(57)【要約】【課題】  砒素等を含む有害化合物を効率的に、系統的に無害化する方法を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の有害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有する有害化合物を、アルキル化又はアリール化することにより無害化することを特徴とする。本発明の無害化方法の好ましい実施態様においては、上記一種の元素の価数を高酸化数とすることにより無害化することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、アルキル化又はアリール化することにより無害化する前記有害化合物の無害化方法。
【請求項２】
上記一種の元素の価数を高酸化数とすることにより無害化する請求項１記載の方法。
【請求項３】
上記一種の元素の少なくとも１つの結合手をアルキル化又はアリール化する請求項1又は2項に記載の方法。
【請求項４】
上記元素が砒素であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
上記アルキル化又はアリール化することにより無害化された化合物の50％致死量（LD50）が、1000mg/kg以上である請求項１〜４項のいずれか1項に記載の方法。
【請求項６】
上記アルキル化又はアリール化することにより無害化された化合物の50％細胞増殖阻害濃度（IC50）が、1000μM以上である請求項１〜５項のいずれか1項に記載の方法。
【請求項７】
上記アルキル化又はアリール化することにより無害化された化合物の生物学的半減期が８時間以下である請求項１〜６項のいずれか1項に記載の方法。
【請求項８】
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、アルキル化又はアリール化する請求項１〜７項のいずれか1項に記載の方法。
【請求項９】
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、シアノ砒素化合物、クロロ砒素化合物、及びその他の砒素無機塩類からなる群から選択される請求項１〜８項のいずれか1項に記載の方法。
【請求項１０】
前記アルキル化が、メチル化である請求項１〜９項のいずれか1項に記載の方法。
【請求項１１】
前記メチル化によって、有害化合物をジメチル化化合物又はトリメチル化化合物とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記ジメチル化合物が、ジメチルアルソニルエタノール（DMAE）、ジメチルアルソニルアセテート（DMAA）、ジメチルアルシン酸、又はアルセノシュガーである請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記トリメチル化化合物が、アルセノコリン、アルセノベタイン、又はトリメチルアルシンオキシドである請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記有害化合物が、汚染物、廃棄物、産業生産物、温泉水、化学試薬、化学兵器、鉱山もしくは製錬所の副産物、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１〜１３項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
さらに、前記ジメチル化化合物又は前記トリメチル化化合物を保存、保管、又は自然還元する請求項１〜１４項のいずれか1項に記載の方法。
【請求項１６】
前記ジメチル化化合物又は前記トリメチル化化合物を、水分活性が0.5以下の状態で保管することを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記自然還元が、前記ジメチル化化合物又は前記トリメチル化化合物を含有する飼料を家畜に摂取させることである請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有害化合物を無害化する方法に関し、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を含有する有害化合物を無害化する方法に関する。
【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（PAC）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】Kaise et al., 1998, Organomet. Chem., 12 137-143
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【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。
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。
そこで、本発明は、上記問題点を解決すべく、砒素等を含む有害化合物を効率的に、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】
【０００７】
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アリール化することを試み、当該有害化合物のアルキル化又はアリール化反応について鋭意検討した結果、本発明を見出すに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の有害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有する有害化合物を、アルキル化又はアリール化することにより無害化することを特徴とする。
【０００９】
本発明の無害化方法の好ましい実施態様においては、上記一種の元素の価数を高酸化数とすることにより無害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。
【００１０】
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つの結合手をアルキル化又はアリール化することを特徴とする
【００１１】
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、上記元素が砒素であることを特徴とする。
【００１２】
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、上記アルキル化又はアリール化することにより無害化された化合物の50％致死量（LD50）が、1000mg/kg以上であることを特徴とする。
【００１３】
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、上記アルキル化又はアリール化することにより無害化された化合物の50％細胞増殖阻害濃度（IC50）が、1000μM以上であることを特徴とする。
【００１４】
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、上記アルキル化又はアリール化することにより無害化された化合物の生物学的半減期が８時間以下であることを特徴とする。
【００１５】
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、アルキル化又はアリール化することを特徴とする。
【００１６】
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、シアノ砒素化合物、クロロ砒素化合物、及びその他の砒素無機塩類からなる群から選択されることを特徴とする。
【００１７】
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、前記アルキル化が、メチル化であることを特徴とする。
【００１８】
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、前記メチル化によって、有害化合物をジメチル化化合物又はトリメチル化化合物とすることを特徴とする。
【００１９】
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、前記ジメチル化合物が、ジメチルアルソニルエタノール（DMAE）、ジメチルアルソニルアセテート（DMAA）、ジメチルアルシン酸、又はアルセノシュガーであることを特徴とする。
【００２０】
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、前記トリメチル化化合物が、アルセノコリン、アルセノベタイン、又はトリメチルアルシンオキシドであることを特徴とする。
【００２１】
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、汚染物、廃棄物、産業生産物、温泉水、化学試薬、化学兵器、鉱山もしくは製錬所の副産物、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。
【００２２】
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、さらに、前記ジメチル化化合物又は前記トリメチル化化合物を保存、保管、又は自然還元することを特徴とする。
【００２３】
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、前記ジメチル化化合物又は前記トリメチル化化合物を、水分活性が0.5以下の状態で保管することを特徴とする。
【００２４】
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、前記自然還元が、前記アルセノベタインを含有する飼料を家畜に摂取させることであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の無害化方法によれば、砒素等を含む有害化合物を効率的に、系統的に無害化する方法を提供し得るという有利な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明の詳細について説明する。本発明の有害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有する有害化合物を、アルキル化又はアリール化することにより無害化することを特徴とする。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。
【００２７】
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、シアノ砒素化合物、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LD50(mg/kg)（マウスにおける50％致死量）が20以下であり、一般に生物に対して有毒な値である。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
本発明の無害化方法において、50％細胞増殖阻害濃度（IC50）若しくはLD50が大きく、より無害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無害化することが好ましい。具体的には、後述するように、アルキル化又はアリール化によって、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ア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。
【００３１】
本発明において、上記有害化合物の無害化は、上記有害化合物をアルキル化又はアリール化することにより行う。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つの結合手をアルキル化又はアリール化することにより無害化を達成することができる。
【００３２】
具体的には、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化アリール、アルキルリチウム化合物、アリールリチウム化合物、又はグリニャール試薬を用いて、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つの結合手をアルキル化又はアリール化することができる。ここで、上記一種の元素に付加するアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられ、アリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基等が挙げられる。メチル化試薬が入手しやすく、無毒化をより効率的に達成するという観点から、アルキル基として、メチル基が好ましい。
【００３３】
本発明の無害化方法においては、生体への安全性という観点から、上記アルキル化又はアリール化することにより無害化された化合物の50％致死量（LD50）（マウスの50％が死亡する薬物用量による経口毒性）が1000mg/kg以上であることが好ましく、5000mg/kg以上であることがより好ましい。
【００３４】
また、本発明の無害化方法においては、生体への安全性という観点から、上記アルキル化又はアリール化することにより無害化された化合物の50％細胞増殖阻害濃度（IC50）が、1000μM以上であることが好ましく、3000μM以上であることがより好ましい。ここで、本明細書において、50％細胞増殖阻害濃度（IC50）とは、ある細胞をある物質と共に100ある細胞の増殖を50％阻止又は阻害するのに必要な物質の濃度を示す数値を意味する。IC50の数値が小さいほど細胞毒性が大きいことを示す。なお、IC50は、37℃、24時間の条件下で、プラスミドDNA損傷が示す細胞毒性について検討した結果から算出した。
ここで、各砒素化合物のIC50を表１に示す。
【００３５】
【表１】
2007209740.tif 000002
【００３６】
表１から、３価の砒素を有するアルセノシュガーは、５価の砒素を有するものモノメチル化ヒ素（MMA）及びジメチル化砒素（DMA）よりも細胞毒性が高いが、３価の砒素を有するMMA、DMA及び亜ヒ酸より細胞毒性が低いことが分かる。一方で、３価の砒素を有するMMA、DMAは、亜ヒ酸（３価及び５価）よりも細胞毒性が高いが、全体として、細胞毒性という観点から、5価の砒素を有する砒素化合物が3価の砒素を有する砒素化合物よりも生体への安全性が高いことが理解できる。
【００３７】
また、表２に種々のメチル化段階における砒素のLD50値（実験動物の50％が死亡する薬物用量による経口毒性）を示す。
【００３８】
【表２】
2007209740.tif 000003
表２より、トリメチル化砒素であるアルセノコリン、トリメチルアルシンオキシド、アルセノベタインの毒性は非常に低いことが判る。特に海洋生物に多く含まれるトリメチル化砒素であるアルセノベタインのLD50値は10000であり、砂糖よりも無毒な物質であるとともに、一度生成したアルセノベタインは安定な物質であって脱メチル化の逆反応や分解が起こりにくく、通常の環境下では長期間に安定であり、一部の特殊な微生物による分解反応や非常に高温な化学反応によらなければ有害な非メチル化砒素へ戻ることはない。
【００３９】
また、本発明の無害化方法においては、生体への安全性という観点から、上記アルキル化又はアリール化することにより無害化された化合物の生物学的半減期が８時間以下であることが好ましい。
【００４０】
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ャール反応によって、アルキル化又はアリール化することが好ましい。
【００４１】
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カリウムなどのハロゲン化アルカリ金属と反応させることによって行うことができる。
【００４２】
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、グリニャ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：ＲＭｇＸ（式中、Ｒはメチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基、トリル基、又はナフチル基等である）で表される。このようなグリニャ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上記Ｒで示されるアルキル基又はアリー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って合成することができる。
【００４３】
なお、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より結合しやすいこと、予防医学の立場から生体親和性が高いことから、前記有害化合物を無害化するにあたって、前記有害化合物をメチル化することが好ましい。また、当該メチル化によって、前記有害化合物をジメチル化化合物又はトリメチル化化合物とすることが好ましい。なお、LD50を高めより一層無害な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。
【００４４】
ジメチル化化合物としては、アルセノシュガー、ジメチルアルシン酸（カコジル酸）、ジメチルアルシノイルアセテート（DMAA）、ジメチルアルシノイルエタノール（DMAE）、ジメチルアルシノイルプロピオネート（DMAP）等が挙げられる。また、トリメチル化化合物としては、アルセノベタイン、アルセノコリン、トリメチルアルシンオキシド、ヨウ化テトラメチルアルソニウム等が挙げられる。これらの中でも、特にア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や分解が起こりにくい安定な物質であることから、前記有害化合物を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く、アルセノベタインとすることが最も好ましい。
【００４５】
アンチモンを含有する有害化合物から無害化されたジメチル化化合物としては、ジメチルアンチモンが挙げられる。また、アンチモンを含有する有害化合物のトリメチル化化合物としては、トリメチルアンチモン、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塩化物が挙げられる。
【００４６】
セレンを含有する有害化合物のジメチル化化合物としては、ジメチルセレン、ジメチルセレニドが挙げられる。また、セレンを含有する有害化合物のトリメチル化化合物としては、トリメチルセレノニウムが挙げられる。
【００４７】
これらのジメチル化化合物又はトリメチル化化合物の中でも、通常の環境下で脱メチル化反応や分解が起こりにくい安定な物質であることから、アルセノコリン及びアルセノベタインが好ましく、アルセノベタインが最も好ましい。
【００４８】
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、鉱山もしくは製錬所の副産物、又は工業製品から前記有害化合物を回収し、当該有害化合物の無害化を行うことができる。前記有害化合物の回収は、例えば、前記有害化合物を吸着することができる吸着剤に前記有害化合物を吸着させることにより行なうことができる。吸着剤としては、活性アルミナによるもの、セリウム系吸着剤によるものなど、常法によるものを適宜利用することができる。
また、ポリ塩化アルミニウム（PAC）などの凝集剤と有害化合物を含む原水中の鉄分に、砒素を凝集、吸着させて、沈殿した後、濾過により除去することも可能である。
また、常法のジフェニルアルシン酸(DPAA)の処理方法を適用して、硫化砒素を回収し、回収された硫化砒素をさらに無害化してもよい。
DPAAの処理方法について簡単に説明すれば、処理方法は、大きく、１）既設の硫黄焼却炉で、砒素化合物を含む汚水、コンクリート、汚染土壌などを焼却し、２）燃焼ガス中の無水亜ヒ酸を、スクラバー、電気集塵器を通して回収し、３）砒素化合物を硫化し、４）硫化砒素を回収する、ことからなる。
汚水についてはそのまま焼却プロセスで焼却可能であるが、汚染土壌については、例えば、ボールミルに汚染土壌と温水を連続投入することにより、土壌の洗浄を行なうと共に、付着している砒素を抽出することができる。抽出液を汚染と同様に、焼却処理することができ、抽出残渣は、溶出試験の結果、不合格であれば、再度上記ボールミル処理を行い抽出液を得て焼却処理し、合格であれば、セメント会社などへ資材として利用することができる。
【００４９】
また、有害化合物を硫化砒素として回収した場合、硫化砒素を亜ヒ酸へと変換し、得られた亜ヒ酸をハロゲン化し、アルキル化することによって、無害化することができる。さらに、五硫化砒素は、水と長時間煮沸することにより、亜ヒ酸、三硫化砒素と硫黄を生じる、この亜ヒ酸をハロゲン化して、アルキル化することにより、無害化することが可能である。
【００５０】
上記有害化合物をジメチル化化合物又はトリメチル化化合物として無害化した場合、当該ジメチル化化合物又はトリメチル化化合物を保存、保管又は自然還元することができる。ジメチル化化合物及びトリメチル化化合物の中でもアルセノベタインは、生物の中での毒性が他のジメチル化化合物及びトリメチル化化合物に比較して低く、かつ、化学的、物理的に極めて安定である。このようなことから、最終的に、アルセノベタインまで、無害化無毒化できれば、より安定に砒素を処理することができる。
ここで、トリメチル化化合物の代表例としてアルセノベタインを例に、安定性について説明する。物質の体内での半減期（BHT）の観点からすれば、無機砒素の半減期は28時間、モノメチル化化合物（MMA）、ジメチル化化合物(DMA)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、メチル化化合物、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。
【００５１】
また、ジメチル化化合物又はトリメチル化化合物の保存又は保管は、具体的には、以下のようにして行うことができる。ジメチル化化合物又はトリメチル化化合物を紫外線及び赤外線をカットするガラス製容器に入れ、内部を低湿に保った上で密封し、室温で保存、保管することができる。なお、ジメチル化化合物又はトリメチル化化合物を分解する微生物が繁殖しないように、水分活性が0.5以下の状態で保存、保管することが好ましい。ここで、水分活性（Water
Activity：Aw）とは、食品中などの微生物が増殖時に利用できる水分、すなわち食品などの遊離水分（自由水）の割合を示す指数のことである。微生物の増殖を抑制するには遊離水分を減らし、水分活性を下げる事が重要であり、乾燥、凍結、塩蔵、糖蔵などの処理で低下させる事ができる。水分活性は、例えば食品を入れた密閉容器内の水蒸気圧(P)とその温度における純粋蒸気圧（Po）の比で定義することができる。すなわち、
Aw=P/Po
と表すことができる。
その他、例えばアルセノベタインのブロモ体、ヒドロキシ体、クロロ体、アルセノコリンのブロモ体、ヒドロキシ体、クロロ体などの吸湿性が高いジメチル化化合物又はトリメチル化化合物の保存、保管は特に低湿の状態で行うことが好ましい。また、アルセノベタインのヨウ素体、アルセノコリンのヨウ素体などの光で分解する可能性がある化合物の保存、保管は、遮光した状態で行うことが好ましい。
【００５２】
ジメチル化化合物又はトリメチル化化合物の自然還元は、例えば、当該ジメチル化化合物又はトリメチル化化合物を含有する飼料を家畜に摂取させることによって行うことができる。無害化した有害化合物の中でも、アルセノベタインは、生物体内での代謝が速く、摂取されてから速やかに排泄される。また、もともと家畜の飼料としては、魚粉が使用されているが、魚粉には、アルセノベタインが含有されている。かかる観点からも、砒素を最終的にアルセノベタインまで無害化無毒化した場合に、家畜の飼料として使用できることが分かる。なお、家畜の飼料に添加するアルセノベタインの量は、一日当たり10g/kg以下とすることが好ましい。
【００５３】
アルセノベタインを含有する飼料を摂取させた家畜から排泄されたアルセノベタインを含む糞尿を、例えば、植物の堆肥として利用することが可能である。このように、一連の工程を経て、砒素を無害化無毒化することにより、最終的には、堆肥としても有効利用することができる点は、社会的貢献度が大きいといえる。
【実施例】
【００５４】
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。
【００５５】
本実施例では、ジメチルアルシン酸及び亜ヒ酸の、アルセノベタイン、アルセノコリン及びアルセノコリン誘導体、並びにトリアルキルアルシンオキシドへの変換について説明する。
【００５６】
実施例１
まず、亜ヒ酸のアルセノベタインへの変換を行い無害無毒化を試みた。
（１）亜ヒ酸から三臭化砒素の合成
〔反応スキーム〕
As2O3→  AsBr3
〔実験操作〕
亜ヒ酸As2O3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った。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℃、沸点：221℃、比重：3.54(25℃)。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。
【００５７】
（２）亜ヒ酸から三塩化砒素の合成
〔反応スキーム〕
As2O3＋6HCl  →  2AsCl3 ＋３H2O
〔実験操作〕
亜ヒ酸(200g)をスターラーの付いた２ｌの三口フラスコに入れ、濃塩酸700ml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℃から始まったが、90-107℃の留分をとった。流出液を冷却すると、三塩化砒素層（下層）とHCl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：１５０ｍｌ、収率：89％、純度：99％以上。
【００５８】
（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〕
ArBr3  →  ArMe3
〔実験操作〕
完全に乾燥したジブチルエーテル(200-300ml)に、マグネシウム(12.2g)、ヨウ化メチル(71g)とを加えて、ヨウ化メチルマグネシウムのエーテル溶液を作製し、それを−20℃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℃、液体）。
【００５９】
（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〕
ArCl3  ＋３MeLi→  ArMe3  ＋  ３LiCl
〔実験操作〕
トリメチルアルシンは高揮発性（沸点：52℃）で有毒であるので、保護マスクを使用した。メチルリチウムのジエチルエーテル溶液（500ml、0.8mol/l）と無水ジブチルエーテル（CaH2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(13.6ml、0.16mol)をゆっ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℃に保持したフラスコに採取した。収率：99％。
トリメチルアルシンを更に安定化させる場合には、実施例２の例による。  
【００６０】
実施例２
次に、ジメチルアルシン酸をより安定化し無毒化することを試みた。
〔反応スキーム〕
O=AsMe2(OH)  →  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(１Ｌ)に溶解し、二酸化硫黄(SO2)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％）。沸点：154-157℃、融点：-35℃（青黄色結晶）。
【００６１】
（２）ジメチルヨウ化砒素からエトキシカルボニルメチルトリメチル臭化砒素の合成
〔反応スキーム〕
IAsMe2  →  AsMe3  →  Me3As＋CH2CO2EtBr−
〔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(3.1g)の懸濁液を攪拌して作製し、これにヨウ化メチル(17.0g)を加えて、グリニャール試薬を作製した（液A）。この濁った液体(液A)を-8℃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、129mmol）の溶液(液B)を1.5時間かけて滴下した(
液C)。この操作の終了時に温度は、-2℃に上昇し、溶液(液C)は、2層に分離した。水(120ml)に塩化アンモニウム(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C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℃で留出した留出物(16.5g、トリメチルアルシンとして138mmol)（液E）を、シュレンク管に採取し、A4モレキュラーシーブスで、窒素中で乾燥した。この溶液E（5ml）をブロモ酢酸エチル(13.9g)のベンゼン溶液(100ml)に窒素雰囲気下で滴下し、沈殿物（6.75g、23.3mmol）(固体F)を得た。これをベンゼンで洗浄し、減圧下で乾燥し、その一部(1.1g)を熱アセトン(175ml)に溶解し、30mlまで濃縮し冷却した。エトキシカルボニルメチルトリメチル臭化砒素をプリズム状結晶として得た(0.7g、0.24mmol)。（m.p.
143-145℃）。非潮解性固体。
【００６２】
（３）エトキシカルボニルメチルトリメチル臭化砒素からアルセノベタインの合成
〔反応スキーム〕
Me3As＋CH2 CO2 EtBr−  →  Me3As＋CH2 CO2−
〔実験操作〕
エトキシカルボニルメチルトリメチル臭化砒素を5.5g(19.0mmol)採取し、水(25ml)に溶解して、カラムクロマトグラフィー〔240×35mm、Dowex2 (OH−)、100g〕処理を行った。水100mlを流して、溶出分をエバポレータで濃縮して、潮解性固体を得た(4.3g、22mmol)。この生成物をメタノール(5ml)に溶解し、この溶液にアセトン(150ml)を加えた。母液をデカンテーションして、再結晶により、プリズム状結晶を得た。このプリズム状結晶を、乾燥アセトンで洗浄し、減圧下、室温で乾燥した。アルセノベタイン水和物をプリズム状結晶として得た(2.5g、12.8mmol)。融点は、加熱速度によって変わった。m.p.204−210℃、212−210℃（いずれも分解点）。融点においては、強いニンニク臭のガス(トリメチルアルシンと思われる)の発生があった。アルセノベタインの結晶構造は、合成品と生物からの抽出品で、実験誤差内で一致した。合成品を水酸化ナトリウム水溶液、そして硼酸ナトリウム（NaBH4）水溶液で処理すると、トリメチルアルシン、ジメチルアルシンが、約3:7の比率で生成した。
このようにして有害化合物である亜ヒ酸から最終的に最も安定と考えられるアルセノベタインに無害無毒化することが達成できた。
【００６３】
次にトリメチルアルシンからアルセノベタインへの減毒化を試みた。実施例１で減毒化されたトリメチルアルシンのさらなる減毒化もこの例による。
（４）トリメチルアルシンからアルセノベタインの合成
〔反応スキーム〕
Me3As  →  Me3As＋CH2 CO2−
〔実験操作〕
上記（２）で得られたトリメチルアルシン(2.1ml、19.7mmol)を20mlのトルエンを入れた50mlフラスコに入れ、５℃に冷却した。ブロモ酢酸(2.8g、20.1mmol)をこの溶液にいれた。すぐに沈殿物が生じた。反応混合物を６時間攪拌した。その後、-20℃に冷却し、90分間放置した。固体を濾過により収集し、熱エタノールに溶かし、再度、濾過した。濾過物を5℃に冷却し、白色結晶を得た。収量：4.9g、18.9mmol、収率：96％。
【００６４】
実施例３
次に、ジメチルアルシン酸及び亜ヒ酸のアルセノコリン及びその誘導体への変換を試みた。
トリメチルアルシンを下記の方法に従ってアルセノコリン及びその誘導体へ変換した。
【００６５】
（１）トリメチル−２−ヒドロキシエチルアルソニウムブロミド(アルセノコリンブロミド、〔Me3As＋CH2CH2OH〕Br−)の合成（方法１）
〔反応スキーム〕
AsMe3  →  Me3As＋CH2CH2OH・Br−
〔実験操作〕
トリメチルアルシン(2.0ml、18.7mmol)をグローブバック中でバイアル(5ml)に入れ、これにブロモエタノール(1.3ml、18.3mmol)を加えた。バイアルをテフロン（登録商標）シールで封止し、グローブバックから取り出した。バイアル中の混合物を７５℃で、７２時間反応させた。2層に分離していた溶液は、均一になった。この溶液を冷却して固化した。グローブバック中で、固体を温アセトニトリルに溶解し濾過した。生成物（アルセノコリンブロミド）を室温で分離した。収量：4.0g、16.3mmol、収率：89％。アルセノコリンブロミドは、白色結晶で吸湿性が高い。
【００６６】
（２）トリメチル−２−ヒドロキシエチルアルソニウムブロミド（アルセノコリンブロミド）の合成（方法２）
〔反応スキーム〕
AsMe3  →  Me3As＋CH2CH2OH・Br−
〔実験操作〕
250cm3の三つ口丸底フラスコに冷却水を循環させた還流濃縮管、窒素導入管、磁気攪拌子を設置した。三口丸底フラスコ内を乾燥した窒素で充填した。ガラスチューブに入れた。
トリメチルアルシン(34.5g、0.28mmol)をシリンジに入れ、窒素ガスで、丸底フラスコ内に導入した。少量過剰の２−ブロモエタノール(36.5g、0.29mmol)をトリメチルアルシンと混合した。２４時間、攪拌しながら反応させた。反応混合物を室温に冷却すると、固体が析出した。固体を乾燥アセトニトリルから再結晶した。アセトニトリル溶液を、フリーザで冷却した。白色、吸湿性結晶をドライボックス中で単離し、五酸化二リンを入れた真空デシケータ中に保管した。収量：58.3g、収率：85％、融点：227℃。
【００６７】
（３）トリメチル−２−ヒドロキシエチルアルソニウムイオダイド（アルセノコリンイオダイド〔Me3As＋CH2CH2OH〕I−）の合成（方法１）
〔反応スキーム〕
Me3As＋CH2CH2OH・Br−  ＋NaI  →  Me3As＋CH2CH2OH・I−＋NaBr
〔実験操作〕
アルセノコリンブロミド(4.0g、16.3mmol)をアルミホイルで遮光したフラスコに入れ、アセトニトリル(50.0ml)に溶解した。次に、フラスコにヨウ化ナトリウム(2.5g、16.7mmol)を加えた。フラスコに蓋をして、2時間攪拌した。反応は遮光下で行った。反応終了後、副生成物である臭素化ナトリウムを濾別した。5℃に冷却し、濾過してアルセノコリンイオダイドを得た。白色結晶。収量：3.8g、13.0mmol、収率：80％）。結晶は、吸湿性ではなかった。真空下、デシケータで乾燥した。
【００６８】
（４）トリメチル−２−ヒドロキシエチルアルソニウムイオダイド（アルセノコリンイオダイド）の合成（方法２）
〔反応スキーム〕
Me3As＋CH2CH2OH・Br−  ＋NaI  →  Me3As＋CH2CH2OH・I−＋NaBr
〔実験操作〕
アルセノコリンブロミド(5.75g、23mmol)を75cm3乾燥アセトニトリルに溶かした。ヨウ化ナトリウム(3.52g、23mmol)を125
cm3の乾燥アセトニトリルに溶かした。これらの二つの溶液を、500cm3フラスコ内で混合した。臭化ナトリウムの白色沈殿が生じた。反応混合物を室温で1時間攪拌し濾過した。室温、減圧下、濾液を75mlまで濃縮した。濃縮した濾液をフリーザ中で冷却し、生成物を結晶化させた。濾過して空気で乾燥させて白色の非吸湿性結晶を得た。収量：6.2g、収率：83％、融点：213〜215℃。
【００６９】
（５）トリメチル−２−ヒドロキシエチルアルソニウムクロリド（アルセノコリンクロリド）の合成
〔反応スキーム〕
AsMe3  →  Me3As＋CH2CH2OH・Cl− 
〔実験操作〕
トリメチルアルシン(25.9g、0.21mol)を窒素雰囲気下、ドライアイス／アセトンで冷却した100cm3のガラスチューブに入れた。ガラスチューブに、脱酸素化した２−クロロエタノール（19.2g、0.24mol）を加えた。チューブを真空ポンプで脱気し、バーナーでガラスを溶かして封止した。ガラスチューブを室温に戻し、ボンベ加熱炉中、120〜140℃で24時間加熱した。
室温に戻すと、チューブ内の物質は固化した。ドライアイス／アセトンバス中にチューブを入れ、慎重に開封した。固化した物質は、35cm3無水エタノールでチューブから洗い流した。エタノール溶液を活性炭に混合し、攪拌した後、濾過した。活性炭処理は、濾過物が無色になるまで繰り返した。濾液に慎重にアセトンを加えて、白色結晶を得た。混合物を濾過し、結晶をアミルアルコールに溶解した。無水ジエチルエーテルを添加し、アルセノコリンクロリドを吸湿性結晶として得た。収量：14.7g、収率：35％、融点：230℃
【００７０】
（６）トリメチル−２−クロロエチルアルソニウムブロミドの合成
〔反応スキーム〕
AsMe3  →  Me3As＋CH2CH2Cl・Br−
〔実験操作〕
トリメチルアルシン(6.0cm3、6.7g、56mmol)と１−ブロモ−２−クロロエタン（8.6g、60mmol）を、前述のようにガラスチューブ内に封入して、75〜80℃、84時間反応させた。反応終了後、チューブを開封し、0.01Torrの真空下で、室温で数時間、脱気し、未反応の反応原料を除去した。トリメチル−２−クロロエチルアルソニウムブロミドを白色結晶として単離した。再結晶は必要ではなく、分析グレードの純物質を得た。収量：4.3g、収率：33％、融点：225-257℃（分解点）
【００７１】
（７）トリメチル−２−ブロモエチルアルソニウムブロミドの合成
〔反応スキーム〕
AsMe3  →  Me3As＋CH2CH2Br・Br−
〔実験操作〕
トリメチルアルシン(6.0cm3、6.7g、56mmol)と１，２−ジブロモエタン（13.1g、60mmol）を、前述のようにガラスチューブ内に封入して、75〜80℃、84時間反応させた。反応終了後、前述のように処理して、トリメチル−２−ブロモエチルアルソニウムブロミドを単離した。収量：9.1g、収率：59％、融点：239℃
【００７２】
（８）トリメチル−２−ヒドロキシエチルアルソニウムヒドロキシド（アルセノコリンヒドロキシド）の合成
〔反応スキーム〕
AsMe3  →  Me3As＋CH2CH2OH・OH− 
〔実験操作〕
アルセノコリンブロミド(12.2g、50mmol)と新たに調整した酸化銀のアセトン水溶液を、暗所、室温下で一晩攪拌した。反応混合物を濾過した。室温で減圧濃縮を試みたが、分解した。アルセノコリンヒドロキシドは、溶液中でのみ安定に存在した。
【００７３】
（９）トリメチル−２−ヒドロキシエチルアルソニウムニトレート（アルセノコリンニトレート）の合成
〔反応スキーム〕
AsMe3  →  Me3As＋CH2CH2OH・NO3− 
〔実験操作〕
硝酸銀(2.09g、12.3mmol)の乾燥アセトニトリル溶液50 cm3をアルセノコリンブロミド(3.02g、12.4mmol) の乾燥アセトニトリル溶液50 cm3に加えた。混合物を1時間室温で攪拌し、濾過した。濾液を減圧下、40℃で約50 cm3まで濃縮した。アセトン(200cm3)を慎重に濃縮物に添加した。混合物をフリーザで冷却し、灰色結晶を得た。溶液をデカンテーションにより分離した。溶液を20 cm3の熱アセトニトリルに溶解した。活性炭を溶液に加えた。混合物を濾過し、濾液をフリーザで冷却した。ドライボックス中、溶液を濾過して白色、吸湿性結晶を得た。収量：1.2g、収率：41％、融点：119〜121℃。
【００７４】
実施例４
次に、ジメチルアルシン酸及び亜ヒ酸のトリアルキルアルシンオキシドへの変換を試みた。
まず、トリメチルアルシンを下記の方法に従ってトリメチルアルシンオキシドへ変換した。
（１）トリメチルアルシンのトリメチルアルシンオキシドへの変換
〔反応スキーム〕
Me3As     →      Me3As= O
〔実験操作〕
窒素雰囲気下で、乾燥したジエチルエーテル（15ml）中にトリメチルアルシン（4.5mmol）を混合し、過酸化水素（33%、0.7ml、7mmol）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℃に加熱乾燥し、50mlのジエチルエーテル−水（体積比１：１）から再結晶した（6.3mmol、収率：90％）。
【００７５】
その他の対応するトリアルキルアルシンオキシドについては、上記実施例４（実験操作）における、トリメチルアルシンの代わりに、対応するトリアルキルアルシンを用いて同様に行った。
合成したトリアルキルアルシンオキシドを表３に示す。
【００７６】
【表３】
2007209740.tif 000004
【００７７】
実施例５
次に、トリハロゲン化アルシンからトリメチルアルシンを経ることなく、一段の反応でアルセノベタイン又はアルセノコリンを合成することを試みた。
いずれの合成においても、下記反応式に示すように、トリハロゲン化アルシン（ＡｓＸ３）の１モル当量に対して、第１のハロゲン化アルキル（ＲＸ）を３モル当量、第２のハロゲン化アルキル（Ｒ’Ｘ）を1モル当量反応させた。
ＡｓＸ３  ＋  ３ＲＸ  ＋  Ｒ’Ｘ  →  ＡｓＲ３Ｒ’Ｘ  ＋  Ｘ２
Ｘ＝Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ
Ｒ＝Ｍｅ、Ｅｔ、Ｐｒ、Ｐｈ
Ｒ’＝ＸＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、ＸＣＨ２ＣＯＯＨ
（アルセノベタインの場合：Ｒ＝Ｍｅ、Ｒ’＝ＸＣＨ２ＣＯＯＨ）
（アルセノコリンの場合：Ｒ＝Ｍｅ、Ｒ’＝ＸＣＨ２ＣＨ２ＯＨ）
ここでは、トリハロゲン化アルシンとして三塩化砒素（ＡｓＣｌ３）を用いて、アルセノベタインイオダイド及びアルセノコリンイオダイドを合成した。以下にその詳細を述べる。
【００７８】
（１）アルセノベタインイオダイドの合成
三塩化砒素（1mol）を無水ジブチルエーテル（200ml）に溶かし、アルゴン雰囲気下で、ヨウ化メチル（3mol）とヨウ化酢酸（１mol）を添加し、７５℃で７０時間反応した。室温に冷却し、グローブバック中でアセトニトリルに溶解し濾過した。生成物を乾燥アセトニトリルから再結晶して、トリメチルアルソニオアセテートイオダイド（アルセノベタインイオダイド）を得た（0.8mol）。
【００７９】
（２）アルセノコリンイオダイドの合成
三塩化砒素（1mol）を無水ジブチルエーテル（200ml）に溶かし、
アルゴン雰囲気下で、ヨウ化メチル（3mol）とヨウ化エタノール（１mol）
を添加し、７５℃で７０時間反応した。室温に冷却し、グローブバック
中でアセトニトリルに溶解し濾過した。生成物を乾燥アセトニトリルから
再結晶して、トリメチル−２−ヒドロキシエチルアルソニウムイオダイド
（アルセノコリンイオダイド）を得た（0.8mol）。
【００８０】
実施例６
次に亜ヒ酸からアルセノベタインへの合成について調べた。最初の反応式は以下の通りである。
【化１】
2007209740.tif 000005
まず、２５０ｍLのステンレス容器（２−３ｍｍ厚み）に、直径２−４ｍｍのステンレスボールを容器の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、アセトン−ドライアイスで−８０℃に冷却し、トラップとする。更に液体窒素で冷却（−１９６℃）したトラップを取り付ける。３方コックをウォータージャケット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（As2O3）（19.7ｇ、0.1mol）を反応器に入れる。ジ−ｎ−ブチルエーテル（３０ｍＬ）を加える。スターラーで１０分間攪拌する。AlMe3（21.6ｇ、0.3mol）のジ−ｎ−ブチルエーテル溶液（１００ｍＬ）を滴下ロートに入れる。AlMe3のジ−ｎ−ブチルエーテル溶液を１／４だけ反応器に滴下ロートから加える。反応器を８０℃に過熱する。発熱反応が起こり、反応溶液は、１１０−１２０℃に上昇する。１０−１５分の間に、残りのトリメチルアルミニウム（AlMe3）のジ−ｎ−ブチルエーテル溶液を加える。この間温度は、１１０−１２０℃に保つ。滴下終了後、暫く放置し、８０℃まで冷却し、減圧下、AsMe3を蒸留する。蒸留は、１６Torr、５０℃で行う。反応容器を不活性ガス（Ar）で満たす。沸点：５２℃、収量：２３．６ｇ、収率：９８．５％
AsMe3  ＋  ICH2COOH  →  AsMe3CH2COOH・I  
得られたトリメチルアルシン（AsMe3）（23.6g、0.1mol）をゆっくりと不活性ガス（Ar）雰囲気下で、ヨード酢酸（57ｇ、0.3mol）のジ−ｎ−ブチルエーテル溶液に加える。エーテル−水から再結晶を行いアルセノベタイン（AsMe3CH2COOH・I）を得る。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の有害化合物の無害化方法は、有害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。