WO2008065750A1

WO2008065750A1 - Method of making methyl compound harmless

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Publication number: WO2008065750A1
Application number: PCT/JP2007/001312
Authority: WO
Inventors: Koichiro Nakamura; Akihiro Hishinuma; Shinji Kamiya
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2008-06-05
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Description

明細書

メチル化合物の無害化方法

技術分野

[0001 ] 本発明は、メチル化合物をより無害な物質とする方法に関し、特に、砒素

、アンチモン、セレンからなる群から選択される少なくとも一種のメチル化合物をより無害な物質とする方法に関する。

背景技術

[0002] 砒素、アンチモン、セレン等の重金属は、半導体等の工業材料として広く用いられている物質であるが、生物に有毒な物質であることから、環境中に流出することにより生物に与えられる影響が懸念されている。

[0003] 従来、これらの重金属を除去する方法として、有毒な亜砒酸等の無機砒素を含む廃水にポリ塩化アルミニウム（P A C ) 等の凝集剤を添加し、該凝集剤と原水中の鉄分に砒素を凝集、吸着し、沈殿させた後、濾過により除去する方法や、活性アルミナ、セリウム系吸着剤により砒素化合物等を吸着させる方法等が一般に知られている。

[0004] 一方、自然界において、海藻等の海洋生物では、無機砒素が蓄積され、該無機砒素の一部が生理反応により、ジメチル化砒素などの有機砒素化合物へ転換されることが明らかとなっている（非特許文献 1 ) 。そして、これらの有機砒素化合物は、一般に、哺乳動物に対して無機砒素よりも低い毒性を示すことが知られている。

[0005] 非特許文献 1 ： Ka i se et aに , 1 998, Organomet. Chem. , 12 137-143

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] しかしながら、濾過、吸着等を利用した上述の重金属を除去する方法では、依然として有害なままである無機砒素等の有害化合物を含んだ汚泥、当該有害化合物が吸着されている吸着剤を、当該有害化合物が外部に漏れないようにコンクリート等で密封するなどした上で保管するか又は埋め立てる必要があり、保管場所、埋め立て地用の広いスペースを要することから、大量処理が困難であるという問題があった。

[0007] また、上記の海洋生物に無機砒素を取り込ませても、取り込まれた無機砒素の一部しか有機砒素化合物とならず、有害な無機砒素が依然として海洋生物体内に蓄積されているという問題がある。

[0008] さらに、砒素等のメチル化合物はある程度安定かつ無害であるものの、さらに一歩進んでより安定で無害な物質を簡便に得ることができれば、環境保護という立場からも望ましいことである。

[0009] そこで、本発明は、上記問題点を解決すべく、砒素等のメチル化合物を効率的に、系統的に無害化する方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0010] 上記目的を達成するために、本発明者らは、人工的な化学反応によって砒素等を含む有害化合物をアルキル化又はァリール化することを試み、メチル化合をより安定かつ無害な物質とすることについて鋭意検討した結果、本発明を見出すに至った。

[001 1 ] すなわち、本発明のメチル化合物の無害化方法は、砒素、アンチモン、セレンからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含むメチル化合物に、有機ハロゲン化合物を反応させて、前記メチル化合物をより無害な物質とすることを特徴とする。

[0012] また、本発明のメチル化合物の無害化方法の好ましい実施態様において、上記メチル化合物が、モノメチル化合物、ジメチル化合物、又はトリメチル化合物の少なくとも 1種であることを特徴とする。

[0013] また、本発明のメチル化合物の無害化方法の好ましい実施態様において、前記元素が砒素であることを特徴とする。

[0014] また、本発明のメチル化合物の無害化方法の好ましい実施態様において、前記有機ハロゲン化合物が、ハロゲン化アルキルであることを特徴とする。

[0015] また、本発明のメチル化合物の無害化方法の好ましい実施態様において、前記ハロゲン化アルキルが、ハロゲン化メチルであることを特徴とする。 [001 6] また、本発明のメチル化合物の無害化方法の好ましい実施態様において、前記ハロゲン化メチルがヨウ化メチル、臭化メチル、塩化メチルからなる群から選択される少なくとも 1種であることを特徴とする。

[001 7] また、本発明のメチル化合物の無害化方法の好ましい実施態様において、前記ハロゲン化アルキルが、ハロゲン化酢酸、ハロゲン化アルコール、又はハロゲン化エステルであることを特徴とする。

[0018] また、本発明のメチル化合物の無害化方法の好ましい実施態様において、前記ハロゲン化酢酸が、クロ口酢酸、ブロモ酢酸、ョード酢酸、クロ口プロピオン酸、ブロモプロピオン酸、ョードプロピオン酸からなる群から選択される少なくとも 1種であることを特徴とする。

[001 9] また、本発明のメチル化合物の無害化方法の好ましい実施態様において、前記有機ハロゲン化アルコールが、クロ口エタノール、ブロモエタノール、ョ一ドエタノールからなる群から選択される少なくとも 1種であることを特徴とする。

[0020] また、本発明のメチル化合物の無害化方法の好ましい実施態様において、さらに、砒素、アンチモン、セレンからなる群から選択される少なくとも一種を還元する還元剤を加えて、前記メチル化合物に前記ハロゲン化合物を反応させることを特徴とする。

[0021 ] また、本発明のメチル化合物の無害化方法の好ましい実施態様において、前記還元剤が、 S H基を有する物質であることを特徴とする。

[0022] また、本発明のメチル化合物の無害化方法の好ましい実施態様において、前記 S H基を有する物質が、還元型グルタチオン（G S H ) 、酸化型グルタチオン、システィン、 S—アデノシルシスティン、スルフオラフアン、メルカプトアルコールからなる群から選択される少なくとも 1種であることを特徵とする。

[0023] また、本発明のメチル化合物の無害化方法の好ましい実施態様において、前記反応が、水系溶媒下で行われることを特徴とする。

[0024] また、本発明のメチル化合物の無害化方法の好ましい実施態様において、 p H力 3〜 1 0の範囲であることを特徴とする。

[0025] また、本発明のメチル化合物の無害化方法の好ましい実施態様において、前記メチル化合物が、汚染物、廃棄物、産業生産物、温泉水、化学試薬、化学兵器、鉱山もしくは製鍊所の副産物、工業製品、又は自然環境から回収されたものであることを特徴とする。

[0026] また、本発明のメチル化合物の無害化方法の好ましい実施態様において、メチル化合物が、砒素、アンチモン、セレンからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有する有害化合物を、メチル化したものであることを特徴とする。

[0027] また、本発明のメチル化合物の無害化方法の好ましい実施態様において、前記一種の元素の価数を高酸化数とすることによりメチル化することを特徴とする。ここで、高酸化数とは、その元素が取り得ることが可能な酸化数の中で、より高い酸化数という意味と考えることができる。例えば、砒素の場合は 5価、アンチモンの場合は 5価、セレンの場合は 6価などである。

[0028] また、本発明の無害化方法の他の好ましい実施態様においては、上記一種の元素の少なくとも 1つの結合手をメチル化することを特徴とする。

[0029] また、本発明の無害化方法の他の好ましい実施態様においては、前記元素が砒素であることを特徴とする。

[0030] また、本発明の無害化方法の他の好ましい実施態様においては、前記有害化合物を、ハロゲン化し、ハロゲン化した前記有害化合物をグリニャール反応によって、メチル化することを特徴とする。

[0031 ] また、本発明の無害化方法の他の好ましい実施態様においては、前記有害化合物が、亜ヒ酸、五酸化砒素、三塩化砒素、五塩化砒素、硫化砒素化合物、シァノ砒素化合物、クロ口砒素化合物、及びその他の砒素無機塩類からなる群から選択されることを特徴とする。

発明の効果

[0032] 本発明の無害化方法によれば、砒素等からなるメチル化合物を効率的に、系統的により無害な物質とする方法を提供し得るという有利な効果を奏する図面の簡単な説明

[図 1]図 1は、実施例 1において、 4時間反応させた場合の HPLG-IGP-MSクロマトグラムを示す。

[図 2]図 2は、実施例 1において、 24時間反応させた場合の HPLG-IGP-MSクロマトグラムを示す。

[図 3]図 3は、実施例 1において. 1 00時間反応させた場合の HPLG-IGP-MS クロマトグラムを示す。

[図 4]図 4は、実施例 1において. 439時間反応させた場合の HPLG-IGP-MS クロマトグラムを示す。

[図 5]図 5は、実施例 1において、各 p H、各反応時間における反応後の混合液中の砒素化合物の濃度を示す。

[図 6]図 6は、実施例 1において、各 p H、各反応時間における反応後の混合液中の砒素化合物の相対濃度（百分率）を示す。

[図 7]図 7は、実施例 2において、 37°Cで 4時間反応させた場合の HPLG-IGP -MSクロマトグラムを示す。

[図 8]図 8は、実施例 2において、 50°Cで 4時間反応させた場合の HPLG-IGP -MSクロマトグラムを示す。

[図 9]図 9は、実施例 2において、 80°Cで 4時間反応させた場合の HPLG-IGP -MSクロマトグラムを示す。

[図 10]図 1 0は、実施例 2において、 37 °Cで 24時間反応させた場合の HPL G-IGP-MSクロマトグラムを示す。

[図 11]図 1 1は、実施例 2において、 50°Cで 24時間反応させた場合の HPL G-IGP-MSクロマトグラムを示す。

[図 12]図 1 2は、実施例 2において、 80°Cで 24時間反応させた場合の HPL G-IGP-MSクロマトグラムを示す。

[図 13]図 1 3は、実施例 2において、 4時間反応させた場合の各 p H、各反応温度における反応後の混合液中の砒素化合物の濃度を示す。 [図 14]図 1 4は、実施例 2において、 2 4時間反応させた場合の各 p H、各反応温度における反応後の混合液中の砒素化合物の濃度を示す。

[図 15]図 1 5は、実施例 2において、 4時間反応させた場合の各 p H、各反応温度における反応後の混合液中の砒素化合物の相対濃度（百分率）を示す

[図 16]図 1 6は、実施例 2において、 2 4時間反応させた場合の各 p H、各反応温度における反応後の混合液中の砒素化合物の相対濃度（百分率）を示す。

[図 17]図 1 7は、実施例 3において、 8 0 °C、 1 6時間反応後の各 p Hにおける砒素化合物の相対濃度（百分率）を示す。

発明を実施するための最良の形態

[0034] 以下に、本発明の詳細について説明する。本発明のメチル化合物の無害化方法は、砒素、アンチモン、セレンからなる群から選択される少なくとも一種のメチル化合物に有機/ \口ゲン化合物を反応させて、前記メチル化合物をより無害な物質とする。メチル化合物としては、砒素、アンチモン、セレン等からなるものであれば、特に限定されない。また、メチル化合物として、特に限定されるものではないが、例えば、モノメチル化合物、ジメチル化合物、トリメチル化合物などの少なくとも 1種を挙げることができる。

[0035] また、メチル化合物の由来も特に限定されない。メチル化合物の由来としては、例えば、汚染物、廃棄物、産業生産物、温泉水、化学試薬、化学兵器、鉱山もしくは製鍊所の副産物、工業製品、又は自然環境から回収されたものを挙げることができる。また、バクテリアによって合成されるメチル化合物や、動物、例えばラットなどの肝臓においてもメチル化合物が合成される力本発明においては、このようにして得られたメチル化合物をも対象として、特に由来に限定されるものではない。要するに、メチル化合物であれば、特に限定されるものではない。

[0036] メチル化合物には、無機砒素等がいわゆるメチル化によって減毒化されたものを含むが、当該無機砒素等は、有害化合物として地上に存在している。有害化合物とは、本明細書において、環境中に流出し、生物に暴露された際に、何らかの悪影響を生物に与える恐れがある化合物を意味する。

[0037] 前記有害化合物のうち砒素を含有する有害化合物としては、亜ヒ酸、五酸化砒素、三塩化砒素、五塩化砒素、硫化砒素化合物、シァノ砒素化合物、クロロ砒素化合物、及びその他の砒素無機塩類等が挙げられる。これらの砒素は、例えば L D _M (mg/kg) (マウスにおける 5 0 %致死量）が 2 0以下であり、一般に生物に対して有毒な値である。

[0038] また、アンチモンを含有する有害化合物としては、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、三塩化アンチモン、五塩化アンチモン等が挙げられる。

[0039] さらに、セレンを含有する有害化合物としては、二酸化セレン、三酸化セレン等が挙げられる。本発明においては、言うまでもなく、このような有害化合物由来のメチル化合物をも無害化の対象としている。砒素、アンチモン、セレンからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有する有害化合物をメチル化して減毒化する方法については、後述する。

[0040] 本発明においては、上記メチル化合物（モノメチル化合物、ジメチル化合物、又はトリメチル化合物などを含む）に、有機ハロゲン化合物を反応させて、前記メチル化合物をより無害な物質とする。モノメチル化合物としては、例えば、砒素からなるモノメチル化合物として、モノメチルアルシン酸など、また、アンチモンからなるモノメチル化合物として、モノメチルアンチモンなど、また、セレンからなるモノメチル化合物として、モノメチルセレノールなどを挙げることができる。また、ジメチル化合物としては、例えば、砒素からなるジメチル化合物として，ジメチルアルソン酸、ジメチルアルシノィルアセテート、ジメチルアルシノィルエタノールなど、また、アンチモンからなるジメチル化合物として、ジメチルアンチモンなど、また、セレンからなるジメチル化合物として、ジメチルセレニド（セレン化ジメチル）などを挙げることができる。トリメチル化合物としては、例えば、砒素からなるトリメチル化合物として、トリメチルアルシンォキシド、トリメチルァルシン、またアンチモンからなるトリメチル化合物としては、トリメチルァンチモン、トリメチルアンチモニ 2水酸化物、トリメチルアンチモニ 2塩化物など、さらにセレンからなるトリメチル化合物としては、トリメチルセレノニゥムなどを挙げることができる。

[0041 ] また、有機ハロゲン化合物としては、特に限定されるものではないが、目的とする無害化物質を得るために、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化酢酸、又はハロゲン化アルコールなど挙げることができる。

[0042] ハロゲン化アルキルとしては、例えば、ヨウ化メチル、臭化メチル、塩化メチルなどのハロゲン化メチルを例示することができる。テトラメチル化合物を得ることによって、最終的により無害化を図る場合には、このようなハ口ゲン化アルキルを用いることができる。

[0043] また、ハロゲン化酢酸としては、クロ口酢酸、ブロモ酢酸、ョ一ド酢酸、クロ口プロピオン酸、ブロモプロピオン酸、ョ一ドプロピオン酸などを挙げることができる。このようなハロゲン化酢酸、例えば、ョ一ド酢酸を用いて、トリメチルアルシンォキシドと反応させると、より無害なアルセノべタインなどを得ることができる。

[0044] また、ハロゲン化アルコールとしては、クロ口エタノール、ブロモェタノ —ル、ョ一ドエタノールなどを挙げることができる。このようなハロゲン化アルコールを用いて、トリメチルアルシンォキシドと反応させると、より無害なアルセノコリンを得ることができる。

[0045] ァルセノコリン及びアルセノベタインは、通常の環境下では脱メチル化反応ゃ分解が起こりにくい安定な物質であることから、砒素からなるメチル化合物を無害化する場合には、アルセノコリン又はアルセノベタインとすることが好ましい。特に、アルセノベタインの毒性は、無機砒素（三酸化砒素）の毒性に比較して 1 / 3 0 0程度低く、 1 9 8 0年代から、国際的にァルセノべタインは無毒の砒素化合物と評価されている。かかる観点から、最終的にアルセノベタインとして無害化無毒化を図ることが好ましい。

[0046] ここで、アルセノベタインを例に、安全性について説明する。物質の体内での半減期（B H T ) の観点からすれば、無機砒素の半減期は 2 8時間、モノメチル化合物（M M A ) 、ジメチル化合物（D M A ) は 5〜 6時間であるのに対して、アルセノベタインは 3 . 5時間である。したがって、半減期という観点からも、特に、アルセノベタインの生体への安全性が理解できる。また、アルセノベタインは、体内に摂取されても、脱メチル化を生じないことからも安定であると言える。

[0047] 本発明のメチル化合物の無害化方法においては、さらに、砒素、アンチモン、セレンからなる群から選択される少なくとも一種を還元する還元剤を加えて、メチル化合物にハロゲン化合物を反応させることができる。このような還元剤の存在により、無害化反応をさらに促進させることができる。砒素のアルセノベタィンへの変換において砒素を還元する能力ゃメチル基転移反応などが律速となっている可能性が考えられるが、還元剤を添加することによりアルセノベタインなどへの変換を促進できると考えられる。このような還元剤としては、例えば、 S H基を有する物質を挙げることができ、具体的には、 S H基を有する物質が、還元型グルタチオン（G S H ) 、酸化型グルタチオン、システィン、 S—アデノシルシスティン、スルフオラフアン、メルカプトアルコールからなる群から選択される少なくとも 1種を挙げることができる。

[0048] 反応溶媒については、トルエン、ジェチルェ一テルなどの有機溶媒を使用することができるが、本発明においては、通常、取り扱いに注意が必要な有機溶媒を使用することなく、より安価な水系溶媒下で行うことが可能である

[0049] また、より多くのメチル化合物を無害化、安定化することが可能であるという観点から、反応溶液の p Hが、 3〜 1 0の範囲であることが好ましい。より短時間でも所望の無害化物質を得ることができるという観点から、 p H は、 4〜8、より好ましくは、 p Hは、 4〜 6の範囲である。

[0050] 反応温度については、特に限定されず、室温でも可能である。水と有機溶媒の混合溶媒を用いても良いという観点から、反応温度としては、 5〜2 5 0 °Cで行うことができる。また、反応時間についても、特に限定されない。 [0051 ] 以上、説明したとおり、本発明の方法によれば、温和な条件下で、きわめて安全に、メチル化合物をより無害な物質とすることができ、水系溶媒を用いることができるため低コスト化することが可能となる。

[0052] 本発明の無害化方法においては、汚染物、廃棄物、産業生産物、温泉水、化学試薬、化学兵器、鉱山もしくは製鍊所の副産物、又は工業製品から有害化合物を回収し、当該有害化合物をメチル化合物まで減毒化し、当該メチル化合物を本発明の方法によってさらに無害、安定化を図ることができる。

[0053] より具体的には、例えば、汚染地下水（インド、バングラデイシュ、中国、チリなど）で問題となっている地下水の処理、ガリウム砒素半導体原料ガス（アルシン）の処理、液晶基板ガラスの清澄剤（亜ヒ酸）の処理、 C C A (copper-chromated-arsen i c) 含有廃木材からである砒素含有水などの処理にも応用できる。すなわち、このような汚染地下水、原料ガス、清澄剤、砒素含有水などには、いわゆる砒素等を含む有害化合物で構成されており、このような有害化合物を回収して、最終的に本発明のメチル化合物の無害化方法によって、より無害かつ安定な物質を、高い効率で、より安全なシステムにより得ることが可能である。

[0054] 前述したように、メチル化合物として、砒素、アンチモン、セレンからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有する有害化合物をメチル化したものを使用することが可能である。このようなメチル化合物について説明すると以下のとおりである。

[0055] 本発明の無害化方法の好ましい実施態様において、メチル化合物が、砒素、アンチモン、セレンからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有する有害化合物をメチル化したもの（メチル化することにより減毒化されたもの）である。ここで、本明細書において、有害化合物とは、環境中に流出し、生物に暴露された際に、何らかの悪影響を生物に与える恐れがある化合物を意味する点上述のとおりである。

[0056] 特に、 5 0 %細胞増殖阻害濃度（ I C_M) 若しくは L D₅₍₎が大きく、より減毒化を達成できるという観点から、上記有害化合物に含まれる上記一種の元素の価数を高酸化数とすることにより前記有害化合物をメチル化することが好ましい。具体的には、後述するように、メチル化によって、上記一種の元素の価数を高酸化数とすることが可能である。なお、上記元素が砒素又はァンチモンである場合、価数が 3価のものを 5価に、セレンの場合、価数が 4 価のものを 6価にすることが好ましい。

[0057] ここで、上記有害化合物中の上記一種の元素の少なくとも 1つの結合手をメチル化することが好ましい。具体的には、ハロゲン化メチル、又はグリニヤール試薬を用いて、置換反応又は付加反応を行うことによって、上記一種の元素の少なくとも 1つの結合手をメチル化することができる。

[0058] 本発明の無害化方法の更に好ましい実施態様においては、メチル化試薬が容易に入手可能であるという観点から、上記有害化合物を、ハロゲン化し、ハロゲン化した前記有害化合物をグリニヤール反応によって、メチル化することが好ましい。

[0059] 前記有害化合物のハロゲン化は、例えば、前記有害化合物を硫黄の存在下でハロゲンガスと反応させることによって、又は前記有害化合物をハロゲン化水素酸と反応させることによって、又は前記有害化合物を塩酸などの酸の存在下でヨウ化力リウムなどのハロゲン化アル力リ金属と反応させることによって行うことができる。

[0060] ハロゲン化した前記有害化合物のグリニャール反応は、当該ハロゲン化した有機化合物に、グリ二ヤール試薬を反応させることによって行うことができる。ここで、本発明の無害化方法において、使用するグリニャール試薬は、構造式： R M g X (式中、 Rはメチル基）で表される。このようなグリニヤール試薬を使用することによって、上記有害化合物中の上記一種の元素にメチル基を付加することができる。このようなグリニャール試薬は、常法により、適当な有機ハロゲン化物と金属マグネシウムとを反応させることによつて合成することができる。

[0061 ] メチル化試薬が入手しやすいこと、メチル基はかさ低く、上記有害化合物中の上記一種の元素と結合しやすいこと、予防医学の立場から生体親和性が高いことから、前記有害化合物をメチル化し、前記有害化合物をモノメチル化合物、ジメチル化合物又はトリメチル化合物とすることが好ましい。なお、 L D₅₀を高めてより一層減毒化された化合物を得るという観点から、前記有害化合物をトリメチル化合物とすることが好ましい。

[0062] このようにして、得られたモノメチル化合物、ジメチル化合物、トリメチル化合物などのメチル化合物を、本発明のメチル化合物の無害化方法によりメチル化合物と有機ハロゲン化合物を上述のように反応させて、更に無害化する事が可能である。

実施例

[0063] 以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は、下記実施例に限定して解釈される意図ではない。

[0064] 実施例 1

1 p pmのトリメチルアルシンォキシド（TMAO) 20 U L , 1 0 OmM のグルタチオン還元型（G S H) 50 Ι_、及び 7. 4 Mのョ一ド酢酸 1 35 1_を混合した。混合後の TMAO, GS H及びョ一ド酢酸の溶液中の濃度はそれぞれ 0. 2 M, 5mM, 1 mMである。この混合液 205 L を、 1 0 OmMのりん酸—クェン酸緩衝液（p H 3, 4, 5, 6, 7, 8) 795 L中、 37 °Cで反応させ、 H P L C_ I C P—MSで反応後の混合液中の TMAO、アルセノベタイン（AB) など砒素化合物の量を分析した。 H P L C— I C P—MSクロマトグラムを図 1〜4に示す（図 1 ：反応時間 4時間、図 2 ：反応時間 24時間、図 3 ：反応時間 1 00時間、図 4 ：反応時間 439時間、 A ：標準サンプル、 B : p H 3、 C ： p H 4、 D ： p H 5、 E ： p H 6、 F ： p H 7、 G ： p H 8) 。図 1〜 4のクロマトグラムについて、 TMAO、 A Bなどに帰属されるピークの面積を所定濃度の標準サンプルの面積と比較することにより、濃度を定量した。表 1に反応後の混合液中の砒素化合物の濃度を示し、図 5に表 1をグラフ化したものを示す。図 5中、縦軸 ( Arsenic concentration) は、石比素化合物の濃度 (ng/mL) を示し、横軸（Time) は反応時間を示す。 [0065] [表 1]

表 1から明らかなように、 TMAOが有機ハロゲン化合物（ョード酢酸）と反応することによって、より安全かつ安定なアルセノベタイン（AB) へ変換されているのが分かる。なお、表 1、図 5における U Nは未知化合物である。以下の表、図においても同様である。また、表 1の砒素化合物の濃度について、相対濃度を百分率で計算した結果を表 2及び図 6に示す。図 6 中、縦軸（Relative concentration) は、砒素化合物の相対濃度（％) を示し、横軸（Time) は、反応時間を示す。

[0066] [表 2]

各 p Hについて、アルセノベタイン（AB) が生成した、特に p H4 6で高濃度の A Bが生成した。 [0067] 実施例 2

次に、グルタチオン還元型（GS H) の代わりにシスティン（Cy s) を用いることを除いて、実施例 1 と同様に行った、トリメチル化合物の無害化について説明する。ここでは、反応温度は 37 °Cの他に、 50°C, 80°Cについても調べた。

[0068] H P LC— I CP—MSクロマトグラムを図 7 1 2に示す（図 7 ：反応時間 4時間、反応温度 37 °C、図 8 ：反応時間 4時間、反応温度 50 °C、図 9 ：反応時間 4時間、反応温度 80°C、図 1 0 ：反応時間 24時間、反応温度 37°C、図 1 1 ：反応時間 24時間、反応温度 50°C、図 1 2 ：反応時間 24時間、反応温度 80 °C) 。実施例 1同様にクロマトグラムより TM AO と A Bの濃度を定量した。表 3に反応後の混合液中の砒素化合物の濃度を示し、図 1 3、図 1 4に表 3をグラフ化したものを示す。図 1 3、図 1 4中、縦軸 (Concentration) は、砒素化合物の濃度 (ng/mL) を示し、横軸 (Tempe rature) は反応温度（°C)を示す。

[0069] [表 3]

[0070] 図 1 3は、反応時間 4時間のときの各 p Hにおける砒素化合物の濃度を示し、図 1 4は、反応時間 2 4時間における砒素化合物の濃度を示す。また、これらの砒素化合物の濃度について、相対濃度を百分率で計算した結果を表 4、図 1 5、図 1 6に示す。図 1 5、図 1 6中、縦軸（Re l at i ve concentrat i on) は、砒素化合物の相対濃度（％) を示し、横軸（Temperature) は反応温度（°C) を示す。

[0071 ] [表 4]

[0072] 図 1 5は、反応時間 4時間のときの各 p Hにおける砒素化合物の相対濃度を示し、図 1 6は、反応時間 2 4時間における砒素化合物の相対濃度を示す。これらの結果、システィンを用いた場合でもアルセノベタイン（A B ) の生成が確認された。

[0073] 実施例 3

還元剤としてグルタチオン還元型またはシスティンを用い、有機ハロゲン化合物としてョ一ド酢酸ェチルを用いることを除いて、実施例 1 と同様に行つた、トリメチル化合物の無害化について説明する。反応温度は、 3 7 °C 50°C、 80°C、反応時間は 4時間、 1 6時間、 54時間であった。反応経路は以下のとおりである。

[0074] [化 1]

CH₃ CH₃

Redaction XCH₂CHOOEt

H,C— As' =o H,C- ― As¹"

X:C1, Br, I

^CH3 Reductant: GSH, Cys CH₃

TMAO TMA

H₃C——

H₂0

CH₃ ― CH₃

ABEt AB

[0075] H P L C_ I C P_MSにより、反応後の混合液中の砒素化合物の生成量を分析した。その結果を表 5に示す。なお、以下の表および図において、 T MAO ：トリメチルアルシンォキシド、 TMA ：トリメチルアルシン、 AB E t ：アルセノベタインェチルエステル、 AB ：アルセノベタインを示す。

ほ 5]

ほ 6]

[0077] また、表 6には、表 5の砒素化合物の濃度について、相対濃度を百分率で計算した結果を示す。さらに、図 1 7は、反応温度 80°C、反応時間 1 6時間のときの各 p Hにおける砒素化合物の相対濃度を示す。

[0078] 実施例 4

実施例 3のサンプル（TMAO I A44 ；還元剤としてシスティンを使用 ) 1 00 Lに 6 N塩酸 1 00 Lを添加し、表 7に示す反応条件で反応させた。反応式は以下のとおりである。

[0079] [化 2]

ABEt AB

[0080] H P L C_ I C P_MSにより、反応後の混合液中の砒素化合物の生成量を分析した。その結果を表 7に示す。実施例 3においては、 TMAOは AB E tとなったが、本実施例においては、塩酸水溶液の添加により A B E tは加水分解され、 AB (アルセノベタイン）となった。

[0081] [表 7]

[0082] 次に、砒素等を含有する有害化合物をアルキル化又はァリール化することによりメチル化合物を生成する場合について説明する（実施例 5 8 )。かかるメチル化合物もまた、上述の実施例によってさらに無害化することが可能である。

[0083] 実施例 5

本実施例では、亜ヒ酸のメチル化について説明する。

[0084] ( 1 ) 亜ヒ酸から三臭化砒素の合成

〔反応スキーム〕

As₂0₃→ AsBr₃

〔実験操作〕

亜ヒ酸 As₂0₃酸 (26.5g)、硫黄 (6g)、臭素 Br₂

(64g)を 300mlフラスコに加えて徐々に加熱した（急激に加熱すると、 Br₂の蒸気が蒸発揮散するので注意して過熱する）。約 7時間後、立ち上がる蒸気が Br₂ による褐色の色を示さなくなるまで反応させた。次のようにして精製を行つた。生成した三臭化砒素には過剰の Br₂を溶解している恐れがあるので砒素粉末を加えて蒸留精製した（収率： >90%) 。性質：無色、潮解性、斜方晶系柱状晶、融点： 31.2°C、沸点： 221°C、比重： 3.54(25°C)。湿気を含んだ空気中で発煙し、水を加えると加水分解を起こした。塩酸、二硫化炭素に可溶。毒性は三塩化砒素と同じく亜ヒ酸型であるが、刺激性は三塩化砒素ほど強くない。

[0085] (2) 亜ヒ酸から三塩化砒素の合成

〔反応スキーム〕

As₂0₃ + 6HCI → 2AsCI₃ + 3H₂0

〔実験操作〕

亜ヒ酸 (200g)をスターラーの付いた 2 Iの三口フラスコに入れ、濃塩酸 700 mlを加えてかき混ぜながら、濃硫酸 200mlを徐々に滴下した。この濃硫酸の滴下により、上の反応式で生成する水が脱水されて、反応は右に進み、生成した三塩化砒素は、相分離を起してフラスコの底に沈んだ。濃硫酸の滴下が終了した後、フラスコを加熱して蒸留した。留出は 85°Cから始まったが、 90-10 7°Cの留分をとつた。流出液を冷却すると、三塩化砒素層（下層）と HGI層（上層）に分離したので分液ロートにより、三塩化砒素を分離した。収量： 1 5 Om I、収率： 89%、純度： 99%以上。

[0086] (3) 三臭化砒素からトリメチルアルシンの合成

〔反応スキーム〕

AsBr₃ → AsMe₃

〔実験操作〕

完全に乾燥したジブチルェ一テル (200-300ml)に、マグネシウム（12.2g)、ョゥ化メチル（71g)とを加えて、ョゥ化メチルマグネシウムのエーテル溶液を作製し、それを一 20°Cに冷却しながら、三臭化砒素（50g)をエーテル（100ml) に溶かしたものを徐々に加えた。途中で黄色の沈殿を生じるがやがて消失した。その後、全体を炭酸ガスの気流の中で、水浴上から蒸留して、トリメチルアルシンのエーテル溶液を得た（沸点： 70°C、液体）。

[0087] (4) 三塩化砒素からトリメチルアルシンの合成

〔反応スキーム〕

ArCI₃ + 3MeLi→ ArMe₃ + 3LiCI

〔実験操作〕

トリメチルアルシンは揮発性があるので（沸点： 52°C) 、保護マスクを使用した。メチルリチウムのジェチルェ一テル溶液（500mし 0.8mol/l) と無水ジブチルェ一テル（GaH2で精留したもの、 400ml) をアルゴン気流下で反応器に入れた。ジブチルエーテルに溶解した三塩化砒素（13.6mし 0.16mol)をゆつくりと反応器内に添加した。アルゴン雰囲気下で、反応混合物を 12時間反応させ、トリメチルアルシンを蒸留して、 _35°Cに保持したフラスコに採取した。収率： 99%。

[0088] 実施例 6

次に、ジメチルアルシン酸のメチル化について説明する。

〔反応スキーム〕

0=AsMe₂(0H) → IAsMe₂

〔実験操作〕

( 1 ) ジメチルアルシン酸からジメチルヨウ化砒素の合成

ジメチルアルシン酸 (250g)とヨウ化カリウム（800g)を水（1 L)に溶解し、二酸化硫黄 (S0₂)を飽和させた。これに希塩酸（濃塩酸 500mlと水 500mlを混合して調整）をゆっくりと添加した。素早い還元反応が起こり、黄色オイル状のジメチルヨウ化砒素が分離した。反応終了は、硫黄の分離した時点で判断した。分離したオイル相を塩化カルシウムで乾燥し、蒸留して純粋なジメチルヨウ化砒素を得た（収量： 380g、収率： 90<½) 。沸点： 154_157°C、融点： -35°C (青黄色結晶）。

[0089] (2) ジメチルヨウ化砒素からトリメチルアルシンの合成

〔反応スキーム〕 IAsMe₂ -→ AsMe₃

〔実験操作〕

窒素雰囲気で、乾燥したジブチルエーテル（100ml)中に、マグネシウム（3.1 g)の懸濁液を攪拌して作製し、これにヨウ化メチル（17. Og)を加えて、グリニヤール試薬を作製した（液 A) 。この濁った液体 (液 A)を- 8°Cに冷却し、ジブチルエーテル（100ml)に溶解したジメチルヨウ化砒素（30g、 129國 ol) の溶液 (液 B)を 1.5時間かけて滴下した（液 G)。この操作の終了時に温度は、 -2°Cに上昇し、溶液 (液 G)は、 2層に分離した。水（120ml)に塩化アンモニゥム (30g)を溶かした溶液を作製し、窒素を吹き込み、酸素を除いた後、液 Gに 30分かけて滴下した（液 D)。液 Dを窒素気流下、大気圧下で蒸留した。トリメチルアルシンを含んでいる沸点 55-88°Cで留出した留出物（16.5g、トリメチルアルシンとして 138國 ol) (液 E) を、シュレンク管に採取し、 A4モレキュラーシ一ブスで、窒素中で乾燥した。

[0090] 実施例 7

トリメチルアルシンのトリメチルアルシンォキシドへ変換について説明する。

〔反応スキーム〕

Me₃As → Me₃As= 0

〔実験操作〕

窒素雰囲気下で、乾燥したジェチルェ一テル（15ml) 中にトリメチルアルシン（4.5國01) を混合し、過酸化水素（33%、 0.7mし 7國 ol) を加えた。窒素雰囲気下で、溶液を 15分間攪拌した。反応終了後、反応混合物を濃縮した。濃縮物を真空下で、 50°Cに加熱乾燥し、 50mlのジェチルエーテル—水（体積比 1 ： 1 ) から再結晶した（6.3國0し収率： 90%) 。

[0091] 実施例 8

ここでは、亜ヒ酸からトリメチルアルシンへの合成について説明する。反応式は以下の通りである。 [化 3]

As,0₃ + 3AlMe₃ → 2AsMe₃ + ― (Al-O-) n

Me

まず、 25 OmLのステンレス容器（2_3mm厚み）に、直径 2_4mmのステンレスポールを容器の 1 /4まで満す。金属性攪拌羽根を取り付け、ハーメチックシーリングを行う。滴下ロートと還流管を取り付ける。還流冷却管に真空トラップを取り付け、ァセトン一ドライアイスで _ 80°Cに冷却し、トラップとする。更に液体窒素で冷却（_ 1 96°C) したトラップを取り付ける。 3方コックをウォータ一ジャケッ卜と不活性ガス供給システムに結合する。反応器を不活性ガス（Ar) で封入する。亜ヒ酸（As₂0₃) (19.7 g、 0 .1mol) を反応器に入れる。ジ _ n _ブチルエーテル（3 Om L) を加える。スターラーで 1 0分間攪拌する。 AIMe₃ (21.6g、 0.3mol) のジ一 n _ブチルエーテル溶液（1 O Om L) を滴下ロートに入れる。 AIMe₃のジ— n _ブチルエーテル溶液を 1 / 4だけ反応器に滴下口一卜から加える。反応器を 80°C に過熱する。発熱反応が起こり、反応溶液は、 1 1 0— 1 20°Cに上昇する。 1 0— 1 5分の間に、残りのトリメチルアルミニウム（AIMe₃) のジ一 n _ プチルェ一テル溶液を加える。この間温度は、 1 1 0— 1 20°Cに保つ。滴下終了後、暫く放置し、 80°Cまで冷却し、減圧下、 AsMe₃を蒸留する。蒸留は、 1 6Torr、 50°Cで行う。反応容器を不活性ガス（Ar) で満たす。（沸点： 52。C、収量： 23. 6 g、収率： 98. 5 <½) 。

[0092] 実施例 9

実施例 1〜4では、トリメチル化合物の無害化について説明したが、この実施例では、モノメチル化合物の無害化について説明する。

[0093] 金属砒素として 1 p pmのモノメチルアルソン酸（MMA) 溶液 20 1_ 、 1 0 OmMのグルタチオン還元型（GS H) 水溶液 50 L、所定濃度（ 0. 74 μΜ^ 7. 4 μΜ^ 74 M、 740 M、 7, 4mM) のョ一ド酢酸（ I A A) 水溶液 270 Lを混合した。この混合液を 1 00 mMのりん酸—クェン酸緩衝液（p H 6) 660 1_中、 37°Cで所定時間反応させた。モノメチルヒ素化合物に対するョ一ド酢酸のモル比を表 8中、 [ I AA ] / [A s] で示す。反応後の混合液は、 1 00倍になるように超純水で希釈して、 H P L C_ I C P—MSで分析した。結果を表 8に示す。表中、 A s (III) ：無機砒素（3価）、 A s (V) ：無機砒素（5価）、 MM A ：モノメチルアルソン酸、 DMA ：ジメチルアルシン酸、 TMAO ：トリメチルアルシンォキシド、 MM A A ：モノメチルアルシン酢酸、 AB ：アルセノベタインを示し、転換率は以下の式で計算したものである。

[0094] 転換率（％)=反応後の砒素化合物の濃度の合計/反応前の砒素化合物の濃度の合計 X 1 00

[0095] ほ 8]

[0096] 本実施例においては、 MMA Aに帰属されるピークを確認した。モノメチルアルソン酸がメチル化（カルポキシメチル化）され、より無害な化合物となった。モノメチル砒素の無害化反応は以下のとおりである。

[0097] [化 4]

モノメチル砒素の無害化によって、モノメチルアルシン酢酸（MMAA) の他に、モノメチルアルシン 2酢酸（MMDAA) 、モノメチルアルシン 3 酢酸（MMTAA) が生成物として得られる可能性がある。

[0099] 実施例 1 0

MMA溶液の代わりにジメチルアルシン酸（DMA) を用いたことを除いて、実施例 9と同様に行った、ジメチル化合物の無害化について説明する。結果を表 9に示す。

[0100] ほ 9]

[0101] 本実施例において、ジメチルアルシン酢酸（DMAA) に帰属されるピーク（UN 1 3) 、ジメチルアルシン 2酢酸（DMADAA) に帰属されるピ —り (UN 1 4) を確認した。ジメチルアルシン酸がメチル化（カルポキシメチル化）され、より無害な化合物となった。ジメチル砒素の無害化反応は以下のとおりである。

[0102] [化 5] C0₂-

[0103] 実施例 1 1

MMA溶液の代わりにトリメチルアルシンォキシド（TMAO) を用いた .とを除いて、実施例 9と同様に行った、トリメチル化合物の無害化について説明する結果を表 1 0に示す _c

[0104] [表 10]

[0105] 本実施例において、 A B (アルセノベタイン；トリメチルアルシン酢酸）に帰属されるピークを確認した。トリメチルアルシンォキシド（T M A O ) がメチル化（カルポキシメチル化）され、より無害な化合物となった。トリメチル砒素の無害化反応は以下のとおりである。

[0106] [化 6]

GSH

CH₃ CH₃

TMAO AB 産業上の利用可能性

[0107] 本発明のメチル化合物の無害化方法は、メチル化合物がより無害な化合物に変換され、無害化合物は、極めて安定でかつ安全であるので、広く産業廃棄物の処理等の分野、汚泥、土壌の環境保護の分野において極めて有効である。

Claims

請求の範囲

[I ] 砒素、アンチモン、セレンからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含むメチル化合物に、有機ハロゲン化合物を反応させて、前記メチル化合物をより無害な物質とするメチル化合物の無害化方法。

[2] 前記メチル化合物が、モノメチル化合物、ジメチル化合物、又はトリメチル化合物の少なくとも 1種である請求項 1記載の方法。

[3] 前記元素が砒素である請求項 2記載の方法。

[4] 前記有機ハロゲン化合物が、ハロゲン化アルキルである請求項 1〜3項のいずれか 1項に記載の方法。

[5] 前記ハロゲン化アルキルが、ハロゲン化メチルである請求項 4記載の方法

[6] 前記ハロゲン化メチルがヨウ化メチル、臭化メチル、塩化メチルからなる群から選択される少なくとも 1種である請求項 5記載の方法。

[7] 前記ハロゲン化アルキルが、ハロゲン化酢酸、ハロゲン化アルコール、又はハロゲン化エステルである請求項 4記載の方法。

[8] 前記ハロゲン化酢酸が、クロ口酢酸、ブロモ酢酸、ョード酢酸、クロロブロピオン酸、ブロモプロピオン酸、ョ一ドプロピオン酸からなる群から選択される少なくとも 1種である請求項 7記載の方法。

[9] 前記有機ハロゲン化アルコールが、クロ口エタノール、ブロモエタノール

、ョードエタノールからなる群から選択される少なくとも 1種である請求項 7 記載の方法。

[10] さらに、砒素、アンチモン、セレンからなる群から選択される少なくとも一種を還元する還元剤を加えて、前記メチル化合物に前記ハロゲン化合物を反応させる請求項 1〜 9項のいずれか 1項に記載の方法。

[I I ] 前記還元剤が、 S H基を有する物質である請求項 1 0記載の方法。

[12] 前記 S H基を有する物質が、還元型グルタチオン（G S H ) 、酸化型グルタチオン、システィン、 S—アデノシルシスティン、スルフオラフアン、メルカプトアルコールからなる群から選択される少なくとも 1種である請求項 1 1記載の方法。

[13] 前記反応が、水系溶媒下で行われる請求項 1〜 1 2項のいずれか 1項に記載の方法。

[14] p H力 3〜 1 0の範囲である請求項 1 3記載の方法。

[15] 前記メチル化合物が、汚染物、廃棄物、産業生産物、温泉水、化学試薬、化学兵器、鉱山もしくは製鍊所の副産物、工業製品、又は自然環境から回収されたものである請求項 1〜 1 4項のいずれか 1項に記載の方法。

[16] 前記メチル化合物が、砒素、アンチモン、セレンからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有する有害化合物をメチル化したものである請求項 1〜 1 4項のいずれ力、 1項に記載の方法。

[17] 前記一種の元素の価数を高酸化数とすることによりメチル化する請求項 1

6記載の方法。

[18] 前記一種の元素の少なくとも 1つの結合手をメチル化する請求項 1 6又は 1 7項に記載の方法。

[19] 前記元素が砒素であることを特徴とする請求項 1 6〜 1 8項のいずれか 1 項に記載の方法。

[20] 前記有害化合物を、ハロゲン化し、ハロゲン化した前記有害化合物をグリニヤ一ル反応によって、メチル化する請求項 1 6〜 1 9項のいずれ力、 1項に記載の方法。

[21 ] 前記有害化合物が、亜ヒ酸、五酸化砒素、三塩化砒素、五塩化砒素、硫化砒素化合物、シァノ砒素化合物、クロ口砒素化合物、及びその他の砒素無機塩類からなる群から選択される請求項 1 6〜2 0項のいずれか 1項に記載の方法。