福岡県保健環境研究所年報第44号，66－71，2017

原著
液体クロマトグラフ-飛行時間型質量分析計(LC/Q-TOF/MS)を用いた
危険ドラッグのフラグメンテーション解析
小木曽俊孝・新谷依子・堀就英・梶原淳睦
危険ドラッグに起因する死傷事件・事故が大きな社会問題となって以来、撲滅に向けた様々な取り組みがなされているが、終息していないのが現状である。本研究ではLC/Q-TOF/MSを用いて様々な薬物成分を測定可能な分析法の開発とフラグメントイオン解析による構造推定を行うために、化合物の系統ごとにフラグメンテーションの傾向の解析を行った。その結果、危険ドラッグの分析法として有用な機器分析条件を確立し、精密質量を指標として用いることで同定精度を向上することができた。
また、フラグメンテーションの傾向を多数見いだし、フラグメントイオン解析による構造推定を行う上で重要な知見が得られた。
［キーワード：危険ドラッグ、LC/Q-TOF/MS、フラグメンテーション］
１

果の確定には標準品との照合が必須であり、大部分の標準はじめに危険ドラックはかつて合法ドラッグなどと呼ばれ、使用品が入手困難な危険ドラッグの分析では同定が困難な状の手軽さや入手の容易さから乱用が広まったとされてい況が多々予測され、検査に膨大な時間を要するという課題る。日本においては 1995 年頃から危険ドラッグの販売ががある。

確認され、薬物の規制と新たな薬物の出現を繰り返す「イ福岡県では2014年に「福岡県薬物の濫用防止に関する条タチごっこ」の状態が続いてきた。特に、ハーブ系の危険例」を制定し、県内に流通するドラッグ製品の調査を行う

ドラッグが出現以降、製品に含有される成分は多様化し、とともに、分析・解析法の開発を行っている。本研究では危険ドラッグに起因する死傷事件・事故が大きな社会問題

LC/Q-TOF/MSを用いた危険ドラッグの測定条件の開発をとなった。以来、撲滅に向けた様々な取り組みがなされて行った。また、標準品を所有していない化合物や未知化合いる。政府による「危険ドラッグの乱用の根絶のための緊物の構造をLC/Q-TOF/MSで測定した精密質量とマススペ

1)急対策」 では、販売店舗の一斉摘発等が行われ、2015 年

クトルから推定するための基礎的な知見として、現在所有

7 月にはこれまでに確認されていたすべての販売店舗をなしている標準品を測定し、5種類の系統の危険ドラッグにくすことに成功している 2)。指定薬物の成分に対する法規ついてフラグメンテーションの傾向を解析したので報告

制では、個別の成分において指定の迅速化がなされ、さらする。にカチノン類及び合成カンナビノイドに対して合計 3 回の包括指定がなされた。
これにより、2017 年 7 月現在 2366

２種類の化合物が規制対象となっている 3)。

研究方法

２・１

標準品及び試薬

これらの対策により、危険ドラッグに関連する事件・事危険ドラッグの標準品は全てCayman製を使用し、指定故は減少したが、デリバリー販売や密輸などにより検挙者薬物及びその類似物質を含め合計411種類を用いた。標準4)は未だに多いのが現状である 。また、ガス状の新たなカ品はメタノールに溶解し、1 μg/mLに調製したものを測定

テゴリーの薬物の出現や合成キットなど新たな販売手法に用いた。メタノール(LC-MS用)、アセトニトリル(LC-MSも確認され、継続的な対応が必要となっている。

用)、蒸留水(LC-MS用)は関東化学製を用いた。1.0 Mギ酸

危険ドラッグの検査において、質量分析装置を用いた方法は微量の試料かつ複雑な夾雑成分を含んだ状態で分析アンモニウム溶液(高速液体クロマトグラフ用)、ギ酸(LC-MS用)は和光純薬製を用いた。

が可能な方法として広く用いられている。一方で、測定結２・２
福岡県保健環境研究所 （〒818-0135 太宰府市大字向佐野 39）
WEB 公開資料:付表 1
http://www.fihes.pref.fukuoka.jp/~kikaku/Reports/Re
port44/pdf/np44paper02_appendix01.pdf-66-

装置及び測定条件

測定 装置 は Agilent 6540 Accurate-Mass Q-TOF/Agilent

表１
カラムカラム温度
移動相
グラジエント

流量
注入量
イオン化法
乾燥ガス温度乾燥ガス流量ネブライザガス
シースガス温度
シースガス流量
キャピラリー電圧

LC/Q-TOF/MS の分析条件： Atlantis T3, 3 μm, 2.1×75 mm (Waters 製)： 40℃
A：10 mM ギ酸アンモニウム溶液(pH 3)：
B：アセトニトリル： 時間(min)
A (%)
B (%)
09552.595
5200100
22.50100： 0.2 mL/min： 1 μL： ESI 法(ポジティブモード)： 300℃： 10 L/min： 50 psig： 400℃： 12 L/min： 4000 V(Intensity)
4000000
3500000
3000000
2500000
2000000
1500000
1000000
500000005

図11025 (min)2015

AB-FUBINACA のクロマトグラム(TIC)

ような分子量の差が小さい薬物成分同士であっても、標準品と照合することなく、LC/Q-TOF/MS で測定するのみで候補を絞ることが可能であることを示しており、危険ドラッグ分析にきわめて有効な方法と考えられた。

1290 Infinity LCを使用し、表1の条件で測定を行った。
２・３

O

フラグメンテーションの傾向解析

LC/Q-TOF/MSを用いて測定した指定薬物及びその類似F

質量誤差
78 ppm

物質411種類の中から5系統(カチノン類：94化合物、合成HN

質量誤差92 ppm4-Fluoro pentedrone
C12H16FNO
210.1289

カンナビノイド：211化合物、トリプタミン類：20化合物、フェネチルアミン類：32化合物、フェンタニル類：13化合物)に分類される化合物について、系統ごとにフラグメンOMe
NH2Oテーションの傾向を解析した。

O３OMe

質量誤差
170 ppm

結果及び考察３・１

NH2MMDA-2
C11H15NO3
210.1125

LC/Q-TOF/MSを用いた分析法の開発及び精密質量を用いた化合物の識別

OMe

2C-E
C12H19NO2210.1482

図 2 精密質量による化合物の識別例調製した各種標準溶液を用いて、UPLC カラム、グラジエント条件等を検討し表 1 に示す条件を設定した。この条
件を用いて物性・構造等が異なる様々な化合物(合計 411３・２種類)を測定した結果、全ての化合物についてテーリング

３・２・１

フラグメンテーションの傾向解析
カチノン類のフラグメンテーション解析などは見られず良好に検出可能であり、危険ドラッグの分カチノン類は指定薬物の物質数の 50%以上を占める主析法として有用であると考えられた。図 1 には代表的な合要な化合物群である。94 種類のカチノン類についてフラ成カンナビノイドである AB-FUBINACA の分析例を示しグメンテーションを解析した結果、図 3 に示すカルボニルた。付表 1 には本分析法で測定した 411 物質の化合物名、基の α 位及び、窒素原子の α 位で開裂した 3 種類のフラグ保持時間、精密質量等の測定結果を示した。(付表 1 は当メントイオン(Fragment 1~3)が強い強度で検出されやすい所 HP に掲載)ことが分かった。また、構造にピロリジン環を含む化合物

LC/Q-TOF/MS を用いる分析上の利点として化合物の精の場合には、コリジョン電圧を上げるに従ってピロリジン密質量を測定可能であることが挙げられる。指定薬物の物環に相当する Fragment 4 が検出され、Fragment 2 の構造を質数は包括指定等により増加し、分子量の差がきわめて小推定する上で重要な所見と考えられた。

さい化合物の組み合わせが多数存在し同定を困難とする

図 4 には測定・解析の例として 4-methoxy PV9 の結果を要因となっている。この課題に対して、精密質量を指標と示した。マススペクトルがこれまでに見いだしたフラグメする分析が有効な手段となるか確認を行った。各標準品をンテーションの傾向と一致しており(図 5)、検出されたフ測定した結果、理論値と測定値の誤差は一部の化合物を除ラグメントイオンの精密質量も理論値と高い精度で一致いて概ね 10 ppm 未満であった。この結果は、図 2 に示すした(表 2)。また、Fragment D の強度変化を図 6 に示した。

-67-

Fragment 4Fragment 3R3NO
R1(Intensity)
7000
6000
5000

R4R24000
3000

Fragment 12000

Fragment 21000
020V10V

図 3 カチノン類のフラグメンテーション

30V

図 6 コリジョン電圧変化による Fragment D(ピロリジン環)由来のフラグメントイオンの強度変化

Fragment D

Fragment C

ものである。これらの化合物についてフラグメンテーショ

ONンを解析した結果、カルボニル基の両端の α 位で開裂が起こり、Fragment 5~7 が検出されやすいことが明らかとなっMeOた(図 7)。

Fragment A
Fragment B

Fragment 7

Fragment 6

図 4 4-methoxy PV9 のフラグメンテーション解析
OM+H304.2275

NR1Fragment C233.1537

Fragment B
168.1747

Fragment 5

図 7 カンナビノイド類のフラグメンテーション①Fragment A135.0440

130R2150170190210230250270

一方で、図 8-A のようにセグメントとしてインダゾール

310 (m/z)

290

誘導体を含む化合物は Fragment 8、フェニル基誘導体を含む化合物(図 8-B)は Fragment 9、ベンジル基誘導体を含む
図 5 4-methoxy PV9 のマススペクトル化合物(図 8-C)は Fragment 10 及び 11、アダマンチル基を含む化合物(図 8-D)は Fragment 12 がそれぞれ検出されや

表 2 4-methoxy PV9 のフラグメントイオンの精密質量
組成式
M+H[C19H29NO2]+Hすいことが明らかとなった。これらの結果から、セグメン
トの違いにより開裂しやすい部位及び検出されやすいフ精密質量ラグメントイオンに異なる傾向が見られた。

理論値

測定値

304.2271304.2275

また、インドール骨格及びインダゾール骨格の窒素原子

Fragment A

C8H7O2135.0446135.0440に結合する置換基が図 9 に示すフルオロベンジル、N-メチ

Fragment B

C11H22N

168.1752

168.1747

ルピペリジン、モルホリン、N-メチルアゼパンの場合は特Fragment C

C15H21O2

233.1542233.1537に開裂しやすく、窒素原子の α 位で開裂したフラグメント

Fragment D

C4H8N

70.0657

70.0653

イオンが検出されやすいことがわかった。
図 10 には測定・解析例として FUB-JWH-018 の結果を示

３・２・２

合成カンナビノイドのフラグメンテーショした。検出されたマススペクトルのフラグメンテーションの傾向(図 11)、フラグメントイオンの精密質量共に高い精ン
指定薬物に指定されている合成カンナビノイドはイン度で一致することが確認できた(表 3)。また、インドールドール誘導体、カルボニル基、ナフタレン誘導体の 3 つの置換基由来のフラグメントイオンも強い強度で検出されセグメント(分子内の部分的構造)からなる化合物が主要なた。

-68-表 3 FUB-JWH-018 のフラグメントイオンの精密質量BA

精密質量

組成式

Fragment 8

理論値

OON N
R1R2N
R1R2Fragment 9

測定値

M+H

[C26H18FNO]+H

380.1445

380.1452

Fragment E

C11H7O

155.0497

155.0495

Fragment F

C16H11FNO

252.0825

252.0820

Fragment G

C10H7

127.0548

127.0542

Fragment H

C7H6F

109.0454

109.0451

DC
Fragment 10O

３・２・３

Fragment 12

Fragment 11

トリプタミン類のフラグメンテーション

トリプタミン類のフラグメンテーションを解析した結果、窒素原子の α 位及び β 位で開裂し Fragment 13 及び 14OR2が検出されやすいことがわかった(図 12)。また、インドーN
R1N
R1

ル骨格の 4 位または 5 位に置換基として水酸基、メトキシ基、アセチル基が置換してもフラグメンテーションの傾向

図 8 カンナビノイド類のフラグメンテーション②R2N R3Fragment 13NNFに違いは見られなかった。

N
Fragment 14R1O

図 9 フラグメントイオンが検出されやすいインドール及NH

びインダゾール置換基

図 12 トリプタミン類のフラグメンテーション

Fragment F

Fragment G

MiPT の結果を示した。

O

Fragment H

図 13、図 14 及び表 4 には測定・解析例として 4-hydroxyN

N

Fragment IF

OH
Fragment J

Fragment E

NH

図 10 FUB-JWH-018 のフラグメンテーション解析

図 13 4-hydroxy MiPT のフラグメンテーション解析
Fragment E
155.0495

Fragment J86.0967
M+H
380.1452
Fragment H
109.0451

M+H
233.1649

Fragment G127.0542
Fragment F
252.0820

100

150200250

Fragment I
160.0755
300350400 (m/z)

80

100120140160

180200220

図 11 FUB-JWH-018 のマススペクトル
図 14 4-hydroxy MiPT のマススペクトル-69-240 (m/z)

表 4 4-hydroxy MiPT のフラグメントイオンの精密質量表 5 25E-NBOMe のフラグメントイオンの精密質量

精密質量

組成式

理論値

精密質量

組成式

測定値

理論値

測定値

M+H

C14H20N2O

233.1648

233.1649

M+H[C20H27NO3]+H

330.2064

330.2067

Fragment I

C10H10NO

160.0762

160.0755

Fragment K

C12H17O2

193.1229

193.1226

Fragment J

C5H12N

86.0970

86.0967

Fragment L

C8H9O

121.0653

121.0653

３・２・４

フェネチルアミン類のフラグメンテーショにフェネチルピペリジン骨格を含んでいる。フラグメンテーションを解析した結果、二つ存在する窒素原子のそれぞン解析
フェネチルアミン類は図 15 に示すように大きく 2 種類の構造が存在する。フラグメンテーション解析を行った結れのα位で開裂し、フェネチルピペリジン骨格に由来する
Fragment 18及び19が検出されやすいことがわかった。

果、どちらの構造においても窒素原子の α 位で開裂し、Fragment 15 及び 16 または Fragment 17 が検出されやすい

Fragment 18

ことがわかった。
図 16、
図 17 及び表 5 には測定・解析例として 25E-NBOMe

NOの結果を示した。
R1

N

Fragment 17

Fragment 15
HN

Fragment 19

R2R1NH2

図18 フェンタニル類のフラグメンテーション

R1

図 19、図 20 及び表 6 には測定・解析例として Ocfentanil

Fragment 16

図 15 フェネチルアミン類のフラグメンテーションの結果を示した。

Fragment K
OMe

Fragment M

HNON

Fragment L

OMeNOOMeF

図 16 25E-NBOMe のフラグメンテーション解析

Fragment N

図19 Ocfentanilのフラグメンテーション解析

Fragment L
121.0653

M+H
371.2135

Fragment K
193.1226

100

150

200

Fragment M
188.1439

M+H
330.2067

250

300

Fragment N
105.0705

350 (m/z)

100150

図 17 25E-NBOMe のマススペクトル
３・２・５

200

250

300

350

400 (m/z)

図20 Ocfentanilのマススペクトル

フェンタニル類のフラグメンテーション解４析

まとめ

本研究ではLC/Q-TOF/MSを用いた分析法の開発及び危
フェンタニル類は図 18 に示す構造をしており、分子内-70-

違いがほとんど無く、質量分析装置のみによる同定は非常表6 Ocfentanilのフラグメントイオンの精密質量に困難であると考えられた。このため、信頼性の高い分析

精密質量組成式

理論値

測定値

結果とするためにはNMRなどの分光分析装置の併用が必

M+H[C22H27FN2O2]+H

371.2129

371.2135須であると考えられた。今後もさらなるデータの蓄積を行

Fragment M

C13H18N

188.1439

188.1439

うことで精度の高い分析及び構造推定が可能となると考Fragment N

C8H9105.0704

105.0705

えられた。

険ドラッグの系統ごとにフラグメンテーションの傾向に文献ついて解析を行った。分析法の開発では、様々な性質の化

1) 厚 生 労 働 省 ： 薬 物 乱 用 対 策 ，合物を測定可能な機器分析条件を設定し、実際の危険ドラ(http://www.mhlw.go.jp/stf/seisakunitsuite/bunya/kenkou_ir

ッグ分析に適用可能な分析法を確立した。また、精密質量

you/iyakuhin/yakubutsuranyou_taisaku/index.html)を用いることで同定精度を大幅に向上することができた。

2) 厚 生 労 働 省 ： 危 険 ド ラ ッ グ 販 売 店 舗 数 の 推 移 ，フラグメンテーションの傾向解析では5種類(カチノン類、(http://www.mhlw.go.jp/seisakunitsuite/bunya/kenkou_iryou

合成カンナビノイド、トリプタミン類、フェネチルアミン/iyakuhin/yakubuturanyou/oshirase/20150819-1-03.html)類、フェンタニル類)の化合物群について検討した。その

3) 厚 生 労 働 省 ： 薬 物 乱 用 防 止 に 関 す る 情 報 ，

結果、化合物の系統ごとに開裂しやすい部位や検出されや(http://www.mhlw.go.jp/stf/seisakunitsuite/bunya/kenkou_iryo

すいフラグメントイオンに関して多くの知見を得た。これ

u/iyakuhin/yakubuturanyou/index.html)

らの知見は、マススペクトルから構造推定を行う上で重要

4) 警察庁刑事局組織犯罪対策部 薬物銃器対策課：平成28な基礎情報になると考えられた。一方で、特に位置異性体

年度上半期における薬物・銃器情勢 暫定値の構造推定については保持時間、フラグメンテーションに（英文要旨）Development of high-performance liquid chromatography-time-of-flight mass
spectrometry (LC/Q-TOF/MS) screening method for illegal drugs
Toshitaka KOGISO, Yoriko SHINTANI, Tsuguhide HORI and Jumboku KAJIWARA
Fukuoka Institute of Health and Environmental Sciences,
Mukaizano 39, Dazaifu, Fukuoka 818-0135, Japan
Serious accidents caused by illegal drug use have become a major social problem. Consequently, various efforts to eradicate theiruse have been made, but their use is still prevalent. In this study, we developed a high-performance liquid chromatographytime-of-flight mass spectrometry(LC/Q-TOF/MS) method for screening illegal drugs, and investigated structure estimation byfragment ion analysis. The method was useful for drug screening, and the exact mass could be used to improve the identification
accuracy. Franmentation patterns were identified and could be used to estimate a structure.
[Key words ; Illegal drug , LC/Q-TOF/MS , Fragmentation]-71-