112 調查局特考三等 化學鑑識組 儀器分析 考古題詳解

核心觀念

本題考查有機化合物的紫外－可見光吸收原理、Beer–Lambert 定律，以及利用標準品建立分光光度法檢量線。

Beer–Lambert 定律為：

其中：

• $A$：吸光度
• $\varepsilon$：莫耳吸光係數
• $b$：光徑長度，通常為 $1\ \mathrm{cm}$
• $c$：溶液濃度

當測定波長、溶劑、光徑及溫度固定，且濃度位於線性範圍內時，吸光度 $A$ 與濃度 $c$ 成正比，可據此建立標準曲線。

一、由結構推論 UV-Vis Spectrum

Flurazepam 與 Oxazepam 均具有苯二氮平類的共同發色團，結構中包括：

1. 苯環及其他芳香環，具有芳香族 $\pi$ 電子。
2. 苯二氮平環內的共軛系統。
3. 羰基 $C=O$。
4. 亞胺或相關共軛鍵結 $C=N$。
5. 氮、氧等具有孤電子對的異原子。

因此，其主要電子躍遷包括：

• 芳香環及共軛系統的 $\pi\rightarrow\pi^*$ 躍遷，通常位於較短波長區，吸收強度較大。
• 羰基及含氮官能基的 $n\rightarrow\pi^*$ 躍遷，通常位於較長波長區，吸收強度較弱。

兩者均預期在約 $200\sim250\ \mathrm{nm}$ 有較強吸收帶，並在約 $270\sim350\ \mathrm{nm}$ 出現較弱、較寬的吸收帶。實際 $\lambda_{\max}$ 會受到溶劑、pH、濃度、離子化狀態及儀器狹縫寬度影響，因此不能只由結構式精確指定單一波長，必須先以標準品進行全波長掃描。

Flurazepam 具有含氮側鏈，其脂溶性較高，$\log P=3.8$；Oxazepam 具有羥基，且 $\log P=2.24$，極性較高。兩者的取代基不同，會改變共軛系統的電子效應及溶解性，因此兩者的吸收峰位置與吸收強度不必完全相同。

二、實驗溶液與標準品配製

建議分別對 Flurazepam 與 Oxazepam 建立檢量線。

1. 分別精確秤取乾燥標準品，配製已知濃度的標準儲備液，例如：

2. 依溶解度選擇適當溶劑。可先以少量 methanol 或 acetonitrile 溶解，再以相同溶劑或適當緩衝液定容。

3. 由儲備液配製至少 $5$ 個不同濃度，例如：

實際濃度範圍應先用預試驗確認，使吸光度大致落在 $0.1\sim1.0$ 的線性工作範圍內。

4. 所有標準液必須使用相同溶劑比例，避免因溶劑組成不同而造成光譜或基線變化。

5. 以相同溶劑作為空白液，扣除溶劑及比色皿本身的背景吸收。

三、測定波長的選擇

使用 quartz cuvette，先對中間濃度的標準液進行 $200\sim400\ \mathrm{nm}$ 掃描，取得完整 UV-Vis 光譜。

選擇波長時應符合：

1. 位於分析物的吸收峰 $\lambda_{\max}$。
2. 吸光度對濃度具有良好線性。
3. 溶劑在該波長的吸收已足夠低。
4. 標準品與實際樣品中的其他成分在該波長干擾較小。
5. 若短波長區吸收過強或溶劑截止波長造成干擾，應選擇較長波長的吸收峰。

核心觀念

免疫螢光法（immunoassay）是利用抗原與抗體的專一性結合，偵測檢體中的毒藥物或其代謝物。臨床毒物篩檢常採用競爭型免疫分析：檢體中的藥物與帶有螢光標記的藥物競爭有限量的抗體，藉由螢光訊號變化推估藥物濃度。

免疫螢光法不等同於直接測量藥物本身的紫外或可見光吸收；螢光標記提供可量測訊號，抗體則提供辨識目標物的選擇性。

（一）方法原理

1. 抗原與抗體的專一性結合 抗體可與特定藥物或其結構相近的化合物結合。藥物分子通常較小，作為抗原的能力有限；免疫分析可使用藥物與載體蛋白形成的抗原來製備抗體。臨床檢測時，檢體中的游離藥物即為待測抗原。

2. 競爭結合 將檢體與定量的抗體、螢光標記藥物混合。檢體中的未標記藥物與螢光標記藥物競爭抗體上的結合位置：

$\text{抗體}+\text{檢體藥物}\rightleftharpoons\text{抗體－檢體藥物}$

$\text{抗體}+\text{螢光標記藥物}\rightleftharpoons\text{抗體－螢光標記藥物}$

檢體藥物濃度愈高，能結合螢光標記藥物的抗體愈少。

3. 量測螢光訊號 以適當波長的激發光照射螢光標記物，標記物吸收光能後再放出較長波長的螢光。儀器量測螢光強度，並依已知濃度標準品建立校正曲線，換算檢體中的藥物濃度。

在此類競爭型設計中，檢體藥物濃度與螢光訊號通常呈反向關係：藥物愈多，螢光標記物與抗體結合愈少，測得的螢光訊號也愈低。實際訊號方向仍取決於試劑與儀器設計。

4. 篩檢與確認的區別 免疫分析適合快速篩檢，但抗體可能與結構相似的藥物或代謝物交叉反應，造成非特異性反應。陽性篩檢結果通常須以較具鑑別力的方法確認，例如氣相層析－質譜法或液相層析－串聯質譜法。

（二）與單純 UV-Vis Spectrophotometry 的比較

核心觀念

本題考查以化合物的脂水分配係數 $\log P$ 推論液相層析的保留趨勢，並據此選擇管柱及設計沖提梯度。

$\log P$ 是化合物在正辛醇與水兩相間分配係數的對數；數值越大，通常代表化合物越疏水、越親脂。在逆相液相層析中，固定相為非極性，移動相以水和有機溶劑組成。疏水性較強的化合物與非極性固定相作用較強，通常保留較久；提高移動相中有機溶劑比例，則能增強沖提能力，使分析物較快流出。

解題方法

兩個化合物的 $\log P$ 分別為：

• Flurazepam：$\log P=3.8$
• Oxazepam：$\log P=2.24$

Flurazepam 的 $\log P$ 較大，因此較疏水，在逆相管柱上預期保留較久；Oxazepam 較不疏水，預期先流出。依此保留順序，選擇適合逆相分離的非極性管柱，並以低至高的乙腈比例進行梯度沖提。

（一）選擇適當的分離管柱

選用逆相 C18 管柱（ODS，十八烷基矽烷鍵結相）。C18 固定相具疏水性，適合利用兩化合物疏水性差異進行分離。

預期保留順序為：

（二）以乙腈與水設計 10 分鐘梯度

核心觀念

本題考查液相層析質譜法（LC–MS）的分析流程，以及它與免疫螢光法在分離、辨識、定量與干擾來源上的差異。題目未指定待測物與檢體，以下以法醫毒物分析中檢測血液或尿液內藥物及其代謝物為例說明。

LC–MS 是將液相層析（LC）的分離能力，與質譜（MS）依離子質荷比分析的能力結合。典型流程為：檢體前處理 → 液相層析分離 → 離子化 → 質譜分析 → 定性與定量。

（一）液相層析質譜法原理

1. 檢體前處理

依待測物性質，先以蛋白質沉澱、液液萃取或固相萃取等方式處理檢體，去除蛋白質、鹽類及其他基質成分，並濃縮待測物。前處理會影響回收率、檢測極限及基質效應。

2. 液相層析分離

將處理後檢體注入液相層析儀，由流動相帶過填充固定相的管柱。待測物因極性、疏水性及與固定相的作用不同，而有不同滯留時間，依序流出。

液相層析的作用是先把混合物中的成分分開，降低共流出物對質譜判讀的干擾。常見反相層析使用非極性固定相與水相、有機相組成的流動相；調整流動相比例可改變分析物的滯留與分離情形。

3. 離子化

流出物進入質譜儀前須轉為氣相離子。液相層析質譜常用電噴灑游離法（ESI），適合極性、熱不穩定或較大型分子；也可使用大氣壓化學游離法（APCI），適用於部分較不極性且較易揮發的化合物。

在正離子模式下，分析物常形成 $[M+H]^+$；在負離子模式下，常形成 $[M-H]^-$。離子化模式及加合離子形式會影響訊號強度，須依分析物特性選擇。

4. 質量分析與定性

質譜儀先依離子的質荷比 $m/z$ 分析離子。若使用串聯質譜（MS/MS），第一質量分析器選出母離子，碰撞誘發解離後產生子離子，再由第二質量分析器分析其 $m/z$。利用母離子、子離子及液相層析滯留時間等資訊，可提高辨識專一性。

三重四極桿質譜常以多重反應監測（MRM）模式分析，設定特定的母離子至子離子轉換。待測物的定性通常需符合預先設定的離子轉換及滯留時間判準，不能只憑單一訊號峰判定。

5. 定量

將待測物的離子訊號與標準品或內標準品比較，可求得檢體濃度。常用同位素標記內標準品，校正萃取損失、進樣差異及部分基質效應。定量時須建立校正曲線，並確認分析方法的線性、準確度、精密度及定量極限。

（二）與免疫螢光法的差異及各方法可能導致的問題

核心觀念

本題在考「分析結果是否足以支持所出具的報告」，以及如何用客觀證據證明分析方法適合預定用途。儀器讀值本身不等於可靠結論；檢體採集與保存、前處理、儀器狀態、校正、分析方法、品質管制、結果判讀及報告表達，都會影響最終結果。

方法可靠性應以「適用目的」為準：例如鑑識分析要能辨識目標物、排除干擾，定量時還須有足夠的準確度、精密度與測量範圍。新建立或重大變更的方法應進行方法確效；採用已確效的標準方法時，實驗室仍須確認自己具備執行能力，稱為方法查證。實驗室品質管理可參照 ISO/IEC 17025 的能力與結果品質要求。

發出報告時應考量的因素

1. 檢體與分析範圍：確認檢體來源、代表性、封緘與保管紀錄、保存條件及檢體量；明確界定待測物、基質、濃度範圍及檢測目的。鑑識案件尤須維持檢體識別與移轉紀錄，避免污染、混淆或證物鏈中斷。
2. 方法與儀器狀態：確認所用方法適用於該基質及目的；儀器已依程序維護、校正，使用標準品與試劑仍在有效狀態，分析人員具備資格。
3. 校正與品質管制：確認校正曲線涵蓋樣品濃度，空白、查核標準、控制樣品及平行樣品結果符合預設接受標準。若品質管制失敗，應調查並處理受影響的批次，不可逕行出具結果。
4. 結果判讀與限制：確認數據處於方法的有效工作範圍，辨識干擾、基質效應及異常訊號；定量結果應評估測量不確定度。低於定量極限的結果，不宜表述為具有同等定量可信度的數值。
5. 報告內容與表述：清楚記載檢體與方法識別、結果與單位、必要的檢測限或定量極限、適用範圍及重要限制；區分「未檢出」與「未存在」，避免將檢測能力以外的結論寫成確定事實。

解題方法：以方法確效證明可靠性

依序設定用途與要求、設計試驗、評估性能、建立日常管制。各性能指標須事先訂定接受標準，並以實際檢體基質與完整分析流程評估。

1. 專一性／選擇性

確認方法能辨識目標分析物，且基質成分、類似物、異構物、代謝物或其他共存物不會造成錯誤訊號或影響定量。可分析空白基質、添加干擾物的檢體，並以另一種具原理差異的方法或確認離子／光譜特徵交叉確認。

鑑識分析的身分判定，不能只依賴單一可能受干擾的訊號；應採用足以區辨目標物的特徵及確認程序。

2. 正確度與精密度

正確度描述測量結果與參考值的接近程度；可用具認證參考物質、已知濃度樣品或添加回收試驗評估。回收率可表示為：

精密度描述重複測量結果彼此的接近程度。可在相同條件下重複分析評估重複性，並改變日期、分析人員或儀器等條件評估中間精密度；跨實驗室比較則可評估再現性。常用標準差與相對標準偏差表示：