КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ АЛКИЛИРОВАНИЯ И СПОСОБ ДЕТОКСИФИКАЦИИ ВРЕДНОГО СОЕДИНЕНИЯ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПОЗИЦИИ
ALKYLATION COMPOSITION AND METHOD OF DETOXIFYING HARMFUL COMPOUND BY USING SAID COMPOSITION

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к композиции для алкилирования и способу детоксификации вредного соединения путем применения композиции.
Предшествующий уровень техники
Материалы, содержащие тяжелые металлы, такие как мышьяк, сурьма и селен, широко применяются в качестве промышленных материалов, например, полупроводников, но они влияют на организм при проникновении в окружающую среду, т.е. являются вредным материалом для организма.
Ранее в качестве способа удаления этих тяжелых металлов применяли общеизвестный способ, в котором флоккулирующий агент, такой как полихлоринированный алюминий (ПХА), добавляли в сточные воды, содержащие неорганический мышьяк, такой как вредная мышьяковистая кислота, а затем неорганический мышьяк удаляли путем фильтрации после его агрегации на флоккулирующем агенте и железе, содержащемся в сырой воде и впоследствии осевшем. Другим 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 диметил-мышьяк, в физиологическом процессе (Kaise et al., 1998, Organomet. Chem., 12 137-143). Общеизвестно, что это органическое соединение мышьяка обладает меньшей токсичностью для млекопитающих, чем неорганический мышьяк.
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 хранения или большое пространство для переработки площадей захоронения.
В мире признано, что мышьяк, содержащийся в морских продуктах, является безвредным арсенобетаином, и в данном изобретении можно достичь детоксификации путем химического превращения высоко токсичного неорганического мышьяка в безвредный арсенобетаин.
Таким образом, задачей данного изобретения является создание композиции для детоксификации вредного соединения, содержащего мышьяк и т.д. эффективно и систематически, и способа детоксификации вредного соединения путем применения композиции.
Чтобы решить указанные задачи, авторы данного изобретения провели исследования реакции метилирования вредного соединения, в частности метилирования, в особенности диметилирования и более предпочтительно триметилирования вредного соединения, содержащего мышьяк и т.д., посредством химических реакций с применением органического комплекса металла, имеющего связь кобальт-углерод. В результате авторы создали данное изобретение.
Композиция для алкилирования в соответствии с данным изобретением характеризуется тем, что она содержит кобальтовый комплекс.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что вредное соединение, содержащее по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей мышьяк, сурьму и селен, алкилируют с применением кобальтового комплекса.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется дополнительным содержанием восстанавливающего агента для восстановления по меньшей мере одного металла, выбранного из группы, включающей мышьяк, сурьму и селен.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что восстанавливающий агент является материалом, имеющим SH группу.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что материал, имеющий SH группу, является по меньшей мере одним, выбранным из группы, включающей глутатион, восстановленный глутатион (GSH), цистеин, S-аденозил-цистеин, сульфорафан, гомоцистеин и тиогликоль.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что композиция дополнительно содержит добавочный агент метилирования, имеющий S-Me группу.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что добавочный агент метилирования является по меньшей мере одним, выбранным из группы, включающей метионин и S-аденозил-метионин.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что дополнительно содержит буферный раствор.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что рН буферного раствора находится в диапазоне 5-10.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что рН композиции для алкилирования составляет меньше 9.
2
2
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что дополнительно содержит НО.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что дополнительно содержит органическое галоидное соединение.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что органическое галоидное соединение является метилгалоидом.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что метилгалоид является по меньшей мере одним, выбранным из группы, включающей метилиодид, метилбромид и метилхлорид.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что органическое галоидное соединение является галогенированной уксусной кислотой.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что галогенированная уксусная кислота является по меньшей мере одной, выбранной из группы, включающей хлоруксусную кислоту, бромуксусную кислоту и йодоуксусную кислоту.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что органическое галоидное соединение является по меньшей мере одним, выбранным из группы, включающей метил-хлорид, метил-бромид, метил-йодид, хлоруксусную кислоту, бромуксусную кислоту, йодоуксусную кислоту, хлороэтанол, бромоэтанол, иодоэтанол, хлоропропионовую кислоту, бромопропионовую кислоту, иодопропионовую кислоту, хлоруксусной кислоты этиловый эфир, бромуксусной кислоты этиловый эфир и йодоуксусной кислоты этиловый эфир.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что органическое галоидное соединение является реактивом Гриньяра, имеющим следующую химическую формулу (1):
2
2
2
5
где R=Me, СНСООН или СНСООСН, Х=Сl, Вr или I.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что органическое галоидное соединение получено из устойчивого органического материала, выбранного из группы, включающей пестицид, антипирен, диоксин, полихлорированный дифенил (ПХД), дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ), тригалоидметан, трихлороэтил и хлороформ.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что дополнительно содержит восстанавливающий агент для восстановления кобальтового комплекса.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что восстанавливающий агент является по меньшей мере одним, выбранным из группы, включающей оксид титана и комплекс рутения.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что кобальтовый комплекс является метиловым комплексом, включающим по меньшей мере одно соединение, выбранное из метилкобаламина (метилированного витамина В12, официальное наименование: Соα[α-5,6-диметилбенз-1Н-имидазол-1-ил-Соβ-метилкобамид]), витамина В12, такого как цианкобаламин, кобальт(II) ацетил-ацетоната, кобальт(II) ацетил-ацетоната, кобальт карбонила (дикобальт октакарбонила), кобальт(II)1,1,1,5,5,5 гексафторацетилацетоната, кобальт(II) мезо-тетрафенилпорфина, гексафторфосфорной кислоты бис-(пентаметил-циклопента-диенил) кобальта, N,N'-бис-(салицилиден)-этилен-диамин кобальта(II), бис-(2,2,6,6-тетраметил-3,5-гептандионато) кобальта(II), (хлорофталоцианиннато) кобальта(II), хлоротрис(трифенилфосфин) кобальта(I), метилового комплекса кобальт(II) ацетата, кобальт(II) бензоата, кобальт(II) цианида, циклогексан кобальт(II) бутирата, 2-кобальт(II) этилгексаноата, мезо-тетраметоксифенил порфирин кобальта(II), кобальт нафтентата, кобальт(II) фталоцианина, метил кобальт(III) протопорфирина IX, кобальта стеарата, кобальт(II) сульфамата, (1R,2R)-(-)-1,2-циклогександиамино-N,N'-бис(3,5-ди-t-бутилсалицилиден) кобальта(II), (1S,2S)-(+)-1,2-циклогександиамино-N,N'-бис(3,5-ди-t-бутилсалицилиден) кобальта(II), циклопентадиенил бис (трифенилфосфин) кобальта(I), циклопентадиенил кобальт дикарбонила, дибромо бис (трифенилфосфин) кобальта(II), (тетрааминохлоро фталоцианиннато) кобальта(II), (тетра-t-бутил фталоцианиннато) кобальта(II), или по меньшей мере одним, выбранным из группы, включающей кобальт-метиловый комплекс, образованный из соединения кобальта с алкил-галоидом, в особенности с метил-галоидом.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что указанное отношение между молярностью восстанавливающего агента [восстанавливающий агент] по меньшей мере одного металла, выбранного из группы, состоящей из мышьяка, сурьмы и селена, определяемое формулой: [восстанавливающий агент]/[металл], больше или равно 1000.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что указанное отношение больше или равно 10000. Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что отношение между молярностью кобальтового комплекса [Со комплекс] и молярностью металла [металл], выбранного из мышьяка, сурьмы и селена, определяемое формулой [Со комплекс]/[металл], больше или равно 100.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция характеризуется тем, что указанное отношение больше или равно 1000.
Способ детоксификации вредного соединения по данному изобретению характеризуется тем, что вредное соединение, содержащее по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей мышьяк, сурьму и селен, детоксифицируют путем алкилирования вредного соединения, в присутствии композиции по любому из п.1-26.
Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации вредного соединения по данному изобретению детоксификацию осуществляют путем повышения степени окисления одного элемента.
Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации вредного соединения по данному изобретению способ характеризуется тем, что по меньшей мере одну связь одного элемента алкилируют.
Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации вредного соединения по данному изобретению способ характеризуется тем, что элемент является мышьяком.
50
Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации вредного соединения по данному изобретению способ характеризуется тем, что доза, приводящая к 50% летальному исходу (LD) соединения, детоксифицированного путем алкилирования, больше или равна 1000 мг/кг.
50
Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации вредного соединения по данному изобретению способ характеризуется тем, что концентрация, приводящая к 50% ингибированию клеточного роста (IC) соединения, детоксифицированного путем алкилирования, больше или равна 1000 мкМ.
Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации вредного соединения по данному изобретению способ характеризуется тем, что вредное соединение выбрано из группы, включающей триоксид мышьяка, пентоксид мышьяка, трихлорид мышьяка, пентахлорид мышьяка, мышьяково-сульфидное соединение, цианисто-мышьяковое соединение, хлоро-мышьяковое соединение и другие неорганические соли мышьяка.
Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации вредного соединения в соответствии с данным изобретением способ характеризуется тем, что алкилирование представляет собой метилирование.
Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации вредного соединения в соответствии с данным изобретением способ характеризуется тем, что вредное соединение превращают в диметильное соединение или триметильное соединение посредством метилирования.
Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации вредного соединения в соответствии с данным изобретением способ характеризуется тем, что диметильное соединение представляет собой диметил-арсонил-этанол (DMAE), диметил-арсонил-ацетат (DMAA), какодиловую кислоту или арсеносахар.
Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации вредного соединения в соответствии с данным изобретением способ характеризуется тем, что триметильное соединение представляет собой арсенохолин, арсенобетаин, триметиларсеносахар или триметиларсиноксид.
Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации вредного соединения в соответствии с данным изобретением органический галоид, выбранный из группы, включающей пестицид, антипирен, диоксин, ПХД, ДДТ, тригалоидметан, трихлороэтил и хлороформ, детоксифицируют путем дегалогенирования органического галоида в присутствии композиции по любому из п.1-26.
Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации вредного соединения в соответствии с данным изобретением органический галоид, выбранный из группы, включающей пестицид, антипирен, диоксин, ПХД, ДДТ, тригалоидметан, трихлороэтил и хлороформ, детоксифицируют путем дегалогенирования в присутствии композиции по любому из п.1-26, а затем в присутствии кобальтового комплекса, полученного при реакции, вредное соединение, содержащее по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей мышьяк, сурьму и селен, детоксифицируют путем алкилирования вредного соединения.
Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации вредного соединения в соответствии с данным изобретением способ дополнительно включает этап воздействия света в присутствии восстанавливающего агента для восстановления кобальтового комплекса.
Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации вредного соединения в соответствии с данным изобретением редуцирующий агент является по меньшей мере одним, выбранным из группы, включающей оксид титана и комплекс рутения.
Данное изобретение позволяет достичь результата, состоящего в том, что возможно алкилировать вредное соединение, в частности вредное соединение, содержащее мышьяк, сурьму и селен и т.д., легко и просто. Кроме того, результат изобретения состоит в том, что не требуется большого пространства, такого как место хранения, и можно детоксифицировать вредное соединение без ограничения. Далее, в соответствии со способом данного изобретения результат заключается в том, что не вырабатывается ненужный побочный продукт, поскольку не применяется биологический материал. Далее, в соответствии с данным изобретением результат состоит в том, что можно снизить вредный неорганический мышьяк более простым способом.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 приведена высокоэффективная хроматография с масс-спектрометрией с индуктивно связанной плазмой ВЭЖХ-ИСП-МС анализ экстракта хлореллы (вверху: стандартный образец, внизу: образец).
На фиг.2 приведен ВЭЖХ-ИСП-МС анализ экстракта хлореллы (вверху: стандартный образец, в середине: добавление GSH (NE 14-7), внизу: добавление МеСо+GSH+MIAA (NE 15-7)).
На фиг.3 показаны условия в случае добавления GSH (NE 14-4), GSH+МеСо+MIAA (NE 15-4) к экстракту хлореллы, соответственно, и обработки экстракта хлореллы NaOH (внизу).
На фиг.4 показаны условия в случае добавления GSH+МеСо+MIAA к DMA (NE 9-4).
На фиг.5 приведена ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограмма. № на графике соответствует № в таблице 7.
На фиг.6 приведена ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограмма. № на графике соответствует № в таблице 7.
На фиг.7 показано изменение в час концентрации мышьякового соединения в реакционном растворе. Она является графической формой результатов из таблицы 7.
На фиг.8 показано изменение в час процента мышьякового соединения в реакционном растворе.
На фиг.9 показано изменение в час процента мышьякового соединения в реакционном растворе.
На фиг.10 приведена ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограмма. № на графике соответствует № в таблице 8.
На фиг.11 приведена ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограмма. № на графике соответствует № в таблице 8.
На фиг.12 приведена ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограмма. № на графике соответствует № в таблице 8.
На фиг.13 приведена ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограмма. № на графике соответствует № в таблице 8.
На фиг.14 показано изменение в час концентрации мышьякового соединения в реакционном растворе.
На фиг.15 показано изменение в час концентрации мышьякового соединения в реакционном растворе (после обработки раствором перекиси водорода).
На фиг.16 показано изменение в час процента мышьякового соединения в реакционном растворе (перед обработкой перекисью водорода).
На фиг.17 показано изменение в час процента мышьякового соединения в реакционном растворе (после обработки перекисью водорода).
На фиг.18 показано изменение в час концентрации мышьякового соединения в реакционном растворе (№1-4 из таблицы 9).
На фиг.19 показано изменение в час концентрации мышьякового соединения в реакционном растворе (№5-8 из таблицы 9, после обработки раствором перекиси водорода).
На фиг.20 показано изменение в час концентрации мышьякового соединения в реакционном растворе (№9-12 из таблицы 9).
На фиг.21 показано изменение в час концентрации мышьякового соединения в реакционном растворе (№13-16 из таблицы 9, после обработки раствором перекиси водорода).
На фиг.22 показано изменение в час концентрации мышьякового соединения в реакционном растворе (№17-20 из таблицы 9, перед обработкой раствором перекиси водорода).
На фиг.23 показано изменение в час концентрации мышьякового соединения в реакционном растворе (№21-24 из таблицы 9, перед обработкой раствором перекиси водорода).
На фиг.24 показано изменение в час процента мышьякового соединения в реакционном растворе (№1-4 из таблицы 9, перед обработкой перекисью водорода).
На фиг.25 показано изменение в час процента мышьякового соединения в реакционном растворе (№5-8 из таблицы 9, после обработки раствором перекиси водорода).
На фиг.26 показано изменение в час процента мышьякового соединения в реакционном растворе (№9-12 из таблицы 9, перед обработкой раствором перекиси водорода).
На фиг.27 показано изменение в час процента мышьякового соединения в реакционном растворе (№13-16 из таблицы 9, после обработки раствором перекиси водорода).
На фиг.28 показано изменение в час процента мышьякового соединения в реакционном растворе (№17-20 из таблицы 9, перед обработкой раствором перекиси водорода).
На фиг.29 показано изменение в час процента мышьякового соединения в реакционном растворе (№21-24 из таблицы 9, после обработки раствором перекиси водорода).
На фиг.30 показан механизм метилирования триоксида мышьяка в случае витамина В12 в качестве примера.
На фиг.31 приведена ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограмма реакции метилирования селенистой кислоты [Se(IV)] посредством МС.
На фиг.32 приведена ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограмма (измерительный элемент: Sb, m/z 121).
На фиг.33 приведены условия реакции получения триметил-мышьяка (ТМА) из триоксида мышьяка, соответствующего метилкобаламину.
Осуществление изобретения
Композиция для алкилирования в соответствии с данным изобретением содержит кобальтовый комплекс. Кобальтовый комплекс, применяемый здесь, не ограничен конкретно каким-либо соединением, но в качестве примера можно привести металлоорганический комплекс, имеющий связь кобальт-углерод.
В качестве примера металлоорганического комплекса, имеющего связь кобальт-углерод, могут применяться нижеупомянутые вещества. Так, предпочтительно применяют метилкобаламин (метилированный витамин В12, официальное наименование: Соα-[α-5,6-диметилбенз-1Н-имидазол-1-ил-Соβ-метилкобамид]). Далее, в качестве примера может быть упомянуто по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, включающей метиловый комплекс по меньшей мере одного соединения, выбранного из витамина В12, такого как цианкобаламин, кобальт(II) ацетил-ацетоната, кобальт(II) ацетил-ацетоната, кобальт карбонила (дикобальт октакарбонила), кобальт(II)1,1,1,5,5,5- гексафтор ацетил-ацетоната, кобальт(II) мезо-тетрафенилпорфина, гексафторфосфорной кислоты бис (пентаметил циклопента диенил) кобальта, N,N'-бис (салицилиден) этилен диамин кобальта(II), бис (2,2,6,6-тетраметил-3,5-гептандионато) кобальта(II), (хлорофталоцианиннато)-кобальта(II), хлоротрис (трифенилфосфин) кобальта(I), метилового комплекса кобальт(II) ацетата, кобальт(II) бензоата, кобальт(II) цианида, циклогексан кобальт(II) бутирата, 2-кобальт(II) этилгексаноата, мезо-тетраметоксифенил порфирин кобальта(II), кобальт нафтентата, кобальт(II) фталоцианина, метил кобальт(III) протопорфирина IX, кобальт стеарата, кобальт(II) сульфамата, (1R,2R)-(-)-1,2-циклогександиамино-N,N'-бис-(3,5-ди-t-бутилсалицилиден) кобальта(II), (1S,2S)-(+)-1,2-циклогександиамино N,N'-бис(3,5-ди-t-бутилсалицилиден) кобальта(II), циклопентадиенил бис-(трифенилфосфин) кобальта(I), циклопентадиенил кобальт дикарбонила, дибромо-бис-(трифенилфосфин) кобальта(II), (тетрааминохлоро фталоцианиннато) кобальта(II), (тетра-t-бутил фталоцианиннато) кобальта(II), или по меньшей мере одним соединением, выбранным из группы, включающей кобальт-метиловый комплекс, образованный из соединения кобальта с алкил-галоидом, в особенности с метил-галоидом. Метилкобаламин является предпочтительным для применения металлоорганическим комплексом, имеющим кобальт-углеродную связь, с точки зрения легкости его получения.
С помощью композиции для алкилирования в соответствии с данным изобретением можно алкилировать вредное соединение, содержащее по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей мышьяк, сурьму и селен, путем применения металлоорганического комплекса. Термин «вредное соединение», применяемый здесь, означает соединение, оказывающее любое неблагоприятное влияние на организм, при проникновении в окружающую среду.
50
В качестве вредного соединения, содержащего мышьяк, 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 или тому подобное. В этих соединениях мышьяка, например LD, доза, вызывающая (50% летальный исход у мышей), меньше или равна 20, и, таким образом, они обладают отравляющим действием для организма.
Далее, в качестве вредного соединения, содержащего сурьму, могут быть упомянуты триоксид сурьмы, пентоксид сурьмы, трихлорид сурьмы и пентахлорид сурьмы или тому подобное.
Далее, в качестве вредного соединения, содержащего селен, могут быть упомянуты диоксид селена и триоксид селена.
В предпочтительном воплощении композиция данного изобретения может дополнительно содержать восстанавливающий агент для восстановления по меньшей мере одного металла, выбранного из группы, включающей мышьяк, сурьму и селен. Присутствие восстанавливающего агента делает возможным дополнительное ускорение алкилирования. Хотя полагают, что способность к восстановлению для мышьяка или реакции трансметилирования, вероятно, регулируется скоростью превращения в арсенобетаин, превращение в арсенобетаин и т.д. может быть ускорено путем добавления восстанавливающих агентов. В качестве восстанавливающего агента, например, может быть упомянут материал, имеющий SH группу, который может быть по меньшей мере одним, выбранным из группы, включающей глутатион, восстановленный глутатион (GSH), цистеин, S-аденозил-цистеин, сульфорафан, гомоцистеин и тиогликоль. Далее, могут применяться любые комбинации этих материалов, имеющих SH группу. Например, могут быть упомянуты комбинации глутатион+гомоцистеин, или глутатион+тиогликоль.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования в соответствии с данным изобретением отношение между молярностью редуцирующего агента для восстановления по меньшей мере одного металла, выбранного из группы, включающей мышьяк, сурьму и селен, и молярностью металла, выбранного из мышьяка, сурьмы и селена, то есть [редуцирующий агент]/[металл] больше или равно 1000. Более предпочтительно указанное отношение больше или равно 10000. Благодаря таким условиям можно добиться алкилирования с высокой скоростью и достичь эффективной детоксификации вредного соединения, содержащего мышьяк и т.д., с применением композиции данного изобретения в способе детоксификации вредного соединения, как упомянуто ниже.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению отношение между молярностью Со комплекса и молярностью металла, выбранного из мышьяка, сурьмы и селена, то есть [Со комплекс]/[Металл], больше или равно 100. Более предпочтительно указанное отношение больше или равно 1000. Благодаря таким условиям можно добиться алкилирования с высокой скоростью и достичь эффективной детоксификации вредного соединения, содержащего мышьяк и т.д., с применением композиции данного изобретения в способе детоксификации вредного соединения, как упомянуто ниже.
50
50
50
При применении указанного выше отношения молярности можно решить одну из главных задач данного изобретения, то есть превратить с высокой эффективностью крайне токсичный неорганический мышьяк (значение острой токсичности: LD 0,03 г/кг) и т.д., в метилированный мышьяк и т.д., имеющий низкую токсичность, путем метилирования неорганического мышьяка. Метилированный мышьяк и т.д., обладающий низкой токсичностью и являющийся целевым продуктом, может быть триметиларсиноксидом (значение острой токсичности: LD 10,6 г/кг) или арсенобетаином (значение острой токсичности: LD 10,0 г/кг) и т.д. Можно снизить токсичность вплоть до 1/300 по сравнению с неорганическим мышьяком и т.д., и этот безвредный мышьяк и т.д. может быть получен с 10%, или более предпочтительно 50% и больше, или наиболее предпочтительно 90% и больше относительным выходом.
Далее, в предпочтительном воплощении композиции для алкилирования по данному изобретению композиция дополнительно содержит добавочный агент метилирования, имеющий S-Me группу. Присутствие добавочного агента метилирования, имеющего S-Me группу, позволяет производить больше алкильных групп, и таким образом добиться большего алкилирования и, соответственно, большей детоксификации. В качестве добавочного агента метилирования может быть упомянут по меньшей мере один, выбранный из группы, включающей метионин и S-аденозил-метионин.
2
2
Далее, композиция для алкилирования по данному изобретению может дополнительно содержать буферный раствор. В качестве буферного раствора можно применять буферные растворы, которые обычно применяют для выделения, очистки или консервации биомедицинских материалов, хотя они не ограничиваются конкретными растворами. Могут быть упомянуты такие буферные растворы, как Трис буфер, фосфатный буфер, карбонатный буфер и боратный буфер. Далее, с точки зрения более безопасного достижения детоксификации рН буферного раствора предпочтительно должен находиться в диапазоне 5-10. рН композиции для алкилирования более предпочтительно меньше 9. Композиция для алкилирования данного изобретения может дополнительно содержать НО, которую можно добавлять для снижения острой токсичности путем повышения степени окисления (из трехвалентного в пятивалентное).
Далее, композиция для алкилирования по данному изобретению может дополнительно содержать органическое галоидное соединение. Для возможности легкого превращения диметильного соединения и/или триметильного соединения в арсенобетаин в качестве органического галоидного соединения может быть упомянут метил-галоид. С точки зрения высокой реактивности метилирования в качестве органического галоидного соединения может быть упомянуто по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, включающей метил-йодид, метил-бромид и метил-хлорид.
В дополнение, с точки зрения высокой реактивности алкилирования в качестве органического галоидного соединения может быть упомянуто по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, включающей йодоуксусную кислоту, йодоэтанол, бромуксусную кислоту, бромэтанол и йодопропионовую кислоту.
В предпочтительном воплощении органическим галоидом является галогенированная уксусная кислота. В качестве примера галогенированной уксусной кислоты может быть упомянута по меньшей мере одна, выбранная из группы, включающей хлоруксусную кислоту, бромуксусную кислоту и йодоуксусную кислоту.
Далее, в предпочтительном воплощении в качестве органического галоидного соединения может быть упомянуто по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, включающей метил-хлорид, метил-бромид, метил-йодид, хлоруксусную кислоту, бромуксусную кислоту, йодоуксусную кислоту, хлороэтанол, бромоэтанол, йодоэтанол, хлоропропионовую кислоту, бромопропионовую кислоту, йодопропионовую кислоту, хлоруксусной кислоты этиловый эфир, бромуксусной кислоты этиловый эфир и йодоуксусной кислоты этиловый эфир.
Далее, в данном изобретении органическим галоидным соединением может быть реактив Гриньяра, имеющий химическую формулу (1):
2
2
2
5
где R=Me, СНСООН или СНСООСН, Х=Сl, Вr или I.
Применение органического галоидного соединения, упомянутого выше, объясняется главным образом тем, что можно метилировать вредное соединение более легко, т.е. превратить диметильное соединение и/или триметильное соединение в стабильный арсенобетаин.
С другой стороны, органическое галоидное соединение, как показано ниже в примерах, само способно быть предметом детоксификации за счет дегалогенирования, как описано ниже.
В качестве органического галоидного соединения, предназначенного для детоксификации, может быть выбрано соединение из группы, включающей пестицид, антипирен, диоксин, ПХД, ДДТ, тригалоидметан, трихлороэтил и хлороформ. В случае, если эти материалы не очищены, их можно привести в надлежащую форму (независимо от того, жидкость это, газ или твердое вещество), пригодную для введения в реакционную систему обычным путем, таким как экстракция и разделение и т.д. Поскольку в композиции для алкилирования по данному изобретению присутствует кобальтовый комплекс, каталитическое действие кобальтового комплекса делает возможным дегалогенирование вышеуказанного вредного органического галоида и, таким образом, детоксификацию вредного органического галоида путем дегалогенирования.
Композиция для алкилирования по данному изобретению может дополнительно содержать восстанавливающий агент для восстановления кобальтового комплекса. Преимуществом этого является возможность превращения состояния окисления кобальтового комплекса в активное состояние окисления за счет присутствия восстанавливающего агента, как описано ниже.
Восстанавливающий агент не ограничен конкретным соединением при условии, что он способен активировать кобальтовый комплекс, но можно упомянуть, например, по меньшей мере один, выбранный из группы, включающей оксид титана и комплекс рутения.
Далее, разъясняется способ детоксификации вредного соединения по данному изобретению, который характеризуется тем, что вредное соединение, содержащее по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей мышьяк, сурьму и селен, детоксифицируют путем алкилирования вредного соединения, в присутствии композиции для алкилирования по данному изобретению, как описано выше. Композиция для алкилирования по данному изобретению и вредное соединение, применяемые здесь, являются теми, которые раскрыты выше, и они могут применяться для способа детоксификации вредного соединения по данному изобретению.
50
50
Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации вредного соединения по данному изобретению для достижения более высокой концентрации, приводящей к 50% ингибированию клеточного роста (IC) или дозы, приводящей к 50% летальному исходу (LD), и возможности достижения большей детоксификации, детоксификации вредного соединения предпочтительно проводят путем увеличения степени окисления элемента, содержащегося в вышеуказанном вредном соединении. Конкретно, можно увеличить степень окисления элемента путем алкилирования с применением описанной выше композиции данного изобретения в качестве катализатора реакции. Предпочтительно превратить степень окисления три в степень окисления пять в случае, если элемент является мышьяком или сурьмой, и предпочтительно превратить степень окисления четыре в степень окисления шесть.
В данном изобретении детоксификацию вредного соединения проводят путем алкилирования по меньшей мере одной связи одного элемента, содержащегося в вышеуказанном вредном соединении.
Конкретно, возможно алкилировать по меньшей мере одну связь одного элемента путем проведения реакции с применением описанной выше композиции для алкилирования данного изобретения. В качестве алкильной группы может быть упомянута метильная группа, этильная группа, пропильная группа и т.д. Для достижения более эффективной детоксификации в качестве алкильной группы предпочтительной является метильная группа.
50
В способе детоксификации вредного соединения по данному изобретению с точки зрения безопасности для живых организмов 50% летальная доза (LD) (пероральная токсичность, вызывающая летальный исход у 50% мышей) соединения, детоксифицируемого путем алкилирования, предпочтительно больше или равна 1000 мг/кг, более предпочтительно больше или равна 5000 мг/кг.
50
50
50
50
Далее, в способе детоксификации вредного соединения по данному изобретению с точки зрения безопасности для живых организмов концентрация, приводящая к 50% ингибированию клеточного роста (IC) соединения, детоксифицируемого путем вышеуказанного алкилирования или арилирования, предпочтительно больше или равна 1000 мкМ, более предпочтительно больше или равна 3000 мкМ. Термин «концентрация, приводящая к 50% ингибированию клеточного роста (IC)», применяемый здесь, означает численное значение, выражающее концентрацию определенного вещества, необходимую для блокировки или ингибированию 50% от пролиферации 100 клеток при применении вещества. Показано, что чем меньше численное значение IC, тем больше цитотоксичность. Далее, IC была подсчитана в результате оценки цитотоксичности, вызывающей повреждение плазмидной ДНК при температуре 37°С, в течение 24 часов.
50
IC каждого соединения мышьяка показана в таблице 1.
Таблица 1
Значение IC<sub>50</sub> (мкМ)
Соединения мышьяка (III)
Соединения мышьяка (V)
Мышьяковистая кислота 10
Мышьяковая кислота 100
ММА(III) 1
MMA(V)>6000
DMA(III) 1
DMA(V) 3000
ТМАО>6000
Арсеносахар (III): 500
Арсеносахар (V)>6000
24 часа, 37°С
Из таблицы 1 видно, что арсеносахар (III), содержащий трехвалентный мышьяк(III), обладает большей цитотоксичностью, чем монометилированный мышьяк (ММА) и диметилированный мышьяк (DMA), содержащие пятивалентный мышьяк, но меньшей цитотоксичностью, чем монометилированный мышьяк (ММА), диметилированый мышьяк (DMA), содержащие трехвалентный мышьяк, и мышьяковистая кислота. С другой стороны, признано, что монометилированный мышьяк (ММА), диметилированный мышьяк (DMA), содержащие трехвалентный мышьяк, обладают большей цитотоксичностью, чем мышьяковистая кислота (трехвалентная и пятивалентная), но в целом соединения мышьяка (V) являются более безопасными для живого организма с точки зрения цитотоксичности, чем соединения трехвалентного мышьяка.
50
Далее, LD каждого соединения мышьяка показана в таблице 2.
Таблица 2
Химические виды мышьяка
LD<sub>50</sub> (мг/кг)
As(III)
неорганический мышьяк (III)
4,5
As(V)
неорганический мышьяк (V)
14-18
ММА
монометил арсоновая кислота
1,800
DMA
диметиларсиновая кислота
1,200
AC
арсенохолин
6,000
ТМАО
триметиларсиноксид
10,600
АВ
арсенобетаин
10,000
Далее, в способе детоксификации вредного соединения по данному изобретению биологическая полужизнь соединения, детоксифицируемого путем вышеуказанного алкилирования, предпочтительно меньше или равна 8 часов. В способе детоксификации вредного соединения по данному изобретению предпочтительно превратить вредное соединение посредством метилирования в диметильное соединение или триметильное соединение, которые являются безопасными и имеют меньшую токсичность. В качестве диметильного соединения могут быть упомянуты диметил-арсонил-этанол (DMAE), диметил-арсонил-ацетат (DMAA), диметиларсиновая кислота или арсеносахар. В качестве триметильного соединения могут быть упомянуты арсенохолин, арсенобетаин, триметил-арсеносахар или триметил-арсин оксид.
Далее, в предпочтительном воплощении способ детоксификации вредного соединения по данному изобретению характеризуется тем, что органический галоид, выбранный из группы, включающей пестицид, антипирен, диоксин, ПХД, ДДТ, тригалоидметан, трихлороэтил и хлороформ, детоксифицируют путем дегалогенирования органического галоида в присутствии композиции по данному изобретению, как упомянуто выше.
Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации вредного соединения по данному изобретению можно детоксифицировать органический галоид, выбранный из группы, включающей пестицид, антипирен, диоксин, ПХД, ДДТ, тригалоидметан, трихлороэтил и хлороформ, путем дегалогенирования органического галоида в присутствии композиции по данному изобретению и затем детоксифицировать вредное соединение, содержащее по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей мышьяк, сурьму и селен, путем их алкилирования в присутствии кобальтового комплекса, полученного по реакции.
То есть, если по сути вредный органический галоид, такой как пестицид, антипирен, диоксин, ПХД, ДДТ, тригалоидметан, трихлороэтил и хлороформ, реагируют в присутствии композиции для алкилирования по данному изобретению, происходит дегалогенирование органического галоида, при этом во время реакции образуется органический кобальтовый комплекс, и в результате органический материал в органическом кобальтовом комплексе может быть одним из источников алкильных групп для алкилирования вредного тяжелого металла. Другими словами, с помощью полученного таким образом источника алкильных групп можно превратить вредное соединение, такое как неорганический мышьяк, в безвредные вещества, то есть органический мышьяк.
Далее, в предпочтительном воплощении способа детоксификации вредного соединения он дополнительно включает этап воздействия светом в присутствии восстанавливающего агента для восстановления кобальтового комплекса. Воздействие света делает возможным превращение комплекса кобальта(II) в комплекс кобальта(I) комплекс с активным состоянием окисления. Комплекс кобальта(I) имеет преимущество, состоящее в том, что органическое галоидное соединение детоксифицируют путем дегалогенирования при реакции комплекса с вредным органическим галоидным соединением, при этом также может быть получен органический материал, становящийся источником алкильных групп.
Подобный восстанавливающий агент не ограничивается конкретным соединением, при условии, что он может активировать кобальтовый комплекс, но может быть упомянут, например, по меньшей мере один агент, выбранный из группы, включающей оксида титана и комплекс рутения.
Далее, приведено описание способа детоксификации органического галоида по данному изобретению.
Способ детоксификации органического галоида по данному изобретению характеризуется тем, что органический галоид, выбранный из группы, включающей пестицид, антипирен, диоксин, ПХД, ДДТ, тригалоидметан, трихлороэтил и хлороформ, детоксифицируют путем дегалогенирования в присутствии описанной выше композиции по данному изобретению. В случае, если органический галоид выбран из группы, включающей пестицид, антипирен, диоксин, ПХД, ДДТ, тригалоидметан, трихлороэтил и хлороформ, находящиеся в тех формах, которые невозможно ввести в реакционную систему, эти материалы можно привести в подходящую форму (независимо, в жидкой, газообразной или твердой), пригодную для их введения в реакционную систему путем обычных способов, таких как экстракция, разделение и очистка и т.д. В соответствии с данным способом кобальтовый комплекс в композиции данного изобретения вносит вклад в алкилирование, а также в дегалогенирование органического галоида. В способе детоксификации вредного соединения данного изобретения, как описано выше, композицию также можно подвергать воздействию света в присутствии восстанавливающего агента для восстановления кобальтового комплекса. В способе детоксификации вредного соединения можно также применять восстанавливающий агент и т.д., применяемый в способе детоксификации органического галоида.
3
Далее, на фиг.30 показан механизм, касающийся метилирования триоксида мышьяка в случае витамина В12 (метилкобаламин: СН-Соb(III)) в качестве примера. На фиг.30, iAs(V), iAs(III), ATG, MADG и DMAG обозначают пятивалентный неорганический мышьяк, трехвалентный неорганический мышьяк, триглутатион-мышьяковый комплекс, монометилдиглутатион-мышьяковый комплекс и диметилглутатион-мышьяковый комплекс соответственно.
Осуществление изобретения
Данное изобретение подробно разъясняется со ссылкой на примеры, которые не предназначены для ограничения изобретения.
В примерах использованы следующие сокращения:
iAs (III): трехвалентный неорганический мышьяк
ММА: монометилированая мышьяковая кислота
DMA: диметилированная мышьяковистая кислота
ТМАО: триметиларсиноксид
АВ: арсенобетаин (триметиларсоний-уксусная кислота)
DMAA: диметиларсоний-уксусная кислота
МеСо: метилкобаламин
GSH: глутатион (восстановленная форма)
iSe (IV): неорганический селен (четырехвалентный)
MIAA: монойодуксусная кислота
AS: арсеносахар
Пример 1
<Схема реакции>
Осуществление реакции
В 1,5 мл пробирку типа Эппендорф добавляли 740 мкл реакционного буферного раствора (100 мМ Трис-HCl (рН 7,8). К нему добавляли 220 мкл 100 мМ водного раствора GSH, перемешивали на аппарате Voltex в течение 30 секунд и оставляли при 37°С на 30 минут. Далее к нему добавляли 20 мкл стандартного раствора неорганического селена (Se) (III) 1000 ч./млн (для атомной абсорбции). Этот раствор оставляли на 60 минут при 37°С. К нему добавляли 20 мкл стандартного раствора неорганического мышьяка (III) 100 ч./млн (для атомной абсорбции) и перемешивали в течение 30 секунд. К нему добавляли 20 мкл 7,4 мМ водного раствора метилкобаламина (МеСо) (композиция А). Реакцию проводили на бане при поддержании постоянной температуры 37°С, оценивая увеличение количества полученного продукта путем отбора пробы с регулярными интервалами.
Анализ продукта
Качественный и количественный анализ проводили путем применения ионного масс-спектроскопа с индукционно-связанной плазмой (Agilent 7500 се), напрямую связанного с высокоэффективным жидкостным хроматографом (Agilent 1100) в оперативном режиме с временем удержания стандартного образца при сравнении с продуктом реакции.
Пример 2
Схема реакции
Осуществление реакции
Эксперимент проводили таким же образом, как в Примере 1, за исключением добавления 20 мкл стандартного раствора 1000 ч./млн неорганического Se (IV) (для атомной абсорбции) в композицию А из примера 1 (Композиция В).
Сравнительный пример 1
Эксперимент проводили таким же образом, как в примере 1, за исключением добавления МеСо (композиция С). В таблице 3 показана детоксификация неорганического мышьяка до ММА (пример 1) и DMA (пример 2).
Таблица 3
Время реакции
As(V)
As(III)
MMA
DMA
Всего
(ч)
ч./млн
ч./млн
ч./млн
ч./млн
ч./млн
Сравнительный пример
77
0.002
1.073
"
-
1.074
Пример 1-1
2
0.002
1.242
0.002
-
1.246
Пример 1-2
7
0,003
1.048
0.005
-
1.056
Пример 1-3
24
2.102
0.022
-
-
2.124
Пример 2-1
2
0.002
1.073
0.001
-
1.075
Пример 2-2
7
0-001
0.333
0.007
-
0.341
Пример 2-3
24
1.684
0.037
-
0.006
1.727
Как показано в примерах 1-2, метил-мышьяк (ММА) образовался более быстро по сравнению со сравнительным примером. Было подтверждено, что метилирование происходило дальше, и в результате в примере 2 образовывался диметил-мышьяк (DMA). Эти результаты подтвердили, что вредный неорганический мышьяк детоксифицировался, превращаясь в метилированный мышьяк, обладающий меньшей токсичностью, в присутствии МеСо.
Далее, также оценивали метилирование селена. На фиг.31 приведена ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограмма реакции метилирования селенистой кислоты [Se(IV)] с помощью МС. На фиг.31 А: стандартный образец, В: образцы после реакции, Se (IV): селенистая кислота, и DMSe: диметил-селен соответственно.
Как показано на фиг.31, селенистая кислота превращалась в диметил-селен, обладающий низкой токсичностью.
Пример 3
Схема реакции
Осуществление реакции
Эксперимент проводили таким же образом, как в примере 2, за исключением добавления 20 мкл 1000 ч./млн ММА в композицию В примера 2 (композиция D).
Сравнительный пример 2
Эксперимент проводили таким же образом, как в примере 3, за исключением добавления МеСо.
Пример 4
Схема реакции
Осуществление реакции
Эксперимент проводили таким же образом, как в примере 2, за исключением добавления 20 мкл 1000 ч./млн DMA в композицию В из примера 2 (композиция Е). Сравнительный пример 3
Эксперимент проводили таким же образом, как в примере 4, за исключением добавления МеСо. В таблице 4 показана детоксификация ММА до DMA (пример 3) и детоксификация DMA до ТМАО (пример 4).
Как показано в примерах 3-1 - 3-3, концентрация диметил-мышьяка (DMA) возрастала со временем. Образования DMA не наблюдалось в сравнительном примере 2. Как показано в примерах 4-1 - 4-3, концентрация триметил-мышьяка (ТМАО) возрастала, было установлено, что мышьяковый субстрат превращался в более безвредный триметил-мышьяк. Образования триметил-мышьяка не отмечалось в сравнительном примере 3.
Пример 5
Схема реакции
Осуществление реакции
Эксперимент проводили таким же образом, как в примере 2, за исключением добавления 20 мкл 1000 ч./млн ТМАО вместо неорганического мышьяка к композиции В из примера 2 (композиция F).
Пример 6
Схема реакции
Осуществление реакции
Эксперимент проводили таким же образом, как в примере 5, за исключением добавления МеСо в композицию F (композиция G).
Пример 7
Схема реакции
Осуществление реакции
Эксперимент проводили таким же образом, как в примере 5, за исключением применения DMA вместо ТМАО в композиции F из примера 5 (композиция Н). В таблице 5 показано превращение в арсенобетаин.
Таблица 5
Время реакции
DMA
DMAA
ТМАО
AB
Всего
(ч)
ч./млн
ч./млн
ч./млн
ч./млн
ч./млн
Пример 5-1
2
0.005
-
13.956
1.183
15.144
Пример 5-2
8
0.004
-
8.889
1.655
10.548
Пример 5-3
22
0.005
-
8.716
1.680
10.401
Пример 6-1
2
0.004
-
18.536
1.698
20.238
Пример 6-2
8
0.007
-
17.814
2.530
20.351
Пример 6-3
22
0.007
-
16.881
2.438
19.326
Пример 6-4
94
0.013
-
17.424
2.607
20.044
Пример 7-1
2
12.771
0,015
0.012
-
12.798
Пример 7-2
22
17.741
0.434
0.018
0.007
18.200
Пример 7-3
94
10.847
0.230
0.015
0.017
11.109
Как показано в примере 5, достигнуто превращение ТМАО, являющегося одним из мышьяковых субстратов, в АВ в присутствии как МеСо, так и MIAA. Как показано в примере 6, возможно осуществить превращение ТМАО в АВ только в присутствии MIAA. Как показано в примере 7, было достигнуто превращение DMA, являющегося одним из мышьяковых субстратов, в АВ в присутствии как МеСо, так и MIAA.
Пример 8
(1) Культура микроводорослей.
6
Микроводоросли, хлорелла (Chlorella vulgaris, штамм IAM С-629), культивированные до достижения логарифмической фазы роста, инокулировали так, чтобы получить 1×10 клеток/мл в 150 мл основной среды Болда (ВВ), и культивировали методом статической культуры под воздействием флуоресцентного света (4000 Люкс, 24 часа освещения), при 25°С. В этом случае культуральную среду готовили путем добавления 10 мМ глюкозы или 10 мМ ацетата натрия в качестве источника углерода для культуры.
(2) Тест аккумуляции мышьяка.
Тест аккумуляции мышьяка проводили путем добавления мышьяковистой кислоты в культуральную среду для получения 1 ч./млн в виде металлического мышьяка после инокуляции, с последующим культивированием микроводорослей в течение 284 часов после добавления мышьяка.
(3) Измерение содержания мышьяка.
Качественный и количественный анализ содержания неорганического мышьяка и органического мышьяка в организме водоросли проводили с применением ионного масс-спектроскопа с индукционно-связанной плазмой (Agilent 7500 се), напрямую связанного с высокоэффективным жидкостным хроматографом (Agilent 1100) в оперативном режиме с временем удержания стандартного образца при сравнении с продуктом реакции.
(4) Условия анализа.
В качестве стандартного образца органического соединения мышьяка применяли ММА, DMA, ТМАО, ТеМА, АВ и АС, являющиеся коммерчески доступными реагентами от Optronics Co., Ltd. (Trichemical research institution), а в качестве стандартного образца неорганического соединения мышьяка применяли натриевые соли As(III), As(V), являющиеся коммерчески доступными реагентами высокого качества от Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Стандартный раствор 100 мг/100 мл каждого соединения мышьяка готовили путем разведения в ультрачистой воде (Millipore).
Условия работы ИСП-МС прибора
Мощность в прямом направлении: 1,6 кВ
Отраженная мощность:<1 В
Поток газа-носителя: Аr 0,75 л/мин
Отбор пробы 8,5 мм
Мониторинг массы m/z=75 и 35, внутренний стандарт m/Z=71
Продолжительность выдержки 0.5 с, 0.01 с, 0.1 с
Время сканирования 1 время
Условия ВЭЖХ
Элюент: 5 мМ азотная кислота/ 6 мМ нитрат аммония/ 1,5 мМ пиридин-дикарбоновая кислота
Скорость потока элюента: 0,4 мл/мин
Вводимый объем: 20 мкл L
Колонка: катионообменная колонка Shodex RSpakNN-414 (150 мм×4.6 мм внутр. диам.)
Температура колонки: 40°С
Экстракция соединения мышьяка из микроводорослей, в которых аккумулировался мышьяк
Готовили экстракт микроводорослей (хлореллу обрабатывали для экстракции метанолом, а затем удаляли метанол испарением). К нему добавляли очищенную воду для разбавления и получения раствора с концентрацией, указанной в следующей таблице 6. Компонент UN (неизвестный) 1 и UN6 был идентифицирован как соединение, соответствующее арсеносахару (фиг.1). На фиг.1 приведен ВЭЖХ-ИСП-МС анализ экстракта хлореллы (вверху: стандартный образец, внизу: образец). В таблице 6 показана концентрация (ч./млн) соединения мышьяка в экстракте хлореллы.
Таблица 6
As(V)
As(III)
MMA
DMA
UN1
UN6
Всего
2.65
0.175
0.62
0.035
1.14
1.22
5.83
Превращение в АВ
В пробирку типа Эппендорф объемом 1,5 мл добавляли 740 мкл реакционного буферного раствора (20 мМ Трис-HCl (рН 7,6)). К нему добавляли 220 мкл 20 мМ водного раствора GSH, перемешивали на аппарате Voltex в течение 30 секунд, а затем оставляли при 37°С на 30 минут. К нему добавляли 100 мкл экстракта хлореллы и перемешивали в течение 30 секунд. Далее добавляли 135 мкл 7,4 мМ водного раствора метилкобаламина (МеСо). Далее добавляли 68 мг MIAA (0,35 мкМ) до растворения. Реакцию проводили на бане с постоянной температурой 37°С, оценивая увеличение образования продукта путем отбора пробы с регулярными интервалами. Как показано на фиг.2, образование АВ подтверждалось в случае наличия GSH, МеСо и MIAA. На фиг.2 приведен ВЭЖХ-ИСП-МС анализ экстракта хлореллы (вверху: стандартный образец, в середине: добавление GSH (NE 14-7), внизу: добавление МеСо+GSH+MIAA (NE 15-7)).
Пример 9
Превращение арсеносахара в DMA
100 мкл экстракта хлореллы смешивали с 4 н. водным раствором NaOH (1 мл) и оставляли при 80°С в течение ночи. Было показано превращение арсеносахара в DMA (фиг.3).
Превращение DMA в АВ
Эксперимент проводили таким же образом, как в примерах 1-7. На фиг.3 показаны условия в случае добавления GSH (NE 14-4), GSH+МеСо+MIAA (NE 15-4) к экстракту хлореллы и обработки экстракта хлореллы NaOH (внизу). Далее, на фиг.4 показаны условия в случае добавления GSH+МеСо+MIAA к DMA (NE 9-4).
Пример 10
Далее, эксперимент проводили с применением метилкобаламина в качестве кобальтового комплекса. В 1,5 мл пробирку типа Эппендорф добавляли 10 мг метилкобаламина (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Для растворения метилкобаламина (7,4 ммоль/л) (раствор А) к нему добавляли 1 мл ультрачистой воды (18М Ом/см). В 1,5 мл пробирку типа Эппендорф добавляли 30,7 мг глутатиона (в восстановленной форме) и 1 мл ультрачистой воды до его растворения (100 ммоль/л) (раствор В). Готовили водный раствор мышьяковистой кислоты (для атомной абсорбции: 100 ч./млн в качестве металлического мышьяка) (раствор С). Готовили водный раствор селенистой кислоты (для атомной абсорбции: 1000 ч./млн в качестве металлического селена) (раствор D). Готовили 100 ммоль/л Трис-НСТ буферный раствор (рН 7,8, 0,01 моль/л, рН доводили с помощью раствора соляной кислоты) (раствор Е). В 1,5 мл пробирку типа Эппендорф добавляли 720 мкл раствора Е, 20 мкл раствора С, 220 мкл раствора В соответственно и оставляли при 37°С на 1 час. К смеси добавляли 20 мкл раствора А и 20 мкл раствора D и затем проводили реакцию на бане с постоянной температурой, поддерживаемой при 37°С. Условия реакции были следующими:
Условия реакции
Концентрация субстрата: [As]=30 мкмоль/л
Концентрация нативного витамина В12 (метилкобаламина): [МеСо]=150 мкмоль/л
Концентрация глутатиона (восстановленной формы): [GSH]=22 ммоль/л
Концентрация селена: [Se]=760 мкмоль/л
Буферный раствор: 100 мМ Трис-HCl буферный раствор (рН 7,8), температура реакции: 37°С, реакционный раствор: рН 3.
Качественный и количественный анализ проводили с помощью метода ВЭЖХ-ИСП-МС с регулярными интервалами отбора пробы по 50 мкл для разбавления в десять раз ультрачистой водой (№1-8 из таблицы 7).
Таблица 7
No.
Время (ч)
Концентрация (мкмоль/л)
As(V)
MMA
MMA(III)
As(III)
DMA
Всего
1
0.5
0.173
0.000
0.000
26.120
0.000
1.972
2
1
0.163
1.171
0.213
23.799
0.075
1.907
3
2
0.152
2.305
0.440
22.651
0.109
1.924
4
4
0.156
2.900
0.915
21.545
0.129
1.923
5
21
0.361
4.383
0.588
19.311
0.153
1.860
6
48
0.712
4.869
0.000
17.565
0.187
1.750
7
72
0.605
3.621
0.000
12.469
0.160
1.264
8
360
2.481
6.659
0.000
19.316
0.860
2.199
9
21
13.609
6.973
0.000
0.000
0.165
1.556
10
48
13.333
6.741
0.000
0.000
0.224
1.522
11
72
9.477
4.099
0.000
0.000
0.176
1.031
12
360
19.261
S.264
0.000
0.000
0.873
2.130
На фиг.7 показано изменение в час концентрации соединения мышьяка в реакционном растворе (что является графической формой результатов из таблицы 7). Далее, из реакционного раствора отбирали пробы по 50 мкл и полученные пробы обрабатывали 50 мкл раствора перекиси водорода (37°С, 1 час), разбавляли их в десять раз ультрачистой водой так, чтобы продукт реакции можно было анализировать сходным образом (№9-11 из таблицы 7). На фиг.5 и 6 приведены ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограммы.
Пример 11
Эксперимент проводили таким же образом, как в примере 10, за исключением того, что рН раствора В доводили до рН 7 100 мМ Трис-HCl буферным раствором из примера 10.
В таблице 8 и на фиг.8-17 показаны результаты. Примерно 50% мышьяковистой кислоты было метилировано. В таблице 8 показана концентрация соединения мышьяка в реакционном растворе.
Таблица
No.
Время (ч)
Концентрация (мкмоль/л)
As(V)
MMA(V)
MMA(III)
As(III)
DMA(V)
Всего
1
0.5
0.00
0.00
0.01
15.46
0.00
15.47
2
1
0.00
0.03
0.66
17.09
0.00
17.77
3
2
0.00
0.18
1.91
15.29
0.12
17.50
4
3
0.00
0.22
3.45
13.40
0.16
17.22
5
4
0.02
0.45
5.10
11.28
0.19
17.04
6
24
0.20
4.44
2.09
9.40
0.25
16.38
7
96
0.25
9.07
0.55
13.63
0.21
23.71
8
0.5
14.46
0.00
0.00
0.12
0.00
14.57
9
1
9.84
4.63
0.00
0.01
0.08
14.56
10
2
7.03
6.27
0.00
0.00
0.18
13.48
11
3
6.66
7.04
0.00
0.00
0.21
13.91
12
4
6.08
7.70
0.00
0.00
0.23
14.00
13
24
6.20
7.83
0.00
0.00
0.26
14.29
14
96
9.73
11.39
0.00
0.15
0.23
21.50
*№1-7 - перед обработкой H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>. **№8-14 - после обработки H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>.
2
2
Как видно из таблицы 8, можно получить безвредные вещества посредством превращения As(III) в As(V), путем обработки НО.
Пример 12
Эксперимент проводили таким же образом, как в примере 10, за исключением того, что рН полученного реакционного раствора, значения которого показаны в таблице 9.
В таблице 9 и на Фиг.18-29 показаны результаты. Примерно 50% мышьяковистой кислоты в случае рН 6,7 было метилировано. С другой стороны, в случае рН 9 метилирование не происходило. В таблице 9 показана концентрация соединения мышьяка в реакционном растворе.
Таблица 9
No
РН
Время (ч)
Обработка Н<sub>2</sub>O<sub>2</sub>
Концентрация (мкмоль/л)
As(V)
MMA(V)
MMA(III)
As(III)
DMA(V)
UN6
TMAO
Всего
1
4.3
1
до
1.0
1.0
0.0
22.8
0.0
00
0.0
24.9
2
4.3
2
до
1.0
1.6
0.8
21.3
0.9
1.0
0.0
26.6
3
4.3
4
до
1.0
2.2
1.1
20.1
1.0
1.0
0.0
26.4
4
4.3
24
до
1.1
3.3
1.5
13.6
1.0
0.9
0.0
21.4
5
4.3
1
после
17.8
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
17.8
6
4.3
2
после
17.7
1.1
0.0
0.0
0.9
0.0
0.0
19.7
7
4.3
4
после
12.7
5.3
0.0
0.0
1.0
0.0
0.0
18.9
8
4.3
24
после
8.9
6.3
0.0
0.0
1.0
0.0
0.0
16.2
9
6.7
1
до
1.6
1.8
0.6
21.4
0.0
0.0
0.0
25.3
10
6.7
2
до
1.5
4.0
0.6
18.5
0.9
0.0
0.0
25.4
11
6.7
4
до
1.3
6.3
0.6
15.2
1.0
0.0
0.0
24.5
12
6.7
24
до
1.3
5.1
1.4
11.1
1.0
0.0
0.0
19.9
13
6.7
1
посла
18.1
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
18.1
14
6.7
2
после
12.9
5.3
0.0
0.0
0.9
0.0
0.0
19.1
15
6.7
4
после
10.1
8.1
0.0
0.0
1.0
0.0
0.0
19.3
16
6.7
24
после
8.2
6.8
0.0
0.0
1.0
0.0
0.0
16.0
17
9
1
до
8.2
0.0
0.0
12.9
0.0
1.0
0.0
22.1
18
9
2
до
10.0
0.0
0.0
10.8
0.0
1.0
0.0
21.9
19
9
4
до
10.9
0.0
0.0
9.6
0.0
1.1
0.0
21.6
20
9
24
до
13.0
0.0
0.0
1.8
0.0
0.0
0.0
14.9
21
9
1
после
18.3
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
18.3
22
9
2
после
18.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
18.0
93
9
4
после
18.1
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
18.1
24
9
24
после
14.4
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
14.4
Пример 13
4
Была предпринята попытка синтеза [Cob(II)]ClO из цианкобаламина.
1. Окисление-восстановление кобальтового комплекса и реакция метилирования.
4
(1) Синтез [Соb(II)]СlO из цианкобаламина
Схема реакции 1
Осуществление эксперимента
4
4
50 мг цианкобаламина (который показан выше как Cob(III) выше) растворяли в 100 мл метанола, а затем деаэрировали путем продувания азотом. К нему добавляли 400 мг NaBH (1,05 моль) до получения зеленой окраски, обусловленной Со(I). Далее добавляли 3 мл 60% водного раствора НСlO. Далее добавляли 50 мл воды для экстракции с метилен-хлоридом. После промывания водой его высушивали безводным сульфатом натрия так, чтобы можно было довести до твердого состояния при пониженном давлении. Затем проводили повторное осаждение бензол/n-гексаном до получения порошка оранжевого цвета.
(2) Восстановление [Cob(II)] до [Cob(I)]
Схема реакции 2
Осуществление эксперимента
4
4
30 мг [Cob(II)]ClO растворяли в 100 мл метанола, а затем деаэрировали продуванием азотом. Добавляли 300 мг NaBH (0,788 моль) до получения зеленого окрашивания, обусловленного Со(I). В ходе реакции Cob(II) до Cob(I), показанной на реакционной схеме 2, комплекс кобальта(III), присутствующий в композиции для алкилирования данного изобретения, может превращаться в комплекс кобальта(II), таким образом, полученный комплекс кобальта(II) восстанавливается с помощью фотокатализатора или химического восстанавливающего агента, как описано в следующем примере 14, до получения комплекса кобальта(I). Комплекс кобальта(I) может использоваться в качестве субстрата в реакции дегалогенирования. Таким образом, можно детоксифицировать органическое галоидное соединение путем применения полученного таким образом комплекса кобальта(I).
Пример 14
3
Далее, исследовали синтез [MeCob(II)] путем реакции [Cob(I)] с CHI (реакции дегалогенирования галоида).
3
(3) Синтез [МеСоb(II)] посредством реакции [Cob(I)] с CHI (реакция дегалогенирования галоида).
Схема реакции 3
3
-4
37 мг CHI (2.6×10 моль) добавляли в темном месте и перемешивали в течение 5 минут. Таким образом, реакция дегалогенирования была вызвана кобальтовым комплексом и органическим галоидным соединением. То есть не только органическое галоидное соединение, являющееся вредным соединением, детоксифицировалось посредством дегалогенирования, но полученный комплекс кобальта(III) мог стать предпочтительным субстратом для детоксификации вредного соединения, такого как мышьяк, посредством метилирования.
(4) Синтез [MeCob(III)] из [MeCob(II)]
Схема реакции 4
Осуществление эксперимента
4
2 мл 60% водного раствора НСlO добавляли к Cob(II). К нему добавляли 50 мл воды для экстракции метилен-хлоридом. После промывания водой проводили высушивание безводным сульфатом натрия так, чтобы можно было получить твердое вещество при пониженном давлении. Проводили повторное осаждение бензол/n-гексаном до получения порошка оранжевого цвета, то есть метилкобаламина.
Таким образом, можно детоксифицировать органическое галоидное соединение или вредное соединение, такое как мышьяк, путем использования состояния окисления кобальтового комплекса, присутствующего в композиции для алкилирования данного изобретения. Другими словами, можно детоксифицировать вредное соединение путем метилирования посредством реакции комплекса кобальта(III) с вредным соединением (которое содержит мышьяк и т.д.) с применением комплекса кобальта (III), полученного посредством реакции дегалогенирования органического галоидного соединения с комплексом кобальта (I).
С другой стороны, если образующийся комплекс кобальта(II) восстанавливается посредством любой реакции, может быть получен комплекс кобальта(I), то есть применение полученного таким образом кобальтового комплекса дает возможность вновь детоксифицировать органическое галоидное соединение.
Пример 15
Далее, при данных условиях с применением GSH и метилкобаламина оценивали наиболее эффективный вариант превращения в ТМАО.
Во-первых, в 0,2 мл пробирку типа Эппендорф добавляли GSH (60 мг, 0,195 ммоль), 10 мг метилкобаламина (МС) (7,4 мкмоль), Трис-HCl буферный раствор (рН 8, 50 мкл). К смеси добавляли 2 мкл стандартного раствора мышьяка (для атомной абсорбции: 100 ч./млн в качестве мышьяка), затем устанавливали в алюминиевом блок-нагревателе, нагретом до 125°С для проведения реакции в течение предварительно заданного времени. Продукт реакции разбавляли 10% раствором перекиси водорода в 10-30 раз так, чтобы продукт можно было анализировать с помощью ВЭЖХ-ИСП-МС. Результаты показаны в таблицах 10 и 11.
Таблица 11
Образец
GSH (мг)
МС (мг)
pH
Темп. реакц. (°C)
Время реакции (ч)
Аs(III)
As(V)
MMA
DMA
TMAO
TeMA
Всего
MC 111-1p
10
5
8
125
г
0.0
0.0
0.0
0.0
91.1
8.9
100
MC 112-1р
20
5
8
125
г
0.0
0.0
0.0
3.6
96.4
0.0
100
МС 113-1p
30
5
8
125
2
0.0
0.0
0.0
5.1
94.9
0.0
100
MC 114-1p
20
10
8
125
2
0.0
0.0
0.0
0.0
97.8
2.2
100
MC 115-1p
40
10
8
125
2
0.0
0.0
0.0
0.1
99.2
0.7
100
MC 116-1p
60
10
8
125
2
0-0
0.0
0.0
1.9
98.1
0.0
100
МC 117-1p
20
10
8
100
2
0-0
1.0
3.0
0.6
95.4
0.0
100
MC 119-1р
60
10
8
100
2
0.0
0.0
5.0
6.6
88.2
0.3
100
MC 120-1 p
0
10
8
125
2
1.7
36.9
10.3
1.2
3.9
46.1
100
MC 117-2р
10
10
8
100
в течение ночи
0.0
0.8
0.3
0.0
98.9
0.0
100
МC 119-2p
30
10
8
100
в течение ночи
0.0
0.0
0.9
2.6
96.5
0.0
100
В таблицах 10 и 11 показаны результаты ВЭЖХ-ИСП-МС анализа в случае изменения концентрации GSH, концентрации мышьяка и температуры. В таблице 10 данные выражены в виде концентрации, а в таблице 11 - в процентах.
В результате при условиях данного примера установлено, что МС115 из таблицы 10 и 11 являются наилучшими данными по способности превращения вредного соединения в примерно 100% ТМАО с применением GSH.
Пример 16
Далее оценивали эффект применения цистеина (Cys) вместо GSH. Во-первых, в 0,2 мл пробирку типа Эппендорф добавляли цистеин (20 мг, 0,165 ммоль) в качестве восстанавливающего агента вместо GSH, метилкобаламин (МС) (20 мг, 14,9 ммоль), фосфатный буферный раствор (рН 6, 100 мкл). К смеси добавляли 4 мкл стандартного раствора мышьяка (для атомной абсорбции: 100 ч./млн в качестве мышьяка), затем устанавливали в алюминиевый блок-нагреватель, нагретый до 110°С, для проведения реакции в течение предварительно заданного времени. Продукт реакции разбавляли 10% раствором перекиси водорода в 10-30 раз так, чтобы продукт можно было анализировать с помощью ВЭЖХ-ИСП-МС. Результаты представлены в таблице 12.
В таблице 12 показаны результаты ВЭЖХ-ИСП-МС анализа в случае изменения концентрации цистеина, концентрации мышьяка и температуры и т.д. Установлено, что получен отличный результат, даже когда вместо GSH применяли цистеин. Учитывая отношение TMAO, образец МС157-3р из таблицы 12 дает отличные результаты.
Пример 17
Далее, также оценивали эффект применения гомоцистеина вместо GSH. Во-первых, в 0,2 мл пробирку типа Эппендорф добавляли гомоцистеин (HCys) (5 мг, 16,3 мкмоль) в качестве восстанавливающего агента вместо GSH, метилкобаламин (МС) (20 мг, 14,9 ммоль), фосфатный буферный раствор (pH 6, 100 мкл). К смеси добавляли 4 мкл стандартного раствора мышьяка (для атомной абсорбции: 100 ч./млн в качестве мышьяка), затем устанавливали в алюминиевый блок-нагреватель, нагретый до 120°C для проведения реакции в течение предварительно заданного времени. Продукт реакции разбавляли 10% раствором перекиси водорода в 10-30 раз так, чтобы продукт можно было анализировать с помощью ВЭЖХ-ИСП-МС. Результаты представлены в таблице 13.
В таблице 13 показаны результаты ВЭЖХ-ИСП-МС анализа в случае изменения концентрации гомоцистеина, концентрации мышьяка и температуры и т.д. Установлено, что получены отличные результаты, несмотря на то, что вместо GSH применяли гомоцистеин. Учитывая отношение ТМАО, образец МС163-2р из таблицы 13 давал отличные результаты.
Пример 18
2
2
3
2
Далее также оценивали эффект тиогликоля при добавлении к GSH. Результат оценивали в случае добавления растворителя с высокой точкой кипения. В частности, применяли тиогликоль (TG, HSCHCHOH, точка кипения: 157°C) с SH группой и диметилсульфоксид (DMSO, (CH)SO, точка кипения: 189°C) без SH группы.
В 0,2 мл пробирку типа Эппендорф добавляли GSH (4 мг, 13 мкмоль) в качестве редуцирующего агента, метилкобаламин (MC) (1 мг, 0,74 мкмоль), TG (5 мкл), Трис-HCl буферный раствор (pH 8, 5 мкл). К смеси добавляли 2 мкл стандартного раствора мышьяка (для атомной абсорбции: 10 ч./млн в качестве мышьяка), затем устанавливали в алюминиевый блок-нагреватель, нагретый до 120°C для проведения реакции в течение предварительно заданного времени. Продукт реакции разбавляли 10% раствором перекиси водорода в 10-30 раз так, чтобы продукт можно было анализировать с помощью ВЭЖХ- ИСП-МС (разъяснение МС179 и т.д. приведено в таблицах 14 и 15).
Далее, что касается МС180 из таблиц 14 и 15, в 0,2 мл пробирку типа Эппендорф добавляли GSH (4 мг, 13 мкмоль) в качестве восстанавливающего агента, метилкобаламин (МС) (1 мг, 0,74 мкмоль), DMSO (5 мкл), Трис-HCl буферный раствор (pH 8, 5 мкл). К смеси добавляли 2 мкл стандартного раствора мышьяка (10 ч./млн в качестве мышьяка), затем устанавливали в алюминиевый блок-нагреватель, нагретый до 120°С, для проведения реакции в течение предварительно заданного времени. Продукт реакции разбавляли 10% раствором перекиси водорода в 10-30 раз так, чтобы продукт можно было анализировать с помощью ВЭЖХ-ИСП-МС. Результаты представлены в таблицах 14 и 15.
В таблицах 14 и 15 показаны результаты ВЭЖХ-ИСП-МС анализа в случае применения TG, DMSO в дополнение к GSH (в таблицах 14 и 15, GSH: глутатион (восстановленная форма), МС: метилкобаламин, TG: тиогликоль, DMSO:диметилсульфоксид). В таблице 14 данные выражены в виде концентрации, а в таблице 15 - в процентах. Установлено, что могут быть получены отличные результаты как в случае применения GSH, так и в случае применения TG и DMSO.
Пример 19
Далее, оценивали результат применения цистеина (Cys) в качестве восстанавливающего агента таким же образом, как в вышеуказанном примере. В таблице 16 показана реакция метилирования (кислые условия) (реагирующее вещество) триоксида мышьяка [iAs (III)] с МС.
В таблице 17 показана реакция метилирования (кислые условия) (условия реакции и продукт реакции) триоксида мышьяка [iAs(III)] с МС. В таблице, GSH: восстановленный глутатион, МС: метилкобаламин, As: исходный материал (это трехвалентный мышьяк: iAs(III)), MMA: монометилированная мышьяковая кислота, DMA: диметиларсиноксид, ТМАО: триметиларсиноксид и ТеМА: тетраметил-мышьяк, соответственно, значения подсчитаны в качестве коэффициента конверсии=100% ([iAs(V)]+[MMA]+[DMA]+[ТМАО]+[ТеМА])/[iAs(III)]).
Таблица 17
Эксп. №
Условия реакции
Относительное отношение
Коэффициент конверсии
Темп.
Время
iAs(v)
MMA
DMA
ТМАО
ТеМА
Всего
(°C)
(hr)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
1
100
2
8
43
10
40
0
100
71
2
100
2
0
0
0
83
17
100
77
3
100
2
0
0
0
57
43
100
84
4
100
2
0
0
0
31
65
100
83
5
100
2
0
0
0
16
84
100
97
6
100
2
0
0
0
11
89
100
100
7
100
2
0
0
0
6
94
100
98
В таблице 18 показана реакция метилирования (нейтральные условия) (реагирующее вещество) триоксида мышьяка [iAs (III)] с МС.
Таблица 18
Эксп. №
Реактант
Растворитель
Отношение стехиометрии
Gys
МС
iAs(III)
Буфер (pH 8)
Редуцирующий агент
Метилирующий агент
(мкмоль)
(мкмоль)
(нмоль)
(мкл)
[Cys]/[As]
[MC]/[As]
1
165.1
14.9
2.7
50
61902
5579
2
165.1
22.3
2-7
50
61902
8368
3
165.1
29.8
2.7
50
61902
11158
4
165.1
37.2
2.7
50
81902
13947
5
165-1
44.6
2.7
50
61902
16736
8
165.1
52.1
2.7
50
61902
19526
7
165,1
37.2
2,7
50
61902
13947
В таблице 19 показана реакция метилирования (нейтральные условия) (условия реакции и продукт реакции) триоксида мышьяка [iAs (III)] с МС.
Таблица 19
Эксп.№
Условия реакции
Относительное отношение
Коэффициент конверсии
Темп.
Время
iAs(v)
MMA
DMA
ТМАО
ТеМА
Всего
(°C)
(hr)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
1
100
2
7
3
3
74
13
100
55
2
100
2
7
0
3
68
22
100
42
3
100
2
0
0
0
80
20
100
44
4
100
2
0
0
0
79
21
100
41
5
100
2
0
0
0
67
33
100
42
6
100
2
0
0
0
66
34
100
31
7
100
2
10
0
0
79
11
100
81
В таблице 20 показана реакция метилирования (щелочные условия) (реагирующее вещество) триоксида мышьяка [iAs (III)] с МС.
Таблица 20
Эксп. №
Реактант
Растворитель
Отношение стехиометрии
Gys
МС
iAs(III)
1 моль/л NaOH (мкмоль)
Редуцирующий агент
Метилирующий агент
(мкмоль)
(мкмоль)
(нмоль)
[Cys]/[As]
[MC]/[As]
1
165.1
0.1
2.7
50
61902
28
2
165.1
0.4
2.7
50
61902
139
3
165.1
0.7
2.7
50
61902
279
4
165.1
3.7
2.7
50
61902
1395
5
165.1
7.4
2.7
50
61902
2789
6
165.1
14.9
2.7
50
61902
5579
7
165.1
14.9
2.7
50
61902
5579
8
165.1
22.3
2.7
50
61902
8368
9
165.1
29.8
2.7
50
61902
11158
10
165.1
37.2
2.7
50
61902
13947
11
165.1
44.6
2.7
50
61902
16736
12
165.1
52.1
2.7
50
61902
19526
13
165.1
37.2
2.7
50
61902
13947
14
165.1
37.2
2.7
50
61902
13947
В таблице 21 показана реакция метилирования (щелочные условия) (условия реакции и продукт реакции) триоксида мышьяка [iAs (III)] с МС.
Таблица 21
Эксп №
Условия реакции
Относительное отношение
Коэффициент конверсии
Темп.
Время
iAs(v)
ММА
DMA
TMAO
TeMA
Всего
(°C)
(hr)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
1
100
2
100
0
0
0
0
100
112
2
100
2
96
4
0
0
0
100
118
3
100
2
93
7
0
0
0
100
114
4
100
2
37
24
7
30
2
100
115
5
100
2
15
23
14
45
3
100
107
6
100
2
9
5
9
73
4
100
109
7
100
2
16
7
7
67
3
100
102
8
100
2
10
3
18
67
2
100
99
9
100
2
1
0
7
89
4
100
84
10
100
2
3
0
4
90
3
100
95
11
100
2
2
0
6
88
4
100
93
12
100
2
3
0
4
88
5
100
86
13
100
2
6
0
6
85
3
100
91
14
100
2
7
0
4
86
4
100
95
Пример 20
Далее, исследовали детоксификацию сурьмы таким же образом, как в вышеуказанных примерах. На фиг.32 приведена ВЭЖХ-ИСП-МС хроматограмма (измерительный элемент: Sb, m/z 121). На фиг.А: стандартный образец [iSb (III)], В: образец после реакции (МС+GSH), С: образец после реакции (только МС). В таблице 22 показана реакция метилирования (реагирующее вещество и условия реакции) неорганической сурьмы.
Таблица 22
No.
Реактант
Условия реакции
GSH
MG
Буфер (pH8)
iSb(III)
Температура
Время
(мкмоль)
(мкмопь)
(мкл)
(нмоль)
(°C)
(ч)
1
65.1
7.4
50
2.7
100
2
2
0
7.4
50
2.7
100
2
В таблице 23 показана реакция метилирования (продукт реакции) неорганической сурьмы.
Таблица 23
No.
Относительное отношение
Коэффициент конверсии
U1
U2
iSb(III)
U3
U4
Всего
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
1
7
0
0
23
70
100
110
2
63
37
0
0
0
100
45
Как ясно из фиг.32, U1, U2, U3 и U4, связанные с метилированной сурьмой, формировались в реакции между трехвалентной неорганической сурьмой и метилкобаламином. Таким образом, установлено, что в отношении сурьмы также можно получить более безвредную метилированную сурьму.
Пример 21
Далее, оценивали результаты, полученные с мольной долей каждого компонента композиции для алкилирования. В частности, эксперимент проводили таким же образом, как в вышеописанных примерах, с применением GSH в качестве восстанавливающего агента, мышьяка в качестве вредного соединения и метилкобаламина в качестве кобальтового комплекса. Результаты эксперимента показаны в таблицах 24 и 25. В таблице 24 показана реакция метилирования (реагирующее вещество) триоксида мышьяка [iAs(III)] с МС. В таблице 25 показана реакция метилирования (условия реакции и продукт реакции) триоксида мышьяка [iAs(III)] с МС. В таблице [GSH]: молярность редуцирующего агента (GSH), [МС]: молярность метилкобаламина, [As]: молярность триоксида мышьяка в качестве исходного материала соответственно. Далее в таблице GSH: восстановленный глутатион, МС: метилкобаламин. As: исходный материал (это трехвалентный мышьяк: iAs(III).), MMA: монометилированная мышьяковая кислота, DMA: диметиларсиноксид, ТМАО: триметиларсиноксид и ТеМА: тетраметилмышьяк, соответственно; значения подсчитаны в виде коэффициента конверсии=100% ([iAs(V)]+[MMA]+[DMA]+[ТМАО]+[ТеМА])/[iAs(III)]). Далее, на фиг.33 приведены условия реакции при получении триметил-мышьяка (ТМА) из триоксида мышьяка с метилкобаламином.
Таблица 24
No
Реактант
Молярная доля мышьяка
GSH
МС
As
Буфер (pH 8)
[GSH]/(As]
[MC]/[As]
(мкмоль)
(мкмоль)
(нмоль)
(мкл)
1
130.2
7.4
2.7
50
48222
2741
2
65.1
3.7
2.7
50
24111
1370
3
32.6
1.9
2.7
50
12056
685
4
16.3
0.9
2.7
50
6028
343
5
8.1
0.5
2.7
50
3014
171
Таблица 25
No.
Условия реакции
Продукт реакции
Темп.
Время
Относительный выход (%)
Коэффициент конверсии
(°С)
(ч)
iAs(V)
MMA
DMA
ТМАО
ТеМА
Всего
(%)
1
100
2
0
0
0
95
5
100
91
2
100
2
0
0
0
97
3
100
92
3
100
2
0
6
14
79
0
100
89
4
100
2
15
41
30
15
0
100
87
5
100
2
74
21
6
0
0
100
97
Как видно из таблиц 24 и 25, может быть получен безвредный триметиларсиноксид в относительном количества 90% или более в случае добавления 10000-кратного или больше восстанавливающего агента GSH по сравнению с мышьяком и 1000-кратного или больше метилкобаламина по сравнению с мышьяком. Установлено, что может быть получено 90% или больше безвредного триметиларсиноксида в случае, если [GSH]/[As]>1000, [МС]/[As]>100, более предпочтительно [GSH]/[As]>10000, [МС]/[As]>1000.
Композиции данного изобретения делают возможным получение более практичного и промышленно пригодного способа детоксификации вредного соединения, содержащего мышьяк и т.д. Данное изобретение вносит 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 вредного соединения, содержащего мышьяк и т.д., в более безвредное соединение путем алкилирования, является исключительно стабильным и безопасным.