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ジクロロメタン（DCM、塩化メチレン、または二塩化メチレン）は、化学式C H 2 Cl 2で表される有機塩素化合物です。この無色で揮発性の液体は、クロロホルムに似た甘い臭いがあり、溶剤として広く使用されています。水とは混和しませんが、わずかに極性があり、多くの有機溶剤と混和します。[ 13 ]
ジクロロメタンの自然発生源には、海洋、大型藻類、湿地、火山などがあります。[ 14 ] しかし、環境中のジクロロメタンの大部分は産業排出によるものです。[ 14 ]
DCMは、クロロメタンまたはメタンを400 ～500℃で塩素ガスで処理することによって製造されます。この温度では、メタンとクロロメタンはともに一連の反応を起こし、徐々に塩素化が進んだ生成物を生成します。このようにして、1993年には米国、ヨーロッパ、日本で推定40万トンが生産されました。[ 13 ]
これらの工程の生成物は、クロロメタン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素の混合物であり、副生成物として塩化水素も生成する。これらの化合物は蒸留によって分離される。
DCMは、1839年にフランスの化学者アンリ・ヴィクトル・レニョー（1810-1878）によって初めて合成され、彼は日光にさらされたクロロメタンと塩素の混合物からそれを分離した。[ 15 ]
DCMは揮発性が高く、幅広い有機化合物を溶解できるため、多くの化学プロセスにおいて有用な溶媒となっています。[ 13 ]かつてはコーヒーや紅茶のカフェイン除去に使用されていましたが、現在では超臨界CO2抽出法にほぼ置き換えられており、ホップやその他の香料の抽出物の調製にも使用されています。[ 16 ] [ 17 ]その揮発性から、エアゾールスプレーの噴射剤やポリウレタンフォームの発泡剤としても使用されています。
この化合物の沸点が低いため、小さな温度差から機械エネルギーを取り出すことができる熱機関で機能します。DCM熱機関の例としては、飲水鳥があります。このおもちゃは室温で動作します。[ 18 ]また、ジュークボックスのディスプレイやホリデーバブルライトの流体としても使用されています。これらのライトは、ランプの上に色付きの泡立つチューブがあり、それが熱源となり、少量の岩塩が熱容量と相変化溶媒の核生成サイトを提供します。
DCM（R-30として）は、歴史的に低圧遠心式チラーにおいて、低燃性でオゾン層を破壊しない冷媒として利用されてきた。[ 19 ]ウィリス・キャリアが1919年頃に小型ラジアルターボコンプレッサーの実験を開始して以来、冷媒として注目を集めるようになった。[ 20 ]
DCMは特定のプラスチックを化学的に溶着する物質です。例えば、電気メーターの筐体を密閉するために使用されます。プラスチック溶接接着剤の主成分として販売されることが多く、模型製作愛好家がプラスチック部品を接合する際にも広く使用されています。一般的には「ダイクロ」と呼ばれています。
これは、衣料品印刷業界において、熱圧着された衣類用転写シートを除去するために使用されます。
DCMは土木工学の材料試験分野で使用されており、特にアスファルトやマカダムのバインダーを骨材から分離して材料の試験を可能にするための溶媒として、瀝青材料の試験中に使用されています。[ 21 ]
これは様々な塗料やラッカー剥離剤の主成分として使用されてきたが、現在ではEUではその使用が制限されており、多くの製品ではより安全な代替品としてベンジルアルコールが使用されている。
ジクロロメタンは、比較的反応性が低いことから、溶媒として広く使用されています。ただし、特定の強い求核剤との反応にも関与します。tert-ブチルリチウムはDCMを脱プロトン化します。[ 22 ]
メチルリチウムはジクロロメタンと反応してクロロカルベンを生成する。
DCMは有機化学実験室でよく使われる溶媒であり、一般的に不活性であると考えられているが、一部のアミンやトリアゾールと反応する。[ 23 ]第三級アミンはDCMと反応して、メンシュトキン反応により第四級クロロメチルクロリド塩を生成する。[ 24 ]第二級アミンはDCMと反応してイミニウムクロリドとクロロメチルクロリドの平衡状態を生じ、これが第二級アミンの2当量目と反応してアミナールを生成する。[ 25 ]高温では、DMAPを含むピリジンはDCMと反応してメチレンビスピリジニウムジクロリドを生成する。 [ 26 ]ペプチドカップリングに使用されるヒドロキシベンゾトリアゾールおよび関連試薬は、トリエチルアミンの存在下でDCMと反応してアセタールを生成する。[ 27 ]
ジクロロメタンは、最も毒性の低い単純なクロロ炭化水素の 1 つであるにもかかわらず、深刻な健康リスクが伴います。揮発性が高いため、吸入による危険性があります。[ 28 ] [ 29 ]また、皮膚からも吸収される可能性があります。[ 1 ] [ 30 ] ジクロロメタンを吸入して急性過剰曝露した場合の症状には、集中困難、めまい、疲労、吐き気、頭痛、しびれ、脱力感、上気道および眼の刺激などがあります。より深刻な結果には、窒息、意識喪失、昏睡、死亡などがあります。 [ 1 ] [ 30 ]
DCMの大部分は変化せずに呼気として排出されるが[ 8 ] 、 DCMのごく一部は一酸化炭素に代謝され、一酸化炭素中毒を引き起こす可能性がある[ 31 ]。吸入による急性曝露は視神経障害[ 32 ]や肝炎[ 33 ]を引き起こしている。皮膚に長時間接触すると、DCMが皮膚の脂肪組織の一部を溶解し、皮膚刺激や化学熱傷を引き起こす可能性がある[ 34 ]。
実験動物では肺、肝臓、膵臓の癌との関連が指摘されているため、発がん性がある可能性がある。 [ 35 ]他の動物実験では乳癌と唾液腺癌が示された。ヒトに対してどの程度の濃度が発がん性を持つのかは、まだ研究で明らかになっていない。[ 1 ] [ 30 ] DCMは胎盤を通過するが、妊娠中に曝露された女性における胎児毒性は証明されていない。[ 36 ]動物実験では、母体に毒性のある用量で胎児毒性を示したが、催奇形性効果は見られなかった。[ 35 ]
既存の心臓疾患のある人では、DCMへの曝露により、過剰曝露の他の症状が全く現れない場合でも、不整脈や心臓発作を引き起こす可能性があります。 [ 30 ]既存の肝臓、神経系、または皮膚の問題のある人は、ジクロロメタンへの曝露後に症状が悪化する可能性があります。[ 11 ]
多くの国では、DCMを含む製品には健康リスクに関する警告ラベルを貼付しなければならない。その健康への影響に対する懸念から、多くの用途で代替品の探索が行われている。[ 13 ] [ 37 ]
欧州連合では、職業曝露限界値に関する科学委員会（SCOEL）が、DCMの職業曝露限界を 100 ppm（8時間時間加重平均）とし、15分間の短期曝露限界を200 ppmと推奨している。 [ 38 ]欧州議会は2009年に、消費者および多くの専門家向けの塗料剥離剤におけるDCMの使用を禁止する決議を採択し、[ 39 ] 2010年12月に禁止が発効した。[ 40 ]
2013年2月、米国労働安全衛生局（OSHA）と国立労働安全衛生研究所は、2000年以降、少なくとも14人の浴槽再塗装作業員がDCMへの曝露により死亡したと警告した。これらの作業員は、換気の悪い浴室で、不十分または全く呼吸保護具を着用せず、DCMの危険性に関する訓練も受けずに、一人で作業していた。[ 11 ] [ 30 ] [ 41 ]その後、OSHAはDCM基準を発行した。[ 42 ]
2019年3月15日、米国環境保護庁（EPA）は、消費者向け塗料剥離剤におけるDCMの製造（輸入および輸出を含む）、加工、流通を180日後に禁止する最終規則を発令した。ただし、塗料剥離を目的としない多くの消費者向け製品を含む、DCMを含む他の製品には影響しない。2023年4月20日、EPAは、軍事および産業用途の一部例外を除き、DCMの製造を広範囲に禁止することを提案した。[ 43 ] 2024年4月30日、EPAは、DCMのほとんどの商業用途の禁止を最終決定した。これは主に塗料剥離および表面の脱脂への使用を禁止するものであったが、化学製品の製造など、残りのいくつかの商業用途は許可された。[ 44 ]
米国環境保護庁（EPA）は、2024年4月にジクロロメタンのほとんどの用途に対する禁止措置を最終決定した。2024年7月8日に発効したこの禁止措置は、消費者向け塗料剥離剤への使用を含め、この化学物質のほとんどの工業用および商業用用途を禁止するものである。
米国環境保護庁（EPA）が制定した有害物質規制法（TSCA）に基づく新たな規制により、ジクロロメタンの許容曝露限界は、時間加重平均（TWA）2 ppm、短期曝露限界（STEL）16 ppmへと大幅に引き下げられ、労働安全衛生局（OSHA）の既存基準（29 CFR 1910.1052）をはるかに下回る値となりました。そのため、残りの使用目的においては、労働者の健康を守るために、これらのより厳しい基準値での初期および定期的な曝露モニタリングを義務付ける職場化学物質保護プログラム（WCPP）が必要となります。このEPA最終規則（89 FR 39806）は、モニタリングに関する新たな遵守要件を定めたものです。
ジクロロメタンは、モントリオール議定書ではオゾン層破壊物質として分類されていません。[ 45 ] 米国の大気浄化法では、ジクロロメタンはオゾン層破壊物質として規制されていません。[ 46 ] ジクロロメタンは、超短寿命物質（VSLS）に分類されています。VSLSは、大気中での寿命が0.5年未満と短いにもかかわらず、特に成層圏への輸送が速い地域で排出された場合、成層圏オゾン層の破壊に寄与する可能性があります。[ 47 ]近年、大気中のジクロロメタン濃度は増加傾向にあります。