M. Triquigneaux, B. Tuccio, R. Lauricella et L. Charles Laboratoire Chimie Provence, UMR 6264,...

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M. Triquigneaux, B. Tuccio, R. Lauricella et L. Charles

Laboratoire Chimie Provence, UMR 6264, Equipe Spectrométries Appliquées à la Chimie Structurale, Campus de St Jérôme, 13397 Marseille cedex 20.

EPR/MS combination:

Mechanism elucidation applied

to thiol compounds

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Electronic Paramagnetic Resonance

Specificity paramagnetic species only

Sensitivity concentration 10-7-10-8 mol/L

Structure g factor, hyperfine coupling constants…

R1 N

O

R2

Nitroxide

EPR/MS Combination

1

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How to access the global structure of nitroxide ?

EPR/MS Combination

aN ~ 15.5 G

aH ~ 1.8 GN

O

CH

NH2

NH

O

O

HN

HN

NH

NH2

O

OH

N

O

CH

OHaN aH

2

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EPR/MS Combination

Mass spectrometry

Detection of nitroxide radical species

Detection of derived redox species

Nitroxide Oxoammonium Hydroxylamine

m/z m/z – 1 m/z + 1

Tuccio B., Lauricella R., Charles L., Int. J. Mass Spec., 252 (2006), 47-53.

El Hassan I., Charles L., Lauricella R., Tuccio B., New J. Chem., 32 (2008), 680-688.

H+

R1 N

O

R2 R1 N+

O

R2 R1 N

OH

R2+2

H+

3

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Glutathione

Aim of the study: reactivity of glutathione toward MNP

O

HO

NH2

O

NH

O

HN

O

OH

SH

R.

antioxidant

physiological substrate

toxic by-products

S-transferase MNPxenobiotics

N

O

?

MNP

4

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1) Glutathione MNP

2) Oxidant

S-adduct

O

HO

NH2

O

NH

O

HN

O

OH

S

NO

aN = 18.2 G

EPR Study

Experimental conditions

5

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1) Glutathione MNP Oxidant

2) Photo-irradiation

EPR Study

O-adduct

NO O

O

HO

NH2

O

NH

O

HN

O

OH

S

NOO

aN = 27.1 G

Experimental conditions

6

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No Detection of S- and O-adducts as nitroxides

Detection of derived redox species

MS Study

S-adduct

O-adduct

m/z 393.1 m/z 407.1

m/z 409.1

ESI-MS in negative mode

GS

NOCH3

- H

-- H

-

GNSHO

- H

-

GSN

OHO

7

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MS/MS Study

S-adductESI-MS/MS in negative mode

128.1143.1

179.1210.1

254.1

272.1

393.1

25 eV393.1

m/z

Glutathione product ions

Dieckhaus C., Fernandez-Metzler C., King R., Krolikowski P., Baillie T., Chem. Res. Toxicol., 18 (2005), 630-638.

O

HO

NH2

O

NH

O

HN

O

OH

S

NOH

- H

-

O

HO

NH2

O

NH

O

HN

O

OH

S

NOH

- H

-

8

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MS/MS Study

O-adduct

ESI-MS/MS in negative mode

128.1143.1

179.1210.1

254.1

272.1

409.1 20 eV409.1Glutathione product ions

321.1304.1

m/z

- H-

O

HO

NH2

O

NH

O

HN

O

OH

S

NOHO

- H-

O

HO

NH2

O

NH

O

HN

O

OH

S

NOHO

9

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MS/MS Study

m/z 409.1

m/z 409.1

m/z 321.1

m/z 304.1

N

OH

-

N

OH

-

OH

O

HO

NH2

O

NH

O

HN

O

OH

S

NOHO

- H

-

-

O

HO

NH2

O

NH

O

HN

O

OH

S

O- H

-- H

O

HO

NH2

O

NH

O

HN

O

OH

S

O

-- H

O

HO

NH2

O

NH

O

HN

O

OH

S

NOHO

H

-- H

O

HO

NH2

O

NH

O

HN

O

OH

S

10

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MS/MS Study

Methylated product of S-adduct

ESI-MS/MS in negative mode

128

143254

Glutathione product ions

m/z 407.1 m/z 272.1

-- H

O

HO

NH2

O

NH

O

HN

O

OH

S

NOCH3

-- H

O

HO

NH2

O

NH

O

HN

O

OH

S

NOCH3 -

- HO

HO

NH2

O

NH

O

HN

O

OH

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Inverted spin trapping

Forrester-Hepburn

-NO + NuH -N(OH)-Nu -N(O .) -Nuoxidation

-NO -.+NO -N(O.)-Nu oxidation

NuH

Detection of reaction intermediates

Distinct experimental conditions

Mechanism elucidation

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Mechanism elucidation

Forrester-Hepburn

Inverted spin trapping

MS RPE

N

O

N

OH

SG N

O

SGGSH oxidation

N+

O

N

O

OSGoxidation

h

GSH

GSOH

oxidation

S-adduct

O-adduct13

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MNP/GSH/oxidant Stable S-adduct

New O-adduct

Derivatization methylated product

Detailed reactivity of glutathione toward MNP

EPR/MS Structural characterization

Mechanism elucidation

Efficient method for radical study

Conclusion

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SACS teamProvence University,Laboratory LCP,Marseille

Spectropole FEDER OBJ2142-3341

Organization committee SMAP 2009

Acknowledgments