法科学技術,22(2), (2017) 123 技術報告 イオントラップ型質量分析計を用いた 3 カルボニル N ( フルオロペンチル ) インドール骨格を有する危険ドラッグの位置異性体識別 春田祐輔 1, 森田敦 1, 大槻光彦 1, 中園陽子 2, 中山秀幸 2, 八ヶ代一郎 2,

―技術報告―

イオントラップ型質量分析計を用いた 3カルボニルN(フルオロペンチル)

インドール骨格を有する危険ドラッグの位置異性体識別

春田祐輔

1

_，森田

_敦

1

_{，大槻光彦}

1

_{，中園陽子}

2

_，

中山秀幸

2

_{，八ヶ代一郎}

2

_{，内川貴志}

1 1_{佐賀県警察本部刑事部科学捜査研究所} 〒8408540 佐賀県佐賀市松原 1116 2_{佐賀県衛生薬業センター} 〒8490925 佐賀県佐賀市八丁畷町 120

Positional isomer diŠerentiation of designer drugs with 3carbonyl

N



‰uoropentylindole using ion trap mass spectrometry

Yusuke Haruta

1

_{, Atsushi Morita}

1

_{, Mitsuhiko Ohtsuki}

1

_{, Yoko Nakazono}

2

_,

Hideyuki Nakayama

2

_{, Ichiro Yakashiro}

2

_{and Takashi Uchikawa}

1

1

_{Forensic Science Laboratory, Saga Prefectural Police H.Q.}

1

116, Matsubara, Saga 840

8540, Japan

2

_{Saga Prefectural Institute of Public Health and Pharmaceutical Research}

120, Hatchonawate-machi, Saga 8400925, Japan

(Received 14 October 2016; accepted 16 December 2016

Published online 14 February 2017 in J

STAGE

DOI: 10.3408/jafst.724)

Several synthetic cannabinoids such as AM2201 contain the 3carbonylN

‰uoropentylindole structure. This structure has ‰uorine positional isomers on the

alkyl chain. In most cases, legal controls are placed only on the 5‰uoro analogue.

Thus, diŠerentiation of isomers is a signiˆcant issue in forensic science. In this

study, we developed a method for the diŠerentiation of positional isomers of

3car-bonylN‰uoropentylindole derivatives utilizing multiple-stage mass spectrometry

using an ion trap tandem mass spectrometer. In addition, the analogues whose

‰uo-rine atom was replaced with a chlo‰uo-rine atom or hydroxyl group were also examined.

With respect to each positional isomer of ‰uorine and chlorine, the ion at m/z

232 or m/z 248, obtained by MS

2

_{analysis of [M＋H]}

＋

_{, were selected as the}

precur-sor ions for MS

3

_{analysis. The ion at m/z 232 and m/z 248 corresponded to the 3}

carbonylN‰uoropentylindole and 3carbonylNchloropentylindole structures.

Furthermore, the ion at m/z 212, corresponding to the de-halogenated fragments of

the

3carbonylN‰uoropentylindole and

3carbonylNchloropentylindole-structures, was selected as the precursor ion for MS

4

_{analysis. Consequently,}

With respect to positional isomers with the hydroxyl group, however, the

frag-ment ion at m/z 212 was not observed from the MS

3

_{analysis of m/z 230, which}

cor-responds to the 3carbonylN‰uoropentylindole structure. Therefore,

diŠerentia-tion of each posidiŠerentia-tional isomer was not achieved by MS

n

_analysis.

This method is useful for the diŠerentiation of positional isomers of 3carbonyl



N

‰uoropentylindole and 3carbonylNchloropentylindole derivatives.

Key words: 3carbonylN‰uoropentylindole, Positional isomer, Designer

drug, Ion trap mass spectrometer

緒

言

近年，様々な種類のデザイナードラッグの国内で の蔓延が社会問題となっており，これらの薬物が 「医薬品，医療機器等の品質，有効性及び安全性の 確保等に関する法律（旧薬事法）」や「麻薬及び向 精神薬取締法」において次々に規制されている13)_． このような薬物は，各種法律により規制される構造 が厳密に規定されているため，位置異性体のような 構造のわずかな違いにより規制する法律が異なるこ ともあれば，全く規制を受けないこともある．その ため違法薬物を分析する上で，異性体識別を行うこ とは法科学上大変重要である46)_． 一般に位置異性体を識別するためには，核磁気共 鳴分光法（NMR）や赤外分光分析（IR），ガスク ロマトグラフィー（GC）による保持時間の差違に より判断を行うなどの手法が考えられる．しかしな がら，NMR や IR を行うためには物質の単離・精 製が必要であり，微量分析も困難である．また IR や GC では各異性体の標準品を入手し分析する必要 があるが，そのすべてを入手することは大変困難で ある．質量分析を用いたデザイナードラッグの位置 異 性 体識 別に 関 する 研究 は いく つか 報 告が ある が410)_{，シングルステージの質量分析計では，異性} 体によっては質量スペクトルに差違が認められない か，あってもわずかであり4,5,7,8)_{，GC による保持} 時間情報と併せて判断することで識別を可能として いる．トリプル四重極型のタンデム質量分析計を用 いたものでは，MS2_{分析を行うことで位置異性体} 識別の向上が認められていることから6,9,10)_，MS3 以上の多段分析が可能なイオントラップ型の質量分 析計を用いることでさらなる識別能力の向上が期待 されるが，そのような報告は見当たらない． 乱用されている薬物の中には［1(5Fluoropen-tyl) 1H indol 3 yl ] 1 naphthalenylmethanone (AM2201）のような 3カルボニルN(5フルオ ロペンチル）インドール骨格を持つ合成カンナビノ イド系薬物がみられる3,11,12)_{．3カルボニルN(5} フルオロペンチル）インドール骨格にはペンチル基 上のフッ素の位置異性が存在するが，この位置異性 体の識別に関する報告は見当たらない．本研究で は，3カルボニルN(フルオロペンチル）インドー ル 骨 格 を 持 つ 麻 薬 で あ る AM 2201, [ 1 ( 5 

Fluoropentyl ) 1H indol 3 yl ] ( 4 methyl 1 

naphthalenyl) methanone (MAM2201), [1(5

Fluoropentyl)1Hindol3yl] (2,2,3,3

tetramethyl-cyclopropyl) methanone (XLR11）および 1(5

Fluoropentyl)1Hindole3carboxylic acid 8

quinolinyl ester (5FQUPIC）（Fig. 1ad）について，

多段階の MSn_{分析が可能なイオントラップ型質量} 分析計を用い，3カルボニルN(フルオロペンチ ル）インドール骨格のペンチル基上のフッ素位置異 性体の識別について検討を行った．また，これらの 化合物以外に，3カルボニルN(フルオロペンチ ル）インドール骨格のフッ素原子が塩素原子に置換 した骨格を持つ［1(5Chloropentyl)1Hindol3

yl] (2,2,3,3tetramethylcyclopropyl) methanone

(UR144 5Cl analog）（Fig. 1e）や，水酸基に置換

した骨格を持つ［1(5Hydroxypentyl)1Hindol

3yl]1naphthalenylmethanone (JWH018 5OH

Fig. 1 Chemical structures of (a) AM2201, (b)

MAM2201, (c) XLR11, (d) 5FQUPIC, (e)

UR144 5Cl analog, (f) JWH018 5OH metabo-lite.

材料および方法

. 試薬

AM2201, MAM2201, XLR11, 5FQUPIC,

UR144 5Cl analog および JWH018 5OH

metabo-liteならびにこれらの化合物のペンチル基上のフッ 素，塩素または水酸基の 2～4 位の位置異性体の各 標準試薬はいずれも Cayman Chemical 社より購入 した．メタノールは和光純薬工業製の LC/MS グ レードのものを，1 mol/L 酢酸アンモニウム溶液は 和 光純 薬 工業 製 の HPLC グ レ ー ドの も のを 用 い た．各標準試薬はいずれもメタノール溶液とし，2 ppm に調製した． . 質量分析 装置は Thermo Fisher 製リニアイオントラップ型 LXQ 質量分析計を用いて，以下の測定条件で分析 を行った．イオン化法エレクトロスプレーイオン 化（ESI）ポジティブ，キャピラリー温度275°C， キャピラリー電圧29 V，ソース電圧5.0 kV，チ ューブレンズ電圧105 V，MSn_{分析の際の}

Isola-tion width2, Normalized Collision Energy35, Wideband ActivationoŠ，試料導入液体クロマ トグラフ（島津製作所製 UFLC Prominence）を用 い，カラムは化学物質評価研究機構製 Lcolumn 2 ODS（内径1.5 mm×150 mm，粒子径 5 mm）を， 移動相は 5メタノール－10 mM 酢酸アンモニウ ム溶液と95メタノール－10 mM 酢酸アンモニウ ム溶液のリニアグラジエント，流速0.2 mL/min， 注入量 2 mL とした．なお，本研究では質量スペク トルのみを検討対象とし，ピークの保持時間は検討 の対象としなかった．

結果および考察

. フッ素異性体の位置異性識別

AM2201, MAM2201, XLR11, 5FQUPICおよ

びこれらのフッ素位置異性体について，各化合物の プロ トン 付 加分 子 をプ リカ ー サー イオ ン とし た MS2_{分析を行ったところ，いずれの化合物からも 3} カルボニルN(フルオロペンチル）インドール骨 格に由来する m/z 232が共通して観察されたため， これをプリカーサーイオンとしてさらに MS3_分析 を行った．その結果，ペンチル基の 5 位にフッ素が あ る AM 2201, MAM 2201, XLR 11 お よ び 5F  QUPIC では強く観察されたフラグメントイオンは m/z 144のみであったが，他の異性体については m/z 144のほかに m/z 212が強く観察された．この とき 4 位または 3 位にフッ素がある場合，m/z 212, m/z 144の順に，2 位にフッ素が ある場合，m /z 144,m/z 212の順に強度が強く，異性体によってそ の比が異なっていることから，各位置異性体識別の 判断の一助となると考えられた．ここで観察された m/z 212は 3カルボニルN(フルオロペンチル） インドールから HF 分子が脱離したものと考えられ たため，さらにこれをターゲットとして MS4_分析 を行ったところ，ペンチル基の 5 位にフッ素がある 場合には m/z 144以上に m/z 158が強く観察され， 4 位にフッ素がある場合にはm/z 144と m/z 158が 共に強く観察されたが，ペンチル基の 3 位または 2 位にフッ素がある場合では強く観察されたフラグメ ントイオンは m/z 144のみであった（Fig. 2）．これ ら MS3_{および MS}4_{分析の結果を合わせて判断する}

Fig. 2 Product ion spectra of (a) AM2201, (b) MAM2201, (c) XLR11, (d) 5FQUPIC and their positional isomers obtained by the ion trap mass spectrometer.

Fig. 3 Probable fragmentation pathway of 3carbonylN‰uoropentyl-indole type of synthetic cannabinoids. ことにより，各位置異性体の識別が可能と考えられ た．MS2_{分析の結果のみでは各位置異性体を識別} することは極めて困難であるが，イオントラップ型 質量分析計を用いた MS3_{分析さらには MS}4_分析を 行うことで，位置異性体識別能力の向上が可能とな った． なお，MS3_{分析における差異は，フッ素の結合} 位置によって HF 分子の脱離の起こりやすさに違い があると考えられた．また MS3_{分析で HF 分子の} 脱離により生じたペンテニル基は異性体間で二重結 合の位置が異なるが，MS4_{分析における差異は，} この二重結合の位置の違いにより生じたと考えられ た．すなわち，HF 分子が 4ペンテニルの形に脱離 した場合に m/z 158のフラグメントが生成しやす く，それ以外の場合では m/z 144のフラグメントが 生成しやすいと考えられた（Fig. 3）． 本分析手法は，いわゆるハーブといわれる危険ド ラッグのような夾雑が多い資料であっても，液体ク ロマトグラフ（LC）での分離に加え MSn_分析時の 質量分離により異性体識別は可能であるが，同じ化 合物の位置異性体が混在している場合は MSn_分析 時の質量分離が出来ないため，LC で十分な分離を 行うことで本手法の適用が可能と考えられる． また，本分析手法では，対象化合物のインドール 骨格のカルボニル基にどのような置換基が結合して いても，プロトン付加分子をプリカーサーイオンと した MS2_{分析により 3カルボニルN(フルオロペ} ンチル）インドール骨格に由来するフラグメントイ

Fig. 4 Product ion spectra of UR144 5Cl analog and its positional isomers obtained by the ion trap mass spec-trometer. オンである m/z 232が確認されれば，これをターゲ ットとして MS3_{および MS}4_{分析をすることによっ} て，各種位置異性体を識別することが可能である． これにより，カルボニル基に結合した置換基を変化 させたような新規のデザイナードラッグであって も，そのフッ素位置異性体の各標準品の入手や分析 を必要とせずに，位置異性体を識別することが可能 となると考えられる． . 塩素異性体の位置異性識別 UR144 5Cl analog およびその塩素位置異性体に ついて，各化合物のプロトン付加分子をプリカー サーイオンとした MS2_{分析を行ったところ，いず} れの化合物からも 3カルボニルN(クロロペンチ ル）インドール骨格に由来する m/z 248が観察され たため，これをプリカーサイオンとしてさらに MS3_{分析を行った．その結果，ペンチル基の 5 位} および 2 位に塩素がある場合は m/z 144, m/z 212の 順に強く観察され，4 位に塩素がある場合は m/z 212,m/z 144の順に強く観察された．また，3 位に 塩素がある場合は，m/z 212のみが強く観察され m/z 144はわずかに観察されるのみであった．ここ で観察された m/z 212は 3カルボニルN(クロロ ペンチル）インドールから HCl 分子が脱離したも のと考えられたため，さらにこれをターゲットとし て MS4_{分析を行ったところ，ペンチル基の 5 位ま} たは 4 位に塩素がある場合には m/z 144の他に m/z 158が強く観察された．一方，ペンチル基の 3 位ま たは 2 位に塩素がある場合では m/z 144のみが強く 観察された（Fig. 4）．これら MS3_{および MS}4_分析 の結果を合わせて判断することにより，各位置異性 体の識別が可能と考えられた． この結果を AM2201などのフッ素位置異性体と

Fig. 5 Product ion spectra of JWH018 5OH metabolite and its positional isomers obtained by the ion trap mass spectrometer. 比較すると，HF 分子と HCl 分子の脱離のしやす さに多少の違いがあると考えられるが，MS3_分析 では類似した傾向の質量スペクトルを，また MS4 分析では極めて類似した質量スペクトルを示した． . 水酸基異性体の位置異性識別 JWH018 5OH metabolite およびその水酸基位置 異性体について，各化合物のプロトン付加分子をプ リ カーサ ーイオ ンとし た MS2_{分析 を行っ たとこ} ろ，3カルボニルN(ヒドロキシペンチル）イン ドール骨格に由来する m/z 230が強度は弱いながら も観察されたため，これをプリカーサイオンとし て MS3_{分析を行った．その結果，ペンチル基の 3} 位に水酸基がある場合は m/z 158が，他の異性体で は m/z 144が強く観察されるのみであり，フッ素異 性体および塩素異性体で MS4_{分析のターゲットと} した m/z 212は観察されなかったため，水酸基異性 体では MS4_{分析を行うことができなかった（Fig.} 5）．このとき，2 mL の注入量を10 mL まで増やして も 結 果 に 差 異 は 認 め ら れ な か っ た ． MS2_{分 析 と} MS3_{分析の結果を合わせて判断することにより各} 位置異性体の識別は可能と考えられたが，対象骨格 に由来するフラグメントイオンをターゲットとした MS3_{および MS}4_{分析による異性体識別は困難であ} った．

結

語

3カルボニルNペンチルインドール骨格を有す る化合物において，ペンチル基の 2～5 位の水素の いずれか一つが，フッ素，塩素または水酸基に置換 した各種位置異性体をイオントラップ型質量分析計 で分析し，その識別の検討を行った．その結果，フ ッ素もしくは塩素の位置異性体については，プロト

ン付加分子に対する MS2_{分析により当該骨格に由} 来するフラグメントイオン（フッ素異性体の場合 m/z 232，塩素異性体の場合 m/z 248）が確認され れば，これをターゲットとして MS3_{および MS}4_分 析をすることによって，各位置異性体を識別するこ とが可能であった．しかしながら，水酸基の位置異 性体については，当該骨格に由来するフラグメント イオン（m/z 230）をターゲットとしても MS3_分析 までしか出来ず，その結果から異性体識別を行うこ とは困難であった． 本手法は，インドール骨格のカルボニル基に結合 する置換基にかかわらず，ペンチル基上のフッ素お よび塩素の位置異性を識別できることから，構造の 一部を変化させた新規のデザイナードラッグに対し ても，各異性体の標準品を用いることなく位置異性 体識別が可能と考えられ，3カルボニルNペンチ ルインドール骨格のペンチル基上のフッ素および塩 素の位置異性体の識別法として，大変有用であると 考えられる．

文

献

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