Verfahren zur Herstellung von Glyzeringlykosiden aus Dextran
Es ist schon bekannt, dass Dextran durch Behandlung von wässrigen Losungen dieses Kohlenhydrats mit Säuren, Alkalien oder Enzymen teilweise depolymerisiert werden kann. Diese Depolymerisierung ist ihrer Natur nach eine Hydrolyse und die bei der Spal- tung entstehenden kürzeren Molekülketten weisen in einem Endle einen freien reduzie- renden Glykoserest auf. Es ist auch bekannt, dass in solcher Weise hergesteHtes, teilweise depolymerisiertes Dextran u. a. zur Herstellung von Blutplasmaersatzmittel verwendet werden kann, wobei das Dextran ein Mole kulargewicht zwischen 20000 und 300 000 haben soll.
Es ist ferner bekannt, dass man aus Polysacchariden, wie z. B. Gummi arabieum und Dextran, Lösungen bereiten kann, die als Blutplasmaersatzmittel verwendbar sind, indem man teils ein Polysaccharid entsprechender Molekülgrösse in Wasser bis zur solchen Konzentration lost, dass die Losung in bezug auf kolloidosmotischen DrLTtk mit Blutplasma übereinstimmt, teils auch so viel einer kristal- loiden Substanz, z. B. Koclsalz, zusetzt, dass die Lösung mit Blutplasma isotonisch wird.
Man hat auch versucht Blutplasmaersatzmittel unter Anwendung anderer Stoffe als Polysaccharide, wie z. B. Polyviny7lalkohol und Vinylpyrrolidon, herzustellen. Stoffe der letzt- genannten Gattung sind synthetisch und daher für den menschlichen Organismus fremd- art, ig.
Die schon zur Bereitung von Blutplasma- ersatzmittel vorgeschlagenen Polysaccharide (Gummi arabieum und die teilweise hydroly- sierten Kohlenhydrate Pektin, Methylcellulose und Dextran) besitzen sämtlich eine freie Zuckeraldehydgruppe und gewisse von ihnen auch freie Karboxylgruppen. Solche Kohlen- hydrate werden in gewissen innern Organen, z. B. in der Milz, einige ausserdem in der Leber gespeichert.
Auch das beste der bisher bekannten Bhitplasmaersatzmittel, das hydro- lytisch teilweise abgebaute Dextraxi, zeigt unter Umständen gewisse nicht wünsehenswerte Nebenwirkungen, die wenigstens den teilweise, freien, biochemisch reaktiven Gruppen in den Dextranmolekül zuzuschreiben sind (JACS 74/1952. 2126-2127).
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Glyzeringlykosiden von teilweise depolymerisiertem Dextran, das dadurch gekennzeichnet ist, dass Dextran m Glyzerin gelost und einer teilweise depolymerisierenden Alkoholyse unter Bildung von Glyzeringly- kosi, den mit einem mittleren Molekulargewicht zwischen 300 000 und 20 000 unterworfen wird, und die Glykoside aus dem Reaktionsgemiseh durch Zusatz von Fällungsmittel als feste Stoffe, die in Wasser leicht löslich, in Alkohol und Aceton aber beinahe unlöslich sind, abgetrennt werden.
Bei der Alkoholyse des Dextrans mittels Glyzerin wird das Dextran teilweise depoly- merisiert, wobei die entstehenden Dextranreste sieh mit Glyzerinmolekülen verbinden.
Bei dieser depolymerisierenden Alkoholyse haben sämtliche Dextramreste dieselbe Wahr- scheinlichkeit sich mit Glyzerin zu verbinden, und es werden daher Gemische von Glykosiden gebildet, deren Dextranreste alle mögliche Polymerisationsgrade bis zu dem um einen Glukoserest verminderten höchsten Polymeri- sationsgrad des benutzten Dextrans aufweisen können.
Durch entsprechende Bemessung der Reakt. ionstemperat. ur und Reaktionszeit, und gegebenenfalls durch Zusatz eines geeigneten Katalysators, kann ein Reaktionsprodukt mit innerhalb gewünschter Grenzen Hegendem durchschnittlichenMolekulargewichterzeugt. werden.
Erfindmigsgemäss werden Glyzerin- g ! ykosidgemische mit einem mittleren Mole-- largewicht zwischen 300000 und 20000 hergestellt, die sich gut zur Bereitung von Blut, plasmaersatzmitteln eignen, da sie weder für den menschlichen Organisme fremdartigsind, noch wie sieh gezeigt hat, bei der Verwendung der daraus bereiteten Blutplasmaersatzmittel ungünstige Nebenwirkungen hervorrufen. Die Moleküle der gemäss der Erfindung herge- stellten Glyzeringlykoside zeigen keine Car boxylgruppen und keine freie Zuekera.
ldehyd- gruppen, weshalb diese Glykoside weniger reaktiv sind als das bisher zur Bereitung von Blutplasmaersatzmittel vorzugsweise benutzte, durch Hydrolyse teilweise depolymerisierte Dextran. Da die erfindungsgemäss erhaltenen Erzeugnisse ausschliesslich aus Glyzerin und Glykose aufgebaut sind, weisen sie keinen für den menschlichen Korper fremdartigen Charakter auf, wie dies bei Blutersatzmitteln, die Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Pektin oder Gummiarabicum enthalten,derFallist.
Die Reaktionstemperatur kann innerhalb weiter Grenzen variieren md wird vorzugs- weise zwischen 150 und 220 C gewählt. Die Reaktionszeit kann gleichfalls innerhalb weiter Grenzen variieren. Als Katalysator für die Reaktion eignen sieh Mineralsäuren, z. B. Phos phorsaure oder saure Salze solcher Säuren.
Man kann den Reaktionsverlauf durch Messung der Viskosität der Beaktionslosung von bei verschiedenen Zeitpunkten herausgenom- menen Proben überwaehen. Dabei ist es zweek- mässig, die dem Molekulargewicht proportionale Grenzviskosität ( intrinsic viscosity )
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zn bereehnen, worin # r die relative Viskosität der Lösung und c die Konzentration des hoehmolekularen Stoffes in der Losung, in Prozent angegeben, bedeuten. Durch entsprechende Bemessung von Temperatur, Katalysator und Reaktionszeit kann man Glyzeringlykosidgemisehe mit einem gewünschten mittleren Mo- lekulargewicht erhalten.
Zllr Fällung der Glyzeringlykoside kann das Reaktionsgemisch z. B. mit Äthylalkohol oder Aeeton, versetzt, werden. Durch Zusatz einer entsprechenden Menge des Fällungsmit- tels kann man Glykosidfraktionen mit für einen bestimmten Zweck gewünschten mittleren Molekulargewicht erhalten. Die gefällten Glykoside können weiter durch Loden in Wasser und erneute vollständige oder teilweise Fällung, z. B. durch Zusatz eines der oben er wähnten Fällungsmittel, gereinigt, werden. Lo- sungen der Glykoside können auch durch Dialyse gereinigt werden.
Beispiel 1
Einde 10%ige Lösung von Dextran in was serfreiem Glyzerin wurde auf 200 C erhitzt.
Die Grenzviskosität [#] wurde dabei nach 30 Minuten auf 0, 33, naeh 60 Minuten auf 0, 24 und nach 120 Minuten auf 0, 19 herabgesetzt, was den Molekulargewichten 100000 bzw.
75 000 und 60 000 entspricht.
Beispiel 2
Eine 10 %ige Losung von Dextran in wasserfreiem Glyzerin wurde auf 220 C erhitzt.
Die Grenzviskosität [#] war nach 30 Minuten auf 0, 20, naeh 60 Minuten auf 0, 14 und nach 120 Minuten auf 0, 12 herabgesetzt, was den Molekulargewichten 60000 bzw. 45000 und 35000 entspricht.
Beispiel 3
Eine 100/oigne Lösung von Dextran in wasserfreiem Glyzerin wurde mit konzentrierter Phosphorsäure in solcher Menge versetzt, dass die Säurekonzentration der Losung 0, 20 Ge wichtsprozent. betrug, worauf die Lösung auf 150 C erhitzt wurde. Die Grenzviskosität [#] wurde dabei nach 30 Minuten auf 0, 54, nach 60 Minuten auf 0, 39 und nach 120 Minutez auf 0, 25 herabgesetzt, was den Molekularge- wichten 170000 bzw. 120000 und 80000 entspricht.
Beispiel 4
Eine 10%ige Lösung von Dextran in was serfreiem Glyzerin wurde mit. konzentrierter Phosphorsäure in solcher Menge versetzt, dass die Säurckonzentration der Lösung 0, 25 Gewichtsprozent betrug, worauf die Losung auf 150 C erhitzt wurde. Die @ Grenzviskosität [#] wurde naeh 30 Minuten auf 0, 30, nach 60 Minuten auf 0, 17 und nach 120 Minuten auf 0, 10 herabgesetzt, was den Molekulargewich- ten 95000 bzw. 55 000 und 30000 entspricht.
Beispiel 5 Fine 10%ige Dextranlösung in wasserfreiem Glyzerin wurde mit konzentrierter Phosphorsaure in solcher Menge ge versetzt. dass die Säurekonzentration der Losung 0, 2 Ge wichtsprozent betrug, worauf die Lösung auf 150 C so lange erhitzt wurde, dass die Grenzviskosität auf 0, 27 herabgesetzt wurde. Die Mischung wurde mit 4 Volumenteilen Glyzerin verdünnt und wurde dann in der Wärme mit absolutem Äthylalkohol bis zu einem Alkohol- gehalt von 33, 3% versetzt, worauf die Mischung erkalten gelassen wurde. Die dabei entstehende Fällung wurde von der Losung getrennt, mit Alkohol und Ather gewaschen und getrocknet.
In wässriger Lösung hatte die so gewonnene Fraktion von Dextranglyzerin- glykosid die Grenzviskosität [W] = 0, 53. Als die Alkoholkonzentration in dem Rückstande des Reaktionsgemisches auf 37, 5 /o erhöht wurde, wurde eine Fällung von Gtykosid mit der Grenzviskosität [g] = 0, 37 erhalten. Bei weiterer Erhöhung des Alkoholgehaltes auf 41, 2 /o wurde eine Fälllmg von Glykosid mit der Grenzviskosität [#] = 0, 21 erhalten. Die Grenzviskositäten der gewonnenen Präparate entsprechen den Molekulargewichten 160 000 bzw. 110 000 und 65 000.
Beispiel 6
Eine 10%ige Dextranlösung in wasserfreiem Glyzerin wurde mit konzentrierter Phosphorsäure in solcher Menge versetzt, dass die Säurekonzentration der Losung 0, 2 Gewichtsprozent betrug, worauf die Lösung so lange auf 150 C erhitzt wurde, dass die Grenzviskosität rq] auf 0, 13 herabgesetzt wurde.
Das Gemisch wurde mit 4 Volumteilen Glyze- rin verdünnt und dann in der Wärme mit absolutem Äthylalkohol bis zu einem Alkoholgehalt von 35, 4% versetzt, wonach es bei Zimmertemperatur erkalten gelassen wurde. Die dabei entstehende Fällung wurde abgetrennt, mit absolutem Alkohol und Äther gewaschen und getrocknet. In wässriger Lo- sung hatte das so gewonnene Glykosid die Grenzviskosität [#] = 0, 31. Als die Alkoholkonzentration im Rückstande der Reaktions- mischung auf 37, 5% erhöht wurde, wurde Glykosid mit der Grenzviskosität [#] = 0, 24 gefällt.
Als die Alkoholkonzentration weiter auf 39, 4 /o erhöht wurde, wurde Glykosid mit der Grenzviskosität [#] = 0, 21 gefällt. Als die Alkoholkonzentration auf 41, 2 /o erhöht wurde, wurde Glykosid mit der Grenzvisko- sität [#] = 0, 17 gefällt. Die Grenzviskositäten der Präparate entsprechen den Molekulargewiehten 100 000 bzw. 75 000, 65 000 und 55 000.
Beispiel 7
Eine 10%ige Dextranlösung in wasserfreiem Glyzerin wurde mit konzentrierter Phosphorsäure in solcher Menge versetzt, dass die Säurekonzentration der Lösung 0, 2 Ge wichtsprozentbetrug, worauf das Gemisch auf 150 C so lange erhitzt wurde, dass die Grenzviskosität auf 0, 13 herabgesetzt wurd : e. Das Gemisch wwrde mit 4 Volumteilen Wasser und mit absolutem Äthylalkohol bis zu einem Alkoholgehalt von 43, 3% in der Wärme versetzt, worauf es bei Zimmertemperatur erkalten gelassen wurde. Die dabei entstehende Fällung wurde abgetrennt, mit Alkohol und Äther gewaschen und getrocknet. Die so gewonnene Glykosidfraktion hatte in wässriger Lösung die Grenzviskosität [#] = 0, 20.
Bei Erhöhung der Alkoholkonzentration auf 46, 3% wurde eine Glykosidfraktion mit der Grenzviskosität [#] = 0, 18 gefällt. Die Grenzvisko- sitäten der Präparate entspreehen den Mole kulargewichten 90 000 bzw. 65 000 und 55 000.