在濫用藥物研究領域，GC-MS以優異的色譜分離能力，可有效分離目標化合物，結合相關譜庫，能夠提供準確的定性信息，得到了廣泛的應用。隨著濫用藥物分析形勢的變化，尤其精神活性物質，包括新型藥物的不斷增加，對于復雜生物樣本中實現藥物成分的分析鑒定，已成為新的研究方向和應用熱點。氣相色譜高分辨質譜（GC-HRMS）通過其超高的分辨率和質量度，能夠提供更可靠、準確的定性信息，高靈敏度進一步保證了低含量化合物檢出。氣相色譜-靜電場軌道阱高分辨質譜（GC-Orbitrap MS）作為一款以靜電場軌道阱為核心技術的高分辨質譜（分辨率50,000FWHM（200 m/z）以上）[1]，其分辨率可達60,000 FWHM以上，主要以全掃描數據采集模式，同時具備高質量精度（數據的質量準確度可在2 ppm內），高靈敏度（常規檢測可達pg/mL），在濫用物質，尤其新型藥物鑒定和分析方面提供了可靠、的支持。
新精神活性物質，2013年《世界毒品報告》[2]中被提出，是一大類沒有被公約所管制但對公眾健康造成危害的具有精神活性作用的物質，包含合成大 麻素、興奮劑（苯乙胺、卡西 酮、哌嗪等）、致幻劑或分離性致幻劑（氯 胺酮及苯環利 定）、鎮靜劑、色胺、氨基茚及芬太 尼類合成阿 片等。新精神活性物質除了作為新一代毒品造成危害外，其中的鎮靜劑也可被使用到人身侵害犯罪中。
2017年《世界毒品報告》[3]表明，2015年統計新精神活性物質的種類共483種，較2012年的260種增加了近一倍，可見對新精神活性物質的管控和鑒定極為重要。
在司法檢測中，GC-MS作為常用的質譜技術，其通過質譜圖與標準譜庫進行匹配，從而進行定性。但該方法在分析混合毒物、痕量物質和雜質干擾較嚴重的檢材時其匹配度較低，無法通過圖譜解析對目標化合物進行準確定性。對于基質復雜、新型藥物成分的分析鑒定，高分辨質譜可依靠其高分辨率和高靈敏度，排除干擾獲得有效可靠的數據。
【實驗/設備條件】
儀器參數
分辨率選擇：120,000 FWHM（200 m/z）
掃描范圍：40-550 m/z，全掃描（Fullscan模式）；
AGCTarget：1e6
EI模式：300℃，70eV
PCI模式：220℃，70eV；甲烷氣，流速1.5 mL/min
色譜和進樣器方法
液體進樣，1.0 µL
程序升溫梯度:
初始溫度:150℃，保持1 min；10℃/min至280℃，保持10 min；50℃/min至310℃，保持2 min
進樣模式：不分流進樣；載氣流速: 1.2 mL/min（恒流模式）
【實驗/操作方法】
尿樣以正己烷離心提取上清液后直接進樣分析。
【實驗結果/結論】
樣品采集
GC-Orbitrap MS采用全掃描（FullScan）采集模式，在分辨率可達60,000FWHM（200 m/z）以上，通過超高的分辨率在有效分離化合物的同時可得到相應的高分辨率質量數據，為定性定量提供準確信息。
高分辨率獲得準確信息
在實際樣品檢測中，GC-Orbitrap MS在每個掃描過程中，均可保持良好的質量精度，獲得可靠的數據信息。圖1選取了精神類藥品可拉明（Nikethamide），測定其每個掃描點下特征碎片離子的質量偏差，每個采集點的質量準確度均在1 ppm以內（分辨率120,000 FWHM,200 m/z）；根據質譜圖中每個特征碎片離子的質量數進行化學式推導，其碎片離子的分子式匹配準確，質量準確度偏差均在1 ppm以內。
圖1.化合物相關信息
不同電離模式結合定性處理
本實驗采用電子轟擊電離（EI）和正化學電離（PCI）兩種模式分別采集數據，以獲得豐富的化合物定性信息。EI獲得準確的碎片離子質量數信息，PCI可得到化合物對應的分子離子信息以確定其分子量。
分辨率120,000 FWHM（200 m/z）模式下可獲得高分辨質量數數據，從而得到豐富的質譜信息，對化合物結構推導起到了重要作用。如圖2所示，對TIC中各個響應較高的色譜峰進行初步定性處理，確定除17.10 min以外，其他色譜峰均與目標化合物無關。
圖2.實際樣品信息
同時獲得了PCI電離模式下對應的TIC圖。通過兩種電離模式下獲得的質譜信息，可確定該化合物其母離子應為326.0728 m/z。可以進一步根據質譜信息進行化合物結構解析。
圖3.化合物EI、PCI色譜和質譜圖
數據分析
EI模式下該化合物對應的質譜圖，對其主要特征離子進行元素組成推導。元素范圍限定常見的C, H, O, N, P, S,Cl, Br, F等，根據其分子離子峰質量數，設定對應元素的數量范圍，如下圖所示。GC-Orbitrap MS可提供高分辨質量質譜圖，其質量偏差可保證在1 ppm范圍，進而可對可能的元素組成結果進行有效篩選（偏差越大，可能結果越多）。
圖4.化合物元素組成推導
根據其分子離子峰的不飽和度信息、同位素峰形進一步判斷，該化合物含有一個Cl元素；同時通過精細同位素確定其含有N和數量范圍。
圖5.精細同位素峰形
綜合各因素判斷，終確定該化合物分子式為C17H12N4ClF。根據其元素組成對碎片離子組成進行初步推導，結果如下圖所示。所有特征碎片的元素組成結果，且所有碎片離子質量偏差均＜1 ppm。
圖6.化合物結構信息
通過檢索可知，該化合物為苯二氮?類鎮靜催眠藥[4]，主體結構與三唑 侖類似。
結論
對于新興未知化合物的分析鑒定，由于缺少可供參考的數據，加之在實際樣品中受到基質樣品的干擾以及本身濃度的限定，因而測定手段需要具備可提供準確化合物定性信息、強抗干擾能力（樣品干擾、儀器穩定性）和高靈敏度。GC-Orbitrap MS高分辨質譜系統，具備高分辨率（60,000 FWHM以上）、高質量精度（長時間質量偏差可在1 ppm以內）和高靈敏度。在未知物鑒定中，結合不同的電離模式（EI、CI）和其他技術（VeV可變電子電壓技術[5]），GC-Orbitrap MS能夠提供可靠的定性信息，進一步提升化合物鑒定的簡便性和準確性。
【儀器/耗材清單】
GC-Orbitrap MS
【參考文獻】
[1]. Comprehensive comparison of liquid chromatography selectivity as provided by two types of liquid chromatography detectors (high resolution mass spectrometry and tandem mass spectrometry):"Where is the crossover point?"
[2].《2013年世界毒品報告》
[3].《2017年世界毒品報告》
[4]. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/compound/10359044#section=Names-and-Identifiers
[5]. GC Orbitrap GC-MS系統上的EI軟電離-可變電子電壓技術（VeV）
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