SCIEX高分辨系统+CID与EAD技术揭示17种尼秦类物质裂解路径与异构体识别

近日，司法鉴定科学研究院严慧研究员与赵君博副研究员等在Journal of the American Society for Mass Spectrometry上发表了题为“Characterization and Elucidation of the Fragmentation Pathway of 17 Nitazenes by Liquid Chromatography High-Resolution Mass Spectrometry Using Collision-Induced Dissociation and Electron Activated Dissociation”的论文

(DOI: org/10.1021/jasms.5c00081)。

本研究聚焦一类具有严重公共健康风险的新型合成阿片类物质——尼秦（nitazenes），针对其检测中碎裂途径不明确、异构体难区分的问题，采用SCIEX ZenoTOF 7600质谱系统结合碰撞诱导解离（CID）与电子活化解离（EAD）两种碎裂技术，对17种尼秦类物质（含8对异构体）进行系统表征。研究阐明了两种模式下尼秦的碎裂机制，发现EAD相比CID能产生更丰富的碎片离子和独特碎裂途径（EAD新增4种），且可通过碎片离子相对丰度差异实现同分异构体区分。

引言

图文导读

Figure 3. Proposed mechanisms of nitazenes in CID. (a) Precursor ions produce fragment ion ① by inductive cleavage pathway I.(b) Precursor ions produce fragment ion ② by inductive cleavage pathway II. (c) Precursor ions produce fragment ion ③ by inductive cleavage pathway III. (d) Precursor ions produce fragment ion ④ by inductive cleavage pathway IV.

前体离子首先发生氮原子质子化（质子化位点为R?取代基连接的苯并咪唑环氮原子），随后通过“氢原子重排+诱导裂解”协同作用，断裂R?侧链与母核的连接键，生成碎片离子①

与途径I的质子化位点不同，途径II中前体离子的质子化发生在苯并咪唑母核的另一个氮原子（非R?连接的氮原子），随后通过诱导裂解断裂母核与R?取代基（苯环上的取代基，如-OH、-OCH?、-OC?H?）的连接键，生成碎片离子②

前体离子的质子化位点仍为R?连接的苯并咪唑环氮原子，但裂解方式比途径I更复杂：诱导裂解后不仅生成碎片离子③，还伴随中性分子丢失（中性丢失的质量由R?决定），具体过程为：质子化后C-N键断裂，R?侧链以中性分子形式丢失，母核部分形成带正电荷的碎片离子③

途径IV的质子化位点为苯并咪唑母核上烷胺侧链的氮原子（非R?连接的氮原子），随后通过“4-中心消除反应”（4-center elimination）断裂侧链与母核的连接键，生成碎片离子④，同时伴随中性丢失

Figure 4. Proposed mechanisms of nitazenes in EAD. (a) Precursor ions produce fragment ion ⑤ by inductive cleavage pathway V.(b)Precursor ions produce fragment ion ⑥ by inductive cleavage pathway VI.(c) Precursor ions produce fragment ion ⑦ by inductive cleavage pathway VII. (d)Precursor ions produce fragment ions ⑧ and ⑨ by inductive cleavage pathway VIII.

该途径的核心是前体离子通过诱导裂解丢失R?取代基，形成自由基离子⑤

途径VI通过氢原子重排与诱导裂解协同作用，使前体离子生成自由基离子⑥，同时伴随相应自由基的丢失。与途径V类似，该途径产生的碎片离子⑥仍为自由基离子

途径VII是EAD中尼秦类物质的普适性碎裂途径（所有17种尼秦均能通过此途径碎裂），具体机制为：前体离子经诱导裂解产生碎片离子⑦，同时释放与R?取代基结构相关的中性产物