Rapid Screening of Etomidate and Its Analogues Using a Portable Mass Spectrometer

doi:10.12116/j.issn.1004-5619.2025.350402

Abstract

Abstract:

Objective To establish a rapid screening and analysis method for etomidate and its analogues using a portable mass spectrometer equipped with a thermal desorption-atmospheric pressure chemical ionization source-linear ion trap. Methods A 10 μL aliquot of a standard solution at a concentration of 1 μg/mL was taken, and after the solvent evaporated, the sample was inserted into the inlet of the portable mass spectrometer for detection. By adjusting the collision-induced dissociation parameters, the molecular ion peak and fragment ion peak information of the standard were obtained and used to establish a reference database. In addition, the method was applied to 29 seized liquid and plant samples. Results A screening system for etomidate and its analogues was established based on the portable mass spectrometer and the corresponding mass spectrometry library. The system enables qualitative screening analysis by identifying primary protonated molecular ions and secondary product ions of etomidate and its analogues. The limits of detection for etomidate and its 12 analogues ranged from 0.1 to 10 μg/mL. Etomidate and its analogues were detected in all 29 liquid and plant samples. However, this method could not distinguish between isomeric imidazole esters, such as isopropoxate and propoxate. Additionally, when testing 2-SH-etomidate, there was a false positive for the detection of etomidate. Conclusion This study established a rapid screening method for etomidate and its analogues using a portable mass spectrometer. The method combines the high sensitivity of mass spectrome-try with the on-site applicability of portable devices, significantly improving detection efficiency and meeting the on-site detection needs of etomidate and its analogues.

Key words: forensic medicine, toxicological analysis, etomidate, analogues, portable mass spectrometer, rapid screening

CLC Number:

Meng-yao TANG, Bo-yu HUANG, Cui-mei LIU, Xue-yan LIU, Wei JIA, Zhen-dong HUA. Rapid Screening of Etomidate and Its Analogues Using a Portable Mass Spectrometer[J]. Journal of Forensic Medicine, 2025, 41(4): 348-354.

Figures/Tables 7

References 16

[1]	GODEFROI E F， JANSSEN P A， VANDEREYCKEN C A， et al. DL-1-（1-arylalkyl）imidazole-5-carboxylate esters. A novel type of hypnotic agents[J]. J Med Chem，1965，8：220-223. doi：10.1021/jm00326a017 .
[2]	VALK B I， STRUYS M M R F. Etomidate and its analogs： A review of pharmacokinetics and pharmacodynamics[J]. Clin Pharmacokinet，2021，60（10）：1253-1269. doi：10.1007/s40262-021-01038-6 .
[3]	赵枢泉，王小广，苏秦，等. 过量摄入依托咪酯死亡法医学鉴定1例[J].法医学杂志，2023，39（6）：626-627. doi：10.12116/j.issn.1004-5619.2023.430602 .
	ZHAO S Q， WANG X G， SU Q， et al. Forensic identification of death caused by etomidate overdose： A case report[J]. Fayixue Zazhi，2023，39（6）：626-627.
[4]	王文甫，王绪轶，李江红，等. 560例吸食含依托咪酯烟草、电子烟住院患者的临床分析[J].中国药物滥用防治杂志，2024，30（1）：1-4. doi：10.15900/j.cnki.zylf1995.2024.01.001 .
	WANG W F， WANG X Y， LI J H， et al. Clinical analysis of 560 hospitalized patients with smoked tobacco and E-cigarette containing etomidate[J]. Zhongguo Yaowu Lanyong Fangzhi Zazhi，2024，30（1）：1-4.
[5]	王培霞，曹鑫涛，王晨，等. 依托咪酯及衍生物的药理功能、非法滥用和司法鉴定[J].中国司法鉴定，2024（6）：50-57. doi：10.3969/j.issn.1671-2072.2024.06.006 .
	WANG P X， CAO X T， WANG C， et al. Pharmacological functions， illicit abuse and forensic appraisal of etomidate and its derivatives[J]. Zhongguo Sifa Jianding，2024（6）：50-57.
[6]	LIN M， ZHANG Z， HE Q， et al. Rapid determination of etomidate and its structural analogues in e-liquid by probe electrospray ionization quadrupole time-of-flight mass spectrometry[J]. J Pharm Biomed Anal，2025，256：116677. doi：10.1016/j.jpba.2025.116677 .
[7]	TANG Y， XU L， ZHAO J， et al. Metabolic profile of etomidate and its three analogs in zebrafish， human liver microsomes， human urine and hair sam-ples using UHPLC-Q Exactive Orbitrap-HRMS[J]. Drug Test Anal，2025，17（9）：1662-1674. doi：10.1002/ dta.3869 .
[8]	DENG X， SIMPSON V J. Gas chromatographic-mass spectrometric determination of etomidate in mouse brain[J]. J Pharmacol Toxicol Methods，2000，43（1）：73-77. doi：10.1016/S1056-8719（00）00087-3 .
[9]	PARK Y J， CHO E， KIM S H， et al. Determination of etomidate and etomidate acid in hair using liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J]. J Forensic Sci，2022，67（6）：2479-2486. doi：10.1111/1556-4029.15113 .
[10]	ZHONG S， QIN S， WANG Y， et al. Identification and characterization of etomidate and metomidate metabolites in zebrafish， HLMs and S9 fraction by quadrupole-orbitrap LC-MS/MS for drug control[J]. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci，2025，1250：124374. doi：10.1016/j.jchromb. 2024.124374 .
[11]	NWANESHIUDU I C， NWANESHIUDU C A， SCHWARTZ D T. Separation and enhanced detection of anesthetic compounds using solid phase micro-extraction （SPME）-Raman spectroscopy[J]. Appl Spectrosc，2014，68（11）：1254-1259. doi：10.1366/13-07362 .
[12]	于承新，王举铎，黄泽建，等. 便携式质谱仪的研究进展[J].分析试验室，2021，40（12）：1480-1488. doi：10.13595/j.cnki.issn1000-0720.2021.012701 .
	YU C X， WANG J D， HUANG Z J， et al. Research progress of portable mass spectrometer[J]. Fenxi Shiyanshi，2021，40（12）：1480-1488.
[13]	熊士领. 便携式质谱仪离子漏斗优化及毒品检测应用研究[D].宁波：宁波大学，2022.
	XIONG S L. Research on optimization of the ion funnel of portable mass spectrometer and its application in drug detection[D]. Ningbo： Ningbo University，2022.
[14]	MA Q， BAI H， LI W， et al. Rapid analysis of synthetic cannabinoids using a miniature mass spectrometer with ambient ionization capability[J]. Talanta，2015，142：190-196. doi：10.1016/j.talanta.2015.04.044 .
[15]	BROWN H， OKTEM B， WINDOM A， et al. Direct Analysis in Real Time （DART） and a portable mass spectrometer for rapid identification of common and designer drugs on-site[J]. Forensic Chem，2016，1：66-73. doi：10.1016/j.forc.2016.07.002 .
[16]	范先煜，朱雪妍，王鑫，等. 依托咪酯及其结构类似物的高分辨质谱裂解规律[J].法医学杂志，2024，40（6）：557-563. doi：10.12116/j.issn.1004-5619.2024.340602 .
	FAN X Y， ZHU X Y， WANG X， et al. High resolution mass spectrometry fragmentation rules of etomidate and its structural analogues[J]. Fayixue Zazhi，2024，40（6）：557-563.

编号	化合物	R₁	R₂	R₃	分子离子峰（m/z）	碎片离子峰（m/z）	激发交流电压/V
1	依托咪酯	H	H	C₂H₅	245	141	0.8
2	美托咪酯	H	H	CH₃	231	127	0.8
3	异丙帕酯	H	H	C₃H₇	259	155	0.8
4	丙帕酯	H	H	C₃H₇	259	155	0.8
5	丁托咪酯	H	H	C₄H₉	273	169	1.5
6	异丁咪酯	H	H	C₄H₉	273	169	1.5
7	仲丁咪酯	H	H	C₄H₉	273	169	1.5
8	叔丁咪酯	H	H	C₄H₉	273	169	1.5
9	三氟乙咪酯	H	H	C₂H₃F₃	299	195	0.7
10	4-氟依托咪酯	F	H	C₂H₅	263	141	1.5
11	2-巯基依托咪酯	H	SH	C₂H₅	277	173	1.5
12	2，6-二氯-3-氟依托咪酯	FCl₂	H	C₂H₅	331	140	1.5
13	甲氧羰基环丙咪酯	H	H	C₅H₇O₂	315	210	1.5

编号	化合物	R₁	R₂	R₃	分子离子峰（m/z）	碎片离子峰（m/z）	激发交流电压/V
1	依托咪酯	H	H	C₂H₅	245	141	0.8
2	美托咪酯	H	H	CH₃	231	127	0.8
3	异丙帕酯	H	H	C₃H₇	259	155	0.8
4	丙帕酯	H	H	C₃H₇	259	155	0.8
5	丁托咪酯	H	H	C₄H₉	273	169	1.5
6	异丁咪酯	H	H	C₄H₉	273	169	1.5
7	仲丁咪酯	H	H	C₄H₉	273	169	1.5
8	叔丁咪酯	H	H	C₄H₉	273	169	1.5
9	三氟乙咪酯	H	H	C₂H₃F₃	299	195	0.7
10	4-氟依托咪酯	F	H	C₂H₅	263	141	1.5
11	2-巯基依托咪酯	H	SH	C₂H₅	277	173	1.5
12	2，6-二氯-3-氟依托咪酯	FCl₂	H	C₂H₅	331	140	1.5
13	甲氧羰基环丙咪酯	H	H	C₅H₇O₂	315	210	1.5

样品编号	样品状态	便携式质谱仪分析结果	GC-MS分析结果	NMR定量结果/%
S-01	电子烟油	丙帕酯	异丙帕酯	0.69
S-02	电子烟油	丙帕酯	异丙帕酯	11.47
S-03	电子烟油	丙帕酯	异丙帕酯	3.69
S-04	电子烟油	丙帕酯	异丙帕酯	7.05
S-05	电子烟油	美托咪酯	美托咪酯	12.77
S-06	电子烟油	丙帕酯	异丙帕酯	9.71
S-07	电子烟油	丙帕酯	异丙帕酯	12.00
S-08	电子烟油	美托咪酯，丙帕酯	美托咪酯，异丙帕酯	3.23，8.23
S-09	电子烟油	美托咪酯	美托咪酯	17.65
S-10	电子烟油	丙帕酯	异丙帕酯	11.43
S-11	电子烟油	丙帕酯	异丙帕酯	3.71
S-12	电子烟油	丙帕酯	异丙帕酯	6.51
S-13	电子烟油	三氟咪酯	三氟咪酯	7.34
S-14	电子烟油	三氟咪酯	三氟咪酯	7.57
S-15	电子烟油	丙帕酯	正丙帕酯	6.69
S-16	电子烟油	丙帕酯，依托咪酯	异丙帕酯，依托咪酯	9.15，8.46
S-17	褐色溶液	2-巯基依托咪酯，依托咪酯	2-巯基依托咪酯	20.31
S-18	褐色溶液	2-巯基依托咪酯，依托咪酯	2-巯基依托咪酯	44.71
S-19	褐色溶液	2-巯基依托咪酯，依托咪酯	2-巯基依托咪酯	30.74
S-20	电子烟油	无	无	无
S-21	电子烟油	三氟咪酯	三氟咪酯	6.11
S-22	电子烟油	三氟咪酯	三氟咪酯	5.76
S-23	电子烟油	三氟咪酯	三氟咪酯	5.82
S-24	电子烟油	三氟咪酯	三氟咪酯	4.29
S-25	电子烟油	丙帕酯	异丙帕酯	3.69
S-26	电子烟油	丙帕酯	异丙帕酯	12.00
S-27	电子烟油	丙帕酯	异丙帕酯	7.05
S-28	黄色植物碎片	丙帕酯	异丙帕酯	0.38
S-29	电子烟油	丙帕酯	异丁咪酯	14.91

样品编号	样品状态	便携式质谱仪分析结果	GC-MS分析结果	NMR定量结果/%
S-01	电子烟油	丙帕酯	异丙帕酯	0.69
S-02	电子烟油	丙帕酯	异丙帕酯	11.47
S-03	电子烟油	丙帕酯	异丙帕酯	3.69
S-04	电子烟油	丙帕酯	异丙帕酯	7.05
S-05	电子烟油	美托咪酯	美托咪酯	12.77
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S-07	电子烟油	丙帕酯	异丙帕酯	12.00
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S-13	电子烟油	三氟咪酯	三氟咪酯	7.34
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S-15	电子烟油	丙帕酯	正丙帕酯	6.69
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S-17	褐色溶液	2-巯基依托咪酯，依托咪酯	2-巯基依托咪酯	20.31
S-18	褐色溶液	2-巯基依托咪酯，依托咪酯	2-巯基依托咪酯	44.71
S-19	褐色溶液	2-巯基依托咪酯，依托咪酯	2-巯基依托咪酯	30.74
S-20	电子烟油	无	无	无
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S-29	电子烟油	丙帕酯	异丁咪酯	14.91