）， 2.71（s，3H，NCH3）， 1.08ppm（d，J=6.6Hz，3H，CH3）。这种全息的1H NMR图谱信息可以作为鉴定麻黄碱和伪麻黄碱的定性鉴定依据。

并且利用该方法，也可以很容易的判定麻黄碱和伪麻黄碱混合物中各自的相对含量。通过两组设计实验，在图谱上对与羟基相连碳上的1-H进行积分计算，可以对二者的相对含量加以测定。第一组实验，按照2:3的比例将麻黄碱和伪麻黄碱混合用氘代甲醇溶解，测定1H NMR，按照图谱的积分比例，麻黄碱和伪麻黄碱1-H峰的积分值为2:3，与开始的混合比例一致如图4a所示；第二组实验，按照2:1的比例将麻黄碱和伪麻黄碱混合用氘代甲醇溶解，测定1H NMR，按照图谱的积分比例，麻黄碱和伪麻黄碱1-H峰的积分值为2:1，与开始的混合比例一致，如图4b所示。

造成二者1-H化学位移相差较大的原因为：与1-H相连的碳为手性碳，受手性碳周围基团排列顺序（空间结构）的不同影响，对1-H电子云的屏蔽作用不同，导致立体异构体（麻黄碱和伪麻黄碱）因空间结构的不同引起磁环境不同，从而产生核磁谱的不等价性，由此带来直观的化学位移不等价所致。

同理，1-C化学位移也有较大的差别，如图5所示。对于麻黄碱而言，与羟基相连碳上的1-C的化学位移δ1-C=71.75 ppm，如图5a所示；对于伪麻黄碱而言，与羟基相连碳上的1-C的化学位移δ1-C=75.56 ppm；二者化学位移差距约3.8ppm，如图5b所示。这种全息的13C NMR图谱也可以和1H NMR图谱一起作为麻黄碱和伪麻黄碱的定性鉴定依据。

由此可见，麻黄碱和伪麻黄碱的1H NMR和13C NMR谱图有明显区别，尤其是1H NMR，麻黄碱的1-H化学位移在氘代甲醇溶剂特征化学位移的左侧，而伪麻黄碱的1-H化学位移在氘代甲醇溶剂特征化学位移的右侧，从而能将二者加以区分。

（二）实际样品的测定

研究采用核磁共振方法对一例历史案件进行了二次核磁共振检验鉴定。2015年9月初，收到某单位缴获通过邮件寄往海外的检材，总计约2.8千克，当时初检，案件仅定义为麻黄碱类，未对检材做进一步确认和区分，并按照一类制毒原料进行了案件定性。笔者在基于核磁共振方法研究的基础上，又进行了二次检测分析，检测结果与麻黄碱的1H NMR图谱一致，如图6a所示，δ1-H=5.11ppm。同样的，对于案件样本的13C NMR测定结果来看，δ1-C=71.70ppm，如图6b所示，其化学位移特征与麻黄碱一致，可以定性为麻黄碱案件。

三、结语

本文利用麻黄碱和伪麻黄碱二者空间结构排列的不同，从而呈现出不同的核磁波谱特性，抛开了传统的利用二者理化性质的差异导致保留时间的不同或吸收峰的不同将二者加以区分开来的方法，建立了麻黄碱和伪麻黄碱的核磁共振鉴定方法，该方法简便、快速、准确、明了，使得今后案件中麻黄碱和伪麻黄碱的定性分析工作更加便捷、高效、准确，并能将之用于二者的相对含量测定。