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Verfahren zur Herstellung von Polysaccharidpolyschwefelsäureestern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polysaccharidpolyschwefelsäureestern.
Diese besitzen blutgerinnungshemmende Eigenschaften und können in Form ihrer Alkalisalze
als Arzneimittel Verwendung finden.
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Gemäß der Erfindung werden Polysaccharidpolyschwefelsäureester dadurch
hergestellt, daß man Pyridinium-N-sulfotrioxyd unter Verwendung von Formamid als
Lösungsmittel und unter Erwärmen auf ein Polysaccharid einwirken läßt.
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Für das neue Verfahren werden als Ausgangsverbindungen die verschiedenartigsten
Polysaccharide verwendet, und zwar entweder als solche oder in Form ihrer Salze
(z. B. Alkalisalze von Polyuronsäuren, wie Pektinsäure oder Alginsäure, oder Salze
von Polyaminozuckern, z. B. Chitosanformiat,-acetat oder-hydrochlorid). Die Polysaccharide
können auch je nach dem Polymerisationsgrad, den das Endprodukt haben soll, vor
der Sulfatierung in bekannter Weise einem hydrolytischen, thermischen oder oxydativen
partiellen Abbau unterworfen werden.
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Gemäß der Erfindung werden die Ausgangsmaterialien in Formamid gelöst,
und zwar entweder gemeinsam oder einzeln mit nachfolgender Vereinigung der beiden
Lösungen. Das Reaktionsgemisch wird zur Beschleunigung des Reaktionsablaufes erwärmt
; die Temperatur wird zweckmäßigerweise zwischen 30 und 110° gehalten. Dabei erfolgt
eine Sulfatierung der Hydroxylgruppen der Polysaccharide ; der Grad der Sulfatierung
und damit der Schwefelgehalt der Verfahrenserzeugnisse hängt von den gewählten Reaktionsbedingungen,
insbesondere von der Menge des eingesetzten Pyridinium-N-sulfotrioxydes ab und kann
in weiten Grenzen variiert werden. Falls das als Ausgangsverbindung gewählte Polysaccharid
freie Aminogruppen enthält, wie z. B. Chitosan, tritt bei der Umsetzung auch eine
Formylierung der freien Aminogruppen ein.
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Die Aufarbeitung der auf diese Weise hergestellten Polyschwefelsäureester
kann in Anlehnung an bekannte Methoden erfolgen, z. B. dadurch, daß man die Polyschwefelsäureester
aus dem Reaktionsgemisch mit einem mit Wasser mischbaren Fällungsmittel, z. B. Methanol,
ausfällt, in ihre Natriumsalze überführt und diese durch Umfällen oder über ein
schwerlösliches Alkaloidsalz reinigt.
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Zur Erreichung eines gewünschten mittleren Polymerisationsgrades
können die Verfahrenserzeugnisse gegebenenfalls einem hydrolytischen, thermischen
oder oxydativen Abbau nach an sich bekannten Methoden unterworfen werden ; gewünschtenfalls
können die Erzeugnisse in an sich bekannter Weise durch Fraktionieren, z. B. fraktionierte
Fällung oder Lösung, im Polymerisationsgrad vereinheitlicht werden. Gewünschtenfalls
kann eine solche Fraktionierung ebenso wie der partielle
Abbau auch in bekannter
Weise vor der Sulfatierung vorgenommen werden.
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Gegenüber der Veresterung mit Hilfe von Chlorsulfonsäure in Formamid
weist das neue Verfahren den Vorteil auf, daß es in einem relativ weiten Temperaturbereich
durchgeführt werden kann.
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Beispiel i Chitosan, aus Chitin (South African Products Limited,
Cape Town) hergestellt nach den Angaben von Löwy (Biochemische Zeitschrift, Bd.
23 [1910], S. 47), wird in verdünnter Ameisensäure gelöst und mit Aceton unter Rühren
gefällt, gemahlen und getrocknet. [8] = o, 8 (in o, s n-NaCl-Lösung ; [a] 2D =24,
2° (c = 0, 5 in 0, 5 n-NaCl-Lösung).
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[Die Viskositätszahl [? 1] (intrinsic viscosity) ist dabei wie auch
in allen anderen Beispielen durch folgende Gleichung definiert : #spez [#] = lin
-, c#0 c wobei #L-#0 #spez = = #rel - 1 #0 bedeuten soll und ? 7/, die Viskosität
der Lösung, 80 die Viskosität des Lösungsmittels sowie c die Konzentration in g/100
ccm bedeutet.
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Der Grenzwert [8] wird aus verschiedenen Konzentrationen graphisch
bestimmt, indem man beispielsweise rlspez gegen c aufträgt. Die Viskositätsmessungen
werden c mit Ostwaldschen Viskosimetern bei 25° ausgeführt.]
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Gewichtsteile des auf diese Art hergestellten Chitosanformiats werden in 2400 Raumteilen
Wasser unter Rühren gelöst, die Lösung wird im Thermostaten auf 70° erwärmt, mit
48 Raumteilen 30%igem Wasserstoffsuperoxyd versetzt und 3 Stunden bei dieser Temperatur
gerührt. Anschließend wird im Vakuum auf 1200 Raumteile eingedampft und mit 7000
Raumteilen Aceton gefällt. Nach dem Trocknen und Mahlen erhält man 230 Gewichtsteile
abgebautes Chitosanformiat mit [#] = 0, 23 (in o, 5 n-NaCl-Lösung) ; [a] D =-I9,
4° (c = i in o, 5 n-NaCl-Lösung). zoo Gewichtsteile dieses Chitosanformiats und
500 Gewichtsteile Pyridinium-N-sulfotrioxyd werden mit 750 Raumteilen Formamid gelöst,
3 Stunden auf dem Dampfbad gehalten und anschließend über Nacht bei Zimmertemperatur
stehengelassen. Sodann wird die Lösung mit Methanol gefällt, in Wasser aufgenommen
und mit Natronlauge auf pli 9 gestellt. Nach abermaligem Fällen wird das rohe Natriumsalz
in Wasser aufgenommen und der Schwefelsäureester bei pg 5 unter Rühren und Kühlung
mit Eiswasser mittels Narcotinhydrochlorid gefällt und gewaschen. Das Narcotinsalz
wird anschließend in Soda suspendiert, durch längeres Rühren der Chitosanpolyschwefelsäureester
als Natriumsalz in Lösung gebracht und nach Neutralisation mit Essigsäure mittels
Methanol abgeschieden. Nach erneutem Umfällen erhält man einen Chitosanpolyschwefelsäureester
mit einem S-Gehalt von 12, 5% ; Formyl = 7,6% ; N 3, 9 solo ; D (c = i in o, 5 n-NaCl-Lösung)
; Eil] o, o63 (in o, 5 n-NaCl-Lösung).
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Beispiel 2 io Gewichtsteile Chondroitinschwefelsäure ( [#] = 0, 35
(in o, 5 n-NaCl-Lösung) ; [a] =-27° (c = i in o, 5 n-NaCl-Lösung), hergestellt aus
Tracheen) und 20 Gewichtsteile Pyridinium-N-sulfotrioxyd werden mit 50 Raumteilen
Formamid auf dem Dampfbad gelöst und 2 Stunden stehengelassen. Nach der im Beispiel
1 beschriebenen Aufarbeitung, jedoch ohne Narcotinsalzfällung, erhält man io Gewichtsteile
Chondroitinschwefelsäure-polyschwefelsäureester mit einem S-Gehalt von m, o8''/o
; [#] = 0, 205 (in o, 5 n-NaCl-Lösung) ; [α]D20 =-14° (c = 2 in o, 5 n-NaCl-Lösung).
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Beispiel 3 5 Gewichtsteile Inulin (Alant Starch, Fischer Scientific
Co., Pittsburgh, USA.) und 20 Gewichtsteile Pyridinium-N-sulfotrioxyd werden 2114
Stunden bei 60° erwärmt und anschließend gemäß Beispiel 1, aber ohne Narcotinsalzfällung
aufgearbeitet. Der gewonnene Inulinpolyschwefelsäureester (11 Gewichtsteile) enthält
15, 5"/ S.
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Beispiel 4 3 Gewichtsteile Dextran (Eindampfrückstand aus einer käuflichen
Infusionslösung »Macrodex« Pharmacia Stockholm ; [#] = 0,19 (in o, 5 n-NaCl-Lösung)
; [α]D20 = + I74° (c = 2 in o, 5 n-NaCl-Lösung) werden in 30 Raumteilen Formamid
unter Erwärmen gelöst und mit einer Lösung von 15 Gewichtsteilen Pyridinium-N-sulfotrioxyd
in 30 Raumteilen Formamid versetzt. Diese Lösung wird 4 Stunden auf 85° erwärmt
und über Nacht bei Zimmertemperatur stehengelassen. Die übliche Aufarbeitung und
Reinigung über das Narcotinsalz gemäß Beispiel 1 ergibt 4,2 Gewichtsteile Dextranpolyschwefelsäureester
mit 15,3% S; [#] = 0,20 (in 0,5 n-NaCl-Lösung); [α]D20 = + 123° (c = 2 in
0,5 n-NaCl-Lösung).
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Beispiel 5 ru Gewichtsteile Carboxylcellulose (mit NO2 oxydierte
Watte der Tennessee Eastman Corporation, USA.) werden durch Erwärmen auf dem Dampfbadin
IOO Raumteilen Formamid gelöst, mit 50 Gewichtsteilen Pyridinium-N-sulfotrioxyd
versetzt und 2 Stunden auf 85° erwärmt.
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Die Aufarbeitung gemäß Beispiel 1 ergibt 4 Gewichtsteile Carboxycellulosepolyschwefelsäureester
mit 7,2% S ; [#] = o, 125 (in o, 5 n-NaCl-Lösung).
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Beispiel 6 io Gewichtsteile Kartoffelstärke werden in 200 Raumteilen
Formamid auf dem Dampfbad gelost. Es resultiert ein dickes Gel. Mit 50 Gewichtsteilen
Pyridinium-N-sulfotrioxyd versetzt, verflüssigt sich das Gel, und es entsteht eine
klare Lösung. Nach 2stündigem Erwärmen bei 80° wird über Nacht bei Zimmertemperatur
stehengelassen, und nach Aufarbeitung gemäß Beispiel 1 werden m Gewichtsteile Stärkepolyschwefelsäureester
mit einem S-Gehalt von 13, 6% erhalten. [a] D20 = + 114° (c = 1 in o, 5 n-NaCl-Lösung)
; [#] = 0, 26 (in o, 5 n-NaCl-Lösung).
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Beispiel 7 io Gewichtsteile käufliches Natriumalginat werden in 200
Raumteilen Formamid suspendiert, wobei eine teilweise gelöste, gequollene Masse
entsteht. In diese Suspension wird eine 80° warme Lösung von 50 Gewichtsteilen Pyridinium-N-sulfotrioxyd
in zoo Raumteilen Formamid gegossen, wobei sich die Mischung löst. Nach 2stündigem
Erwärmen bei 85° wird über Nacht bei Zimmertemperatur stehengelassen und, wie im
Beispiel 1 beschrieben, aufgearbeitet. Ausbeute : 8 Gewichtsteile Alginsäurepolyschwefelsäureester.
S = 10, 7°/o ; [α]D20 = -93, 7° (c = 1 in o, 5 n-NaCl-Lösung) ; [#] = z (in
0, 5 n-NaCl-Lösung).
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Beispiel 8 io Gewichtsteile Laevan (Fraktion eines aus Rohrzucker
mit Hilfe von Bac. subtilis gewonnenen Präparates (vgl. J. Aschner und andere, Nature,
Bd. 149 [1942], S. 527) mit [#] = 0,10 (in 0,5 n-NaCl-Lösung) und [α]D20 =
- 38,4° (c = 1 in 0,5 n-NaCl-Lösung) werden auf dem Dampfbad in 50 Raumteilen Fromamid
unter Erwärmen gelöst, mit einer Lösung von 50 Gewichtsteilen Pyridinium-N-sulfotrioxyd
in 50 Raumteilen Formamid versetzt und i Stunde auf 80° erwärmt. Nach dem Stehen
über Nacht wird, wie beschrieben, aufgearbeitet, und es werden 12, 8 Gewichtsteile
eines Laevanpolyschwefelsäureesters mit 19% S erhalten. [#] = 0, 025 (in o, 5 n-NaCl-Lösung)
; [a] 0 =-14, 6° (c = 2 in 0, 5 n-NaCl-Lösung).
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Beispiel g ru Gewichtsteile Pektin werden unter kräftigem Rühren
in 300 Raumteilen Formamid suspendiert, 3 Stunden auf 80° erhitzt und 50 Gewichtsteile
Pyridinium-N-sulfotrioxyd eingetragen. Die Mischung wird dann noch 2 Stunden auf
dem Dampfbad belassen. Nach dem Aufarbeiten der Lösung gemäß Beispiel i erhält man
11, 5 Gewichtsteile Pektinpolyschwefelsäureester mit einem S-Gehalt von 12, 9%.
[#] = 1,05 (in o, 5 n-NaCl-Lösung) ; [α] D20 = + 170,5° (c = 1 in o, 5 n-NaCl-Lösung).