合成卡西酮类新精神活性物质（new psychoactive substance，NPS）是一类含有β-酮的苯乙胺类似物结构的中枢神经系统兴奋剂[1]，通过调节单胺类神经递质浓度，产生与可卡因或甲基苯丙胺相似的药理作用，伴随而来的毒副作用会对人体健康造成急性或者慢性的危害[2]。从20世纪20年代开始，第一代合成卡西酮类化合物甲卡西酮开始出现，此后，越来越多的卡西酮类化合物被合成出来，并于2000年后在世界范围内广泛流行[3]，对全球经济发展和社会稳定造成一定的影响。近年来，合成卡西酮类NPS在全世界范围内有滥用趋势，在欧美国家尤为严重[4-5]。鉴于此，我国自2015年起在非药用类麻醉药品和精神药品管制品种目录中多次增补合成卡西酮类NPS，共计40余种。
Eutylone，中文名为1-（苯并[d][1，3]二氧杂戊环-5-基）-2-（乙氨基）丁-1-酮，是一种合成卡西酮类NPS，分子式为C13H17NO3，相对分子质量为235.28，化学结构式见图1。20世纪60年代，勃林格殷格翰制药公司在专利中第一次报道了Eutylone的合成[6]。2014年3月，芬兰首次向欧洲毒品与毒瘾监测中心报告了Eutylone[7]。此后，在匈牙利[8]和澳大利亚[9]均发现该物质。KROTULSKI等[10]报道了美国2019年1月—2020年4月83例Eutylone相关法医学鉴定案例，其中包括72起死亡案例和8起毒驾案例，并对Eutylone的代谢情况进行了研究。目前，Eutylone作为Pentylone的同分异构体在美国被列为管制物质法一级（Schedule Ⅰ）管控物质。我国在2018年9月起实施的非药用类麻醉药品和精神药品管制品种增补目录中已经列管了Eutylone的3个同分异构体——Dibutylone、Pentylone和Propylone（图2），并于2021年7月1日起对Eutylone进行管制。
图1
图2
图2
Dibutylone、Pentylone和Propylone的化学结构
A：Dibutylone；B：Pentylone；C：Propylone。
Fig. 2
Chemical structures of Dibutylone， Pentylone and Propylone
Eutylone的同分异构体较多，除了Dibutylone、Pentylone和Propylone外，还有苯环位置异构的2，3-Pentylone等，这些都增加了结构鉴定的难度。核磁共振技术在未知物结构解析中可以发挥很大的作用，特别是对于结构更新较快的NPS结构的分析确证[11]。本研究拟通过傅里叶变换红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）、气相色谱-四极杆飞行时间质谱（gas chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry，GC-QTOF-MS）、超高效液相色谱-线性离子阱-四极杆-轨道阱质谱（ultra-high performance liquid chromatography-linear ion trap quadrupole-orbitrap mass spectrometry，UPLC-LTQ-Orbitrap MS）对案件中的未知样品进行分析，并通过核磁共振氢谱（1H-nuclear magnetic resonance spectroscopy，1H-NMR）对其结构进行确证，报道Eutylone及其相关图谱信息，为该物质的结构鉴定提供参考。
1 材料与方法
1.1 主要仪器与试剂
NicoletTM iS50 FTIR光谱仪［配有衰减全反射（attenuated total reflection，ATR）附件和氘化处理的硫酸三甘肽晶体（deuterated triglycine sulfate，DTGS）检测器；美国Thermo Fisher Scientific公司］，7250 GC/Q-TOF系统（美国Agilent公司），UltiMateTM 3000二元快速分离系统和LTQ-Orbitrap XL组合式高分辨质谱仪（配有XcaliburTM 2.0软件，美国Thermo Fisher Scientific公司），JNM-ECZ600R核磁共振谱仪［捷欧路（北京）科贸有限公司］。
甲醇（色谱纯）、乙腈（色谱纯）、内标物SKF525A（分析纯）、氘代甲醇购自德国Merck公司，甲酸（色谱纯）购自德国CNW Technologies GmbH公司。
1.2 仪器条件
1.2.1 FTIR
DTGS检测器，扫描范围为3 500~400 cm-1，分辨率为4 cm-1，扫描8次。
1.2.2 GC-QTOF-MS
HP-5ms UI石英毛细管柱（0.25 mm×30 m，0.25 μm；美国Agilent公司）；初始柱温60 ℃，保持1 min，以40 ℃/min升至120 ℃，后以5 ℃/min升至280 ℃，保持10.5 min；载气为纯度≥99.999％的高纯氦，恒流流速1.0 mL/min，进样口温度260 ℃；分流比10∶1，进样1.0 μL，溶剂延迟3 min后采集数据。电子轰击（electron impact，EI）离子源能量70 eV，四极杆温度150 ℃，传输线和离子源温度均为280 ℃，质量扫描范围m/z 40~600。
1.2.3 UPLC-LTQ-Orbitrap MS
Hypersil GOLDTM C18色谱柱（100 mm×2.1 mm，1.9 μm；美国Thermo Fisher Scientific公司）；流动相A为0.1%甲酸水溶液，流动相B为乙腈；采用梯度洗脱程序：0~0.5 min（5%B），0.5~1 min（5%B→10%B），1~5 min（10%B→20%B），5~10 min（20%B→50%B），10~18 min（50%B→70%B），18~20 min（70%B→100%B），20~23 min（100%B→5%B），23~33 min（5%B）；流速0.2 mL/min；进样量10 μL。质量分析器为Orbitrap，电喷雾离子源（electrospray ionization，ESI）正离子模式，喷雾电压和管状透镜电压分别为4.0 kV和120 V，鞘气压力2.413×105 Pa；辅助气流量160 L/h；质量扫描范围m/z 50~1 000。静电场轨道阱扫描分辨率为30 000。
1.2.4 1H-NMR
磁场强度9.389 766 T，频率600 MHz，采集温度20 ℃，扫描64次，脉冲角度45°。
1.3 样品处理
待测样品为查获的灰白色粉末。
取适量样品，置于NicoletTM iS50 FTIR光谱仪ATR样品台，压下反射柄供FTIR检测。
样品研磨均匀后用甲醇（含10 μg/mL SKF525A）配制成质量浓度约10 μg/mL的溶液，涡旋振荡1 min，以离心半径6 cm，5 000 r/min，离心2 min，取上清液供GC-QTOF-MS检测。将上清液用甲醇稀释成质量浓度约1 μg/mL的溶液，供UPLC-LTQ-Orbitrap MS检测。
取研磨后样品用氘代甲醇溶解为质量浓度约40 mg/mL的溶液进行1H-NMR分析。
2 结果与讨论
2.1 FTIR
在选定的测试条件下，未知样品的FTIR光谱图见图3。在1 700~500 cm-1红外区域内吸收特征明显：在1 682 cm-1处可见羰基吸收峰，在1 503、1 488 cm-1处出现苯环的骨架振动吸收峰。
图3
2.2 GC-QTOF-MS
在选定的测试条件下，样品提取液的总离子流色谱图及目标物质谱图见图4。目标物保留时间为17.17 min，内标SKF525A的保留时间为26.61 min。目标物在EI源中质谱碎片基峰为m/z 86.096 4，其他特征离子相对丰度均较低，主要有149.023 5、121.028 6、65.038 6、58.065 1等。
图4
图4
GC-QTOF-MS中未知样品的
总离子流色谱图及质谱图
Fig. 4
Total ion chromatogram and mass spectrum of
the unknown sample obtained by GC-QTOF-MS
经美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST） 17.L谱库检索比对，匹配度最高的为Eutylone，此外还有Pentylone和Dibutylone等。此类卡西酮分子式均为C13H17NO3，互为同分异构体，质谱碎片中基峰86均较高，其他离子碎片丰度均较低，故难以进行有效区分。
2.3 UPLC-LTQ-Orbitrap MS
图5
图5
UPLC-LTQ-Orbitrap MS中未知样品的质谱图
Fig. 5
Mass spectrum of the unknown sample obtained by UPLC-LTQ-Orbitrap MS
表1 未知样品的精确质量数检测结果
Tab. 1
| 名称 | 分子式 | [M+H]+理论质量数 | [M+H]+实测质量数 | 保留时间/min | 质量偏差/×10-6 |
|---|---|---|---|---|---|
| SKF525A | C23H31NO2 | 354.242 7 | 354.242 5 | 15.62 | -0.56 |
| 未知样品 | C13H17NO3 | 236.128 1 | 236.127 7 | 7.30 | -1.69 |
2.4 1H-NMR
为进一步确证结构，样品经1H-NMR分析，氢谱谱图见图6。在1H-NMR中，可见两个甲基信号峰，化学位移（δ/×10-6）分别为0.90和1.36，均为三重峰，提示其均与次甲基相连，氢谱中又可见两个裂分为多重峰的次甲基信号，因此样品分子结构中存在2个乙基基团，这与Eutylone结构中存在2个乙基一致，而Pentylone、2，3-Pentylone和Dibutylone的结构中均只含有1个乙基。δ 7.0~7.7处的3个氢信号归属为苯环上的3个氢，δ 7.52处的氢为二重峰，耦合常数为1.8 Hz，为苯环的间位耦合，δ 7.02处的氢为二重峰，耦合常数为7.8 Hz，为苯环邻位耦合，又在δ 7.74处见双二重峰信号，耦合常数为8.4 Hz和1.8 Hz，说明δ 7.74与δ 7.52处的氢和δ 7.02处的氢分别为间位耦合和邻位耦合，因此，该化合物苯环为1，3，4位取代结构，排除苯环上其他取代结构的可能性。由此可以确证，未知样品为Eutylone，其余氢信号均可得到归属，数据信息见表2。
图6
表2 未知样品的1H-NMR数据信息
Tab. 2
碳原子 编号 | 化学位移（δ）/ ×10-6 | 峰型 | 氢核数目 | 偶合常数（J）/ Hz | 碳原子 编号 | 化学位移（δ）/ ×10-6 | 峰型 | 氢核数目 | 偶合常数（J）/ Hz |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 7.52 | d | 1 | 1.8 | 6 | 2.07 | m | 2 | - |
| 2 | 7.74 | dd | 1 | 8.4， 1.8 | 7 | 0.90 | t | 3 | 7.2 |
| 3 | 7.02 | d | 1 | 7.8 | 8 | 3.02~3.11 | m | 2 | - |
| 4 | 6.12 | q | 1 | 1.2 | 9 | 1.36 | t | 3 | 7.2 |
| 5 | 5.11 | t | 1 | 4.8 |
3 结 论
合成卡西酮类NPS结构多变，差异较小，同分异构现象多见，目前结构鉴定中常用的GC-MS和LC-MS技术色谱分离困难，这给鉴定工作造成一定的困扰，核磁共振技术在解析化合物结构时能发挥关键作用，可更好地为禁毒实战服务。
本研究联合运用FTIR、GC-QTOF-MS和UPLC-LTQ-Orbitrap MS技术对未知样品进行分析，经1H-NMR确证为Eutylone，该方法分析准确，简便灵敏，可对Eutylone结构进行鉴定，为涉毒案件定罪量刑提供技术支持。
参考文献
Synthetic cathinones - From natural plant stimulant to new drug of abuse
[J].
合成卡西酮类新型毒品的药理学研究进展
[J].
Advances in pharmacological research of synthetic cathinones
[J].
A LC-MS/MS method for determination of 73 synthetic cathinones and related metabolites in urine
[J].
Reporting two fatalities associated with the use of 4-methylethcathinone （4-MEC） and a review of the literature
[J].
n-ethyl pentylone-related deaths in Alabama
[J].
EMCDDA - Europol 2014 annual report on the implementation of Council Decision 2005/387/JHA
[R]. [S.L.：s.n.]，
New psychoactive versus conventional stimulants - A ten-year review of casework in Hungary
[J].
Determining changes in new psychoactive substance use in Australia by wastewater analysis
[J].
Eutylone intoxications - An emerging synthetic stimulant in forensic investigations
[J].
核磁共振技术在新精神活性物质筛查中的应用
[J].
Applications of nuclear magnetic resonance spectroscopy in the screening of new psychoactive substances
[J].
