氯胺酮雜質的超高效液相色譜-質譜法分析及其關聯性判別應用

劉培培， 吳健美， 樊穎鋒， 孟 鑫， 陳 捷

(公安部禁毒情報技術中心，北京100193)

氯胺酮(Ketamine)俗稱“K粉”，是苯環利啶(N-1-Phenycyclohexy-Pieridine,PCP)的衍生物，屬N-甲基-D -天門冬氨酸(N-Methyl-D -Aspartate，NMDA)受體拮抗劑[1]，具有明顯的鎮痛作用，其合法的用途主要是用于各種體表的短小手術、燒傷清創以及麻醉誘導、靜脈復合麻醉與小兒麻醉，亦可用于小兒鎮靜與疼痛治療。由于氯胺酮具有興奮中樞神經和周圍神經、抑制食欲、致幻等作用，它在我國及東南亞國家濫用非常廣泛[2]。根據聯合國2016年世界毒品報告[3]，1998～2008年全世界氯胺酮年均繳獲量為3噸，但2009～2014年年均繳獲量增加到10噸。為了遏制氯胺酮在我國的濫用，2001年6月和2004年7月，我國先后將氯胺酮納入第二、第一類精神藥品管理。

隨著我國及周邊國家氯胺酮消費市場的不斷擴大，非法制造、運輸和販賣氯胺酮的案件也急劇增加。采用高分辨率儀器分析毒品中的雜質可深入剖析毒品的特征，可為追溯毒品來源、推斷毒品販運路線及串并案分析等提供科學依據。目前，歐美等發達國家及我國的法庭科學實驗室均開發了分析毒品中雜質的方法，包括海洛因[4 - 5]、甲基苯丙胺[6 - 7]和可卡因[8 - 11]的雜質分析，用于推斷毒品來源、毒品原料和合成路線。但由于氯胺酮目前暫未列入聯合國《七一公約》管制，各國并未開展氯胺酮的雜質分析方法研究。

本文采用超高效液相色譜-四極桿-飛行時間質譜法(UPLC-Q-TOF MS)篩選出氯胺酮樣品中的17個穩定的特征雜質，然后采用超高效液相色譜-三重四極桿質譜法(UPLC-QqQ-MS)對氯胺酮樣品中的17個特征雜質進行半定量分析，并通過統計其特征雜質峰面積數據，用數據統計方法分析氯胺酮樣品間的關聯性。關聯性分析統計數據可用于追溯氯胺酮來源(制毒加工廠)，推斷氯胺酮販運路線及串并案分析等，為打擊制販毒違法犯罪活動提供科學有效的數據支撐。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Acquity UPLC超高效液相色譜儀(美國，Waters)；Triple TOFTM5600四極桿-飛行時間質譜儀(美國，AB SCIEX)；Xevo TQ-S三重四極桿-質譜儀(美國，Waters)。

甲酸銨(純度>99%)購自Fluka公司(德國)；乙腈和甲醇均為色譜純，購自Fisher Scientific(美國)；緩沖溶液：吸取1 mL甲酸，稱取315 mg甲酸銨，置于燒杯中，加入超純水溶解并稀釋至1 000 mL，超聲、過濾膜后靜置待用。去離子水由Milli-Q水凈化系統(美國)提供。

1.2 分析樣品及質控樣品

抽取了373份氯胺酮樣品，分離檢測后選擇氯胺酮中的雜質。然后，選擇6起非法制造氯胺酮案件繳獲的多包氯胺酮樣品，隨機抽取112份氯胺酮樣品用于聚類分析，并判別同一案件繳獲樣品及不同案件繳獲的樣品的關聯性。同時，分析了2017年全國繳獲的700份氯胺酮樣品，包括制毒案件、販賣案件和運輸毒品案件等繳獲的樣品，對所有樣品進行關聯性分析。

經分析確認含17種目標特征雜質的氯胺酮樣品作為質控樣品。

1.3 超高效液相色譜條件

色譜柱：CSH C18色譜柱(100×2.1 mm,1.7 μm；美國Waters)；流動相：A相為緩沖液，B相為乙腈。洗脫程序：0～0.2 min,5%B;0.2～2.6 min，20%B;2.6～7.9 min，95%B;7.9～10.0 min，5%B。流速：0.4 mL/min；柱溫：40 ℃；進樣量：1 μL。

1.4 四極桿-飛行時間質譜條件

離子源：電噴霧離子源，正離子模式(ESI+)；毛細管電壓：5.5 kV；離子源溫度：600 ℃;霧化氣：氮氣，50 psi;加熱氣：氮氣，50 psi；去簇電壓：80 V；采集模式：全掃描(full scan)加信息關聯采集(IDA),掃描范圍m/z100～1 000。

1.5 三重四極桿-質譜條件

離子源：電噴霧離子源，正離子模式(ESI+)；毛細管電壓：3.5 kV；錐孔電壓：20 V；脫溶劑氣溫度：450 ℃；脫溶劑氣：1 000 L/hr；錐孔氣：150 L/hr；采集模式：多反應監測(MRM)，共選擇17種特征雜質作為分析目標物，每種目標物選擇2個母離子/子離子對作為定性離子對，以峰面積較大的離子對作為半定量離子對。

1.6 樣品制備

稱取3 mg氯胺酮樣品，置于離心管中，用6 mL甲醇溶解樣品，振蕩均勻并經0.22 μm濾膜過濾后，將1 mL溶液轉入玻璃樣品瓶中，待測。

2 結果與討論

2.1 特征雜質的篩選

因目前各國沒有關于氯胺酮中雜質分析的報道，且氯胺酮中的絕大部分雜質均為未知化合物，無法購買到標準物質，因此我們用UPLC-Q-TOF MS對373份氯胺酮樣品進行分析檢測，篩選出氯胺酮樣品中的17個穩定特征雜質，并確定了其分子量及分子式。篩選特征雜質的標準如下：(1)特征雜質在氯胺酮樣品中檢出率大于10%；(2)特征雜質為化學合成氯胺酮過程中的副產物而非原料或摻雜劑；(3)特征雜質在氯胺酮固體和氯胺酮甲醇溶液中穩定性及重現性良好。如表1所示，UPLC-Q-TOF MS檢測出17種雜質質子化分子離子的精確分子量、分子式、保留時間和二級質譜碎片離子，且所有雜質的理論分子量與實驗分子量誤差均低于2.4 ppm，因此這17種雜質可用于氯胺酮雜質分析及關聯性分析。

2.2 特征雜質的參數優化

用UPLC-Q-TOF MS篩選出17個特征雜質的母離子后，先用UPLC-QqQ-MS的子離子掃描(Daughter-scan)模式篩選出豐度最高的兩個子離子，再用多反應監測(MRM)模式優化兩個子離子的錐孔電壓和碰撞能量，其中峰強度高的子離子為半定量離子。優化好17個特征雜質的兩對離子對后，再用MRM同時對氯胺酮樣品中的17個特征雜質進行半定量分析，氯胺酮雜質及其MRM參數見表2。

表1 UPLC-Q-TOF 檢測的氯胺酮中17種雜質的色譜及質譜數據

表2 氯胺酮雜質的保留時間、MRM離子對、錐孔電壓及碰撞能

*The transition used in the screening quantification purposes.

2.3 特征雜質的色譜圖分析

氯胺酮中17種雜質的MRM色譜圖見圖1。在設定的儀器分析條件下，各化合物在6 min以內出峰，分離效果良好。

圖1 氯胺酮中17種雜質的MRM色譜圖Fig.1 MRM chromatograms of 17 impurities in ketamine

圖2 112份氯胺酮樣品聚類分析樹狀圖Fig.2 The hierarchical clustering analysis figure of 112 ketamine samples

2.4 氯胺酮樣品聚類分析

本文分析了6起制毒案件繳獲的112份氯胺酮樣品，氯胺酮的純度范圍為65.9%～99.6%(以鹽酸鹽計)，平均純度為92.3%。通過對樣品中的17個雜質進行半定量分析，每個樣品得到17個峰面積，再用QuanLynx 4.0軟件導出112份氯胺酮樣品的峰面積。通過對峰面積進行歸一化以及開平方根處理，再用歐幾里得算法對所有樣品進行聚類分析，得出聚類分析樹狀圖。如圖2所示，所有氯胺酮樣品被分為6組，每組內樣品間的歐幾里得距離均小于0.3，代表組內樣品間的關聯性極強，即每組內樣品均可能來自同一制毒加工廠。說明本方法對氯胺酮進行聚類分析是可靠的。通過分析氯胺酮中的雜質，可以分析不同地區不同案件繳獲氯胺酮樣品間的關聯性，可為公安禁毒執法部門提供有科學價值的情報，如追溯繳獲氯胺酮出自哪一個制毒工廠，分析氯胺酮的販運網絡和販運模式以及串并案分析等。

2.5 氯胺酮樣品關聯性判別在串并案分析中的應用

本文分析了2017年全國繳獲的700份氯胺酮樣品，包括制毒案件、販賣案件和運輸毒品案件等繳獲的樣品，氯胺酮的純度范圍為20.7%～99.9%(以鹽酸鹽計)，平均純度為70.8%。首先對700份氯胺酮樣品中的17個雜質進行半定量分析，再對每個雜質的峰面積進行歸一化以及開平方根處理，然后用皮爾森關聯系數算法對所有樣品進行關聯性判別，共篩選出了14組關聯性極強的案件。每組關聯性極強的氯胺酮樣品所代表的案件中都包含一起制毒案件和若干起販運毒品案件，說明該組內案件繳獲的氯胺酮極可能來自于制毒案件查獲的加工廠。以第1組案件為例，第1組關聯性極強案件中包括12起案件，其中第1起為制造毒品案，制毒工廠位于廣東惠東縣，第2至12起案件均為販賣毒品案或運輸毒品案，繳獲地位于廣西、廣東、湖南等省，說明該組案件所繳獲的氯胺酮樣品極有可能出自于第1起案件查獲的氯胺酮制毒加工廠。在追溯制毒工廠的同時，也可推斷出氯胺酮的販運路線，在廣東惠東縣制造的氯胺酮被販運至廣東、廣西、湖南、海南和貴州等多省進行販賣。

3 結論

本文開發了使用超高效液相色譜法(UPLC)，并聯合四極桿-飛行時間質譜和三重四極桿-質譜兩種質譜方法用于分離、檢測并半定量分析氯胺酮中17種雜質的新方法。高效液相色譜-質譜聯用法分析氯胺酮樣品前處理簡便，僅需溶解樣品即可分析，極大程度上提高了樣品處理和分析的效率。此方法在沒有任何標準品的情況下，可以實現快速、準確、高效分析氯胺酮中的雜質，從而對大量氯胺酮樣品進行聚類分析和關聯性判別，為禁毒執法部門開展情報研判與案件偵查提供有價值的法庭科學情報。