Verfahren zur Herstellung von Glykanpolyschwefelsäureestern
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Glykanpoly- schwefelsäureestern. Diese besitzen blutgerin- nungshemmende Eigenschaften und können in Form ihrer Alkalisalze als Arzneimittel Verwendlmgl finden.
Gemäss ¯ der vorliegenden Erfindung werden GlykanpolyschwefelsÏureester dadurch hergestellt, dass man Pyridinium-N-sulfotri- oxyd unter Erwärmung auf ein Glykan einwirken lässt, unter Verwendung von Formamid als Losungsmittel.
F r das neue Verfahren werden als Aus gangsverbindungen Glykane (das hei¯t Polysaccharide) verwend'et ; diese können ent- weder als solche oder in Form ihrer Salze (zum Beispiel Alkalisalze von Polyuronsäu- ren, wie Pektinsäure, Alginsäure und derglei- ehen, oder Sal'ze von Polyaminozuekern, zlm Beispiel Chitosan-formiat,-acetat,-hydro- chlorid und dergleichen) eingesetzt werden.
Die Glykane können auch je nach dem Poly- merisat. ionsgrad, den das Endprodukt haben soll, vor der Sulfierung einem hydrolytischen, thermischen oder oxydativen partiellen Abbau nach an sich bekannten Methoden unterwor- fen werden.
Gemäss der vorliegenden Erfindung werden die Ausgangsmaterialien in Formamid gelost, und zwar können sie entweder gemeinsam oder einzeln mit nachfolgender Vereini gung der beiden Lösungen gelöst werden. Das Reaktionsgemisch wird zur Beschleunigung des Reaktionsablaufes erwärmt t; die Tempera tur wird zweckmässigerweise zwischen 30 und 110 C geha. lten. Dabei erfolgt eine Sulfierung der Hydroxylgruppen der Glykane ; der Grad der'Sulfierung und da. mit der Schwefelgehalt der Verfahrenserzeugnisse hängt von den ge wählten Reaktionsbedingungen, insbesondere von der Menge des eingesetzten Pyridinium N-sulfotrioxydes, ab und kann in weiten
Grenzen variiert werden.
Falls das als
Ausgangsverbindung gewÏhlte Glykan freie
Aminogruppen enthält, wie zum Beispiel Chi- tosan, tritt bei der Umsetzung auch eine For. mylierung der freien Aminogruppen ein.
Die Aufarbeitung der auf diese Weise her gestellten Polyschwefelsäureester kann inAn lehnung an bekannte Methoden erfolgen, zum
Beispiel dadurch, dass man die Polyschwefel säureester aus dem Reaktionsgemisch mit einem mit Wasser misehbaren Fällungsmittel, zum Beispiel Methanol, ausfällt, in ihre Na triumsalze überführt und dieses. durch Um fallen oder über ein schwerlösliches Alkaloid salz reinigt.
Zur Erreichung eines gewünschten mitt leren Polymerisationsgrades können die Verfahrenserzeugnisse gegebenenfalls einen hydrolytischen, thermischen oder oxydativeii
Abbau nach an sich bekanntenMethoden nterworfen werden ; gew nschtenfalls k¯nnen die Erzeugnisse in an sich bekannter Weise durch Fraktionieren, zum Beispiel fraktio nierte Fällung oder Losung im Polymerisa tionsgrad vereinheitlicht werden. Gewünsch- tenfalls kann eine solche Fraktionierung ebenso wie der partielle Abbau, auch vor der Sulfierung vorgenommen werden.
Beispiel 1
Chitosan, aus Chitin (South African Pro'ducts Limited, Cape Town), hergestellt nach den Angaben von Löwy (Biochem Z. Band 23 [1910], Seite47), wird in verd nnter Ameisensäure gelöst und mit Aceton unter Rühren gefällt, gemahlen und getrocknet.[?] = 0, 8 (in 0, 5 n NaCl), [α]20D = -24,2¯ (c = 0, 5 in 0, 5 n NaCl).
[Die ViskositÏtszahl [?] (intrinsic viscosity) ist dabei, wie auch in allen ändern Beispielen, durch folgende Gleichung defi- niert : [?]=lim ?spez/c ? wobei g spez ==---"=,.-lbedeutensoll.
?
L = Viskosität der Lösung 210 = Viskosität, des Lösungsmittels c = Konzentration in g/100cm3.
Der Grenzwert [?] wird aus verschiedenen Konzentrationen graphisch bestimmt, indem man beispielsweise ? spez/e gegen e aufträgt.
Die Viskositätsmessungen werden mit. Ostwaldschen Viskosimetern bei 25 C ausgef hrt.]
240 Gewichtsteile des auf diese Art her- gestellten Chitosanformiats werden in 2400 Raumteilen Wasser unter Rühren gelöst, die Lösung im Thermostaten auf 70"C erwärmt, mit 48 Raumtei'len 30prozentigem PerhydroL versetzt und 3 Stunden bei dieser Tempera- tur geriihrt.. Anschliessend wird im Vakuum auf 1200 Raumteile eingedampft und mit 7000 Raumteilen Aceton gefällt.
Nach Trock- nen und Mahlen erhält man 230 Gewichtsteile abgebautes Chitosanformiat mit [?] = 0, 23 (in 0, 5 n NaCl), [α]20D = -19,4¯ (c = 1 in 0, 5 n NaCl).
100 Gewiehtsteile dieses Chitosanformiats und 500 Gewichtsteile Pyridinium-N-sulfotrioxyd werden mit 750 Raumteilen Formamid gelöst, 3 St. unden auf dem Dampfbad gehalten und anschliessend ber Nacht bei Zimmertemperatur stehengelassen. Sodann wird die Sulfierlösung mit Methanol gefällt, in Was- ser aufgenommen und mit Natronlauge auf PH 9 gestellt. Nach abermaligem Fällen wird das rohe Natriumsalz in Wasser aufgenom- men und der Schwefelsäureester bei pn5 unter Rühren und Kühlung mit Eiswasser mittels Narcotinhydrochlorid gefällt und gewaschen.
Das Narcotinsalz wird ansehliessend in Soda suspendiert, dwreh längeres Rühren der Chitosanpolyschwefelsäureester als Na triumsalz in Lösung gebracht und nach Neu tralisation mit Essigsäure mittels Methanol abgeschieden. Nach erneutem Umfällen er- hÏlt man einen ChitosanpolyschwefelsÏureester mit einem SaGehalt von 12,5%, Formyl 7, 6%, N3,9%, [α]20D = -19¯ (c = 1 in 0, 5 n NaCl), [?] = 0,063, (in 0, 5 n NaCl).
Beispiel 2
10 Gewichteteile Chondroitinschwefelsäure [(?) = 0, 35 (in 0, 5 n NaCl), (a) =-27 (c = 1 in 0, 5 n NaCl), hergestellt aus Tra cheen] und 20 Gewie-htsteite Pyridinium-N- sulfotrioxyd werden mit 50 Raumteilen Form- amid auf dem Dampfbad geliöst und 2'Stun- den stehengelassen.
Nach der im Beispiel i beschriebenen Aufarbeitung, jedoch ohne Nar cotinsalzfällung, erhält man 10 Gewichtsteile Chondroitinsehwefelsä. ure polysehwefelsäure ester mit einem S-Gehalt von 11, 08 %, [] = 0,205 (in 0, 5 n NaCl), [a]"=-140 (c = 2 in 0 5 n NaCl).
Beispiel 3 5 Gewichtsteile Inulin (Alant Starch, Fischer Scientific Co., Pittsburgh, USA) und 20 Gewichtsteile Pyridinium-N-sulfotri- oxyd werden in 50 Raumteilen Formamid gel¯st, 21/4 Stunden bei 60"C erwärmt und anschliessend gemäss Beispiel 1, aber ohne Nar cotinsalzfällung, aufgearbeitet. Der gewon- nene Inulinpolyschwefelsäureester (11 Gewichtsteile) enthÏlt 15,5% S.
Beispiel 4
3 Gewichtsteile Dextran (Eindampfr ckstand aus einer käuflichen Infusionslösung Macrodex (eingetragene Marke) Pharmacia Stockholm, [?] = 0,19 (in 0,5n NaCl), [α]20D = +174¯ (c = 2 in 0,5 n NaCl) werden in 30 Raumteilen Formamid unter Erwärmen gelas un mit einer Lösung von 15 Gewiehts teilen Pyridinium-N-sulfotrioxyd in 30 Raumteilen Formamid versetzt. Diese Lösung wird 4 Stunden auf 85 C erwärmt und über Nacht bei Zimmertemperatur stehengelassen.
Die bliche Aufarbeitung und Reinigung ber das Narcotinsalz gemäss Beispiel 1 ergibt 4, 2 Gewichtsteile DextranpolyschwefelsÏureester mit 15, 3 % S, [?] = 0,20 (in 0, 5 n NaCl), [, a] 20 = 2 in 0, 5nNaCl).
Beispiel 5
10 Gewichtsteile Carboxycellulose (Watte von Tennessee Eastman Corporation, USA.) werden durch Erwärmen auf dem Dampfbad in 100 Raumteilen Formamid gelöst, mit 50 Gewichtsteilen Pyridinium-N-sulfotrioxyd versetzt und 2 Stunden auf 85¯ C erwärmt.
Die Aufarbeitung gemäss Beispiel 1 ergibt 4 Gewichtsteile Carboxycellulosepolysehwefel- säureester mit 7,2 % S, [?] = 0,125 (in 0, 5 n NaCl).
Beispiel 6
10 Gewichtsteile Kartoffelstärke werden in 200 Raumteilen Formamid auf dem Dampf- bad gelöst. Es resultiert ein dickes Gel. Mit 50 Gewichtsteilen Pyridinium-N-sulfotrioxyd versetzt, verflüssigt sich das Gel, und es entsteht eine klare L¯sung. Nach zweistündigem Erwarmen bei 80 C wird ber Nacht bei Zimmertemperatur stehengelassen und naeh Aufa. rbeitung gemäss Beispiel 1 11 Gewichtsteile StärkepolyschwefeLsäureestermit einem S-Gehalt von 13, 6% erhalten. [α]20D = +114 (e = 1 in 0, 5 n NaCl), [?] = 0,26 (in 0, 5 n NaCl).
Beispiel 7
10 Gewichtsteile käufliches Natriumalgi- nat werden in 200 Raumteilen Formamid suspendiert, wobei eine teilweise gelöste gequol- lene Masse entsteht. In diese Suspension wird eine 80 C warme Losung von 50 Gewichtsteilen Pyridinium-N-sulfotrioxyd in 100 Raumteilen Formamid gegossen, wobei sich die Sulfiermischung l¯st.
Nach zweistündigem ErwÏrmen bei 85 C wird über Naeht bei Zim mertemperatur stehengelassen und, wie in Beispiel l beschrieben, aufgearbeitet. Ausbeute : 8 Gewichtst. eile Al. ginsäurepolyschwefel säureester. S-Gehalt = 10, 7 %, [α]20D = -93,7¯ (c = 1 in 0,5 n NaCl) [?] = 1, 0 (in Oj5 5 n NaCl).
Beispiel 8 10 Gewichtsteile Laevan (Fraktion eines aus Rohrzucker mit Hilfe von Bac. subtils gewonnenen Präparaten, vgl. J. Aschner et al. Nature, Band 149 [1942], Seite 5127, mit [?] = 0, 10 (in 0,5 n NaCl) und [α]20D= -38,4¯ (c = 1 in 0,5 n NaCl) werden auf dem Dampfbad in 60RaumteilenFormamid unter Erwärmen gelost und mit einer Losung von 50 Gewichtstelin Pyridinium-N-sulfo trioxyd in 50 Raumteilen Formamid versetzt und 1 Stunde auf 80¯ C erwÏrmt.
Nach Stehen über Nacht wird, wie beschrieben, aufgearbeitet und 12, 8 Gewichtsteile eines Laevan polyschwefelsÏureesters@ mit 19 % : S erhalten.
0, 025 (in 5 n NaCl), [α]20D = -14,6¯ (c = 2 in 0, 5 n NaCl).
Beispiei 9
10 Gewichtsteile Pektin werden unter kräftigem Rühren in 300 Raumteilen Formamid ssuspendiert, 3 Stunden auf 80¯ C erhitzt, 50'GewichtsteilePyridiinium-'N-sulfotrioxyd eingetragen und noch 2'Stunden auf dem Dampfbad d belassen. Nach dem Aufarbeiten der Sulfierlosung gemäss Beispiell erhält man 11, 5 Gewichtsteile Pektinpolyschwefel- sÏureester mit einem S -Gehalt von 12, 9 /a.
[?] = 1, 05 (in 0, 5 n NaCl), [a] 20D = + 170,5¯ (c = 1 in 0,5 n NaCl).
Process for the production of glycan polysulfuric acid esters
The present invention relates to a process for the production of glycan polysulfuric acid esters. These have anticoagulant properties and can be used as medicaments in the form of their alkali salts.
According to the present invention, glycan polysulfuric acid esters are prepared by letting pyridinium-N-sulphotrioxide act on a glycan with heating, using formamide as the solvent.
For the new process, glycans (that is to say polysaccharides) are used as starting compounds; these can either as such or in the form of their salts (for example alkali salts of polyuronic acids, such as pectic acid, alginic acid and the like, or salts of polyamino nuclei, for example chitosan formate, acetate, hydrochloride and the like) can be used.
The glycans can also depending on the polymer. The degree of ion that the end product is supposed to have must be subjected to hydrolytic, thermal or oxidative partial degradation by methods known per se prior to sulphonation.
According to the present invention, the starting materials are dissolved in formamide, and they can either be dissolved together or individually with subsequent combination of the two solutions. The reaction mixture is heated to accelerate the course of the reaction; the temperature is best between 30 and 110 ° C. lten. In the process, the hydroxyl groups of the glycans are sulfated; the degree of sulphonation and there. the sulfur content of the process products depends on the selected reaction conditions, in particular on the amount of pyridinium N-sulfotrioxide used, and can vary widely
Limits can be varied.
If that as
Glycan-free starting compound
Contains amino groups, such as chitosan, for example, a for also occurs in the implementation. mylation of the free amino groups.
The work-up of the polysulfuric acid esters produced in this way can be carried out on the basis of known methods, for
For example, by precipitating the polysulfuric acid esters from the reaction mixture with a precipitant which is miscible with water, for example methanol, and converting them to their sodium salts and this. Cleansing salt by falling around or over a sparingly soluble alkaloid.
To achieve a desired average degree of polymerization, the process products can optionally have a hydrolytic, thermal or oxidativeii
Degradation by methods known per se; If desired, the products can be standardized in terms of the degree of polymerization in a manner known per se by fractionation, for example fractional precipitation or solution. If desired, such a fractionation, like the partial degradation, can also be carried out before the sulphonation.
example 1
Chitosan, made from chitin (South African Pro'ducts Limited, Cape Town), produced according to the information from Löwy (Biochem Z. Volume 23 [1910], page 47), is dissolved in dilute formic acid and precipitated with acetone while stirring, ground and dried. [?] = 0.8 (in 0.5N NaCl), [α] 20D = -24.2¯ (c = 0.5 in 0.5N NaCl).
[The viscosity number [?] (Intrinsic viscosity) is, as in all other examples, defined by the following equation: [?] = Lim? Spec / c? where g spec == --- "=, .- l should mean.
?
L = viscosity of the solution 210 = viscosity of the solvent c = concentration in g / 100cm3.
The limit value [?] Is determined graphically from different concentrations by, for example,? spec / e against e.
The viscosity measurements are made with. Ostwald viscometers run at 25 C.]
240 parts by weight of the chitosan formate produced in this way are dissolved in 2400 parts by volume of water with stirring, the solution is heated to 70 ° C. in a thermostat, 48 parts by weight of 30% perhydrogen are added and the mixture is stirred at this temperature for 3 hours evaporated in a vacuum to 1200 parts by volume and precipitated with 7000 parts by volume acetone.
After drying and grinding, 230 parts by weight of degraded chitosan formate are obtained with [?] = 0.23 (in 0.5 N NaCl), [α] 20D = -19.4¯ (c = 1 in 0.5 N NaCl ).
100 parts by weight of this chitosan formate and 500 parts by weight of pyridinium-N-sulfotrioxide are dissolved with 750 parts by volume of formamide, kept on the steam bath for 3 hours and then left to stand overnight at room temperature. The sulphonation solution is then precipitated with methanol, taken up in water and adjusted to pH 9 with sodium hydroxide solution. After repeated precipitation, the crude sodium salt is taken up in water and the sulfuric acid ester is precipitated and washed at pn5 with stirring and cooling with ice water using narcotine hydrochloride.
The narcotine salt is then suspended in soda, the chitosan polysulfuric acid ester is dissolved as a sodium salt by prolonged stirring and then separated off after neutralization with acetic acid using methanol. After repeated reprecipitation, a chitosan polysulfuric acid ester is obtained with an Sa content of 12.5%, formyl 7.6%, N3.9%, [α] 20D = -19¯ (c = 1 in 0.5N NaCl), [?] = 0.063, (in 0.5N NaCl).
Example 2
10 parts by weight of chondroitin sulfuric acid [(?) = 0.35 (in 0.5 n NaCl), (a) = -27 (c = 1 in 0.5 n NaCl), made from traces] and 20 parts by weight of pyridinium N-sulphotrioxide is dissolved with 50 parts by volume of formamide on the steam bath and left to stand for 2 hours.
After the work-up described in example i, but without precipitation of narcotin salt, 10 parts by weight of chondroitinsehwefelsä are obtained. ure polysulfuric acid esters with an S content of 11.08%, [] = 0.205 (in 0.5 n NaCl), [a] ″ = - 140 (c = 2 in 0.5 n NaCl).
Example 3 5 parts by weight of inulin (Alant Starch, Fischer Scientific Co., Pittsburgh, USA) and 20 parts by weight of pyridinium-N-sulphotrioxide are dissolved in 50 parts by volume of formamide, heated for 21/4 hours at 60 ° C. and then according to the example 1, but without precipitation of narcotine salt. The inulin polysulfuric acid ester obtained (11 parts by weight) contains 15.5% S.
Example 4
3 parts by weight of dextran (evaporation residue from a commercially available infusion solution Macrodex (registered trademark) Pharmacia Stockholm, [?] = 0.19 (in 0.5N NaCl), [α] 20D = + 174¯ (c = 2 in 0.5 n NaCl) are dissolved in 30 parts by weight of formamide with heating and a solution of 15 parts by weight of pyridinium-N-sulfotrioxide in 30 parts by weight of formamide is added. This solution is heated to 85 ° C. for 4 hours and left to stand overnight at room temperature.
The usual work-up and purification using the narcotine salt according to Example 1 gives 4.2 parts by weight of dextran polysulfuric acid ester with 15.3% S, [?] = 0.20 (in 0.5 N NaCl), [, a] 20 = 2 in 0, 5nNaCl).
Example 5
10 parts by weight of carboxycellulose (cotton wool from Tennessee Eastman Corporation, USA.) Are dissolved in 100 parts by volume of formamide by heating on the steam bath, 50 parts by weight of pyridinium-N-sulfotrioxide are added and the mixture is heated to 85 ° C. for 2 hours.
Working up according to Example 1 gives 4 parts by weight of carboxycellulose polysulfuric acid ester with 7.2% S, [?] = 0.125 (in 0.5 N NaCl).
Example 6
10 parts by weight of potato starch are dissolved in 200 parts by volume of formamide on the steam bath. A thick gel results. With 50 parts by weight of pyridinium-N-sulfotrioxide added, the gel liquefies and a clear solution results. After two hours of warming at 80 ° C., the mixture is left to stand overnight at room temperature and then up. Processing according to Example 1 11 parts by weight of starch polysulfuric acid ester with an S content of 13.6% were obtained. [α] 20D = +114 (e = 1 in 0.5N NaCl), [?] = 0.26 (in 0.5N NaCl).
Example 7
10 parts by weight of commercially available sodium alginate are suspended in 200 parts by volume of formamide, a partially dissolved swollen mass being formed. A solution at 80 ° C. of 50 parts by weight of pyridinium-N-sulfotrioxide in 100 parts by volume of formamide is poured into this suspension, the sulphonation mixture dissolving.
After two hours of heating at 85 ° C., the mixture is left to stand at room temperature overnight and, as described in Example 1, worked up. Yield: 8 parts by weight. hurry Al. gic acid polysulfuric acid ester. S content = 10.7%, [α] 20D = -93.7¯ (c = 1 in 0.5N NaCl) [?] = 1.0 (in Oj5 5N NaCl).
Example 8 10 parts by weight of Laevan (fraction of a preparation subtly obtained from cane sugar with the help of Bac., Cf. J. Aschner et al. Nature, Volume 149 [1942], page 5127, with [?] = 0.1 (in 0, 5N NaCl) and [α] 20D = -38.4¯ (c = 1 in 0.5N NaCl) are dissolved on the steam bath in 60 parts of the volume of formamide with heating and treated with a solution of 50 parts by weight of pyridinium-N-sulfo trioxide in 50 parts by volume of formamide are added and the mixture is heated to 80¯ C for 1 hour.
After standing overnight, as described, worked up and 12.8 parts by weight of a Laevan polysulfuric acid ester @ containing 19%: S are obtained.
0.025 (in 5N NaCl), [α] 20D = -14.6¯ (c = 2 in 0.5N NaCl).
Example 9
10 parts by weight of pectin are suspended in 300 parts by volume of formamide with vigorous stirring, heated to 80 ° C for 3 hours, 50 parts by weight of pyridiinium-N-sulfotrioxide are added and left on the steam bath for a further 2 hours. After working up the sulfonation solution according to example, 11.5 parts by weight of pectin polysulfuric acid ester with an S content of 12.9 / a are obtained.
[?] = 1.05 (in 0.5N NaCl), [a] 20D = + 170.5¯ (c = 1 in 0.5N NaCl).