Étude par RPE résolue en temps et en spin trapping détecté par spectrométrie de masse de mécanismes radicalaires dans la photochimie des pyrimidines et des nitroaromatiques

Experimental characterization of some radical mechanisms in the photochemistry of pyrimidines and of aromatic intro compounds : a time resolved EPR study completed by mass spectroscopy detected spin trapping experiments.

• Auteur / Autrice : Vincent Maurel
• Direction : Jacques Gaillard, Serge Gambarelli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Grenoble 1

Résumé

Cet ouvrage décrit l'étude expérimentale de radicaux libres d'intérêt biologique en solution et à température ambiante. Les mécanismes explorés concernent : d'une part la dégradation photochimique du matériel génétique, plus précisément la photochimie radicalaire de dérives des pyrimidines en UV-C en solutions aqueuse et organique. D'autre part le mode d'action de certains précurseurs photochimiques de substances bioactives, en particulier la photoréduction des composés nitroaromatiques. Les radicaux libres impliqués dans ces mécanismes ont une durée de vie très courte (de l'ordre de la microseconde). Pour les observer, nous avons mis au point un montage de RPE résolue en temps ou les radicaux sont produits in situ par un laser impulsionnel (5NS) et dont la résolution temporelle est de 100 NS. Les radicaux observés mettent en évidence la compétition de mécanismes d'échange d'électron et d'échange d'hydrogène dans la photoréduction des nitroaromatiques. L'interprétation des spectres a été confirmée par des calculs DFT des couplages hyperfins. Le même type de compétition a été observé lors de la photolyse des pyrimidines en solution dans l'éthylène glycol. En outre, les radicaux créés par ionisation biphotonique de dérivés de l'uracile en solution aqueuse ont été identifiés pour la première fois par RPE. L'étude de la photochimie des dérivés de l'uracile a été complétée par des expériences de spin trap détecté par HPLC couplée à la spectrométrie de masse en mode tandem. Un mécanisme radicalaire original a ainsi été détecté lors de l'irradiation UV-C d'uridine en solution aqueuse et a été également observé lors de l'irradiation de Brins d'Arn.

This work reports some experimental studies of radicalar transients concerning biological processes in solution and at room temperature. The observed transients are involved : first, in photochemical degradations of genetic material, in particular in the radicalar photochemistry (UC-C) of pyrimidines in aqueous and organic solutions ; second, in the mechanisms used to design some photoprecursors of biologically active compounds, in particular the photoreduction of aromatic nitro compounds. The free radicals involved have very short live-time (typically one microsecond). A time resolved EPR spectrometer was built and coupled with a pulsed laser (5 NS), which generates the radicalar transiens. Its time resolution is 100 NS. The observed radicals demonstrate that two mechanisms are competing in the photoreduction of aromatic nitro compounds : the hydrogen atom transfert and the electron transfer. The same kind of competing mechanisms were observed by photolysis of pyrimidines in ethylene glycol solutions. Moreover, we report the first EPR characterization of the free radicals produced by biphotonic ionization of uridine and uracil derivatives was completed by spin trapping experiments with a detection of the Spin trap adducts by HPLC coupled with mass spectrometry in the tandem mode. An original radicalar mechanism was observed by UV-C irradiation of uridine and RNA aqueous solutions.