Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäureestern des Xylans.
Es ist bekannt, dass bei der Sulfurierung von polymeren Hexosen (nämlich Cellulose, Stärke, Glykogen, Pektin und Chitin) mit Chlorsulfonsäure-Pyridin-Gemisch Reaktionsprodukte entstehen, die je nach Wahl des Ausgangsproduktes imstande sind, die natürliebe Gerinnbarkeit des Blutes zu verzögern oder ganz aufzuheben.
Sulfurierungsprodukte der Pentosane, zum Beispiel des Xylans, sind bisher nicht be kannt. Es war auch nicht vorauszusehen, dass Sulfurieruiigsprodukte der Pentosane die Blutgerinnung in heparinähnlicher Weise verzögern oder aufheben.
Es wurde nun gefunden, dass bei der Sulfurierung von Pentosanen unter verschiedenen Bedingungen Reaktionsprodukte entstehen, welche blutgerinnungshemmende Wirkung besitzen. Ferner wurde gefunden, dass das Mass der blutgerinnungshemmenden Wir kung abhängig ist von den Bedingungen, unter denen die Sulfurierung durchgeführt wird.
.Te nach den Vorbedingungen entstehen Produkte mit verschiedener Viskosität, woraus zu schliessen ist, dass sie versehiedeneMolekular- grössen besitzen. Es findet während der Sulfurierung ein teilweiser Abbau der Pentosan Moleküle, also eine teilweise Entpolymerisierung, statt. Derselbe Vorgang kann auch erzielt werden durch Vorbehandlung der Pentosane vor der eigentlichen Sulfurierung. In gewissem Ausmasse ist die hlutgerinnungs- hemmende Wirkung abhängig von der Viskosi tät und damit von der Molekulargrösse. Das Optimum der blutgerinnungshemmenden Wir kung liegt bei einem Polymerisationsgrad von
10 bis 100, vorzugsweise 20 bis 80.
Dies kann entweder durch Steuerung der Sulfurierung oder durch Abbau vor der Sulfurierung ge schehen.
Gegenstand des Patentes ist nun ein Ver fahren zur Herstellung eines Sehwefelsäure- esters von teilweise abgebautem Xylan, wel ches dadurch gekennzeichnet ist, dass man, ausgehend von Xylan, einerseits einen Abbau und anderseits eine ISulfierung vornimmt, und zwar derart, dass das erhaltene Produkt einen
Polymerisationsgrad zwischen 10 und 100 auf weist.
Das so erhaltene Sulfurierungsprodukt ist ein amorphes, leicht wasserlösliches, in Alko hol unlösliches Pulver. Es bildet neutral rea gierende Alkalisalze, die in Wasser leicht löslich sind. Die Bariumsalze sind schwer lös lich. Die wässerigen Lösungen sind koch- und lichtbeständig. Das Produkt ist imstande, in vitro ebenso wie in vivo die Gerinnung des natürlichen Blutes (Säugetierblut oder Men sehenblut) zu verzögern oder ganz aufzu heben.
1. Prüfung in vitro:
In einer Rekordspritze, die mit 0,2 cm3
3, 8prozentiger Natriumzitratlösung beschickt ist, wird 0,8 cm3 Blut aufgezogen und gut ge mischt. Von diesem Gemisch werden 0,1 ems in ein kleines Reagensgläschen gegeben; dazu kommen 0,2 cm3 aqu.dest., in dem die zu prüfende Substanz gelöst ist. Einhängen in ein Wasserbad von 37 für eine Minute. Es wird eine 0, 5prozentige, genau eingestellte Calcium ehloridlösung eingeblasen und die Zeit vom Beginn des Einblasens an bis zum Auftreten der Gerinnung gemessen. Drei Einzelproben geben einen Wert.
Ein Präparat mit einem sp/e-Wert von 0,015 verlängert die menschliche Blutgerin nungszeit von 2'35" bei einer Konzentration von 5 y pro cm3 auf 7'43", bei 2,5 y auf 6'15". Bei einer Beobachtungszeit von 2 Stunden bei einer Konzentration von 25 y pro cm Blut tritt keine Gerinnung ein.
2. Prüfqbng in vivo:
Einem Kaninchen werden 3 mg pro kg intravenös injiziert und nach Bestimmung des Normalgerinnungswertes das Blut 5 Minuten nach der Injektion und dann in halb stündigem Abstand entnommen.
Ein Präparat mit einem Ssplc-Wert von 0,015 verlängert 4 Stunden nach der Injektion die Blutgerinnungszeit noch um das Doppelte.
Beispiele:
1. 3 g frisch umgefälltes Xylan, das durch Extrahieren von Laubholzmehl (insbesondere Buchen- oder Birkenholz) mit 8prozentiger Natronlauge gewonnen wurde (Husemann, Journal f. prakt. Chemie 155, 38; 1940) werden mit einem Gemisch von 60 cm3 Pyridin und 14 cm3 Chlorsulfonsäure unter Rühren 8 Stunden auf 100O erhitzt und nach dem Abkühlen in 1 Liter Methanol eingegossen.
Nach dem Auswasehen wird mit wenig Wasser gelöst, zentrifugiert, mit 8prozentiger Natronlauge behandelt und durch Eingiessen in das 10faehe Volumen Methanol ausgefällt.
Weitere Reinigung durch Dialyse.
Das gewonnene Produkt weist einen Poly mcrisationsgrad von etwa 50 auf.
2. Xylan wird vor der Veresterung durch Erhitzung mit 0,5n-Kaliumbisulfat oder einer Säure (zum Beispiel Salzsäure) teilweise depolymerisiert. Dieses Reaktionsprodukt wird, wie in Beispiel 1, jedoch bei einer Temperatur von 600 verestert. Der Abbaugrad wird durch Kontrolle der dsple-Werte verfolgt. Der dsple-Wert des fertig sulfurierten Produktes ist etwa halb so gross wie der des ursprüngliehen Xylans. Durch bestimmte Leitung des Abbaues wird das Optimum an Wirkung bei guter Ausbeute erzielt.
Der Polymerisationsgrad des fertigen Produktes lässt sich durch die Dauer der vor der Sulfurierung vorgenommenen Erhitzung mit Waliumbisulfit oder Säure stark beeinflussen. Bei 24stündigem Erhitzen eines Xylans mit dem ungefähren Polymerisationsgrad 150 in 0,5n-Kaliumbisulfit lag zum Beispiel der Polymerisationsgrad des fertig sulfurierten Produktes bei ungefähr 30. Bei einem 2 bis 3 Tage dauernden, sonst genau auf gleiche Weise vorgenommenen Abbau des Xylans vor der Veresterung wurden sulfurierte Produkte mit einem Polymerisationsgrad um 20 herum erhalten.
Process for the preparation of sulfuric acid esters of xylan.
It is known that the sulphuration of polymeric hexoses (namely cellulose, starch, glycogen, pectin and chitin) with a chlorosulphonic acid-pyridine mixture results in reaction products which, depending on the choice of the starting product, are able to delay the natural coagulability of the blood or entirely cancel.
Sulfuration products of pentosans, for example xylan, are not yet known. Nor could it be foreseen that sulfurous products of the pentosans would delay or abolish blood clotting in a manner similar to that of heparin.
It has now been found that the sulfurization of pentosans under various conditions gives rise to reaction products which have an anti-coagulant effect. It has also been found that the extent of the anticoagulant effect depends on the conditions under which the sulfurization is carried out.
Depending on the preconditions, products with different viscosities arise, from which it can be concluded that they have different molecular sizes. During the sulfurization, the pentosan molecules are partially broken down, i.e. partial depolymerization. The same process can also be achieved by pretreating the pentosans before the actual sulfurization. To a certain extent, the anticoagulant effect depends on the viscosity and thus on the molecular size. The optimum anticoagulant effect is at a degree of polymerization of
10 to 100, preferably 20 to 80.
This can be done either by controlling sulfurization or by pre-sulfurization mining.
The subject of the patent is now a process for the production of a sulfuric acid ester of partially degraded xylan, wel ches is characterized in that starting from xylan, on the one hand a degradation and on the other hand an ISulfierung carried out, in such a way that the product obtained a
Degree of polymerization between 10 and 100 has.
The sulfurization product obtained in this way is an amorphous, readily water-soluble powder which is insoluble in alcohol. It forms neutrally reacting alkali salts which are easily soluble in water. The barium salts are sparingly soluble. The aqueous solutions are resistant to boiling and light. The product is able to delay or completely stop the coagulation of natural blood (mammalian blood or men’s blood) in vitro as well as in vivo.
1. In vitro test:
In a record syringe with 0.2 cm3
3.8 percent sodium citrate solution is charged, 0.8 cm3 of blood is drawn up and mixed well. 0.1 ems of this mixture is placed in a small test tube; 0.2 cm3 distilled water are added in which the substance to be tested is dissolved. Hang in a 37 water bath for one minute. A 0.5 percent, precisely adjusted calcium chloride solution is blown in and the time from the beginning of the blowing in to the occurrence of coagulation is measured. Three individual samples give a value.
A preparation with an sp / e value of 0.015 extends the human coagulation time from 2'35 "at a concentration of 5 y per cm3 to 7'43", at 2.5 y to 6'15 " No coagulation occurs for 2 hours at a concentration of 25 μg per cm of blood.
2. In vivo test:
A rabbit is injected intravenously with 3 mg per kg and, after the normal coagulation value has been determined, the blood is taken 5 minutes after the injection and then every half an hour.
A preparation with an Ssplc value of 0.015 doubles the coagulation time 4 hours after the injection.
Examples:
1. 3 g of freshly reprecipitated xylan, which was obtained by extracting hardwood flour (in particular beech or birch wood) with 8 percent sodium hydroxide solution (Husemann, Journal f. Pract. Chemie 155, 38; 1940), are mixed with a mixture of 60 cm3 of pyridine and 14 cm3 of chlorosulfonic acid heated to 100 ° for 8 hours while stirring and, after cooling, poured into 1 liter of methanol.
After washing out, it is dissolved with a little water, centrifuged, treated with 8 percent sodium hydroxide solution and precipitated by pouring into the 10-fold volume of methanol.
Further purification by dialysis.
The product obtained has a degree of polymerization of about 50.
2. Before esterification, xylan is partially depolymerized by heating with 0.5N potassium bisulfate or an acid (for example hydrochloric acid). This reaction product is esterified as in Example 1, but at a temperature of 600. The degree of degradation is monitored by checking the dsple values. The dsple value of the finished sulfurized product is about half as large as that of the original xylan. By directing the degradation in a certain way, the optimum effect is achieved with good yield.
The degree of polymerisation of the finished product can be greatly influenced by the duration of the heating with walium bisulphite or acid before sulphurisation. For example, when a xylan with an approximate degree of polymerization of 150 was heated in 0.5N potassium bisulfite for 24 hours, the degree of polymerization of the finished sulfurized product was approximately 30. When the xylan was broken down in exactly the same way for 2 to 3 days before esterification sulfurized products with a degree of polymerization around 20 are obtained.