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.
Process for the production of glycerine glycosides from dextran
It is already known that dextran can be partially depolymerized by treating aqueous solutions of this carbohydrate with acids, alkalis or enzymes. This depolymerization is, by its nature, a hydrolysis and the shorter molecular chains resulting from the cleavage have a free reducing glycosyl residue in one end. It is also known that partially depolymerized dextran and the like produced in such a way. a. can be used for the production of blood plasma substitutes, the dextran should have a molecular weight between 20,000 and 300,000.
It is also known that from polysaccharides, such as. B. gum arabic and dextran, can prepare solutions that can be used as blood plasma substitutes by partially dissolving a polysaccharide of the appropriate molecular size in water up to such a concentration that the solution in terms of colloid osmotic DrLTtk corresponds to blood plasma, sometimes as much as a crystal - loid substance, e.g. B. Koclsalz, adds that the solution is isotonic with blood plasma.
Attempts have also been made to substitute blood plasma using substances other than polysaccharides, such as e.g. B. Polyvinyl alcohol and vinyl pyrrolidone to produce. Substances of the latter type are synthetic and therefore foreign to the human organism, ig.
The polysaccharides (gum arabic and the partially hydrolyzed carbohydrates pectin, methyl cellulose and dextran) already proposed for the preparation of blood plasma substitutes all have a free sugar aldehyde group and certain of them also have free carboxyl groups. Such carbohydrates are found in certain internal organs, e.g. B. in the spleen, some also stored in the liver.
Even the best of the previously known plasma substitutes, hydrolytically partially degraded dextraxi, may show certain undesirable side effects, which can be ascribed at least to the partially, free, biochemically reactive groups in the dextran molecule (JACS 74/1952. 2126-2127).
The invention relates to a process for the production of glycerine glycosides from partially depolymerized dextran, which is characterized in that dextran is dissolved in glycerine and subjected to a partially depolymerizing alcoholysis with the formation of glycerine glycosides, which are subjected to an average molecular weight between 300,000 and 20,000, and the glycosides are separated from the reaction mixture by adding precipitating agents as solid substances which are easily soluble in water but almost insoluble in alcohol and acetone.
During the alcoholysis of the dextran by means of glycerine, the dextran is partially depolymerized, whereby the resulting dextran residues combine with glycerine molecules.
In this depolymerizing alcoholysis, all dextram residues have the same probability of combining with glycerine, and mixtures of glycosides are therefore formed, the dextran residues of which can have all possible degrees of polymerization up to the highest degree of polymerization of the dextran used, less by one glucose residue.
By appropriately dimensioning the Reakt. ion temperature The rate and time of reaction, and optionally by adding a suitable catalyst, can produce a reaction product with average molecular weight within desired limits. will.
According to the invention, glycerin g! Koside mixtures with a mean molecular weight between 300,000 and 20,000 are produced, which are well suited for the preparation of blood plasma substitutes, since they are neither foreign to human organisms nor, as has been shown, cause adverse side effects when using the blood plasma substitutes prepared from them . The molecules of the glycerine glycosides produced according to the invention show no carboxyl groups and no free sugar.
ldehyde groups, which is why these glycosides are less reactive than the dextran, which has previously been preferably used for the preparation of blood plasma substitutes and is partially depolymerized by hydrolysis. Since the products obtained according to the invention are made up exclusively of glycerine and glucose, they do not have any character foreign to the human body, as is the case with blood substitutes containing polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, pectin or gum arabic.
The reaction temperature can vary within wide limits and is preferably between 150 and 220.degree. The reaction time can also vary within wide limits. Suitable catalysts for the reaction see mineral acids, e.g. B. phosphoric acid or acidic salts of such acids.
The course of the reaction can be monitored by measuring the viscosity of the reaction solution from samples taken at different times. Thereby it is two-way to define the intrinsic viscosity proportional to the molecular weight
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Calculate zn, where # r is the relative viscosity of the solution and c is the concentration of the high molecular weight substance in the solution, given in percent. By appropriately dimensioning the temperature, catalyst and reaction time, glycerine glycoside mixtures with a desired average molecular weight can be obtained.
Zllr precipitation of glycerine glycosides, the reaction mixture can, for. B. with ethyl alcohol or acetone, are added. By adding an appropriate amount of the precipitating agent, glycoside fractions with the average molecular weight desired for a specific purpose can be obtained. The precipitated glycosides can further by loden in water and renewed complete or partial precipitation, e.g. B. by adding one of the precipitants mentioned above, cleaned. Glycoside solutions can also be purified by dialysis.
example 1
A 10% solution of dextran in what serfree glycerine was heated to 200 ° C.
The intrinsic viscosity [#] was reduced to 0.33 after 30 minutes, to 0.24 after 60 minutes and to 0.19 after 120 minutes, which corresponds to the molecular weights of 100,000 and 100,000 respectively.
75,000 and 60,000 respectively.
Example 2
A 10% solution of dextran in anhydrous glycerine was heated to 220.degree.
The intrinsic viscosity [#] was reduced to 0.20 after 30 minutes, to 0.14 after 60 minutes and to 0.12 after 120 minutes, which corresponds to the molecular weights of 60,000 or 45,000 and 35,000.
Example 3
A 100% solution of dextran in anhydrous glycerine was mixed with concentrated phosphoric acid in such an amount that the acid concentration of the solution was 0.20 percent by weight. whereupon the solution was heated to 150.degree. The intrinsic viscosity [#] was reduced to 0.54 after 30 minutes, to 0.39 after 60 minutes and to 0.25 after 120 minutes, which corresponds to the molecular weights 170,000 or 120,000 and 80,000.
Example 4
A 10% solution of dextran in what serfreiem glycerin was with. concentrated phosphoric acid was added in such an amount that the acid concentration of the solution was 0.25 percent by weight, whereupon the solution was heated to 150.degree. The intrinsic viscosity [#] was reduced to 0.30 after 30 minutes, to 0.17 after 60 minutes and to 0.1 after 120 minutes, which corresponds to the molecular weights of 95,000 or 55,000 and 30,000.
Example 5 Concentrated phosphoric acid was added in such an amount to a 10% strength dextran solution in anhydrous glycerine. that the acid concentration of the solution was 0.2 Ge weight percent, whereupon the solution was heated to 150 C for so long that the intrinsic viscosity was reduced to 0.27. The mixture was diluted with 4 parts by volume of glycerine and was then treated with absolute ethyl alcohol up to an alcohol content of 33.3% while warm, whereupon the mixture was allowed to cool. The resulting precipitate was separated from the solution, washed with alcohol and ether and dried.
In aqueous solution, the fraction of dextran glycerine glycoside obtained in this way had the intrinsic viscosity [W] = 0.53. When the alcohol concentration in the residue of the reaction mixture was increased to 37.5 / o, a precipitation of glycoside with the intrinsic viscosity [g] = 0.37 obtained. When the alcohol content was increased further to 41.2 / o, a precipitation of glycoside with the intrinsic viscosity [#] = 0.21 was obtained. The limiting viscosities of the preparations obtained correspond to the molecular weights of 160,000 or 110,000 and 65,000.
Example 6
Concentrated phosphoric acid was added to a 10% strength dextran solution in anhydrous glycerine in such an amount that the acid concentration of the solution was 0.2 percent by weight, whereupon the solution was heated to 150 C for so long that the intrinsic viscosity rq] was reduced to 0.13 .
The mixture was diluted with 4 parts by volume of glycerine and then, while hot, absolute ethyl alcohol was added to an alcohol content of 35.4%, after which it was allowed to cool at room temperature. The resulting precipitate was separated off, washed with absolute alcohol and ether and dried. In aqueous solution the glycoside obtained in this way had the intrinsic viscosity [#] = 0.31. When the alcohol concentration in the residue of the reaction mixture was increased to 37.5%, glycoside with the intrinsic viscosity [#] = 0.24 was precipitated .
When the alcohol concentration was further increased to 39.4 / o, glycoside with intrinsic viscosity [#] = 0.21 was precipitated. When the alcohol concentration was increased to 41.2 / o, glycoside with the intrinsic viscosity [#] = 0.17 was precipitated. The limiting viscosities of the preparations correspond to the molecular weights 100,000 or 75,000, 65,000 and 55,000.
Example 7
Concentrated phosphoric acid was added to a 10% strength dextran solution in anhydrous glycerine in such an amount that the acid concentration of the solution was 0.2 percent by weight, whereupon the mixture was heated to 150 C for so long that the intrinsic viscosity was reduced to 0.13: e . The mixture was mixed with 4 parts by volume of water and with absolute ethyl alcohol up to an alcohol content of 43.3% in the heat, whereupon it was allowed to cool at room temperature. The resulting precipitate was separated off, washed with alcohol and ether and dried. The glycoside fraction obtained in this way had the intrinsic viscosity [#] = 0.20 in aqueous solution.
When the alcohol concentration was increased to 46.3%, a glycoside fraction with the intrinsic viscosity [#] = 0.18 was precipitated. The limiting viscosities of the preparations correspond to the molecular weights of 90,000, 65,000 and 55,000.