СПОСОБ ДЕТОКСИФИКАЦИИ МЕТИЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК A62D3/34 A62D3/35 A62D3/37 A62D101/40 A62D101/47 A62D101/49 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к способу превращения метильного соединения в менее вредное вещество, в частности к способу превращения метильного соединения, содержащего по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей мышьяк, сурьму и селен, в менее вредное вещество.

Уровень техники

Металлы и металлоиды, такие как мышьяк, сурьма и селен, широко применяются в качестве промышленных материалов, например полупроводников, но при их проникновении в окружающую среду они влияют на организм, являясь вредным материалом для организма.

Ранее в качестве способа удаления этих металлов и металлоидов применяли общеизвестный способ, в котором флоккулирующий агент, такой как полихлорированный алюминий (ПХА), добавляли в сточные воды, содержащие неорганический мышьяк, такой как вредная мышьяковистая кислота. Затем неорганический мышьяк удаляли путем фильтрации после его агрегации, абсорбции на флоккулирующем агенте и железе, содержащемся в сырой воде и впоследствии осевшем. Другим способом является способ, где соединение мышьяка и т.д. абсорбировали с применением флоккулирующего агента на основе активированной окиси алюминия, церия.

С другой стороны, известно, что в природе неорганический мышьяк находится в морских продуктах, таких как морские водоросли, и что часть неорганического мышьяка превращается в органическое соединение мышьяка, такое как диметилмышьяк в физиологических процессах (Kaise et al., 1998, Appl Organomet. Chem., 12 137-143). Общеизвестно, что это органическое соединение мышьяка обладает меньшей токсичностью для млекопитающих, чем неорганический мышьяк, у млекопитающих.

Сущность изобретения

В вышеуказанном способе удаления тяжелого металла, характеризующемся применением фильтрации и абсорбции, необходимо хранить или перерабатывать загрязненный осадок, содержащий вредное соединение, такое как неорганический мышьяк и абсорбент, на котором абсорбировано вредное соединение, например, путем изоляции вредного соединения бетоном или др. для предотвращения утечки во внешнюю среду. Таким образом, существует проблема трудности массового захоронения, поскольку требуется место захоронения или большое пространство для переработки площадей захоронения.

Проблема заключается еще в том, что даже если неорганический мышьяк накапливается в продуктах моря, как упомянуто выше, только часть накопленного неорганического мышьяка может превратиться в органическое соединение мышьяка, и вредный неорганический мышьяк все еще остается в продуктах моря.

Далее, хотя метильные соединения мышьяка и т.д. являются стабильными и до некоторой степени безвредными, если можно получить стабильное и безвредное вещество простым проведением способа, описанного далее, это желательно с точки зрения защиты окружающей среды.

Таким образом, задачей данного изобретения является создание способа эффективной и систематической детоксификации метильного соединения, содержащего мышьяк и т.д., позволяющего решить вышеуказанные проблемы.

Для решения указанных задач авторы данного изобретения провели исследования алкилирования или арилирования вредного соединения, содержащего мышьяк и т.д., посредством химической реакции для превращения метильного соединения в более стабильные и безвредные вещества. В результате этого было создано данное изобретение.

Способ детоксификации метильного соединения по данному изобретению характеризуется тем, что органическое галогенированное соединение вступает в реакцию с метильным соединением, содержащим по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей мышьяк, сурьму и селен, для превращения метильного соединения в более безвредные вещества.

Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации метильного соединения по данному изобретению, способ характеризуется тем, что метильное соединение является по меньшей мере одним из монометильных соединений, диметильных соединений или триметильных соединений.

Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации метильного соединения по данному изобретению, способ характеризуется тем, что элемент является мышьяком.

Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации метильного соединения по данному изобретению, способ характеризуется тем, что органическое галогенированное соединение является алкилгалоидом.

Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации метильного соединения по данному изобретению, способ характеризуется тем, что алкилгалоид является метилгалогенидом.

Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации метильного соединения по данному изобретению, способ характеризуется тем, что метилгалогенид является по меньшей мере одним выбранным из группы, включающей метилиодид, метилбромид или метилхлорид.

Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации метильного соединения по данному изобретению, способ характеризуется тем, что алкилгалоид является по меньшей мере одним выбранным из группы, включающей галогенированную уксусную кислоту, галогенированный спирт или галогенированный сложный эфир.

Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации метильного соединения по данному изобретению, способ характеризуется тем, что галогенированная кислота является по меньшей мере одной выбранной из группы, включающей хлоруксусную кислоту, бромуксусную кислоту, йодоуксусную кислоту, хлорпропионовую кислоту, бромпропионовую кислоту или иодопропионовую кислоту.

Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации метильного соединения по данному изобретению, способ характеризуется тем, что галогенированный спирт является по меньшей мере одним выбранным из группы, включающей хлороэтанол, бромоэтанол или иодоэтанол.

Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации метильного соединения по данному изобретению, способ характеризуется тем, что реакцию проводят в присутствии восстанавливающего агента, способного восстанавливать по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей мышьяк, сурьму и селен.

Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации метильного соединения по данному изобретению, способ характеризуется тем, что восстанавливающий агент является материалом, имеющим SH группу.

Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации метильного соединения по данному изобретению, способ характеризуется тем, что материал, имеющий SH группу, является по меньшей мере одним выбранным из группы, включающей восстановленный глутатион (GSH), окисленный глутатион, цистеин, S-аденозил-цистеин, сульфорафан или меркаптоспирт.

Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации метильного соединения по данному изобретению, способ характеризуется тем, что реакцию проводят в водном растворителе.

Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации метильного соединения по данному изобретению, способ характеризуется тем, что рН находится в диапазоне 3-10.

Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации метильного соединения по данному изобретению, способ характеризуется тем, что метильное соединение находится в загрязнителе, отходах, промышленных продуктах, термальных источниках, химическом реагенте, химическом оружии, вторичном продукте горных работ или плавления, промышленных изделиях или природной окружающей среде.

Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации метильного соединения по данному изобретению, способ характеризуется тем, что метильное соединение является метилированным вредным соединением, содержащим по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей мышьяк, сурьму и селен.

Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации метильного соединения по данному изобретению, способ характеризуется тем, что метилирование достигается путем повышения степени окисления одного элемента. В настоящее время считают, что высокая степень окисления означает более высокую степень окисления среди степеней окисления, которыми обладает элемент. Например, в случае мышьяка это пятивалентный мышьяк, в случае сурьмы - это пятивалентная сурьма, а в случае селена - шестивалентная и т.д.

Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации метильного соединения по данному изобретению, способ характеризуется тем, что по меньшей мере одну связь одного элемента метилируют.

Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации метильного соединения по данному изобретению, способ характеризуется тем, что элемент является мышьяком.

Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации метильного соединения по данному изобретению, способ характеризуется тем, что вредное соединение галогенируют, а затем галогенированное вредное соединение метилируют путем реакции Гриньяра.

Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации метильного соединения по данному изобретению, способ характеризуется тем, что вредное соединение выбрано из группы, включающей мышьяковистую кислоту, пентоксид мышьяка, трихлорид мышьяка, пентахлорид мышьяка, мышьяково-сульфидное соединение, цианисто-мышьяковое соединение, хлоро-мышьяковое соединение, и другие неорганические соли мышьяка.

Преимущество способа детоксификации метильного соединения по данному изобретению состоит в том, что можно создать способ эффективного и систематического превращения метильного соединения, состоящего из мышьяка и т.д., в более безвредные вещества.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 приведена ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограмма в случае реакции в течение 4 часов в примере 1.

На фиг.2 приведена ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограмма в случае реакции в течение 24 часов в примере 1.

На фиг.3 приведена ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограмма в случае реакции в течение 100 часов в примере 1.

На фиг.4 приведена ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограмма в случае реакции в течение 439 часов в примере 1.

На фиг.5 приведена концентрация соединения мышьяка, присутствующего в смешанном растворе при различных значениях рН и времени реакции при реакции в примере 1.

На фиг.6 приведена относительная концентрация (в процентах) соединения мышьяка, присутствующего в смешанном растворе при различных значениях рН и времени реакции при реакции в примере 1.

На фиг.7 приведена ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограмма в случае реакции при 37°С в течение 4 часов в примере 2.

На фиг.8 приведена ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограмма в случае реакции при 50°С в течение 4 часов в примере 2.

На фиг.9 приведена ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограмма в случае реакции при 80°С в течение 4 часов в примере 2.

На фиг.10 приведена ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограмма в случае реакции при 37°С в течение 24 часов в примере 2.

На фиг.11 приведена ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограмма в случае реакции при 50°С в течение 24 часов в примере 2.

На фиг.12 приведена ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограмма в случае реакции при 80°С в течение 24 часов в примере 2.

На фиг.13 приведена концентрация соединения мышьяка, присутствующего в смешанном растворе после реакции при различных значениях рН и времени реакции в примере 2.

На фиг.14 приведена концентрация соединения мышьяка, присутствующего в смешанном растворе после реакции при различных значениях рН и времени реакции в примере 2.

На фиг.15 приведена относительная концентрация (в процентах) соединения мышьяка, присутствующего в смешанном растворе после реакции при различных значениях рН и времени реакции в случае реакции в течение 4 часов в примере 2.

На фиг.16 приведена относительная концентрация (в процентах) соединения мышьяка, присутствующего в смешанном растворе после реакции при различных значениях рН и времени реакции в случае реакции в течение 24 часов в примере 2.

На фиг.17 приведено относительное содержание мышьяка при различных значениях рН после реакции при 80°С в течение 16 часов в примере 3.

Осуществление изобретения

Ниже приведено подробное описание данного изобретения. Способ детоксификации метильного соединения по данному изобретению характеризуется тем, что органическое галогенированное соединение реагирует с метильным соединением, содержащим по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей мышьяк, сурьму и селен, для превращения метильного соединения в более безвредные вещества. Метильное соединение не ограничено каким-либо конкретным метильным соединением, при условии, что оно включает мышьяк, сурьму, селен и пр. Далее, метильное соединение не ограничено каким-либо конкретным метильным соединением и включает, например, монометильное соединение, диметильное соединение, или триметильное соединение и т.д.

Далее, происхождение метильного соединения также не ограничено конкретно. Например, метильное соединение может происходить из загрязнителя, отходов, промышленных продуктов, термального источника, химического реагента, химического оружия, вторичного продукта горных работ или плавления, промышленных изделий или природной окружающей среды. Кроме того, метильное соединение может быть синтезировано бактериями или синтезировано в печени животных, таких как крысы. Изобретение, в том числе предназначено и для тех соединений, которые получены данным путем, и не ограничивает каким-либо образом происхождение метильного соединения. Вещество может иметь любое происхождение, если только оно является метильным соединением.

Хотя метильное соединение включает те соединения, которые уменьшают свою токсичность посредством так называемого метилирования неорганического мышьяка и т.д., указанный неорганический мышьяк и т.д. существует в виде вредного соединения в почве. Термин «вредное соединение», используемый здесь, означает соединение, оказывающее любое неблагоприятное влияние на организм при проникновении в окружающую среду и воздействии на организм.

В качестве вредного соединения, содержащего мышьяк, среди вышеуказанных вредных соединений могут быть упомянуты мышьяковистая кислота, пентоксид мышьяка, трихлорид мышьяка, пентахлорид мышьяка, мышьяково-сульфидное соединение, цианисто-мышьяковое соединение, хлоро-мышьяковое соединение, и другие неорганические соли мышьяка и тому подобное. В этих видах мышьяка, например, LD₅₀ (мг/кг) (доза, вызывающая летальный эффект в 50% случаев у мышей) меньше или равна 20 и таким образом в целом они имеют отравляющее значение для организма.

Далее, в качестве вредного соединения, содержащего сурьму, могут быть упомянуты триоксид сурьмы, пентоксид сурьмы, трихлорид сурьмы и пентахлорид сурьмы или тому подобные.

Далее, в качестве вредного соединения, содержащего селен, могут быть упомянуты диоксид селена, триоксид селена. Не приходится и говорить, что детоксификация данного изобретения также включают метильные соединения, происходящие из вредных соединений, как упомянуто выше. Способ детоксификации вредного соединения, содержащего по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей мышьяк, сурьму и селен, разъясняется ниже.

В данном изобретении органические галогенированные соединения реагируют с вышеуказанными метильными соединениями (содержащими монометильные соединения, диметильные соединения или триметильные соединения и т.д.) до превращения метильных соединения в более безвредные вещества. В качестве монометильных соединений, например в качестве монометильных соединений, содержащих мышьяк, может быть упомянута монометилмышьяковая кислота и т.д., далее, в качестве монометильных соединений, содержащих сурьму, может быть упомянута монометилсурьма, а в качестве монометильных соединений, содержащих селен, может быть упомянут монометилселенол и т.д. Далее, в качестве диметильных соединений, например диметильных соединений, содержащих мышьяк, могут быть упомянуты диметиларсоновая кислота, диметиларсонил ацетат, диметиларсонил этанол, и т.д., далее в качестве диметильных соединений, содержащих сурьму, может быть упомянута диметилсурьма и т.д., далее, в качестве диметильных соединений, содержащих селен, может быть упомянут диметилселенид и т.д. В качестве триметильных соединений, например триметильных соединений, включающих мышьяк, могут быть упомянуты триметиларсиноксид, триметиларсин, а в качестве триметильных соединений, включающих сурьму, могут быть упомянуты триметилсурьма, гидроксид триметилсурьмы, дихлорид триметилсурьмы и т.д., а в качестве триметильных соединений, включающих селен, может быть упомянут триметилселен и т.д.

Органическое галогенированное соединение не ограничивается конкретным соединением, но для получения требуемых безвредных веществ могут применяться алкилгалоид, галогенированная уксусная кислота, или галогенированный спирт и т.д.

В качестве алкилгалоида, например, может быть упомянут метилгалогенид, такой как метилйодид, метилбромид, метилхлорид. Такой алкилгалоид может применяться в случае, когда задачей изобретения является образование безвредного вещества путем получения тетраметильного соединения.

Далее, в качестве галогенированной кислоты может быть упомянута хлоруксусная кислота, бромуксусная кислота, йодоуксусная кислота, хлорпропионовая кислота, бромпропионовая кислота, йодопропионовая кислота или тому подобные. Применение этой галогенированной уксусной кислоты, такой как йодоуксусная кислота, делает возможным получение более безвредного арсенобетаина и т.д., если кислота реагирует с триметиларсиноксидом.

Далее, в качестве галогенированного спирта может быть упомянут хлороэтанол, бромоэтанол, иодоэтанол ли тому подобное. Применение галогенированного спирта делает возможным получение более безвредного арсенохолина и т.д., если спирт реагирует с триметиларсиноксидом.

Особенно целесообразно превратить метильное соединение в более безвредный арсенохолин или арсенобетаин в случае детоксификации метильного соединения, содержащего мышьяк, поскольку арсенохолин и арсенобетаин являются стабильными веществами, не подвергающимися деметилированию или разложению при обычных условиях. В частности, токсичность арсенобетаина составляет примерно 1/300 и таким образом она ниже, чем у неорганического мышьяка (триоксида мышьяка). С 1980 г. арсенобетаин считается безвредным соединением мышьяка. В связи с этим полагают, что целесообразно добиться детоксификации путем получения в конечном итоге арсенобетаина.

Далее стабильность арсенобетаина показана в виде примера. С точки зрения времени полужизни вещества в организме (ВНТ), время полужизни арсенобетаина составляет 3,5 часа, время полужизни неорганического мышьяка 28 часов, а монометильного соединения (ММА) и диметильного соединения (DMA) - 5-6 часов. Таким образом, с точки зрения времени полужизни очевидно, что безопасность арсенобетаина для живых организмов является высокой. Далее, очевидно, что арсенобетаин является стабильным, поскольку не подвергается деметилированию при накоплении в организме.

В способе детоксификации метильного соединения по данному изобретению можно осуществлять реакцию в присутствии восстанавливающего агента, способного восстанавливать по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей мышьяк, сурьму и селен. Наличие такого восстанавливающего агента делает возможным ускорение реакции детоксификации. Хотя полагают, что восстанавливающая способность мышьяка в реакции трансметилирования регулирует скорость превращения в арсенобетаин, считается, что превращение мышьяка в арсенобетаин и т.д. может быть ускорено добавлением восстанавливающих веществ. В качестве такого восстанавливающего агента может быть упомянут, например, материал, имеющий SH группу, а именно материал, который может быть по меньшей мере одним выбранным из группы, включающей восстановленный глутатион (GSH), окисленный глутатион, цистеин, S-аденозил-цистеин, сульфорафан, меркаптоэтанол.

Что касается растворителя для реакции, то хотя можно использовать органический растворитель, такой как толуол или диэтиловый эфир, в данном изобретении можно осуществлять реакцию в водном растворителе с меньшими затратами без применения органического растворителя, обычно требующего осторожного обращения.

Далее, с точки зрения достижения большей стабилизации и детоксификации большего количества метильных соединений, желательно, чтобы рН реакционного раствора находился в диапазоне 3-10. Для получения желаемого детоксифицированного вещества в течение более короткого времени рН должен находиться в диапазоне 4-8, более предпочтительно, в диапазоне 4-6.

Температура реакции не ограничивается особо, но может также быть комнатной температурой. Для применения смешанного растворителя из воды и органического растворителя реакцию можно проводить при температуре 5-250°С. Время реакции также не ограничивается особо.

Как указано выше, в соответствии со способом данного изобретения возможно превращать метильное соединение в более безвредное вещество в мягких безопасных условиях, при снижении затрат в результате применения водного типа растворителя.

В способе детоксификации по данному изобретению вредные соединения собраны из загрязнителя, отходов, промышленных продуктов, термального источника, химического реагента, химического оружия, вторичного продукта горных работ или плавления, промышленных изделий или природной окружающей среды для детоксификации полученных вредных соединений путем их превращения в метильное соединение, причем способ данного изобретения позволяет осуществить дополнительную детоксификацию и стабилизацию полученных метильных соединений.

Более конкретно, например, способ можно применять при некоторых видах обработки, таких как обработка грунтовых вод, таких как загрязненные грунтовые воды, попадающие в общие источники (Индия, Бангладеш, Китай, Чили и т.д.), обработка сырьевого газа из галлий-мышьякового полупроводника (арсин), обработка осветляющего вещества стеклянной подложки жидких кристаллов (триоксид мышьяка), обработка воды, вещества стеклянной подложки жидких кристаллов (триоксид мышьяка), обработка воды, содержащей мышьяк и т.д., из отходов древесного материала, содержащего ССА (медь-хром-мышьяк). В связи с тем, что загрязненные грунтовые воды, сырьевой газ, осветляющее вещество и вода, содержащая мышьяк и т.д., как упомянуто выше, содержат вредное соединение, содержащее мышьяк и т.д., после сбора этих вредных соединений способ детоксификации метильного соединения в соответствии с изобретением делает возможным их превращение в более безвредное и стабильное вещество с высокой эффективностью и с применением более безопасной системы.

Как упомянуто выше, в качестве метильного соединения может быть метилированное вредное соединение, содержащее по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей мышьяк, сурьму и селен.

В предпочтительном воплощении способа детоксификации по данному изобретению, метильное соединение, в котором вредное соединение, содержащее по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей мышьяк, сурьму и селен, является метилированным (соединением, детоксифицированным посредством метилирования). На данный момент, как упоминается выше, термин «вредное соединение», применяемый здесь, означает соединение, оказывающее какое-либо неблагоприятное влияние на организм при проникновении в окружающую среду и воздействии на организм.

В частности, при условии, что концентрация, вызывающая 50% ингибирование роста клеток (IC₅₀), или доза, вызывающая летальный эффект в 50% случаев, (LD₅₀) является более высокими, и поэтому можно достичь большей детоксификации, метилирование вредного соединения предпочтительно осуществляют путем повышения степени окисления элемента, содержащегося в вышеуказанном вредном соединении. В особенности, можно повысить степень окисления одного элемента путем метилирования, как описано выше. Далее, предпочтительно превратить степень окисления три в степени окисления пять в случае, когда элемент является мышьяком или сурьмой, и предпочтительно превратить степень окисления четыре в степень окисления в шесть в случае, когда элемент является селеном.

Предпочтительно метилировать по меньшей мере одну связь одного элемента, содержащегося в вышеуказанном вредном соединении. В особенности, можно метилировать по меньшей мере одну связь одного элемента путем проведения реакции замещения или реакции содержания с применением метилгалогенида или реагента Гриньяра.

В предпочтительном воплощении способа детоксификации по данному изобретению для легкого получения метилирующего реагента предпочтительно галогенировать вышеуказанное вредное соединение и метилировать галогенированное вредное соединение путем реакции Гриньяра.

Галогенирование вредного соединения, например, можно проводить путем реакции вредного соединения с газообразным галогеном в присутствии серы, или путем реакции вредного соединения с гидрогалоидной кислотой, или путем реакции вредного соединения с алкил-металл галогенидом, таким как иодид калия, в присутствии кислоты, такой как соляная кислота.

Реакция Гриньяра для галогенированного вредного соединения может быть осуществлена между галогенированным вредным соединением и реактивом Гриньяра. В способе детоксификации по данному изобретению реактив Гриньяра имеет следующую химическую формулу 1

где R = метильная группа.

При использовании реактива Гриньяра можно добавить метильную группу к одному элементу вредного соединения. Реактив Гриньяра можно синтезировать путем реакции подходящего органического галогенида и металлического магния.

С точки зрения получения реагента для метилирования, метильная группа является небольшой и поэтому легко связывается с одним элементом вредного соединения, а ее биосовместимость является высокой с точки зрения профилактической медицины, поэтому предпочтительно метилировать вредное соединение, чтобы превратить вредное соединение в монометильное соединение, диметильное соединение или триметильное соединение. Далее, учитывая то, что можно улучшить LD₅₀ и получить больше детоксифицированного соединения, вредное соединение предпочтительно превратить в триметильное соединение.

Можно дополнительно детоксифицировать метильное соединение, такое как монометильное соединение, диметильное соединение или триметильное соединение, путем реакции метильного соединения с органическим галоидным соединением, как упомянуто выше по способу детоксификации метильного соединения данного изобретения.

Данное изобретение разъясняется более подробно со ссылкой на примеры, но примеры не предназначены для ограничения изобретения.

Пример 1

Смешали 20 мкл 1 ч./млн. триметиларсиноксида (ТМАО) и 50 мкл 100 мМ восстановленного глутатиона (GSH) и 135 мкл 7,4 мкМ йодоуксусной кислоты. Концентрации ТМАО, GSH и йодоуксусной кислоты, присутствующих в растворе после смешивания, составили 0,2 мкМ, 5 мМ и 1 мМ соответственно. Проводили реакцию 205 мкл смеси с 795 мкл 100 мМ буферного раствора из фосфорной кислоты и цитрата (рН 3, 4, 5, 6, 7, 8) при 37°С и анализировали количество мышьяка в виде ТМАО и арсенобетаина (АВ), присутствующих в смеси после реакции, с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-спектрометрией с индукционной плазмой (ВЭЖХ-ИСП-МС). ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограммы показаны на фигурах 1-4 (фиг.1: время реакции 4 часа, фиг.2: время реакции 24 часа, фиг.3: время реакции 100 часов, фиг.4: время реакции 439 часов, А: стандартный образец, В: рН 3, С: рН 4, D: рН 5, Е: рН 6, F: рН 7, G: рН 8). Концентрацию каждого образца количественно определяли путем сравнения размера пика, относящегося к ТМАО и АВ, с размером пика стандартного образца с предварительно определенной концентрацией на хроматограммах фиг.1-4. В таблице 1 показана концентрация соединения мышьяка в смеси после реакции, а фиг.5 является графическим представлением таблицы 1. На фиг.5 на вертикальной оси показана концентрация мышьяка (нг/мл), а на горизонтальной оси показано время реакции.

Таблица 1 Образец рН Время (ч) Концентрация (нг As/мл) Ссылки ТМАО UN АВ Всего TMAOIA3-1 3 4 18.88 0.00 0.28 19.16 Фиг.1-B TMAOIA3-2 3 24 17.68 0.00 1.17 18.85 Фиг.2-В TMAOIA3-3 3 100 13.82 0.00 4.46 18.28 Фиг.3-В TMAOIA3-4 3 439 6.19 0.24 5.53 11.96 Фиг.4-В TMAOIA4-1 4 4 10.87 0.00 6.81 17.68 Фиг.1-С TMAOIA4-2 4 24 2.70 0.00 15.41 18.11 Фиг.2-C TMAOIA4-3 4 100 1.01 0.00 18.86 19.87 Фиг.3-С TMAOIA4-4 4 439 1.30 0.12 19.17 20.59 Фиг.4-С TMAOIA5-1 5 4 0.57 0.40 16.13 17.10 Фиг.1-D TMAOIA5-2 5 24 0.27 0.00 17.44 17.71 Фиг.2-D TMAOIA5-3 5 100 0.10 0.00 19.55 19.65 Фиг.3-D TMAOIA5-4 5 439 0.33 0.23 19.82 20.38 Фиг.4-D TMAOIA6-1 6 4 0.46 0.30 15.83 16.59 Фиг.1-Е TMAOIA6-2 6 24 0.29 0.24 16.18 16.71 Фиг.2-Е ТМАОГА6-3 6 100 0.47 0.44 17.98 18.89 Фиг.3-Е TMAOIA6-4 6 439 2.06 0.24 18.09 20.39 Фиг.4-Е TMAOIA7-1 7 4 0.68 0.26 6.35 7.29 Фиг.1-F TMAOIA7-2 7 24 0.42 1.19 6.48 8.09 Фиг.2-F TMAOIA7-3 7 100 0.00 3.46 7.20 10.66 Фиг.3-F TMAOIA7-4 7 439 8.81 0.10 7.43 16.34 Фиг.4-F TMAOIA8-1 8 4 0.55 0.31 1.18 2.04 Фиг.1-G TMAOIA8-2 8 24 0.30 2.49 1.16 3.95 Фиг.2-G TMAOIA8-3 8 100 0.00 5.62 1.34 6.96 Фиг.3-G TMAOIA8-4 8 439 11.38 0.51 1.44 13.33 Фиг.4-G

Как видно из Таблицы 1, ТМАО превращается в более безвредный и стабильный арсенобетаин путем реакции с органическим галогенидным соединением (йодоуксусной кислотой). Далее, «UN» в таблице 1 и на фиг.5 указывает неизвестные соединения. Аналогичные обозначения приведены в следующих таблицах и на чертежах. Результат в процентах относительной концентрации как концентрации соединения мышьяка в таблице 1 показан в таблице 2 и на фиг.6. На фиг.6 на вертикальной оси показана относительная концентрация (%), а на горизонтальной оси показано время реакции.

Таблица 2 Образец рН Время (ч) Относительная концентрация (%) Ссылки ТМАО UN AB Всего TMAOIA3-1 3 4 98.5 0.0 1.5 100.0 Фиг.1-В TMAOIA3-2 3 24 93.8 0.0 6.2 100.0 Фиг.2-В TMAOIA3-3 3 100 75.6 0.0 24.4 100.0 Фиг.3-В TMAOIA3-4 3 439 51.8 2.0 46.2 100.0 Фиг.4-В TMAOIA4-1 4 4 61.5 0.0 38.5 100.0 Фиг.1-С TMAOIA4-2 4 24 14.9 0.0 85.1 100.0 Фиг.2-С TMAOIA4-3 4 100 5.1 0.0 94.9 100.0 Фиг.3-С TMAOIA4-4 4 439 6.3 0.6 93.1 100.0 Фиг.4-С TMAOIA5-1 5 4 3.3 2.3 94.3 100.0 Фиг.1-D TMAOIA5-2 5 24 1.5 0.0 98.5 100.0 Фиг.2-D TMAOIA5-3 5 100 0.5 0.0 99.5 100.0 Фиг.3-D TMAOIA5-4 5 439 1.6 1.1 97.3 100.0 Фиг.4-D TMAOIA6-1 6 4 2.8 1.8 95.4 100.0 Фиг.1-Е TMAOIA6-2 6 24 1.7 1.4 96.8 100.0 Фиг.2-Е TMAOIA6-3 6 100 2.5 2.3 95.2 100.0 Фиг.3-Е TMAOIA6-4 6 439 10.1 1.2 88.7 100.0 Фиг.4-Е TMAOIA7-1 7 4 9.3 3.6 87.1 100.0 Фиг.4-F TMAOIA7-2 7 24 5.2 14.7 80.1 100.0 Фиг.2-F TMAOIA7-3 7 100 0.0 32.5 67.5 100.0 Фиг.3-F TMAOIA7-4 7 439 53.9 0.6 45.5 100.0 Фиг.4-F TMAOIA8-1 8 4 27.0 15.2 57.8 100.0 Фиг.1-G TMAOIA8-2 8 24 7.6 63.0 29.4 100.0 Фиг.2-G TMAOIA8-3 8 100 0.0 80.7 19.3 100.0 Фиг.3-G TMAOIA8-4 8 439 85.4 3.8 10.8 100.0 Фиг.4-G

Арсенобетаин (AB) образовывался при каждом значении рН. В частности, AB образовывался с высокой концентрацией при рН 4-6.

Пример 2

Далее показана детоксификация триметильного соединения. Детоксификацию триметильного соединения исследовали таким же образом, как в примере 1, за исключением применения цистеина (Cys) вместо восстановленного глутатиона (GSH). В примере 2 эксперименты также проводили при температуре реакции 50°С и 80°С в дополнение к 37°С.

ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограммы показаны на фиг.7-12 (фиг.7: время реакции 4 часа, температура реакции 37°С, фиг.8: время реакции 4 часа, температура реакции 50°С, фиг.9: время реакции 4 часа, температура реакции 80°С, фиг.10: время реакции 24 часа, температура реакции 37°С, фиг.11: время реакции 24 часа, температура реакции 50°С, фиг.12: время реакции 24 часа, температура реакции 80°С). Концентрации ТМАО и AB определяли по хроматограммам таким же образом, как в примере 1. В таблице 3 показана концентрация соединения мышьяка, присутствующего в смеси после реакции, а фиг.13 и 14 являются графическим представлением таблицы 3. На фиг.13 и 14 на вертикальной оси показана концентрация соединения мышьяка (нг/мл), а на горизонтальной оси показана температура реакции (°С).

Таблица 3 Образец Восстанавливаю-щий агент pH Темп. реакции (°С) Время реакции (ч) Темп. реакции (°С) Концентрация (нг As/мл) Ссылки TMAO UN AB Всего TMAOIA11-1 GSH 5 37 4 37 0.00 0.00 19.44 19.44 Фиг.7-B TMAOIA21-1 GSH 5 50 4 50 0.00 0.00 18.45 19.45 Фиг.8-B TMAOIA31-1 GSH 5 80 4 80 0.00 1.29 18.68 19.97 Фиг.9-B TMAOIA11-2 GSH 5 37 24 37 0.00 0.00 21.98 21.98 Фиг.10-B TMAOIA21-2 GSH 5 50 24 50 0.00 0.45 20.44 20.09 Фиг.11-B TMAOIA31-2 GSH 5 80 24 80 0.00 1.65 19.25 20.90 Фиг.12-B TMAOIA13-1 Cys 3 37 4 37 24.69 0.00 1.01 25.70 Фиг.7-C TMAOIA23-1 Cys 3 50 4 50 18.15 0.00 4.67 22.82 Фиг.8-C TMAOIA33-1 Cys 3 80 4 80 7.32 1.87 9.81 18.80 Фиг.9-C TMAOIA14-1 Cys 4 37 4 37 3.43 0.00 16.74 20.17 Фиг.7-D TMAOIA24-1 Cys 4 50 4 50 0.00 0.00 19.20 19.20 Фиг.8-D TMAOIA34-1 Cys 4 80 4 80 0.00 0.68 19.18 19.86 Фиг.9-D TMAOIA15-1 Cys 5 37 4 37 0.00 0.00 21.99 21.90 Фиг.7-E TMAOIA25-1 Cys 5 50 4 50 0.00 0.00 18.25 18.25 Фиг.8-E TMAOIA35-1 Cys 5 80 4 80 0.00 0.87 16.75 17.62 Фиг.9-E TMAOIA16-1 Cys 6 37 4 37 0.00 0.00 15.80 15.80 Фиг.7-F TMAOIA26-1 Cys 6 50 4 50 0.00 0.00 10.23 10.23 Фиг.8-F TMAOIA36-1 Cys 6 80 4 80 0.00 1.87 7.13 9.10 Фиг.9-F TMAOIA17-1 Cys 7 37 4 37 0.00 0.00 2.60 2.60 Фиг.7-G TMAOIA27-1 Cys 7 50 4 50 0.00 0.61 1.41 2.02 Фиг.8-G TMAOIA37-1 Cys 7 80 4 80 0.00 8.06 1.36 9.42 Фиг.9-G TMAOIA18-1 Cys 8 37 4 37 0.81 0.00 0.00 0.81 Фиг.7-H TMAOIA28-1 Cys 8 50 4 50 0.00 3.39 0.00 3.39 Фиг.8-H TMAOIA38-1 Cys 8 80 4 80 0.00 14.56 0.00 14.56 Фиг.9-H TMAOIA13-2 Cys 3 37 24 37 17.23 0.00 5.83 23.06 Фиг.10-C TMAOIA23-2 Cys 3 50 24 50 5.05 0.86 9.15 15.06 Фиг.11-C TMAOIA33-2 Cys 3 80 24 80 1.66 4.67 9.04 15.37 Фиг.12-C TMAOIA14-2 Cys 4 37 24 37 0.00 0.00 20.79 20.79 Фиг.10-D TMAOIA24-2 Cys 4 50 24 50 0.00 0.00 19.82 19.82 Фиг.11-D TMAOIA34-2 Cys 4 80 24 80 0.00 1.93 19.83 21.76 Фиг.12-D TMAOIA15-2 Cys 5 37 24 37 0.00 0.00 21.36 21.36 Фиг.10-E TMAOIA25-2 Cys 5 50 24 50 0.00 0.67 19.66 20.33 Фиг.11-E TMAOIA35-2 Cys 5 80 24 80 0.00 2.11 17.14 19.25 Фиг.12-E TMAOIA16-2 Cys 6 37 24 37 0.00 0.00 14.95 14.95 Фиг.10-F TMAOIA26-2 Cys 6 50 24 50 0.00 1.28 10.14 11.42 Фиг.11-F TMAOIA36-2 Cys 6 80 24 80 0.00 4.14 7.28 11.42 Фиг.12-F TMAOIA17-2 Cys 7 37 24 37 0.00 0.00 3.16 3.16 Фиг.10-G TMAOIA27-2 Cys 7 50 24 50 0.00 4.16 2.47 6.63 Фиг.11-G TMAOIA37-2 Cys 7 80 24 80 0.00 9.19 2.08 11.27 Фиг.12-G TMAOIA18-2 Cys 8 37 24 37 0.00 3.06 0.00 3.06 Фиг.10-H TMAOIA28-2 Cys 8 50 24 50 0.00 9.80 0.00 9.80 Фиг.11-H TMAOIA38-2 Cys 8 80 24 80 18.43 1.82 0.00 20.35 Фиг.12-H

На фиг.13 показана концентрация соединения мышьяка при каждом значении рН при времени реакции 4 часа, а на фигуре 14 показана концентрация соединения мышьяка при времени реакции 24 часа. Далее, результаты, подсчитанные в процентах относительной концентрации от концентрации соединения мышьяка, показаны в таблице 4, на фиг.15 и фиг.16. На фиг.15 и 16 на вертикальной оси показана относительная концентрация (%) соединения мышьяка, а на горизонтальной оси показана температура реакции (°С).

Таблица 4 Образец Восстанавли-вающий агент pH Темп. реакции (°С) Время реакции (ч) Темп. реакции (°С) Относительная концентрация (%) Ссылки TMAO UN AB Всего TMAOIA11-1 GSH 5 37 4 37 0 0 100 100 Фиг.7-B TMAOIA21-1 GSH 5 50 4 50 0 0 100 100 Фиг.8-B TMAOIA31-1 GSH 5 80 4 80 0 6 94 100 Фиг.9-B TMAOIA11-2 GSH 5 37 24 37 0 0 100 100 Фиг.10-B TMAOIA21-2 GSH 5 50 24 50 0 2 98 100 Фиг.11-B TMAOIA31-2 GSH 5 80 24 80 0 8 92 100 Фиг.12-B TMAOIA13-1 Cys 3 37 4 37 96 0 4 100 Фиг.7-C TMAOIA23-1 Cys 3 50 4 50 80 0 20 100 Фиг.8-C TMAOIA33-1 Cys 3 80 4 80 39 10 51 100 Фиг.9-C TMAOIA14-1 Cys 4 37 4 37 17 0 83 100 Фиг.7-D TMAOIA24-1 Cys 4 50 4 50 0 0 100 100 Фиг.8-D TMAOIA34-1 Cys 4 80 4 80 0 3 97 100 Фиг.9-D TMAOIA15-1 Cys 5 37 4 37 0 0 100 100 Фиг.7-E TMAOIA25-1 Cys 5 50 4 50 0 0 100 100 Фиг.8-E TMAOIA35-1 Cys 5 80 4 80 0 5 95 100 Фиг.9-E TMAOIA16-1 Cys 6 37 4 37 0 0 100 100 Фиг.7-F TMAOIA26-1 Cys 6 50 4 50 0 0 100 100 Фиг.8-F TMAOIA36-1 Cys 6 80 4 80 0 22 78 100 Фиг.9-F TMAOIA17-1 Cys 7 37 4 37 0 0 100 100 Фиг.7-G TMAOIA27-1 Cys 7 50 4 50 0 30 70 100 Фиг.8-G TMAOIA37-1 Cys 7 80 4 80 0 86 14 100 Фиг.9-G TMAOIA18-1 Cys 8 37 4 37 100 0 0 100 Фиг.7-H TMAOIA28-1 Cys 8 50 4 50 0 100 0 100 Фиг.8-H TMAOIA38-1 Cys 8 80 4 80 0 100 0 100 Фиг.9-H TMAOIA13-2 Cys 3 37 24 37 75 0 25 100 Фиг.10-C TMAOIA23-2 Cys 3 50 24 50 34 6 61 100 Фиг.11-C TMAOIA33-2 Cys 3 80 24 80 11 30 59 100 Фиг.12-C TMAOIA14-2 Cys 4 37 24 37 0 0 100 100 Фиг.10-D TMAOIA24-2 Cys 4 50 24 50 0 0 100 100 Фиг.11-D TMAOIA34-2 Cys 4 80 24 80 0 9 91 100 Фиг.12-D TMAOIA15-2 Cys 5 37 24 37 0 0 100 100 Фиг.10-E TMAOIA25-2 Cys 5 50 24 50 0 3 97 100 Фиг.11-E TMAOIA35-2 Cys 5 80 24 80 0 11 89 100 Фиг.12-E TMAOIA16-2 Cys 6 37 24 37 0 0 100 100 Фиг.10-F TMAOIA26-2 Cys 6 50 24 50 0 11 89 100 Фиг.11-F TMAOIA36-2 Cys 6 80 24 80 0 36 64 100 Фиг.12-F TMAOIA17-2 Cys 7 37 24 37 0 0 100 100 Фиг.10-G TMAOIA27-2 Cys 7 50 24 50 0 63 37 100 Фиг.11-G TMAOIA37-2 Cys 7 80 24 80 0 82 18 100 Фиг.12-G TMAOIA18-2 Cys 8 37 24 37 0 100 0 100 Фиг.10-H TMAOIA28-2 Cys 8 50 24 50 0 100 0 100 Фиг.11-H TMAOIA38-2 Cys 8 80 24 80 91 9 0 100 Фиг.12-H

На фиг.15 показана относительная концентрация соединения мышьяка при каждом значении рН при времени реакции 4 часа, а на фиг.16 показана относительная концентрация соединения мышьяка при времени реакции 24 часа. Результаты подтверждают выработку арсенобетаина даже при использовании цистеина.

Пример 3

Далее показана детоксификация триметильного соединения. Детоксификацию триметильного соединения исследовали таким же образом, как в примере 1, за исключением применения восстановленного глутатиона (GSH) или цистеина в качестве восстанавливающего агента, и этилйодоацетата в качестве органического галоидного соединения. Температура реакции составила 37°С, 50°С и 80°С время реакции 4 часа, 16 часов и 54 часа соответственно. Схема реакции является следующей.

Количество полученных соединений мышьяка, присутствующих в смеси после реакции, анализировали с помощью ВЭЖХ-ИСП-МС. Результаты анализа показаны в таблице 5. Далее, на следующих таблицах и фигурах указаны: ТМАО - триметиларсиноксид, ТМА - триметиларсин, ABEt - арсенобетаина этиловый эфир, АВ - арсенобетаин.

Таблица 5 Образец Условия реакции Концентрация соединения мышьяка (нг As/мл) Восстанавливающий агент pH Темп. реакции (°С) Время реакции (ч) TMAO TMA ABEt AB Всего TMAOIA41-1 GSH 5 37 4 6.5 0.2 8.0 0.0 14.7 TMAOIA43-1 Cys 3 37 4 14.7 0.1 3.1 0.0 17.9 TMAOIA44-1 Cys 4 37 4 4.2 0.1 11.6 0.0 15.9 TMAOIA45-1 Cys 5 37 4 4.1 0.4 8.7 0.2 13.3 TMAOIA46-1 Cys 6 37 4 8.0 0.7 1.5 0.2 10.4 TMAOIA47-1 Cys 7 37 4 0.6 0.1 0.0 0.0 0.7 TMAOIA48-1 Cys 8 37 4 1.0 0.2 0.0 0.0 1.2 TMAOIA51-1 GSH 5 50 4 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 TMAOIA53-1 Cys 3 50 4 1.8 0.0 0.7 0.0 2.6 TMAOIA54-1 Cys 4 50 4 0.0 0.0 0.4 0.0 0.4 TMAOIA55-1 Cys 5 50 4 0.0 0.1 0.0 0.0 0.1 TMAOIA56-1 Cys 6 50 4 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 TMAOIA57-1 Cys 7 50 4 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 TMAOIA58-1 Cys 8 50 4 0.0 0.1 0.0 0.0 0.1 TMAOIA61-1 GSH 5 80 4 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 TMAOIA63-1 Cys 3 80 4 1.2 0.1 0.9 0.0 21 TMAOIA64-1 Cys 4 80 4 0.3 0.1 2.2 0.2 27 TMAOIA65-1 Cys 5 80 4 0.8 0.8 1.3 0.4 33 TMAOIA66-1 Cys 6 80 4 0.4 1.3 0.0 0.3 20 TMAOIA67-1 Cys 7 80 4 0.0 0.4 0.0 0.0 0.4 TMAOIA68-1 Cys 8 80 4 0.5 1.5 0.0 0.0 20 TMAOIA41-2 GSH 5 37 54 3.0 0.1 9.9 1.9 14.9 TMAOIA43-2 Cys 3 37 54 12.9 0.1 6.0 0.5 19.5 TMAOIA44-2 Cys 4 37 54 0.4 0.4 15.4 1.4 17.6 TMAOIA45-2 Cys 5 37 54 3.2 0.1 9.6 2.1 15.1 TMAOIA46-2 Cys 6 37 54 17.1 0.0 1.1 1.7 20.0 TMAOIA47-2 Cys 7 37 54 21.2 0.0 0.0 0.3 21.5 TMAOIA48-2 Cys 8 37 54 19.7 0.0 0.0 0.0 19.7 TMAOIA51-2 GSH 5 50 16 1.1 0.0 6.9 1.9 9.9 TMAOIA53-2 Cys 3 50 16 6.6 0.1 6.5 0.7 13.9 TMAOIA54-2 Cys 4 50 16 1.2 0.0 11.8 1.3 14.3 TMAOIA55-2 Cys 5 50 16 6.9 0.1 5.5 1.8 14.3 TMAOIA56-2 Cys 6 50 16 11.2 0.2 0.5 1.1 13.0 TMAOIA57-2 Cys 7 50 16 8.8 0.0 0.0 0.2 9.0 TMAOIA58-2 Cys 8 50 16 12.1 0.0 0.0 0.0 12.1 TMAOIA61-2 GSH 5 80 16 4.9 0.1 2.2 5.1 12.2 TMAOIA63-2 Cys 3 80 16 1.9 6.7 6.2 2.0 16.8 TMAOIA64-2 Cys 4 80 16 1.7 0.6 8.5 4.4 15.2 TMAOIA65-2 Cys 5 80 16 0.4 5.0 1.4 4.5 11.3 TMAOIA66-2 Cys 6 80 16 10.7 0.2 0.0 1.3 12.2 TMAOIA67-2 Cys 7 80 16 12.6 0.0 0.0 0.2 12.9 TMAOIA68-2 Cys 8 80 16 18.1 0.0 0.0 0.0 18.1

Таблица 6 Образец Условия реакции Относительная концентрация (%) Восстанавливающий агент pH Темп. реакции (°С) Время реакции (ч) TMAO TMA ABEt AB Всего TMAOIA41-1 GSH 5 37 4 44 2 54 0 100 TMAOIA43-1 Cys 3 37 4 82 1 17 0 100 TMAOIA44-1 Cys 4 37 4 26 0 73 0 100 TMAOIA45-1 Cys 5 37 4 31 3 65 1 100 TMAOIA46-1 Cys 6 37 4 77 7 14 2 100 TMAOIA47-1 Cys 7 37 4 89 11 0 0 100 TMAOIA48-1 Cys 8 37 4 83 17 0 0 100 TMAOIA51-1 GSH 5 50 4 0 0 100 0 100 TMAOIA53-1 Cys 3 50 4 72 0 28 0 100 TMAOIA54-1 Cys 4 50 4 0 0 100 0 100 TMAOIA55-1 Cys 5 50 4 0 100 0 0 100 TMAOIA56-1 Cys 6 50 4 0 0 0 0 0 TMAOIA57-1 Cys 7 50 4 0 0 0 0 0 TMAOIA58-1 Cys 8 50 4 0 100 0 0 100 TMAOIA61-1 GSH 5 80 4 0 0 0 0 0 TMAOIA63-1 Cys 3 80 4 55 3 42 0 100 TMAOIA64-1 Cys 4 80 4 11 3 80 6 100 TMAOIA65-1 Cys 5 80 4 23 25 39 13 100 TMAOIA66-1 Cys 6 80 4 22 63 0 16 100 TMAOIA67-1 Cys 7 80 4 0 100 0 0 100 TMAOIA68-1 Cys 8 80 4 26 74 0 0 100 TMAOIA41-2 GSH 5 37 54 20 1 66 13 100 TMAOIA43-2 Cys 3 37 54 66 1 31 3 100 TMAOIA44-2 Cys 4 37 54 2 2 87 8 100 TMAOIA45-2 Cys 5 37 54 21 1 64 14 100 TMAOIA46-2 Cys 6 37 54 86 0 6 9 100 TMAOIA47-2 Cys 7 37 54 99 0 0 1 100 TMAOIA48-2 Cys 8 37 54 100 0 0 0 100 TMAOIA51-2 GSH 5 50 16 11 0 70 19 100 TMAOIA53-2 Cys 3 50 16 47 1 47 5 100 TMAOIA54-2 Cys 4 50 16 8 0 83 9 100 TMAOIA55-2 Cys 5 50 16 48 0 39 13 100 TMAOIA56-2 Cys 6 50 16 86 2 4 9 100 TMAOIA57-2 Cys 7 50 16 98 0 0 2 100 TMAOIA58-2 Cys 8 50 16 100 0 0 0 100 TMAOIA61-2 GSH 5 80 16 40 1 18 41 100 TMAOIA63-2 Cys 3 80 16 11 40 37 12 100 TMAOIA64-2 Cys 4 80 16 11 4 56 29 100 TMAOIA65-2 Cys 5 80 16 4 44 13 40 100 TMAOIA66-2 Cys 6 80 16 88 2 0 11 100 TMAOIA67-2 Cys 7 80 16 98 0 0 2 100 TMAOIA68-2 Cys 8 80 16 100 0 0 0 100

Результаты, подсчитанные в процентах относительной концентрации от концентрации соединения мышьяка из таблицы 5, показаны в таблице 6. На фиг.17 показана относительная концентрация соединения мышьяка при каждом значении рН в случае температуры реакции 80°С, времени реакции 16 часов.

Пример 4

В 100 мкл образца, упомянутого в примере 3 (TMAOIA44; применение цистеина в качестве восстанавливающего агента), добавляли 100 мкл 6 N HCl и проводили реакцию при условиях, описанных в таблице 7. Схема реакции является следующей.

Количество полученных соединений мышьяка, присутствующих в смеси после реакции, анализировали с помощью ВЭЖХ-ИСП-МС. Результаты показаны в таблице 7. ТМАО превращался в ABEt в примере 3. С другой стороны, ABEt гидролизовался при добавлении раствора соляной кислоты до превращения в АВ (арсенобетаин).

Таблица 7 Образец Условия реакции Концентрация соединения мышьяка (нг As/мл) Время реакции (ч) Температура реакции (°С) рН ТМАО ABEt АВ Всего TMAOIA44-2 + HCl 0 Комн. темп. 4 1.4 15.5 1.9 18.7 TMAOIA44-2 + HCl 1 Комн. темп. 4 1.7 15.8 2.0 19.4 TMAOIA44-2 + HCl 2 Комн. темп. 4 1.9 15.0 2.8 19.7 TMAOIA44-2 + HCl 3 Комн. темп. 4 1.5 15.2 2.9 19.6 TMAOIA44-2 + HCl 48 80°С 4 0.0 0.0 24.6 24.6

Затем был проведен эксперимент в случае, когда метильное соединение получается путем алкилирования или арилирования вредного соединения, содержащего мышьяк и т.д. (примеры 5-8). Такое метильное соединение может быть также дополнительно детоксифицировано в соответствии с вышеуказанными примерами.

Пример 5

Метилирование триоксида мышьяка показано в представленном примере.

(1) Синтез трибромида мышьяка из триоксида мышьяка.

Схема реакции

Экспериментальная процедура

Трибромид мышьяка (As₂O₃) (26,5 г), серу (6 г) и бром (Br₂) (64 г) добавляли в 300 мл колбу и постепенно нагревали (нагревание необходимо было проводить осторожно из-за возможности испарения и отделения паров Br₂ при быстром нагревании). Спустя примерно 7 часов проводили реакцию до тех пор, пока цвет пара не переставал быть коричневым из-за Br₂. Очистку проводили следующим образом. Очистку дистилляцией проводили путем добавления порошка мышьяка, поскольку в вырабатываемом трибромиде мышьяка могло растворяться большое количество Br₂ (Выход >90%). Свойства: бесцветные, гигроскопичные, орторомбические удлиненные кристаллы, точка плавления: 31,2°С, точка кипения: 221°С, удельная плотность: 3,54 (25°С). Высвобождение пара происходит в увлажненном воздухе. Гидролиз происходит при добавлении воды. Растворим в HCl и СО₂. Проявляет токсичность того же типа, что и триоксид мышьяка и трихлорид мышьяка, но менее сильную по сравнению с трихлоридом мышьяка.

(2) Синтез трихлорида мышьяка из триоксида мышьяка.

Схема реакции

Экспериментальная процедура

Триоксид мышьяка (200 г) добавляли в 2 л трехгорлую колбу с мешалкой, добавляли 700 мл концентрированной соляной кислоты при помешивании, постепенно приливали по каплям 200 мл концентрированной серной кислоты. Капли концентрированной серной кислоты удаляли воду, образующуюся в вышеуказанной реакции, и реакция проходила до конца, образующийся трихлорид мышьяка оседал на дно колбы, при этом проходило разделение фаз. После окончания капельного добавления серной кислоты реакционную смесь подвергали дистилляции путем нагревания колбы. Хотя дистилляция начиналась при 85°С, собирали масляное сырье между 90 и 107°С. Образовавшуюся жидкость охлаждали, чтобы разделить слой трихлорида мышьяка (нижний слой) и слой HCl (верхний слой). Трихлорид мышьяка отделяли с помощью делительной воронки. Предел текучести 150 мл, выход 89%, чистота 99% или больше.

(3) Синтез триметилмышьяка из трибромида мышьяка.

Схема реакции

Экспериментальная процедура

К полностью высушенному дибутиловому эфиру (200-300 мл) добавляли магний (12,2 г) и метилйодид (71 г) для приготовления эфирного раствора метилмагниййодида, а затем трибромид мышьяка (50 г), растворенный в эфире (100 мл), добавляли по каплям, охлаждая до -20°С. Хотя возникал промежуточный желтый осадок, в конце концов он исчезал. После этого был получен эфирный раствор триметиларсина путем дистилляции на бане в потоке углекислого газа (точка кипения 70°С, жидкость).

(4) Синтез триметиларсина из трихлорида мышьяка.

Схема реакции

Экспериментальная процедура

Поскольку триметиларсин является летучим (точка кипения 52°С), применяли защитную маску. Раствор метиллития в диэтиловом эфире (500 мл, 0,8 моль/л) и безводный дибутиловый эфир (ректифицированный с СаН₂, 400 мл) добавляли в реактор под потоком азота. Трихлорид мышьяка, растворенный в дибутиловом эфире (13,6 мл, 0,16 моль), постепенно добавляли в реактор. Реакцию проводили в реакционной смеси в течение 12 часов в атмосфере азота, отделяли дистилляцией триметиларсин и собирали в колбу при поддерживаемой температуре -35°С. Выход: 99%.

Пример 6

Далее показано метилирование диметиларсиновой кислоты.

Схема реакции

Экспериментальная процедура

(1) Синтез диметилмышьяка иодида из диметиларсиновой кислоты.

Диметиларсиновую кислоту (250 г) и иодид калия (800 г) растворяли в воде (1 л), насыщенной диоксидом серы (SO₂). К раствору медленно добавляли разбавленную соляную кислоту (которую готовили смешиванием 500 мл концентрированной соляной кислоты с 500 мл воды). Реакция восстановления происходила быстро, диметилмышьяка иодид отделялся в виде желтого масла. Окончание реакции определяли по точке отделения серы. Отделенную фазу масла высушивали хлоридом кальция и дистиллировали для получения чистого диметилмышьяка иодида (предел текучести 180 г, выход 90%). Точка кипения 154-157°С, точка плавления -35°С (Сине-желтые кристаллы).

(2) Синтез триметиларсина из диметилмышьяка иодида.

Схема реакции

Экспериментальная процедура

Суспензию магния готовили при перемешивании в высушенном дибутиловом эфире (100 мл) в атмосфере азота, к ней добавляли метил-иодид (17,0 г) для приготовления реактива Гриньяра (Раствор А). Эту мутную жидкость (Раствор А) охлаждали до -8°С, добавляли по каплям раствор диметилмышьяка иодида (30 г, 129 ммоль) в дибутиловом эфире (100 мл) (Раствор В) в течение 1,5 часа (Раствор С). Когда операция заканчивалась, температура повышалась до -2°С, а раствор (Раствор С) разделялся на два слоя. Готовили раствор хлорида аммония (30 г) в воде (120 мл), продували азотом для удаления кислорода и добавляли по каплям к раствору С в течение 30 минут (Раствор D). Раствор D дистиллировали в потоке азота при атмосферном давлении. Дистиллят, содержащий триметиларсин, отделенный при точке кипения 55-88°С (16,5 г, 138 ммоль в виде триметиларсина) (раствор Е), собирали в колбу Шленка и высушивали с молекулярным ситом А4 в потоке азота.

Пример 7

Далее показано превращение триметиларсина в триметиларсин оксид.

Схема реакции

Экспериментальная процедура

Триметиларсин (4,5 ммоль) смешивали в атмосфере азота с высушенным дибутиловым эфиром (15 мл), к нему добавляли перекись водорода (33%, 0,7 мл, 7 ммоль). Раствор перемешивали в атмосфере азота в течение 15 минут. После окончания реакции реакционную смесь конденсировали. Концентрат нагревали и высушивали под вакуумом при 50°С, чтобы перекристаллизовать его из 50 мл диэтилового эфира - воды (1:1 по объему) (6,3 ммоль, выход 90%).

Пример 8

В примере 8 приведен синтез триметилмышьяка из триоксида мышьяка. Схема реакции является следующей:

Во-первых, в 250 мл сосуд из нержавеющей стали (толщиной 2-3 мм) погружали шарик из нержавеющей стали диаметром 2-4 мм на одну четвертую глубины сосуда. Присоединяли металлическую лопасть для перемешивания и герметично закрывали сосуд. Присоединяли капельную воронку и дефлегмационную трубку. Вакуумную ловушку присоединяли к дефлегмационной охлаждаемой трубке, охлаждая ее до -80°С ацетоном - сухим льдом для приготовления ловушки. Дополнительно присоединяли ловушку, охлаждаемую жидким азотом (-196°С). Трехходовой вентиль соединяли с кожухом для воды и системой подачи инертного газа. В сосуд для реакции подавали инертный газ (Ar). В реактор добавляли триоксид мышьяка (As₂O₃) (19,7 г, 0,1 моль). Добавляли ди-н.-бутиловый эфир (30 мл). Перемешивали с помощью мешалки в течение 10 минут. Добавляли раствор AlMe₃ (21,6 г, 0,3 моль) в ди-н.-бутиловом эфире (100 мл) с помощью капельной воронки. Через капельную воронку в реактор добавляли только одну четвертую часть раствора AlMe₃. Реактор нагревали до 80°С. Происходила экзотермическая реакция, температура реакционного раствора возрастала до 110-120°С. Между 10 и 15 минутами добавляли остаток раствора AlMe₃ в ди-н.-бутиловом эфире. В этот период температуру поддерживали при 110-120°С. При окончании капельного добавления систему оставляли для охлаждения до 80°С, а затем дистиллировали AsMe₃ при пониженном давлении. Дистилляцию проводили при 16 Торр, 50°С. Реактор заполняли инертным газом (Ar). (Точка кипения 52°С, Предел текучести 52°С, Выход 98,5%).

Пример 9

В примерах 1-4 была показана детоксификация триметильного соединения, а в следующем примере разъясняется детоксификация монометильного соединения.

Смешивали 20 мкл 1 ч/млн раствора монометиларсоновой кислоты (ММА) в качестве соединения мышьяка, 50 мкл 100 мМ водного раствора восстановленного глутатиона (GSH) и 270 мкл водного раствора йодоуксусной кислоты (IAA) с предварительно заданной концентрацией (0,74 мкМ, 7,4 мкМ, 74 мкМ, 740 мкМ, 7,4 мМ). Смесь реагировала с 660 мкл 100 мМ буферного раствора фосфорной кислоты - цитрата (рН 6) при 37°С в течение предварительно определенного времени. Молярное отношение йодоуксусной кислоты к монометилмышьяковому соединению показано как [IAA]/[As] в таблице 8. Смесь после реакции разбавляли добавлением ультрачистой воды в сто раз и анализировали с помощью ВЭЖХ-ИСП-МС. Результаты показаны в таблице 8. Обозначения в таблице: As(III): неорганический мышьяк (трехвалентное состояние), As(V): неорганический мышьяк (пятивалентный), ММА: монометиларсоновая кислота, DMA: диметиларсиновая кислота, ТМАО: триметиларсин оксид, ММАА: монометиларсин ацетат, АВ: арсенобетаин, степень превращения подсчитывали по следующей формуле:

Степень превращения

(%)=общая концентрация соединения мышьяка после реакции/общая концентрация соединения мышьяка до реакции × 100

Таблица 8 No. Молярное отношение [IAA]/[As] Время реакции [ч] Относительное отношение (%) Конверсионное отношение As(III) As(V) MMA DMA TMAO MMAA AB Всего [%] 1-1 1 1 0 0 13 0 0 87 0 100 ~100 1-2 1 12 0 0 17 0 0 83 0 100 ~100 2-1 10 1 0 0 0 0 0 100 0 100 ~100 2-2 10 24 0 0 0 0 0 100 0 100 ~100 2-3 10 100 0 0 0 0 0 100 0 100 ~100 3-1 100 1 0 0 16 0 0 84 0 100 ~100 3-2 100 100 0 0 0 0 0 100 0 100 ~100 4-1 1,000 1 29 0 12 0 0 60 0 100 ~100 4-2 1,000 12 0 0 13 0 0 87 0 100 ~100 4-3 1,000 24 0 0 0 0 0 100 0 100 ~100 5-1 10,000 1 30 0 15 0 0 55 0 100 ~100 5-2 10,000 12 0 0 20 0 0 80 0 100 ~100 5-3 10,000 24 0 0 51 0 0 49 0 100 ~100 5-4 10,000 100 0 0 29 0 0 71 0 100 ~100

Пик, соответствующий MMAA, подтвержден в примере. Монометиларсоновая кислота была метилирована до превращения в более безвредное соединение. Реакция детоксификации монометилмышьяка является следующей.

Монометиларсин диацетат (MMDAA), монометиларсин триацетат (ММТАА) могут быть получены как продукт, отличающийся от монометиларсин ацетата (MMAA) при детоксификации монометилмышьяка.

Пример 10

Детоксификация диметильного соединения была проведена таким же образом, как в примере 9, за исключением применения диметиларсиновой кислоты (DMA) вместо раствора MMA. Результаты показаны в таблице 9.

Таблица 9 No. Молярное отношение [IAA]/[As] Время реакции (ч) Относительное отношение (%) Степень превращения As(III) As(V) DMA TMAO UN13 UN14 AB UN35 Всего 6-1 1 1 0 0 100 0 0 0 0 0 100 ~100 6-2 1 12 0 0 100 0 0 0 0 0 100 ~100 6-3 1 24 0 0 100 0 0 0 0 0 100 ~100 6-4 1 100 0 0 100 0 0 0 0 0 100 ~100 7-1 10 1 0 0 59 0 41 0 0 0 100 ~100 7-2 10 12 0 0 100 0 0 0 0 0 100 ~100 7-3 10 24 0 0 0 0 0 0 0 100 100 70 7-4 10 100 0 0 0 0 0 0 0 100 100 ~100 8-1 100 1 0 0 64 0 36 0 0 0 100 ~100 8-2 100 12 0 0 100 0 0 0 0 0 100 ~100 8-3 100 24 0 0 100 0 0 0 0 0 100 ~100 9-1 1,000 1 0 0 66 0 34 0 0 0 100 ~100 9-2 1,000 12 0 0 100 0 0 0 0 0 100 ~100 9-3 1,000 24 0 0 100 0 0 0 0 0 100 ~100 9-4 1,000 100 0 0 100 0 0 0 0 0 100   10-1 10,000 1 0 0 65 0 0 35 0 0 100 ~100 10-2 10,000 12 0 0 62 0 0 38 0 0 100 ~100 10-3 10,000 24 0 0 68 0 0 32 0 0 100 ~100 10-4 10,000 100 0 0 42 0 0 58 0 0 100 ~100

Пик (UN13), соответствующий диметиларсин ацетату (DMAA), и пик (UN14), соответствующий диметиларсин диацетату (DMADAA), были подтверждены в примере. Диметиларсиновая кислота была метилирована (карбоксиметилирование) до превращения в более безвредное соединение. Реакция детоксификации диметилмышьяка является следующей:

Пример 11

Детоксификация триметильного соединения проведена таким же образом, как в примере 9, за исключением применения триметиларсин оксида (ТМАО) вместо раствора ММА. Результаты показаны в таблице 10.

Таблица 10 No. Молярное отношение [IAA]/[As] Время реакции (ч) Относительное отношение (%) Степень превращения As(III) As(V) TMAO UN13 UN14 AB UN35 Всего [%] 11-1 100 1 0 0 0 0 0 100 0 100 100 11-2 100 12 0 0 0 0 0 100 0 100 80 11-3 100 24 0 0 0 0 0 100 0 100 ~100 11-4 100 100 0 0 0 0 0 100 0 100 100 12-1 1,000 1 0 0 0 0 0 100 0 100 ~100 12-2 1,000 12 0 0 0 0 0 100 0 100 ~100 12-3 1,000 24 0 0 0 0 0 100 0 100 ~100 12-4 1,000 100 0 0 0 0 0 100 0 100 ~100 13-1 10,000 1 0 0 0 0 0 100 0 100 ~100 13-2 10,000 12 0 0 0 0 0 100 0 100 ~100 13-3 10,000 24 0 0 0 0 0 100 0 100 ~100

Пик, соответствующий АВ (арсенобетаину; триметиларсин ацетату) был подтвержден в примере. Триметиларсин оксид был метилирован (карбоксиметилирование) до превращения в более безвредное соединение. Реакция детоксификации триметилмышьяка является следующей:

Способы детоксификации метильного соединения по данному изобретению вносят значительный вклад в широкую область обработки промышленных отходов и т.д. и защиту окружающей среды, касающуюся загрязненного ила или почвы, поскольку безвредное соединение, полученное при превращении метильных соединений в более безвредное соединение, является исключительно стабильным и безопасным.

Изобретение относится к области обработки промышленных отходов, химических реагентов, химического оружия и может быть использовано для защиты окружающей среды. Способ детоксификации метального соединения характеризуется тем, что органическое галогенированное соединение взаимодействует с метальным соединением, включающим мышьяк, выбранным из группы, включающей мышьяковистую кислоту, пентоксид мышьяка, трихлорид мышьяка, пентахлорид мышьяка, мышьяково-сульфидное соединение, цианисто-мышьяковое соединение, хлоро-мышьяковое соединение, и неорганические соли мышьяка, превращая метальное соединение в более безвредные метилированные вещества. Предложенный способ высокоэффективен, поскольку безвредное соединение, полученное при превращении метальных соединений в более безопасное соединение, является стабильным и безопасным. 17 з.п. ф-лы, 17 ил., 10 табл., 11 пр.

1. Способ детоксификации метильного соединения, в котором органическое галогенированное соединение взаимодействует с метильным соединением, включающим мышьяк, выбранным из группы, включающей мышьяковистую кислоту, пентоксид мышьяка, трихлорид мышьяка, пентахлорид мышьяка, мышьяково-сульфидное соединение, цианисто-мышьяковое соединение, хлоро-мышьяковое соединение, и неорганические соли мышьяка, превращая метильное соединение в более безвредные метилированные вещества.

2. Способ детоксификации метильного соединения по п.1, в котором метильное соединение является по меньшей мере одним из монометильных соединений, диметильных соединений или триметильных соединений.

3. Способ детоксификации метильного соединения по п.1, в котором органическое галогенированное соединение является алкилгалоидом.

4. Способ детоксификации метильного соединения по п.3, в котором алкилгалоид является метилгалогенидом.

5. Способ детоксификации метильного соединения по п.4, в котором метилгалогенид является по меньшей мере одним, выбранным из группы, включающей метилйодид, метилбромид или метилхлорид.

6. Способ детоксификации метильного соединения по п.3, в котором алкилгалоид является галогенированной кислотой, галогенированным спиртом или галогенированным эфиром.

7. Способ детоксификации метильного соединения по п.6, в котором галогенированная кислота является по меньшей мере одной кислотой, выбранной из группы, включающей хлоруксусную кислоту, бромуксусную кислоту, йодоуксусную кислоту, хлоропропионовую кислоту, бромопропионовую кислоту или иодопропионовую кислоту.

8. Способ детоксификации метильного соединения по п.6, в котором галогенированный спирт является по меньшей мере одним, выбранным из группы, включающей хлороэтанол, бромоэтанол или иодоэтанол.

9. Способ детоксификации метильного соединения по п.1, в котором взаимодействие проводят в присутствии восстанавливающего агента, способного восстанавливать мышьяк.

10. Способ детоксификации метильного соединения по п.9, в котором восстанавливающий агент является материалом, содержащим SH группу.

11. Способ детоксификации метильного соединения по п.10, в котором материал, содержащий SH группу, является по меньшей мере одним, выбранным из группы, включающей восстановленный глутатион (GSH), окисленный глутатион, цистеин, S-аденозил-цистеин, сульфорафан или меркаптоспирт.

12. Способ детоксификации метильного соединения по п.1, в котором реакцию проводят в водном растворителе.

13. Способ детоксификации метильного соединения по п.12, в котором рН находится в диапазоне 3-10.

14. Способ детоксификации метильного соединения по любому из пп.1-13, в котором метильное соединение выделено из загрязнителя, отходов, промышленных продуктов, термального источника, химического реагента, химического оружия, вторичного продукта горных работ или плавления, промышленных изделий или природной окружающей среды.

15. Способ детоксификации метильного соединения по п.1, в котором метилирование осуществляют путем повышения степени окисления мышьяка.

16. Способ детоксификации метильного соединения по любому из пп.1 или 15, в котором по меньшей мере одна связь мышьяка метилирована.

17. Способ детоксификации метильного соединения по любому из пп.1 и 15, в котором вредное соединение галогенируют, а затем галогенированное вредное соединение метилируют с помощью реактива Гриньяра.

18. Способ детоксификации метильного соединения по п.16, в котором вредное соединение галогенируют, а затем галогенированное вредное соединение метилируют с помощью реактива Гриньяра.