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基于红外光谱特征吸收峰法研究PMMA

2020-06-18 2000 上传者：管理员

摘要：4-甲氧基甲基苯丙胺(简称PMMA)属于苯丙胺类衍生物,是一种成瘾性很强的新型精神活性物质。本文使用红外光谱特征吸收峰法对PMMA进行分析,确定其特征吸收峰为2963cm-1、2469cm-1、1610cm-1、1583cm-1、1513cm-1、1443cm-1、1387cm-1、1250cm-1、1185cm-1、1028cm-1、822cm-1、750cm-1。红外光谱分析方法高效、准确,能够满足PMMA快速分析的要求,可为此类新精神活性物质的快速鉴别提供参考。

关键词：
ATR-FTIR
PMMA
分析化学
定性检验
特征吸收峰法
红外光谱
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红外光谱具有分析速度快、重复性好、不损坏检材等特点,在毒品的定性定量分析以及来源地推断等领域存在重要的应用价值。经过20余年的普及应用,红外光谱分析技术已经能够快速区别不同种类的毒品、区别毒品的盐型与碱型、区别毒品不同的盐型、快速区分各种异构体。公安部禁毒局于2019年发布了采用中红外光谱和特征吸收峰法对常见毒品、易制毒化学品、非药用类麻醉药品和精神药品进行定性分析的系列技术规范。这些技术规范有利于红外光谱在司法鉴定领域的推广应用,也将大大提高毒品定性鉴定工作的效率[1,2]。

4-甲氧基甲基苯丙胺即PMMA,分子式C11H17NO,分子量179.26,是一种新型精神活性物质,属于苯丙胺类衍生物。据报道,吸食PMMA的作用类似于摇头丸,具有迷幻及交感神经兴奋效果,过量吸食极易引发心律不齐、休克、抽搐、昏迷、全身出血及猝死等后果。近年在世界各地有多例吸食PMMA过量致死案例的报道,我国于2017年7月将该物质列为管制毒品,目前未见有关PMMA的红外光谱研究报道[3,4]。本文利用衰减全反射-傅里叶变换红外光谱法(ATR-FTIR)对PMMA标准品进行分析,将其红外谱图与标准数据库进行对比,确定PMMA的特征吸收峰为2963cm-1、2469cm-1、1610cm-1、1583cm-1、1513cm-1、1443cm-1、1387cm-1、1250cm-1、1185cm-1、1028cm-1、822cm-1、750cm-1。

1、实验部分

1.1仪器与方法

ThermoFisherNicoletiS50傅里叶变换红外光谱仪、ATR衰减全反射附件。将适量固体样品研磨均匀,采用ATR附件采集样品的红外光谱。光谱扫描范围4000～400cm-1,分辨率4cm-1,扫描次数16。

1.2样品及标准物质

标准品4-甲氧基甲基苯丙胺盐酸盐(PMMA)来自国家毒品实验室。PMMA对照品溶液购自Sigma-Aldrich。

2、结果与讨论

2.1PMMA样品的红外光谱

图1PMMA的红外光谱图

表14-甲氧基甲基苯丙胺(PMMA)的红外光谱特征吸收峰及其归属

PMMA样品的红外光谱如图1所示。其中1610cm-1、1583cm-1、1513cm-1、1443cm-1的吸收峰为芳烃C=C骨架伸缩振动,750cm-1的强吸收峰为双取代芳烃C-H的面外弯曲振动,表明分子中芳环上有两个取代基的存在。1028cm-1的吸收峰为C-O的伸缩振动,1250cm-1的吸收峰为芳环Ar-O的伸缩振动,2841cm-1的吸收峰为甲氧基C-H的伸缩振动,说明结构中有甲氧基与苯环相连。2963cm-1的吸收峰为甲基C-H的伸缩振动,1387cm-1的吸收峰为甲基C-H的变形振动,说明结构中有甲基的存在。2469cm-1的吸收峰为N-H的伸缩振动,1185cm-1的吸收峰为C-N的伸缩振动,这说明结构中有胺基存在。

2.2PMMA与甲氧那明的区分

甲氧那明,即2-甲氧基甲基苯丙胺,分子式为C11H17NO。甲氧那明是一种拟肾上腺素药物,具有显著的扩张支气管和松驰平滑肌作用,适用于治疗支气管哮喘。甲氧那明与PMMA是同分异构体,二者在结构上只存在甲氧基取代位置的差别。图2为2-甲氧基甲基苯丙胺、4-甲氧基甲基苯丙胺的红外光谱图,可以看到二者在指纹区(1000cm-1～650cm-1)的差别明显。对位取代的PMMA红外光谱指纹区的特征峰为822cm-1、750cm-1,而邻位取代的甲氧那明在指纹区特征峰只有753cm-1。与之相比使用GC-MS分析此类同分异构体时,二者保留时间和质谱图都非常相似,容易造成误判。红外光谱在此类同分异构体的分析鉴别中具有独到优势。

图2甲氧那明和PMMA红外光谱图

2.3PMMA与甲基苯丙胺的区分

甲基苯丙胺,分子式为C10H15N。PMMA就是在甲基苯丙胺结构的对位用甲氧基取代了苯环上的一个H。图3为甲基苯丙胺、4-甲氧基甲基苯丙胺的红外光谱图。PMMA比甲基苯丙胺多了一个苯环上的甲氧基,可以看到PMMA红外特征峰中的1028cm-1(C-O的伸缩振动)、1250cm-1(芳环Ar-O的伸缩振动),这两个特征峰是甲基苯丙胺不具备的。同时,二者在指纹区(1000cm-1～650cm-1)的特征峰也有明显差别。PMMA红外光谱指纹区的特征峰为822cm-1、750cm-1,而甲基苯丙胺结构中其苯环上只有一个取代基,其特征峰为741cm-1、701cm-1。

图3甲基苯丙胺和PMMA红外光谱图

3、案例应用

一名男性旅客从深圳海关皇岗口岸入境时,携带疑似毒品物质被海关缉私部门抓获。现场查获橙色与白色混合粉末若干,毒品快速检测板结果为冰毒阳性。办案人员将疑似毒品物质送相关部门进行检验。检验鉴定部门首先对可疑样品进行红外光谱分析。图4为疑似毒品样品的红外光谱图,其整体峰形和具体出峰位置与图1和表1所示高度重合。现场样品在2963cm-1、2469cm-1、1609cm-1、1583cm-1、1513cm-1、1444cm-1、1387cm-1、1249cm-1、1185cm-1、1028cm-1、822cm-1、750cm-1等处出峰,表明样品中检出PMMA成分。

图4现场样品的红外光谱图

为验证红外光谱分析结果的准确性,检验部门随后采用GC-MS方法对查获样品进行检验。同时采用同样的条件对PMMA标准品进行上样分析。查获样品的GC-MS总离子流图和保留时间为7.842min对应色谱峰的质谱图见图5所示。现场查获疑似毒品样品中PMMA成分的保留时间为7.842min,质谱碎片的特征离子峰为:m/z58,m/z78,m/z91,m/z121。结果显示,样品的保留时间及特征离子峰与PMMA标准品一致,可以确定现场样品中检出PMMA成分。

图5现场样品提取液的总离子流色谱图（a）和目标物的质谱图（b)

4、结论

本文采用红外光谱技术对新精神活性物质PMMA实现快速定性分析,确定其红外光谱特征吸收峰。在一起海关现场查获的疑似毒品案件中,分析人员利用红外特征吸收峰分析方法检出PMMA成分,并通过GC-MS法对结果进行了确证。红外光谱分析方法高效、准确,能够满足PMMA快速分析的要求,可为此类新精神活性物质的快速鉴别提供参考。新精神活性物质目前主要通过快递渠道走私出入境,红外光谱具有强大的快速筛查能力,有望在海关缉毒现场发挥重要作用。

参考文献：

[1]刘翠梅,韩煜,闵顺耕.甲基苯丙胺、氯胺酮、海洛因、可卡因红外光谱快速定性分析方法研究[J].光谱学与光谱分析,2019(7).

[2]白燕平,闵顺耕,刘翠梅.红外光谱对毒品定性鉴定的特色优势和应用前景[J].刑事技术,2019,044(001):48-52.

[3]林小龙,郭建,林瑾珲等.4-甲氧基甲基安非他命的检验[J].刑事技术,2013(3):46-47.

[4]朱焕慧,梁敏思.SPE-LC-MS/MS测定生物检材中4-甲氧基甲基安非他明[J].中国法医学杂志,2015(05):30-33.

庞松颖,刘林,许玲颖,袁红兵.4-甲氧基甲基苯丙胺的红外光谱分析[J].中国公共安全(学术版),2020(01):120-122.