摘要：同位素比值质谱法（IRMS）是目前鉴别缴获的海洛因来源的三种主要方法之一。用该法研究海洛因的来源应分别考虑吗啡来源地和乙酰化试剂来源二方面的因素。本文以缴获的海洛因毒品制备吗啡的方法着手，从酸性和碱性两条路线考察了海洛因水解制备吗啡的方法。研究水解的实验条件，达到了吗啡90%以上的产率和95%以上的纯度。首次提出了最佳的反应参数组合，它们分别为：反应温度100℃，反应时间30min，海洛因样品（包括海洛因盐酸盐和游离碱）与盐酸的摩尔比1:3.0；反应温度100℃，时间45min，海洛因盐酸盐与KOH的摩尔比1:4.4，海洛因游离碱与KOH的摩尔比1 3.4。本文还考察了吗啡气相色谱（GC）定量的工作曲线，并对吗啡的TMS衍生物的GC、GC/MS测定结果进行了比较。

　　关键词：海洛因 吗啡 水解

　　在我国，打击海洛因毒品犯罪的关键是堵源截流，通过技术手段获知案件中的海洛因来源信息对于实现堵源截流和标本兼治具有重要作用。当前，毒品来源推断技术已成为国际上的研究热点之一。海洛因来源推断通常使用三种方法:研究海洛因样品中的多种化合物及其相对比例；研究海洛因样品中的痕量无机元素和研究海洛因及其前体物吗啡的稳定同位素比值[1]。其中第三种方法在国际上日益受到重视。化合物的稳定同位素比值被称为该化合物的“同位素签字”，它能反映化合物的来源信息。吗啡来自婴粟科植物婴粟，其所具有的同位素签字能反映婴粟生长地的特征信息。海洛因是由吗啡经二乙酰化得到，海洛因的13C同位素比值能反映海洛因的合成和来源信息，但由于乙酰基对13C的贡献，不能完全反映吗啡来源地信息。因此，为研究海洛因的来源地，应排除乙酰基的影响，即把海洛因水解为吗啡，再测定吗啡的13C同位素比值来推断其原产地。在气相色谱-燃烧-同位素比值质谱法(GC-C-IRMS)测定时，尽管样品首先经GC分离成单个组分，逐一进入燃烧炉，再测定13C同位素比值，但是，由于不纯的吗啡含有许多杂质，在不同程度上会影响13C值测定的正确性。毫无疑问，海洛因水解产物吗啡的纯度越高，得到的数据越准确。因此本实验的目的是建立海洛因水解制备高纯度吗啡的方法，以供GC-C-IRMS进行来源分析使用。这一方法对于医用吗啡的制备也有参考价值。

　　大量文献报导是从吗啡经乙酰化制备海洛因。而从海洛因制备吗啡，据自1977年至今的文献介绍，均为碱性水解的方法[2，3]。本文使用碱解和酸解二种方法，探讨了实验条件对产物的纯度和产率的影响，并首次提供了最佳的反应参数组合，在不到1小时的反应时间内，达到吗啡的纯度>95%，产率>90%的效果，样品符合GC-C-IRMS的测定要求。

　　1 材料与方法

　　1.1 样品和试剂

　　海洛因盐酸盐(案件中收缴)，纯度88.5%；浓度为1.2mol/L的HCl水溶液；KOH水溶液浓度分别为0.6mol/L和2.4mol/L；pH为8.7的KOH水溶液（浓度约3×105mol/L）；乙醇（A.R.北京化工厂）；乙醚（A.R.北京长海化工厂）；氯仿（A.R.北京化学试剂公司）；蒸馏水；海洛因对照品（购自国家麻醉品实验室）；吗啡对照品（购自中国药品生物检定所）。

　　1.2 仪器

　　1.2.1 pH计

　　PHS-29A型酸度计（上海雷磁仪器厂），配备65-1AC型电极，准确度≤±0.1pH(pH=6~12)，用pH=9.28的缓冲液进行校准。

　　1.2.2 气相色谱条件

　　仪器           HP 5890系列Ⅱ气相色谱仪（配自动进样器）

　　进样口温度     280℃

　　压力           12.6psi

　　色谱柱         SGE BPl 25m×0.22mm×0.25μm

　　分流速率       10ml/min

　　进样方式       分流进样     总流速14ml/min

　　分流比         10:1    反吹流速    2.7ml/min

　　程序升温       170℃（1min）速率10℃/min至280℃（10min）

　　检测器         FID

　　1.3 定量方法

　　以产物吗啡产率作为衡量反应条件优劣的指标。采用GC内标法进行定量，溶剂为乙醇，内标物为SKF525A。与此同时，将吗啡的TMS衍生物用GC定量，两者进行比较。

　　1.3.1 GC内标法定量的工作曲线

　　配0.20，0.40，0.60，0.80，1.00,1.20mg/ml的吗啡乙醇溶液，均内含0.18mg/ml的内标物，通过自动进样器注入GC，进样量1μL，每个样品进样两次，以获得工作曲线。配0.88mg/ml吗啡乙醇溶液，内含内标物0.18mg/ml，通过自动进样器注入GC，进样量1μL，平行进样5次，以考察精密度。

　　1.3.2 产物样品中的吗啡测定

　　取产物样品，配制成浓度范围为0.70—1.20mg/ml的乙醇溶液，内标物浓度均为0.18mg/ml，通过自动进样器注入GC，进样量1μL。

　　1.4 水解

　　1.4.1 酸性条件下水解

　　1.4.1.1 考察酸度对吗啡产率的影响

　　取海洛因盐酸盐与盐酸的摩尔配比1:2.0、1:3.0、1:4.5和1:6.0进行考察，反应温度100℃，时间30min。

　　1.4.1.2 实验方法

　　将纯度88.5%的海洛因盐酸盐样品研成粉末，取4份（每份均400mg）分别置于20ml安瓿瓶中，按照前述配比分别加入1.2mol/L的盐酸溶液，密封，100℃水浴30min。冷却至室温，用2.4mol/L的KOH溶液调pH值至8.7±0.2，加入适量pH为8.7的KOH溶液将4份溶液体积均调至约12ml，室温结出微晶。4ml pH为8.7的KOH溶液洗两次，4ml蒸馏水洗两次。将固体转移到表面皿中30℃挥干，110℃烘烤去掉结晶水，称重。按1.3.2的方法测定吗啡的含量。

　　1.4.2 碱性条件下水解

　　1.4.2.1 考察反应温度（因素A）、反应时间（因素B）、配比（因素C）三个因素的影响

　　每个因素考察三个水平，即反应温度（80℃，90℃，100℃），反应时间（15min,30min,45min），海洛因盐酸盐与KOH的麻摩尔比（1:3.2,1:3.8,1:4.4）。选用L9（34）正交表设计实验，实验方案见表1。

　　1.4.2.2实验过程

　　将纯度88.5%的海洛因盐酸盐样品研成粉末，取9份（每份均400mg）分别置于15ml小烧杯中，按照表中实验条件加入0.6mol/L的KOH溶液，水浴加热。加热完毕后，冷却至室温。用1.2mol/L Hcl溶液调pH值至8.7±0.2，加入pH为8.7的KOH溶液使各份溶液均约为12ml，室温结出微晶。4ml pH为8.7的KOH溶液洗两次，4ml蒸馏水洗两次。将固体转移到表面皿中30℃挥干，110℃烘烤去掉结晶水，称重。按1.3.2的方法测定吗啡的含量。

　　表1  碱性条件下水解正交实验

　　因   素           水   平试 验 号    因         素    纯度（%）    产率（%）

　　A反应温度（℃）    B反应时间（min）    C*样品与KOH的摩尔比

　　1    1（80℃）    1(15min)    1(1:3.2)    44.9    45.2

　　2    1    2(30min）    2    56.6    52.2

　　3    1    3(45min)    3    87.1    88.6

　　4    2（90℃）    1    2(1:3.8)    53.5    52.4

　　5    2    2    3    81.8    74.2

　　6    2    3    1    67.1    67.0

　　7    3（100℃）    1    3(1:4.4)    69.9    61.3

　　8    3    2    1    76.8    75.0

　　9    3    3    2    93.8    91.9

　　K1（水平1三次产率之和）    186    158．9    187.2

　　（Ave.62.0）    （Ave.53.0）    (Ave.62.4)

　　K2（水平2三次产率之和）    193.6    201.4    196.5

　　(Ave.64.5)    (Ave.67.1)    (Ave.65.5)

　　K3（水平3三次产率之和）    228.2    247.5    224.1

　　(Ave.76.1)    (Ave.82.5)    (Ave.74.7)

　　补充1    100℃    73min    1:4.4    97.7    93.6

　　补充2    100℃    45min    1:4.4    98.2    93.4

　　补充3    100℃    45min    1:5    97.2    92.5

　　*KOH的摩尔数是以样品为海洛因盐酸盐考虑

　　2 结果和讨论

　　2.1 GC内标法吗啡定量的工作曲线

　　吗啡乙醇溶液浓度在0.20—1.20mg/ml范围内，其峰高比与浓度呈线性关系，线性回归方程为y=3.8451x-0.1562，相关系数大于0.9996。0.88mg/ml吗啡对照品五次平行测定的峰面积比（吗啡峰比内标峰）的标准偏差为0.0526，相对标准偏差为1.51%。

　　2.2 酸性条件下水解

　　酸性条件下水解，在四个不同酸度下，均获得了理想的结果，纯度为97.7—98.4%，产率为89.0—92.3%，结果见表2。考虑到实验误差，可以认为在选定的水解条件下，配比对产率影响很小。本实验虽未考虑温度和反应时间的影响，但是在选定的反应温度和时间条件下（即：反应温度100℃，时间30min），获得了良好的产率，已达到优化水解条件的目的。实践中根据需要，海洛因盐酸盐与盐酸1:2.0—1:6.0的配比都可以选用。从节约试剂和减少污染角度考虑，建议配比选择1:2.0。

　　表2  酸性条件下水解

　　序号    与盐酸配比*（mol比）    纯度（%）    产率（%）

　　1    1:2.0    98.2    89.0

　　2    1:3.0    98.4    91.1

　　3    1:4.5    97.8    92.3

　　4    1:6.0    97.7    90.4

　　*HCl的摩尔数是以样品为海洛因盐酸盐考虑

　　2.3 碱性条件下水解

　　碱性条件下水解结果见表1。通过正交实验果得出：温度升高有利于产率提高，因此建议反应温度为100℃；时间延长有利于产率提高，时间的三个水平中最佳的为45分钟，经补充实验确证，选定的条件下，延长反应时间产率并没提高，因此45分钟为建议的反应时间；配比的三个水平中配比为1:4.4（摩尔比）时产率最高，经补充实验确证，进一步增加碱的用量产率没有提高，因此1:4.4为建议的配比。综合三个因素考虑，可以推知A3B3C3组合（即100℃、45min、配比1:4.4）时，产率最高。经补充实验2验证，得到了98.2%的纯度和93.4%的产率。

　　2.4 酸性与碱性水解条件比较

　　酸性与碱性的最优水解条件比较，效果相近，均可以采用。但是实践中发现碱量过大的条件下，吗啡产率会有较大幅度降低，比较而言酸性条件更为宽泛，易于控制。

　　2.5 不同条件样品的水解

　　2.5.1 海洛因盐酸盐和海洛因游离碱

　　上文提到的配比都是针对海洛因盐酸盐考虑的。因为每分子的海洛因游离碱比海洛因盐酸盐少一分子的HCl，故对于游离碱来说，酸性条件水解配比建议选择为1:3.0，碱性条件水解配比应以1:3.4为宜。经实验验证，得到了90.1%的产率。无法判断是盐酸盐还是游离碱时，或二者郡存在时，可以选用酸性条件下水解，其配比建议为1:3.0。

　　2.5.2 中等纯度样品的水解

　　选650mg纯度为54.4%的海洛因游离碱样品进行酸性条件下的水解，配比为1:3.0，得到了85%的产率和95.9%纯度。

　　2.5.3 低纯度样品的提纯

　　为尽量减少海洛因样品中其它杂质对水解的干扰并获得较高纯度的吗啡，对于纯度低于50%的海洛因样品，应先进行提纯。可以根据杂质与主成分的溶解性差异选取合适的纯化方法，本次实验对2.56g纯度为20.4%的海洛因用15ml氯仿进行溶解、过滤并蒸干，使样品纯度提高到了76%，回收率为88%。还可以选用弱酸性水溶液(pH=6.5)溶解样品，过滤，调pH8.5结晶的办法提纯海洛因样品，经过实验，对2.1g纯度为13%的海洛因样品进行处理，得到了75%的纯度和92%的回收率。

　　2.5.4 小样品量的水解

　　常规样品的水解是使用40Omg的海洛因样品(纯度为88.5%)。采用上述碱性条件A3B3C3组合，对46mg海洛因样品(纯度为88.5%)进行水解，得到吗啡纯度为98.3%，产率79.2%。

　　2.5.5 吗啡的纯化

　　海洛因水解除了获得主产物吗啡外，其主要杂质是可待因，碱性条件下碱量偏少时还会产生O6-单乙酰吗啡。二者均可以用氯仿洗去，但O6-单乙酰吗啡更难洗，因此水解时酸或碱的用量不应低于文中建议的配比。其它杂质可以通过水洗，乙醚洗，氯仿洗或弱酸性条件下溶解、过滤、调pH8.7重结晶等方法去除，如咖啡因、非那西汀、扑热息痛等。

　　2.6 吗啡TMS衍生物的定量

　　经吗啡原体与吗啡TMS衍生物的GC定量比较可以得出，其衍生物的GC响应值更高。因此对于低浓度或微量的吗啡，使用衍生化方法可以提高其响应，这在GO/MS测定时尤为突出。

　　参考文献：

　　[1] 孙伟，张大明，汪聪慧.海洛因来源鉴定的新方法.中国司法鉴定，2001,3:32-35.

　　[2] Besacier F,Guilluy R，Brazier JL，et al.Isotopic analysis of l3C as a tool for comparison and origin assignment of seized heroin samples.J Forensic Sci,1997,42(3):429-433.

　　[3] Ehleringer JR，Cooper DA,Lott MJ，et al.Geo-locatlon of heroin and cocaine by stable isotope stable isotope ratios.Forensic Sci Int,1999,106:27-35.