Российские химики уточнили, как бордосская жидкость может повышать опасность табака

Недавно ученые выяснили, что обработка табака популярным средством от вредителей - бордосской жидкостью повышает содержание в растении канцерогенного соединения нитрозонорникотина. Детали этого явления пока непонятны, и поэтому российские химики из ИНЭОС РАН и РХТУ им. Д.И. Менделеева решили проследить за вероятным первым этапом реакций, приводящих к появлению в табаке опасного канцерогена, - взаимодействием молекул никотина с ионами меди, содержащимися в бордосской жидкости. Исследователи показали, что это взаимодействие протекает не так, как считалось раньше, и теперь готовят дополнительные эксперименты для выяснения деталей метаболизма никотина в растениях, а пока советуют не обрабатывать табак бордосской жидкостью или аналогичными соединениями. Результаты исследования опубликованы в журнале Pharmaceutical Chemistry Journal.

Табак содержит более 2 тысяч различных соединений, а после термической обработки их число увеличивается до 30 тысяч, и многие из этих соединений токсичны. Например, одно из производных норникотина N-нитрозонорникотин обладает очень сильными канцерогенными свойствами, и поэтому специалисты ищут способы максимально снизить его содержание в табаке. Однако недавно американские фермеры, наоборот, обнаружили, что содержание норникотина в табаке заметно увеличивается, если его обрабатывать бордосcкой жидкостью - чрезвычайно популярным средством для борьбы с различными грибками и заболеваниями растений, представляющим собой раствор медного купороса CuSO₄ в известковом молоке Ca(OH)₂.

Почему именно обработка таким популярным фунгицидом приводит к столь опасным последствиям, ученым еще неизвестно. Нитрозонорникотин может как напрямую образовываться из никотина, так и получаться из другой производной никотина - норникотина в результате различных биохимических процессов, происходящих внутри растения. И, по-видимому, эти процессы сильно перестраиваются в присутствии медного купороса, то есть меняют свои направление и интенсивность. Чтобы лучше понять, почему так происходит, российские ученые решили выяснить, как именно молекулы никотина и катионы Cu²⁺ взаимодействуют между собой в водных растворах: до этого аналогичные исследования проводили для твердых веществ, но в реальном живом растении эти реакции происходят именно в водной среде, и поэтому нужны были новые эксперименты.

Исследователи смешивали никотин и растворы хлорида меди, а после этого изучали строение получающихся комплексов с помощью метода спектроскопии кругового дихроизма. Так они выяснили, как атомы меди координируются с молекулами никотина: до этого считалось, что они координируются с атомом азота в шестичленном цикле пиридина, но результаты новой статьи показали, что ион меди координируется с атомом азота в пятичленном цикле пирролидина.

Это отличие кажется не очень существенным, но в действительности оно может сильно повлиять на метаболизм никотина и даже запустить то самое повышенное образование нитрозонорникотина в растениях. Теперь ученые подчеркивают необходимость дополнительных экспериментов для детального изучения влияния комплексообразования на скорость нитрозирования никотина,  а пока, как сказано в статье, “рекомендуют избегать агротехнических методов, связанных с использованием солей Cu(II) и, возможно, других бивалентных солей, таких как Fe (II), Zn (II), Co(II), Mn(II), которые могут образовывать комплексы с никотином при производстве табака”.

Статья: K.K. Babievskii et al, Cu (II) complex with nicotine and carcinogenicity of raw medical tobacco, Pharmaceutical Chemistry Journal, 2021, DOI 10.1007/s11094-021-02358-4

Источник информации и фото: РХТУ им. Д.И. Менделеева