探秘冰毒合成中的同位素分馏：从原料到成品的深度解析

为解决冰毒（methamphetamine）样品前体溯源难题，研究人员开展从苯丙酮（propiophenone）、NaNO2和碳酸二甲酯（dimethyl carbonate）合成冰毒过程中稳定同位素分馏的研究。结果发现多个反应步骤有同位素偏移，其意义在于助力冰毒前体来源鉴别。

　　在全球范围内，冰毒的非法生产一直是个棘手的问题。传统上，麻黄碱（ephedrine）/ 伪麻黄碱（pseudoephedrine）是冰毒生产的关键前体，减少其供应成为澳大利亚等地打击冰毒制造的重要手段。此前研究发现，从苯甲醛、硝基乙烷和碳酸二甲酯合成冰毒的过程中，产物的稳定同位素特征虽有一定规律，但在区分不同来源的冰毒样品时存在诸多限制。比如，依靠²H 富集的苯甲醛前体来区分冰毒样品来源的方法，在使用²H 贫化的苯甲醛前体时就难以发挥作用，而且仅靠稳定同位素比率也无法区分通过某些特定路线合成的冰毒。为了更深入地了解冰毒合成过程中的同位素分馏规律，以便更准确地鉴别冰毒前体来源，来自 Griffith University 的研究人员开展了相关研究。
研究人员通过一系列实验，探究了从苯丙酮、NaNO₂和碳酸二甲酯出发，经 α- 异亚硝基苯丙酮和苯丙醇胺合成冰毒和麻黄碱 / 伪麻黄碱过程中的手性以及 δ²H、δ¹³C 和 δ¹⁵N 比率，并研究了整个合成路线中的稳定同位素分馏情况。此次研究使用的碳酸二甲酯与之前研究相同，旨在观察 δ¹³C 值的分馏是否与碳酸二甲酯在甲基化步骤中的使用特性有关，而不受中间产物 2 - 氨基 - 1 - 苯基 - 1 - 丙醇来源的影响。该研究成果发表在《Forensic Chemistry》上，为打击冰毒非法生产提供了新的科学依据。
在研究方法上，研究人员主要运用了同位素比率质谱法（IRMS），这一技术能够精确测定样品中 δ²H、δ¹³C 和 δ¹⁵N 的组成。同时，采用化学合成的方法制备相关化合物，通过改进文献中的实验步骤，利用亚硝酸钠（NaNO₂）、正丁醇制备正丁基亚硝酸酯（n-butyl nitrite），进而与苯丙酮反应得到 α- 异亚硝基苯丙酮。
研究结果如下：

• 同位素分馏情况：在苯丙酮亚硝化生成 α- 异亚硝基苯丙酮的过程中，观察到 δ¹⁵N 出现负同位素偏移；α- 异亚硝基苯丙酮催化氢化生成苯丙醇胺时，δ²H 出现负同位素偏移。在整个反应过程中，直到碳酸二甲酯参与的甲基化步骤前，δ¹³C 变化极小，而在甲基化步骤中，δ¹³C 出现负同位素偏移。其中，δ¹⁵N 在苯丙酮亚硝化步骤中的同位素变化最大，在 - 14.7‰至 - 4.4‰之间，可能是由于动力学分馏，即从正丁基亚硝酸酯形成亚硝鎓离子时，更倾向于断裂¹⁴N 键。
• 冰毒的 δ¹³C 值：研究中冰毒的 δ¹³C 值与之前使用不同起始材料（苯甲醛和硝基乙烷）制备去甲麻黄碱 / 去甲伪麻黄碱合成的冰毒的 δ¹³C 值范围相似，证实了无论去甲麻黄碱 / 去甲伪麻黄碱的来源如何，碳酸二甲酯甲基化过程中的分馏都会导致相似的 δ¹³C 值。
• 冰毒的手性分析：手性分析证实合成的冰毒为外消旋体。
  研究结论表明，该研究明确了从苯丙酮、NaNO₂和碳酸二甲酯合成冰毒过程中的同位素分馏情况。这一成果意义重大，它为通过分析冰毒的稳定同位素特征来追溯其前体来源提供了更丰富的理论依据，有助于执法部门更精准地打击冰毒的非法生产，追踪毒品的源头，切断毒品供应链，维护社会的安全与稳定。同时，也为相关领域的研究提供了新的思路和参考，推动了利用同位素技术鉴别毒品来源这一研究方向的发展。