污水中甲基苯丙胺干扰物N-甲基-2-苯基丙胺的结构解析

doi:10.12116/j.issn.1004-5619.2022.320102

摘要/Abstract

摘要：

目的解析污水样品中影响甲基苯丙胺分析结果的干扰物的化学结构。方法综合利用GC-MS、液相色谱-四极杆飞行时间质谱（liquid chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry，LC-QTOF-MS）对影响甲基苯丙胺分析结果的干扰物的质谱特征进行分析，推测其可能的结构，再使用液相色谱-三重四极杆质谱（liquid chromatography-triple quadrupole-mass spectrometry，LC-TQ-MS）进行对照品确证。结果使用LC-QTOF-MS在电喷雾离子源正离子（positive electrospray ionization，ESI⁺）模式下分析，干扰物MS¹质谱的准分子离子质荷比与甲基苯丙胺完全一致，说明干扰物可能为甲基苯丙胺的同分异构体。不同碰撞能量（15 V、30 V和45 V）下得到的MS²质谱图也与甲基苯丙胺高度相似，推测干扰物中含有甲氨基和苄基。进一步使用GC-MS在电子轰击（electron impact，EI）电离模式下分析，干扰物质谱基峰的质荷比为44。经对照品添加分析，最终确认干扰物为N-甲基-2-苯基丙胺。结论 N-甲基-2-苯基丙胺的化学结构与甲基苯丙胺相似，在使用LC-TQ-MS对污水中痕量甲基苯丙胺进行检测时易产生干扰，实际分析中可借助色谱的保留时间进行区分。

关键词: 法医学, 毒物分析, 甲基苯丙胺, 污水分析, 质谱, 干扰物, N-甲基-2-苯基丙胺

Abstract:

Objective To analyze the chemical structure of the interfering substance that affects the result of methamphetamine analysis in wastewater. Methods A combination of GC-MS and liquid chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry （LC-QTOF-MS） was used to analyze the mass spectrum characteristics of the interfering substance that affects the result of methamphetamine analysis and to infer its possible structure. Liquid chromatography-triple quadrupole-mass spectrometry （LC-TQ-MS） was used to confirm the control material. Results Using LC-QTOF-MS in positive electrospray ionization （ESI⁺） mode, the mass-to-charge ratio （m/z） of quasi-molecular ion in the MS¹ mass spectrometry of interfering substance was identical to that of methamphetamine, indicating that the interfering substance was probably an isomer of methamphetamine. The MS² mass spectra obtained at three collision energies of 15 V, 30 V and 45 V were highly similar to methamphetamine, suggesting that the interfering substance contained methylamino and benzyl groups. Further analysis using GC-MS in electron impact （EI） ionization mode showed that the base peak in the mass spectrum of the interfering substance was at m/z 44. The interfering substance was confirmed to be N-methyl-2-phenylpropan-1-amine by compared with the standard reference. Conclusion The chemical structure of N-methyl-2-phenylpropan-1-amine is highly similar to methamphetamine, which is easy to cause interference for the detection of trace amounts of methamphetamine in wastewater using LC-TQ-MS. Therefore, in the actual analysis, the chromatographic retention time can be used to distinguish between N-methyl-2-phenylpropan-1-amine and methamphetamine.

Key words: forensic medicine, toxicological analysis, methamphetamine, wastewater analysis, mass spectrometry, interfering substance, N-methyl-2-phenylpropan-1-amine （phenpromethamine）

中图分类号:

DF795.1

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图/表 7

图1 污水样品的LC-TQ-MS色谱图A：未添加10 000 ng/L甲基苯丙胺；B：添加10 000 ng/L甲基苯丙胺。

Fig. 1 LC-TQ-MS chromatograms of the wastewater sample

图2 干扰物与甲基苯丙胺在不同碰撞能量下的MS2谱图A、B、C：干扰物的MS2谱图；D、E、F：甲基苯丙胺的MS2谱图。A、D的碰撞能量为15 V，B、E的碰撞能量为30 V，C、F的碰撞能量为45 V。

Fig. 2 MS2 spectra of interfering substance and methamphetamine under different collision energies

图3 样品的GC-MS提取离子流色谱图A：m/z 44；B：m/z 58；C：m/z 72。

Fig. 3 Extracted ion chromatograms of the sample obtained by GC-MS

图4 两个疑似物质的化学结构A：N-甲基-2-苯基丙胺；B：N-甲基-3-苯基丙胺。

Fig. 4 Chemical structures of two suspected substances

图5 3种混合标准物质的LC-TQ-MS MRM色谱图和GC-MS总离子流色谱图A：LC-TQ-MS MRM色谱图（10 ng/mL）；B：GC-MS总离子流色谱图（1 mg/mL）。

Fig. 5 MRM chromatogram obtained by LC-TQ-MS and total ion chromatogramobtained by GC-MS of three mixed reference materials

图6 3种混合标准物质（1 mg/mL）的GC-MS EI质谱图A：甲基苯丙胺；B：N-甲基-2-苯基丙胺；C：N-甲基-3-苯基丙胺。

Fig. 6 EI mass spectra of three mixed reference materials （1 mg/mL） obtained by GC-MS

图7 EI电离模式和ESI-CID模式下3种混合标准物质可能的裂解途径A：EI电离模式；B：ESI-CID模式。

Fig. 7 Proposed fragmentation pathways of three mixed reference materials in EI ionization mode and ESI-CID mode

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