阿米雷司类似物4’-F-4-MAR的结构解析与表征

（公安部禁毒情报技术中心 毒品监测管控与禁毒关键技术公安部重点实验室，北京 100193）

目前，全球范围内新精神活性物质（new psychoactive substances，NPS）的制造、贩卖、走私、滥用问题越来越突出，已成为国际禁毒领域公认的难题。新精神活性物质又被称为策划药（designer drug）、毒品类似物（drug analogue）或合法兴奋剂（legal highs）。从结构上看，他们一部分是通过对已列管毒品进行细微的结构修饰而得到的，另一部分则是全新设计和筛选出来的。由于新精神活性物质生产工艺简单、原料易于获取，违法成本较低，交易形式隐蔽，而且价格远比管制毒品低廉，在欧美等国家呈快速蔓延之势[1-3]。2009—2016年，106个国家和地区向联合国毒品和犯罪问题办公室报告了739种NPS[2]。执法部门报告的NPS缉获量也大幅增加，和NPS有关的严重中毒、死亡和其他类型的伤害也大幅增加[3-4]。

阿米雷司（aminorex）和甲米雷司（4-甲基阿米雷司，4-methylaminorex，4-MAR）（图 1）均属于精神药物，已被列入联合国“1971精神药物公约”[5]中进行管控，我国也于2007年将其列入精神药品管控目录。阿米雷司于1965年在欧洲作为食欲抑制剂上市，1968年因其导致肺动脉高压流行而撤市。此药可致阻塞性肺动脉高压并导致死亡，其特征为暴发性，并迅速发展为劳力性呼吸困难、胸痛及劳力性虚脱。20世纪80年代，阿米雷司类似物甲米雷司开始出现在毒品市场上[6]。2000年前后，新的阿米雷司类似物4，4’-二甲基阿米雷司（4，4’-dimethylaminorex，4，4’-DMAR）被发现与多起死亡案件相关联[7]，从而使阿米雷司衍生药物声名狼藉。2018年，4’-F-4-甲基阿米雷司（4’-F-4-methylaminorex，4’-F-4-MAR）开始出现在互联网上并进行售卖[8]，其合成方法甚至被一名化学家公布在网上[9]。

图1 阿米雷司及其类似物的结构式Fig.1 Structures of aminorex and its analogues

公安部禁毒情报技术中心国家毒品实验室于2010年启动了NPS监测项目[10-12]，通过收集并分析可疑样品来监控NPS的制造、分销和走私。近期，国家毒品实验室收到地方公安部门送检的可疑粉末样品。将该样品经气相色谱-质谱法（gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）分析后得到的质谱图在NIST谱库[13]、SWGDRUG质谱库[14]和Cayman质谱库[15]中检索，未发现与之相匹配的结果。经进一步的超高效液相色谱-串联四极杆飞行时间质谱（ultra-high performance liquid chromatography-quadrupole timeof-flight-mass spectrometry，UPLC-QTOF-MS）、一维和二维核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）和傅里叶变换红外光谱仪（Fourier transform infrared spectrometer，FTIR）的综合分析，最终确定了该化合物为新的阿米雷司类似物5-（4-fluorophenyl）-4-methyl-4，5-dihydro-1，3-oxazol-2-amine，即4’-F-4-MAR。现阶段，国内外均尚未有公司提供该化合物的对照品，因此本研究提供了该化合物的GC-MS、UPLC-QTOFMS、NMR和FTIR谱图，以供法庭科学实验室在检出该化合物或其他类似化合物时进行参考。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与试剂

GCMS-QP2010气相色谱-质谱联用仪（日本岛津公司）；Acquity UPLC I-Class系统（美国Waters公司）；Triple TOFTM5600高分辨四极杆-飞行时间质谱仪（美国AB Sciex公司），配有电喷雾离子化（electrospray ionization，ESI）源；AVANCE Ⅲ HD-400 MHz核磁共振波谱仪（德国Bruker公司）；Frontier傅里叶变换红外光谱仪（美国PerkinElmer公司），配有金刚石光窗单次衰减全反射（attenuated total reflection，ATR）附件。

甲醇、乙腈、甲酸均购自德国默克公司，色谱纯；氘化氯仿（CDCl3，99.8%，美国剑桥同位素实验室）；Advantage A10超纯水系统（美国密理博公司）。

1.2 仪器条件

1.2.1 GC-MS分析条件

色谱柱使用Agilent DB-5 MS石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）。升温程序：140℃保持3 min，20℃/min升至320℃，保持13 min。载气（氦气）流速为1mL/min，分流比为20∶1，溶剂延迟3min，进样口温度280℃，电子轰击（electron impact，EI）离子源的电子能量为70 eV，离子源温度230℃，传输线温度250℃，质量扫描范围为m/z35～500。

1.2.2 UPLC-QTOF-MS分析条件

色谱柱使用Waters Acquity UPLC BEHTMC18柱（100mm×2.1mm，1.7μm），柱温40℃，A相为0.1%（体积比）甲酸水溶液，B相为乙腈。梯度洗脱程序：初始为5%B，0～8.0min（5%～90%B），9.0～9.5min（90%B），9.5～9.6 min（90%～5%B），9.6～12 min（5%B）。流速0.4 mL/min；进样量为1 μL；电喷雾离子化-碰撞诱导解离（electrospray ionization-collision induced dissociation，ESI-CID），正离子全扫描及二级质谱扫描；电离喷雾电压5.5 kV；去簇电压80 V；喷雾温度600℃；雾化气（N2）50psi；脱溶剂气（N2）30psi；气帘气30psi；一级质谱碰撞能量10V，质量扫描范围m/z100～1000；二级质谱碰撞能量（35±15）V，质量扫描范围为m/z50～1000。

1.2.3 NMR分析条件

1H核磁共振（1H-NMR），400 MHz；13C核磁共振（13C-NMR），100 MHz；二维核磁共振（two-dimensional NMR，2D-NMR），13C-无畸变极化转移增强（13C-distortionless enhancement by polarization transfer，13C-DEPT）、氢/氢相关谱（1H/1H-correlation spectroscopy，1H/1H-COSY）、碳/氢异核单量子相关谱（13C/1H-heteronuclear single-quantum correlation spectroscopy，13C/1H-HSQC）和异核多键碳氢相关谱（13C/1H heteronuclear multiple-bond correlation spectroscopy，13C/1H-HMBC）。1H和13C核磁共振的化学位移参考四甲基硅烷（tetramethylsilane，TMS）。

1.2.4 FTIR分析条件

采集范围为 4 000～650 cm-1，波长分辨率 4 cm-1，采样16次。

1.3 样品处理

将送检样品研磨均匀，称取适量，以甲醇为溶剂，配制成1 mg/mL溶液，超声振荡10 min，5 000×g离心5 min，取上清液供GC-MS分析。取上清液用0.1%（体积比）甲酸水溶液稀释，配制成1 μg/mL溶液，供UPLC-QTOF-MS分析。称取约15mg样品溶解于1mL CDCl3中，供NMR分析。

2 结果与讨论

该样品的总离子流色谱图（图2）上有两个谱峰，5.9 min为主峰，6.2 min为小峰，2个峰的质谱图几乎一致。将图3的质谱图在NIST谱库[13]、SWGDRUG质谱库[14]和Cayman质谱库[15]中检索，均未检索到相匹配的结果。因此推测该物质为新的NPS化合物。进一步对该样品进行UPLC-QTOF-MS、NMR和FTIR分析，解析其结构。

采用UPLC-QTOF-MS分析，在电喷雾正离子化（positive electrospray ionization，ESI+）模式下，未知化合物的一级质谱图（图4A）中显示其准分子离子[M+H]+为195.092 6，预测分子式为C10H12FN2O+（表1）。将该分子离子（C10H12FN2O+）与4，4’-DMAR的分子离子（C11H15N2O+）相比较，差异为多了1个氟原子，少了一个CH3基团。该化合物的二级质谱图（图4B）中碎片离子m/z152.087 7（C9H11FN+）、135.061 0（C9H8F+）和109.0453（C7H6F+）比4，4’-DMAR的LC-MS二级质谱图[7]中碎片离子 148.117 8、131.085 6、105.069 6均大于4，因此推断该化合物是4，4’-DMAR的类似物，具体为苯环中的甲基被氟原子取代。该化合物的EI质谱图（图3A）中的碎片离子m/z194、179、150、123、95与 4，4’-DMAR 的EI质谱图[7]中碎片离子m/z190、175、146、119、91相比，同样均大于4，再次印证了该化合物是4，4’-DMAR的氟取代类似物的推断。

图2 样品的总离子流色谱图Fig.2 Total ion chromatogram of the sample

图3 4-F’-4-MAR异构体1（A）和异构体2（B）质谱图Fig.3 Mass spectra of isomer 1（A）and 2（B）of 4-F’-4-MAR

图4 UPLC-QTOF-MS分析4’-F-4-MAR的质谱图Fig.4 Mass spectra obtained by UPLC-QTOF-MS for 4-F’-4-MAR

表1 4’-F-4-MAR的UPLC-QTOF-MS二级质谱碎裂离子一览表Tab.1 List of UPLC-QTOF-MS secondary fragmentation ions of 4’-F-4-MAR

GC-MS和UPLC-QTOF-MS质谱图中碎片离子都表明了未知化合物为苯环上的甲基被氟原子取代的结构，氟原子具体取代位置只能依靠核磁共振分析结果进一步确定。样品的核磁共振氢谱和碳谱谱图分别见图5和图6。在C-9/C-13（δ=7.30）和C-10/C-12（δ=7.06）位置的等效质子（图5）以及13C-19F相互作用的特征自旋-自旋耦合常数（1JC-F=245.2 Hz，2JC-F=21.3Hz，3JC-F=8.1Hz）（表2）表明氟取代基的位置在苯环的对位[16]。综合GC-MS、LC-MS和NMR的结果，未知化合物结构确定为4’-F-4-MAR。

根据4’-F-4-MAR的结构（图1）可以看到，该结构存在顺反2种构型。该样品的GC-MS总离子流色谱图中存在的2个谱峰质谱图几乎一致，提示了送检样品可能为顺、反2个构型的混合物。顺反异构体共存的情况同样出现在化合物4-MAR和4，4’-DMAR中[6-7]。送检样品的氢谱和碳谱中也显示了顺反异构体的存在。甲基和苯基的空间相互作用造成了顺反两种异构体化学位移的差别。有研究结果[6]表明，反式-4-MAR碳谱的C-4、C-5和C-7的化学位移值均比顺式-4-MAR高3×10-6～5×10-6。将样品碳谱与4-MAR碳谱进行比较后发现：样品中高含量异构体C-4（δ=68.5）、C-5（δ=88.5）、C-7（δ=21.7）的化学位移与反式-4-MAR的C-4（δ=68.5）、C-5（δ=89.2）、C-7（δ=21.6）化学位移几乎一致；样品中低含量异构体C-4（δ=63.0）、C-5（δ=84.2）、C-7（δ=18.5）的化学位移与顺式-4-MAR的C-4（δ=63.0）、C-5（δ=84.7）、C-7（δ=18.5）化学位移几乎一致（表2）。由此可以推断样品中高含量异构体为反式结构，低含量异构体为顺式结构。

4’-F-4-MAR在EI模式下各碎片离子可能的碎裂途径见图7。EI谱图中的基峰m/z70可能是分子离子中性丢失4-氟苯甲醛后形成的，该基峰的推测结构为3-甲基氮杂环丙烷-2-亚胺离子，对应的分子式为C3H6N2+。该碎片离子同样存在于4-MAR和4，4’-DMAR的GC-EI-MS谱图中[6-7]。分子离子失去CH3基团和CONH2基团分别生成碎片离子m/z179和m/z150。分子离子失去C3N2H5后生成碎片离子m/z123，碎片离子m/z123失去CO进一步生成了碎片离子m/z95。

图5 4’-F-4-MAR的1H-NMR（400MHz，CDCl3）波谱图Fig.5 1H-NMR（400MHz，CDCl3）spectrum of 4’-F-4-MAR

图6 4’-F-4-MAR的13C-NMR（100MHz，CDCl3）波谱图Fig.613C-NMR（100MHz，CDCl3）spectrum of 4’-F-4-MAR

表2 4’-F-4-MAR的1H-and13C-NMR化学位移值Tab.2 1H-and13C-NMR chemical shift of 4’-F-4-MAR

图7 EI模式下4’-F-4-MAR的可能碎裂机理Fig.7 The proposed EI pattern of fragmentation mechanism for 4’-F-4-MAR

4’-F-4-MAR在ESI-CID模式下各碎片离子的可能碎裂途径见图8。准分子离子峰丢失4，5-二氢恶唑-2-胺基团生成了碎片离子m/z109，准分子离子峰中4，5-二氢恶唑-2-胺基团不同位置的断裂和重排分别生成了碎片离子m/z152、135、133和115。

图8 ESI-CID模式下4’-F-4-MAR的可能碎裂途径Fig.8 Proposed ESI-CID pattern of fragmentation pathways of the product ions for 4’-F-4-MAR

送检样品（含4’-F-4-MAR的两种异构体）的FTIR光谱见图9。该化合物在3 434 cm-1的伸缩振动峰和1604cm-1的变形振动峰显示了胺结构N-H键的特征吸收峰特征。

图9 4’-F-4-MAR碱（含两种异构体）的FTIR光谱图Fig.9 FTIR spectra for 4’-F-4-MAR base（two isomer）

3 结论

不断出现的NPS对各国法庭科学实验室的鉴定能力提出了挑战。本研究以4’-F-4-MAR为例，详细介绍了在没有对照品参考的情况下如何对未知的NPS化合物进行结构解析。通过综合分析GC-MS、UPLC-QTOF-MS和NMR提供的质谱和波谱信息，最终确定了送检样品为4’-F-4-MAR顺反两种异构体的混合物。本研究还对4’-F-4-MAR在EI和ESI-CID 2种模式下生成的碎片离子进行了碎裂途径的推导，这些信息将有助于其他法庭科学实验室对4’-F-4-MAR及更多阿米雷司类似物进行结构解析和检测。