Nitroimidazoles are important compounds in medicine, biology, and the food industry. The growing need for their structural assignment, as well as the need for the development of the detection and screening methods, provides the motivation to understand their fundamental properties and reactivity. Here, we investigated the decomposition of protonated ronidazole [Roni+H]+ in low-energy and high-energy collision-induced dissociation (CID) experiments. Quantum chemical calculations showed that the main fragmentation channels involve intramolecular proton transfer from nitroimidazole to its side chain followed by a release of NH2CO2H, which can proceed via two pathways involving transfer of H+ from (1) the N3 position via a barrier of TS2 of 0.97 eV, followed by the rupture of the C–O bond with a thermodynamic threshold of 2.40 eV; and (2) the –CH3 group via a higher barrier of 2.77 eV, but with a slightly lower thermodynamic threshold of 2.24 eV. Electrospray ionization of ronidazole using deuterated solvents showed that in low-energy CID, only pathway (1) proceeds, and in high-energy CID, both channels proceed with contributions of 81% and 19%. While both of the pathways are associated with small kinetic energy release of 10–23 meV, further release of the NO radical has a KER value of 339 meV.

1.
A. M.
Rauth
,
R. S.
Marshall
, and
B. L.
Kuehl
,
Cancer Metastasis Rev.
12
,
153
(
1993
).
3.
A. H.
Lau
,
N. P.
Lam
,
S. C.
Piscitelli
,
L.
Wilkes
, and
L. H.
Danziger
,
Clin. Pharmacokinet.
23
,
328
(
1992
).
4.
J.
Overgaard
,
H. S.
Hansen
,
M.
Overgaard
,
L.
Bastholt
,
A.
Berthelsen
,
L.
Specht
,
B.
Lindeløv
, and
K.
Jørgensen
,
Radiother. Oncol.
46
,
135
(
1998
).
5.
L.
Bentzen
,
S.
Keiding
,
M. R.
Horsman
,
T.
Grönroos
,
S. B.
Hansen
, and
J.
Overgaard
,
Acta Oncol.
41
,
304
(
2002
).
6.
A. R.
Padhani
,
K. A.
Krohn
,
J. S.
Lewis
, and
M.
Alber
,
Eur. Radiol.
17
,
861
(
2007
).
7.
X.
Su
,
X.
Cheng
,
C.
Meng
, and
X.
Yuan
,
J. Hazard. Mater.
161
,
551
(
2009
).
8.
Z.
Yu
and
E. R.
Bernstein
,
J. Chem. Phys.
137
,
114303
(
2012
).
9.
C.
Han
,
J.
Chen
,
X.
Wu
,
Y.-W.
Huang
, and
Y.
Zhao
,
Talanta
128
,
293
(
2014
).
10.
M.
Arias
,
O. P.
Chevallier
,
S. F.
Graham
,
A.
Gasull-Gimenez
,
T.
Fodey
,
K. M.
Cooper
,
S. R. H.
Crooks
,
M.
Danaher
, and
C. T.
Elliott
,
Food Chem.
199
,
876
(
2016
).
11.
A.
Gadaj
,
K. M.
Cooper
,
N.
Karoonuthaisiri
,
A.
Furey
, and
M.
Danaher
,
Food Addit. Contam., Part A
32
,
180
(
2015
).
12.
K.
Mitrowska
,
A.
Posyniak
, and
J.
Zmudzki
,
Anal. Lett.
47
,
1634
(
2014
).
13.
A.
Fakhri
,
S.
Rashidi
,
M.
Asif
, and
A. A.
Ibrahim
,
Appl. Sci.
7
,
205
(
2017
).
14.
K.
Mitrowska
and
M.
Antczak
,
Food Addit. Contam., Part A
34
,
573
(
2017
).
15.
X.
Li
,
Y.
Ke
,
Y.
Wang
,
C.
Wang
,
D.
Ye
,
X.
Hu
,
L.
Zhou
, and
X.
Xia
,
Molecules
23
,
3350
(
2018
).
16.
A.
Rúbies
,
G.
Sans
,
P.
Kumar
,
M.
Granados
,
R.
Companyó
, and
F.
Centrich
,
Anal. Bioanal. Chem.
407
,
4411
(
2015
).
17.
W.
Han
,
Y.
Pan
,
Y.
Wang
,
D.
Chen
,
Z.
Liu
,
Q.
Zhou
,
L.
Feng
,
D.
Peng
, and
Z.
Yuan
,
J. Pharm. Biomed. Anal.
120
,
84
(
2016
).
18.
E.
Daeseleire
,
H.
De Ruyck
, and
R.
Van Renterghem
,
Analyst
125
,
1533
(
2000
).
19.
H.
Zhao
,
J.
Zulkoski
, and
K.
Mastovska
,
J. Agric. Food Chem.
65
,
7268
(
2017
).
20.
G.
Cao
,
J.
Zhan
,
X.
Shi
,
X.
Deng
,
J.
Zhu
,
W.
Wu
, and
X.
Chen
,
Chromatographia
81
,
707
(
2018
).
21.
P.
Kumar
,
A.
Rúbies
,
F.
Centrich
, and
R.
Companyó
,
Meat Sci.
97
,
214
(
2014
).
22.
L.
Qin
,
Y.-L.
Lin
,
B.
Xu
,
C.-Y.
Hu
,
F.-X.
Tian
,
T.-Y.
Zhang
,
W.-Q.
Zhu
,
H.
Huang
, and
N.-Y.
Gao
,
Water Res.
65
,
271
(
2014
).
23.
L.
Sun
,
D.
Chen
,
S.
Wan
,
Z.
Yu
, and
M.
Li
,
Chem. Eng. J.
326
,
1030
(
2017
).
24.
W.
Yang
,
X.
Wu
,
T.
Liu
,
T.
Wang
, and
X.
Hou
,
Analyst
143
,
5744
(
2018
).
25.
L.
Feketeová
,
A. L.
Albright
,
B. S.
Sørensen
,
M. R.
Horsman
,
J.
White
,
R. A. J.
O’Hair
, and
N.
Bassler
,
Int. J. Mass Spectrom.
365-366
,
56
(
2014
).
26.
K.
Tanzer
,
L.
Feketeová
,
B.
Puschnigg
,
P.
Scheier
,
E.
Illenberger
, and
S.
Denifl
,
Angew. Chem., Int. Ed.
53
,
12240
(
2014
).
27.
L.
Feketeová
,
J.
Postler
,
A.
Zavras
,
P.
Scheier
,
S.
Denifl
, and
R. A. J.
O’Hair
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
17
,
12598
(
2015
).
28.
W. A.
Donald
,
M. G.
Leeming
, and
R. A. J.
O’Hair
,
Int. J. Mass Spectrom.
316-318
,
91
(
2012
).
29.
M. G.
Leeming
,
J. M.
White
,
R. A. J.
O’Hair
, and
W. A.
Donald
,
J. Am. Soc. Mass Spectrom.
25
,
427
(
2014
).
30.
P.
Bolognesi
,
A. R.
Casavola
,
A.
Cartoni
,
R.
Richter
,
P.
Markus
,
S.
Borocci
,
J.
Chiarinelli
,
S.
Tošić
,
H.
Sa’adeh
,
M.
Masič
,
B. P.
Marinković
,
K. C.
Prince
, and
L.
Avaldi
,
J. Chem. Phys.
145
,
191102
(
2016
).
31.
S.
Pandeti
,
L.
Feketeová
,
T. J.
Reddy
,
H.
Abdoul-Carime
,
B.
Farizon
,
M.
Farizon
, and
T. D.
Märk
,
RSC Adv.
7
,
45211
(
2017
).
32.
J. M.
Khreis
,
S.
Pandeti
,
L.
Feketeová
, and
S.
Denifl
,
Int. J. Mass Spectrom.
431
,
1
(
2018
).
33.
H. I.
Kenttämaa
and
R. G.
Cooks
,
Int. J. Mass Spectrom. Ion Processes
64
,
79
(
1985
).
34.
J. A.
Wyer
,
L.
Feketeová
,
S. B.
Nielsen
, and
R. A. J.
O’Hair
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
11
,
8752
(
2009
).
35.
J. M.
Khreis
,
J.
Reitshammer
,
V.
Vizcaino
,
K.
Klawitter
,
L.
Feketeová
, and
S.
Denifl
,
Rapid Commun. Mass Spectrom.
32
,
113
(
2018
).
36.
J.
Fenn
,
M.
Mann
,
C.
Meng
,
S.
Wong
, and
C.
Whitehouse
,
Science
246
,
64
(
1989
).
37.
R. R.
Julian
,
S. R.
Mabbett
, and
M. F.
Jarrold
,
J. Am. Soc. Mass Spectrom.
16
,
1708
(
2005
).
38.
I. W.
Griffiths
,
E. S.
Mukhtar
,
R. E.
March
,
F. M.
Harris
, and
J. H.
Beynon
,
Int. J. Mass Spectrom. Ion Phys.
39
,
125
(
1981
).
39.
R. G.
Cooks
,
J. H.
Beynon
,
R. M.
Caprioli
, and
G. R.
Lester
,
Metastable Ions
(
Elsevier Scientific Pub. Co
,
Amsterdam
,
1973
).
40.
Y.
Zhao
and
D. G.
Truhlar
,
Theor. Chem. Acc.
120
,
215
(
2008
).
41.
M. J.
Frisch
,
G. W.
Trucks
,
H. B.
Schlegel
,
G. E.
Scuseria
,
M. A.
Robb
,
J. R.
Cheeseman
,
G.
Scalmani
,
V.
Barone
,
B.
Mennucci
,
G. A.
Petersson
,
H.
Nakatsuji
,
M.
Caricato
,
X.
Li
,
H. P.
Hratchian
,
A. F.
Izmaylov
,
J.
Bloino
,
G.
Zheng
,
J. L.
Sonnenberg
,
M.
Hada
,
M.
Ehara
,
K.
Toyota
,
R.
Fukuda
,
J.
Hasegawa
,
M.
Ishida
,
T.
Nakajima
,
Y.
Honda
,
O.
Kitao
,
H.
Nakai
,
T.
Vreven
,
J. A.
Montgomery
, Jr.
,
J. E.
Peralta
,
F.
Ogliaro
,
M.
Bearpark
,
J. J.
Heyd
,
E.
Brothers
,
K. N.
Kudin
,
V. N.
Staroverov
,
T.
Keith
,
R.
Kobayashi
,
J.
Normand
,
K.
Raghavachari
,
A.
Rendell
,
J. C.
Burant
,
S. S.
Iyengar
,
J.
Tomasi
,
M.
Cossi
,
N.
Rega
,
J. M.
Millam
,
M.
Klene
,
J. E.
Knox
,
J. B.
Cross
,
V.
Bakken
,
C.
Adamo
,
J.
Jaramillo
,
R.
Gomperts
,
R. E.
Stratmann
,
O.
Yazyev
,
A. J.
Austin
,
R.
Cammi
,
C.
Pomelli
,
J. W.
Ochterski
,
R. L.
Martin
,
K.
Morokuma
,
V. G.
Zakrzewski
,
G. A.
Voth
,
P.
Salvador
,
J. J.
Dannenberg
,
S.
Dapprich
,
A. D.
Daniels
,
O.
Farkas
,
J. B.
Foresman
,
J. V.
Ortiz
,
J.
Cioslowski
, and
D. J.
Fox
, gaussian 09, Revision D.01,
Gaussian, Inc.
,
Wallingford CT
,
2013
.

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.