专利名称：用于从污染的环境中去除元素的含巯基化合物及其使用方法重金属和主族元素污染是现存并不断增长的全球性问题。在过去的几十年中，联邦政府和州政府已制定环保法规以保护地表水和地下水的质量不受污染。为应对这些法规要求，已开发许多产品从地表水、地下水和土壤中沉淀污染物。在美国专利No. 6，586，600 中详细说明用于从水和土壤中沉淀金属的组合物和方法的例子，其全部公开内容通过參考并入本文。有许多种エ业和环境情境，在其中能结合金属和主族元素的配体可用于整治目的。例如，由废物处理设施流出的废水、氯碱エ业、金属加工エ业和某些市政垃圾填埋场经常出现污染物问题。类似地，从运转的和废弃的矿井流出的水中的金属成分是拥有采矿重 エ业的地区的突出环境问题。位于近天然气泵站区域的土壌和地表水经受类似的金属污染问题。从燃煤发电厂排放的以及生活和医疗废物焚烧排放的气体含有汞。因此，需要能够结合并从气体、水溶液和非水溶液及固体基质中去除金属和主族元素的配体。本领域中已知使用含硫化合物来结合重金属。例如，Thio-Red 是ー种用于从水中沉淀ニ价重金属的化学试剂。该产品是ー种硫代碳酸钠(含或不含钾)、硫化物和其他硫化合物组成的复杂水溶液。Thio-Red 通过形成金属硫化物(即Cus、HgS> Pbs和 ZnS)而非金属硫代碳酸盐,最终从水溶液中去除铜、汞、铅和锌。ニ烷基ニ硫代氨基甲酸钠或钾(例如HMP-2000 )，也广泛应用于金属沉淀。然而，大多数目前商业应用的试剂在与重金属形成稳定共价键方面能力有限，这是整治应用的主要关注点。缺乏足够的或金属特异性的结合位点的试剂可能产生随时间推移和在某些PH条件下不稳定的金属沉淀物。这些不稳定的沉淀物可将结合的金属释放回环境中，从而成为不能令人满意的解决或整治试剂。此外，这些试剂可形成简单金属硫化物，该硫化物能够被细菌甲基化(在汞的情形中，形成水溶性阳离子，MeHg+) 0因此，需要ー种配体，不仅结合金属和主族元素，而且以下述方式与这些元素结合，即形成稳定且不溶的在广泛环境条件和长时间内保留污染元素的沉淀。同样，已知使用多种螯合剂来进行金属螯合治疗。现今很多研究反映了汞和其他有毒重金属污染日益增长。现在证明用于处理重金属有毒物质如汞类有毒物质的结合剂的例子是ニ巯基丙磺酸盐(dimercaptopropanesulfonate, DMPS)和ニ巯基丁ニ酸 (dimercaptosuccinic acid, DMSA),这两种化合物在ニ战中用于对抗重金属的エ业暴露。 传统化合物如DMPS和DMSA，虽然经常称为“螯合剤”，但在化学意义上并非真正的螯合剤。 因为在相邻碳原子上的硫之间没有足够的空间允许大金属原子与两个硫同时结合，而这是真正螯合剂的要求。而是，DMPS和DMSA与金属形成夹心复合物，其中比如两个结合剂分子与单个汞原子結合。和真正的螯合物在巯基(-SH)和Hg2+之间形成两个键相比，上述情况提供较弱的连接。另外，基于它们带负电荷的性质，结合剂如DMSA、DMPS和EDTA对所有金属离子(包括必需金属Ca2+、Mg2+、Mn2+等)具有非特异性吸引。这些结合剂从体内随尿液快速排出可具有消耗体内必需金属的不利作用。在被称为“螯合治疗”的过程中，带电的结合化合物消耗必需金属导致死亡的发生，因此这一治疗必须由经验丰富的医生完成。重金属如汞通常是脂溶性的或者可以M2-形式借助天然ニ价金属离子载体(如，针对Ca2+、Mg2+)穿越细胞膜，并可因此在细胞内富集，并且更多地在脂肪性或含脂肪组织中或者在其他富含脂质成分的组织(包括但不限于中枢神经系统)中富集。事实上，汞和其他重金属优先分配进并富集于哺乳动物、鱼等的疏水区域，例如脂肪组织、细胞膜、细胞内部的含脂质区域等。因此，现有经批准的重金属结合剂在其总体化学特征方面存在许多缺陷，其可通过下述方式来改进，即合成具有更安全的排出性质的(例如对金属和/或主族元素亲和カ 更高的并通过粪便而非尿液排出的)设计更好的真正的螯合剤。理想地，这种设计更好的真正的螯合剂为不带电荷的脂溶性或疏水化合物，或者可在体内从水溶性(适于通过血流递送)转化为脂溶性化合物，以允许其分配进汞或其它重金属主要位于的含脂肪(疏水的) 组织。此外，単独这种螯合剂对没有暴露于重金属的哺乳动物具有低毒性，或者更好地不具有可观察到的毒性。它们是格外紧密地结合重金属和主族元素的真正螯合剂，其防止毒性作用而且还防止以有毒的形式在体内任何器官中释放或富集。此外，理想地，螯合剂会通过肝脏的胆汁转运系统进入粪便而非通过肾脏(对于重金属暴露非常敏感的器官)进入尿液而排出。此外，提供容易在水溶性和脂溶性形式之间转换的改进的螯合剂是理想的，其允许通过期望途径进行排出，即以水溶形式通过肾脏和以脂溶形式通过肝脏的胆汁转运系统进入粪便。
在一个实施方案中，螯合配体具有通式本发明公开了含硫配体以及使用它们以结合金属和/或主族元素和从流体、固体、气体和/或组织中除去金属和/或主族元素的方法。所述配体有下述一般结构(A)或结构(B)，其中R1包括苯、吡啶、吡啶-4-酮、萘、蒽、菲或烷基，R2包括氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团或生物基团，R3包括烷基、芳基、羧基、羧酸酯、有机基团或生物基团，X包括氢、锂、纳、钾、铷、铯、钫、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、硫代磷酸盐/酯、N-乙酰半胱氨酸、巯基乙酸、巯基丙酸、硫代水杨酸盐/酯、有机基团或生物基团，n独立地等于1-10，m＝1-6，Y包括氢、聚合物、硅胶、硅胶基质，以及Z包括氢、烷基、芳基、羧基、羧酸酯、羟基、NH2、HSO3、卤素、羰基、有机基团、生物基团、聚合物、硅胶或硅胶基质。