Verfahren zur Herstellung einer bakteriostatisch bis baktericid wirkenden Verbindung der Ascorbinsäure
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines bakteriostatischen bis baktericiden Wirkstoffes, der bereits in geringen Dosen angewandt hohe baktericide Wirkungen aufweisen kann, ohne, im Gegensatz zu ähnlichen bekannten Wirkstoffen, im Körper schädliche Nebenerscheinungen hervorzurufen.
Es ist an sich bekannt, dass Ascorbinsäure als Vitamin C günstige Wirkungen auf den menschlichen oder tierischen Körper ausübt und bei Zufuhr grosser Mengen in gewissem Grad auch geeignet ist, die Entzündungsbereitschaft herabzusetzen. Allerdings ist das Vitamin C ausserordentlich empfindlich und unterliegt von den bekannteren Vitaminen am leichtesten der Zerstörung. Das gilt sowohl für die Einflüsse, die der Organismus auf die Ascorbinsäure ausübt, wie auch für äussere Einflüsse wie z. B. chemische Angriffe durch Sauerstoff oder erhöhte Temperatur.
Die vorliegende Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, dass es möglich ist, die Ascorbinsäure nicht nur gegen äussere chemische oder physikalische Einflüsse, sondern auch gegenüber einem vorzeitigen Abbau im Organismus zu stabilisieren.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass Ascorbinsäure oder ein Alkalisalz derselben mit einer, in menschlichem oder tierischem Protein vorkommenden, schwefelhaltigen Aminocarbonsäure oder einem Salz derselben mit einer Mineralsäure in Gegenwart eines inerten Lösungsoder Verteilungsmittels bei erhöhter Temperatur zur Reaktion gebracht wird, wobei ein Salz, insbesondere ein Komplexsalz, der Ascorbinsäure mit der schwefelhaltigen Aminocarbonsäure entsteht. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass die Umsetzungsprodukte der Ascorbinsäure mit Aminosäuren im Körper nicht einem so schnellen und starken Abbau unterliegen wie die Ascorbinsäure allein, sondern vielmehr auf Grund ihrer erhöhten Beständigkeit ihre Wirkung dort ausüben können, wo sie vom Körper zur Verhütung von Schäden oder zur Bekämpfung von Krankheiten gebraucht werden.
Ebensowenig war auch vorauszusehen, dass, wie im Tierversuch bewiesen wurde, bereits die Zuführung kleiner Mengen, z. B. von 0,03 bis 1 mg pro Maus, dieser Umsetzungsprodukte von Ascorbinsäure mit Aminosäuren genügen würde, um therapeutische Wirkungen zu entfalten, die die der bekannten baktericid wirkenden Heilmittel, wie beispielsweise Sulfonamide oder Antibiotika, etwa erreichen oder ihnen sogar weit überlegen sind. Es handelt sich also hier um eine ausgesprochen potenzierte Wirkung, wie sie mit gleichzeitigen oder aufeinanderfolgenden Gaben der Komponenten ebensowenig erreicht werden kann, wie etwa mit der Applizierung blosser Gemische. Als besonderer Vorteil ist jedoch hervorzuheben, dass die Anwendung der erfindungsgemäss hergestellten Umsetzungsprodukte praktisch keine schädlichen Nebenwirkungen, wie z. B.
Blutschädigungen, Schädigung der Darmflora, allergische Erscheinungen oder Dermatiden, nach sich zieht. In nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlägen wurde gezeigt, dass die bakteriostatische bis baktericide Wirkung der Ascorbinsäure oder ihrer Salze im Organismus erhalten und erheblich gesteigert werden kann, wenn man sie mit natürlich vorkommenden Aminocarbonsäuren unter Bedingungen umsetzt, die eine Veresterung der Komponenten herbeiführt.
Bei der Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird bei erhöhten Temperaturen, z. B. bei solchen zwischen 30 und 1300, insbesondere bei 35 bis 80o, gearbeitet. Man kann die Reaktionskomponenten, die im allgemeinen wasserlöslich sind, in wässerigem Medium zusammenbringen. Es ist jedoch auch möglich, organische Flüssigkeiten zu benutzen und die eine oder andere Komponente als feinteilige Dispersion zur Anwendung zu bringen. Geht man beispielsweise von Natriumascorbinat aus, so wird zweckmässig in alkoholischer Suspension gearbeitet.
Die Trennung des Reaktionsproduktes vom Reaktionsgemisch kann durch teilweises oder vollständiges Abdampfen der Lösungs- bzw. Dispersionsmittel, gegebenenfalls mit nachfolgender Kristallisation, erfolgen, wobei man die Abscheidung des festen Umsetzungsproduktes besonders durch Ausfällung mit organischen Flüssigkeiten, wie z. B. Äther, Petrol äther, befördern oder vervollständigen kann.
Da die Ascorbinsäure erst nach erfolgter Umsetzung mit der Aminosäure eine erhöhte Stabilität gegen äussere und organische Einflüsse zeigt, ist es vorteilhaft, die Umsetzung unter Ausschluss von Sauerstoff vorzunehmen, indem die Reaktion beispielsweise in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt oder durch das flüssige Reaktionsgemisch Stickstoff hindurchgeleitet wird.
Da beim erfindungsgemässen Verfahren Aminosäuren benutzt werden, die als Eiweissbausteine in menschlichem oder tierischem Protein vorkommen und daher als besonders körperfreundlich angesehen werden können, kann man selbstverständlich auch erwünschte Nebenwirkungen bezüglich des Aminosäurehaushaltes mit der bakteriostatischen oder baktericiden Applikation des Wirkstoffes verbinden.
Besonders hinsichtlich dieser letztgenannten Wirkungen haben sich die beim vorliegenden Verfahren verwendeten Aminosäuren mit einer oder mehreren schwefeltragenden Gruppen im Molekül bewährt.
Möglicherweise kann deren hervorragende Eignung, die vor allem bei Sulfhydrylgruppen enthaltenden Aminosäuren in Erscheinung tritt, darauf zurückzuführen sein, dass durch den Schwefelgehalt der durch das Ferment Ascorbinase hervorgerufene Abbau verhindert oder doch wenigstens verzögert wird.
Von den für das Verfahren der Erfindung in Betracht kommenden schwefelhaltigen Aminosäuren seien beispielsweise genannt Methionin, Acetylmethionin, Äthionin, Cystin, vor allem Cystein sowie Glutathion oder Homocystein. Selbstverständlich kann man auch von Gemischen dieser Aminosäuren ausgehen. Wie schon erwähnt, können diese Säuren als solche für die Reaktion verwendet werden oder auch in Form ihrer Salze mit Mineralsäure.
Das Verhältnis der Aminosäurekomponente zu der Ascorbinsäurekomponente kann in gewissen Grenzen schwanken. Man kann diese Komponenten etwa äquimolekular einsetzen, wird jedoch zweckmässig sich in Molverhältnissen zwischen 2:1 und 1 2 halten.
Beispiel 1
3,15 Teile wasserfreies Cysteinhydrochlorid und 4 Teile Natriumascorbinat werden unter Stickstoffatmosphäre mit 500 Teilen absolutem Alkohol versetzt und 20 Minuten auf 37O erhitzt. Vom nicht Gelösten wird abfiltriert; das Filtrat bleibt über Nacht im Kühlschrank stehen und wird am folgenden Tag im Vakuum auf 75 Teile eingeengt. Von einem ausgefallenen Niederschlag wird abgetrennt und das Filtrat mit 200 Teilen Äther versetzt. Nach kurzem Stehen wird der gebildete Niederschlag abgesaugt und getrocknet.
Beispiel 2
3,15 Teile Cysteinhydrochlorid werden in 3,2 Teilen Wasser gelöst und mit einer Lösung von 3,96 Teilen Natriumascorbinat, in 4,8 Teilen Wasser versetzt.
Dann werden 200 Teile absoluter Alkohol zugefügt und im Wasserstrahlvakuum bei einer Badtemperatur von etwa 40O auf 20 Teile eingeengt. Der Rückstand wird mit 100 Teilen trockenem Äther versetzt. Dann wird der Ansatz in den Eisschrank gestellt und am folgenden Tag von dem gebildeten Niederschlag abgesaugt. Der Niederschlag wird mit wenig Äther gewaschen, gepulvert und getrocknet.
Beispiel 3
3,96 Teile gepulvertes und getrocknetes Natriumascobinat werden mit 3,15 Teilen gepulvertem und getrocknetem Cysteinhydrochlorid und 150 Teilen getrocknetem Chloroform zusammengegeben und 5 Stunden am Rückflusskühler erhitzt. Dann wird das Chloroform abdestilliert, zuletzt unter vermindertem Druck. Der Rückstand wird gepulvert und getrocknet.
Beispiel 4
3,22 g sorgfältig getrocknetes Cysteinhydrochlorid löst man unter Rühren in 400 ml absolutem Sithyl- alkohol. Bei einer Temperatur von 40O gibt man eine Suspension von 3,96 g Natriumascorbinat in 100 ml absolutem Äthylalkohol zu, rührt unter einer Stickstoffatmosphäre 2 ¸ Stunden bei 400 C und lässt über Nacht bei Raumtemperatur stehen. 1,7 g vorwiegend aus Natriumchlorid bestehender Niederschlag werden daraufhin abgesaugt. Das Filtrat engt man bei schwachem Vakuum und einer Badtemperatur von nicht über 400 unter Durchleiten von Stickstoff bis zu einem Volumen von etwa 130 ml ein, wobei sich die Lösung zu trüben beginnt, gibt 260 ml trockenen Äther zu und lässt 10 Stunden bei Kühlschranktemperatur stehen.
Der so erhaltene weisse, amorphe Niederschlag beträgt etwa 1,6 g, ist leicht löslich in Wasser und wenig löslich in den meisten organischen Lösungsmitteln. Aus der analytischen Untersuchung resultiert ein geringer, schwer abtrennbarer Gehalt an Natriumchlorid und als Hauptprodukt ein Salz aus den beiden Ausgangskomponenten Ascorbinsäure und Cystein. Das Ultraviolettspektrum der gewonnenen Substanz zeigt ein scharfes Maximum bei 245 m,u.
Process for the production of a bacteriostatic to bactericidal compound of ascorbic acid
The present invention relates to a process for the production of a bacteriostatic to bactericidal active ingredient which, even when used in low doses, can have high bactericidal effects without, in contrast to similar known active ingredients, causing harmful side effects in the body.
It is known per se that ascorbic acid, as vitamin C, has beneficial effects on the human or animal body and, when given in large quantities, is also suitable to a certain extent to reduce the propensity for inflammation. However, vitamin C is extremely sensitive and of the better-known vitamins is the easiest to destroy. This applies both to the influences that the organism exerts on the ascorbic acid as well as to external influences such as e.g. B. chemical attacks by oxygen or increased temperature.
The present invention is based on the knowledge that it is possible to stabilize the ascorbic acid not only against external chemical or physical influences, but also against premature degradation in the organism.
The process according to the invention is characterized in that ascorbic acid or an alkali salt thereof is reacted with a sulfur-containing aminocarboxylic acid occurring in human or animal protein or a salt thereof with a mineral acid in the presence of an inert solvent or distribution agent at elevated temperature, a salt, in particular a complex salt that is formed from ascorbic acid with the sulfur-containing aminocarboxylic acid. Surprisingly, it has been shown that the reaction products of ascorbic acid with amino acids in the body are not subject to such rapid and severe degradation as ascorbic acid alone, but rather, due to their increased resistance, can exert their effect where they are used by the body to prevent damage or Fight against disease are needed.
Neither could it be foreseen that, as has been proven in animal experiments, even the addition of small amounts, e.g. B. from 0.03 to 1 mg per mouse, this reaction products of ascorbic acid with amino acids would be sufficient to develop therapeutic effects that reach or are even far superior to those of the known bactericidal remedies such as sulfonamides or antibiotics, for example. It is therefore a matter of a markedly potentiated effect, which can no more be achieved with simultaneous or successive administration of the components, such as with the application of mere mixtures. However, it should be emphasized as a particular advantage that the use of the reaction products prepared according to the invention has virtually no harmful side effects, such as B.
Blood damage, damage to the intestinal flora, allergic symptoms or dermatids. In proposals not belonging to the state of the art, it was shown that the bacteriostatic to bactericidal effect of ascorbic acid or its salts in the organism can be preserved and significantly increased if it is reacted with naturally occurring aminocarboxylic acids under conditions which bring about an esterification of the components.
When carrying out the process according to the invention, at elevated temperatures, e.g. B. with those between 30 and 1300, especially 35 to 80o worked. The reaction components, which are generally water-soluble, can be brought together in an aqueous medium. However, it is also possible to use organic liquids and to apply one or the other component as a finely divided dispersion. If, for example, sodium ascorbinate is used as the starting point, it is expedient to work in an alcoholic suspension.
The reaction product can be separated from the reaction mixture by partial or complete evaporation of the solvent or dispersion medium, optionally with subsequent crystallization, the solid reaction product being separated out, particularly by precipitation with organic liquids, such as. B. ether, petrol ether, can convey or complete.
Since the ascorbic acid shows increased stability against external and organic influences only after the reaction with the amino acid has taken place, it is advantageous to carry out the reaction in the absence of oxygen, for example by carrying out the reaction in a nitrogen atmosphere or by passing nitrogen through the liquid reaction mixture.
Since amino acids are used in the process according to the invention which occur as protein building blocks in human or animal protein and can therefore be regarded as particularly body-friendly, one can of course also combine desired side effects with regard to the amino acid balance with the bacteriostatic or bactericidal application of the active ingredient.
The amino acids used in the present process with one or more sulfur-bearing groups in the molecule have proven themselves particularly with regard to these last-mentioned effects.
Their excellent suitability, which is particularly evident in the case of amino acids containing sulfhydryl groups, may be due to the fact that the sulfur content prevents or at least retards the degradation caused by the ascorbinase ferment.
Examples of the sulfur-containing amino acids which can be used for the process of the invention are methionine, acetylmethionine, ethionine, cystine, especially cysteine, and glutathione or homocysteine. Of course, you can also start from mixtures of these amino acids. As already mentioned, these acids can be used as such for the reaction or in the form of their salts with mineral acids.
The ratio of the amino acid component to the ascorbic acid component can vary within certain limits. These components can be used approximately equimolecularly, but it is advisable to keep them in molar ratios between 2: 1 and 12.
example 1
3.15 parts of anhydrous cysteine hydrochloride and 4 parts of sodium ascorbinate are mixed with 500 parts of absolute alcohol under a nitrogen atmosphere and the mixture is heated to 37O for 20 minutes. What is not dissolved is filtered off; the filtrate remains in the refrigerator overnight and is concentrated to 75 parts in vacuo the following day. A precipitate is separated off and 200 parts of ether are added to the filtrate. After standing for a short time, the precipitate formed is filtered off with suction and dried.
Example 2
3.15 parts of cysteine hydrochloride are dissolved in 3.2 parts of water, and a solution of 3.96 parts of sodium ascorbate in 4.8 parts of water is added.
200 parts of absolute alcohol are then added and the mixture is concentrated to 20 parts in a water-jet vacuum at a bath temperature of about 40O. 100 parts of dry ether are added to the residue. The batch is then placed in the refrigerator and the precipitate formed is suctioned off the following day. The precipitate is washed with a little ether, powdered and dried.
Example 3
3.96 parts of powdered and dried sodium ascobinate are combined with 3.15 parts of powdered and dried cysteine hydrochloride and 150 parts of dried chloroform and heated under the reflux condenser for 5 hours. The chloroform is then distilled off, finally under reduced pressure. The residue is powdered and dried.
Example 4
3.22 g of carefully dried cysteine hydrochloride are dissolved in 400 ml of absolute sithyl alcohol with stirring. At a temperature of 40O, a suspension of 3.96 g of sodium ascorbinate in 100 ml of absolute ethyl alcohol is added, the mixture is stirred under a nitrogen atmosphere for 2½ hours at 400 ° C. and left to stand overnight at room temperature. 1.7 g predominantly consisting of sodium chloride precipitate are then suctioned off. The filtrate is concentrated under a weak vacuum and a bath temperature of not more than 400 while passing nitrogen through to a volume of about 130 ml, whereupon the solution begins to become cloudy, 260 ml of dry ether are added and the mixture is left to stand for 10 hours at refrigerator temperature.
The white, amorphous precipitate obtained in this way is about 1.6 g, is easily soluble in water and sparingly soluble in most organic solvents. The analytical investigation shows a low, difficult to separate content of sodium chloride and the main product is a salt made from the two starting components ascorbic acid and cysteine. The ultraviolet spectrum of the substance obtained shows a sharp maximum at 245 m, u.