Verfahren zur Herstellung von therapeutisch verwendbaren Eisenpräparaten
Gegenstand dieser Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von nichtionischen Eisen(III)hydroxyd-Polyisomaltose-Komplexen, die zur parenteralen Verabreichung geeignet sind.
Die Therapie von Eisenmangel-Anämien mit kolloidalen Eisenpräparaten erfreut sich grosser Beliebtheit. Derartige kolloidale Eisenpräparate sind schon seit Jahrzehnten (vergleiche Ribereau-Gayon, J., Compt. rend. 196/1933/1689) bekannt. Sie sind z. B. in niedrigen Konzentrationen im sogenannten linden Wein gefunden worden. Für therapeutische Zwecke werden sie nach mehreren Methoden hergestellt. Beispielsweise, indem man unter Erwärmen ein durch seine Grundviskosität festgelegtes wasserlösliches Dextran in einer Lösung oder Suspension eines Eisensalzes löst und mit Alkali im Überschuss versetzt, oder das Dextran in Alkali löst und dann die Eisenverbindung in Lösung oder Suspension beifügt. Das zur Herstellung solcher Eisen-Dextran-Komplexe verwendete teilweise depolymerisierte Dextran wird gewonnen, indem man Rohdextran in an sich bekannter Weise, z.
B. mit verdünnter Mineralsäure, abbaut und aus der wässrigen Reaktionslösung die gewünschten Dextranfraktionen mit wassermischbaren organischen Flüssigkeiten, wie Alkoholen oder Aceton, ausfällt und isoliert. Fraktionen dieser Art mit Grundviskositäten bei 250 von 0,025 bis 0,25 als Ausgangsmaterial werden für den Zweck des Verfahrens nach dem deutschen Patent Nr. 938502 als brauchbar bezeichnet.
Im Gegensatz zu diesem zweistufigen Verfahren, in welchem ein durch seine Grundviskosität genau definiertes Dextran verwendet wird, ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung von therapeutisch verwendbaren Eisen-Polyisomaltosat-Komplexen aus Rohdextran mit beliebiger Teilchengrösse, insbesondere entsprechend einer Grundviskosität bei 250 zwischen 0,25 und 0,75 bekannt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man in einem einzigen Arbeitsgang die Lösung oder Suspension des Rohdextrans zusammen mit einer sauren Lösung eines Eisen (III)-salzes erhitzt, wonach die Grundviskosität bei 250 höchstens 0,1 beträgt.
Dieses Reaktionsgemisch wird anschliessend mit Alkali behandelt und der gebildete Eisenhydroxyd-Komplex in an sich bekannter Weise isoliert bzw. gereinigt (österreichisches Patent Nr. 204180).
Ein weiteres Verfahren setzt die Lösung eines wasserlöslichen Dextrans zusammen mit einer Lösung oder Suspension von zweiwertigen Eisenverbindungen und Alkali im Überschuss um, wobei sich ein Eisen(II)hydroxyd-Polyisomaltose-Komplex bildet, welcher durch Oxydation in den Eisen(III)-hydroxyd-Polyiso- maltose-Komplex übergeführt wird (österreichisches Patent Nr. 208003).
Es ist ferner ein Verfahren bekannt, nach welchem unter Erhitzen einer wässrigen Dextranlösung und eines wasserlöslichen Eisensalzes ein fällbarer Eisen Dextran-Komplex resultiert, aus welchem nach Fällen und Wiederauflösen in Wasser bei pH 2,3 durch Erhitzen unter Druck unter partieller Depolymerisation und anschliessend durch Verkochen in alkalischer Lösung unter Druck das gewünschte Produkt hergestellt wird (US-Patent Nr. 2 885 393).
Eisen-Dextran-Komplexe, die nach den bekannten Methoden hergestellt worden sind, enthalten - wie wir fanden - bis etwa 17 /o Eisen, im allgemeinen durch schnittlich 16 bis 23 /o Fe, und sind dadurch charakterisiert, dass das Verhältnis von Anhydroglucose Einheit (C6HtoOs) des Dextrans zum Eisen 1:1 beträgt. Versuche, das Verhältnis Anhydroglucose im Dextran zu Eisen zu erhöhen, blieben bis anhin erfolglos.
Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung lässt sich jedoch ein parenteral injizierbarer Eisen(III) hydroxyd-Polyisomaltose-Komplex herstellen, der bei entsprechendem Mengenverhältnis der Ausgangsmaterialien nach Reinigung durch fraktioniertes Fällen, etwa 33 Gew;o/cr Eisen enthalten und beispielsweise ein Verhältnis von 2 Mol Eisen pro Anhydroglucose-Einheit der Polyisomaltose aufweist. Ein solcher 2:1 Komplex weist gegenüber dem bekannten 1: l-Komplex auch eine andere magnetische Suszeptibilität auf.
Eisenhydroxyd-Polyisomaltose-Komplexe, welche gemäss vorliegendem Verfahren hergestellt werden, ergeben wässrige Lösungen mit heterogener Molekulargewichtsverteilung, überraschend niedriger Toxizität, besseren pharmakologischen Eigenschaften und höherer therapeutischer Wirksamkeit als die bis anhin bekannten Eisen-Dextran-Komplexe.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung dieser nichtionischen Eisen(III)-hydroxyd-Polyiso- maltose-Komplexe erfolgt durch Behandlung einer Lösung oder Suspension eines Dextrans mit einer Grenzviskosität bei 25o bis 0,75 und ist dadurch gekennzeichnet, dass man die Lösung oder Suspension des Dextr.
ans zunächst mit einer Lösung eines sauren Eisen(III)-Salzes erhitzt, bis die Grenzviskosität höchstens 0,1 bei 250 beträgt, sodann diesem Gemisch bei Raumtemperatur ein Alkalicarbonat zugibt, bis die Reaktionslösung einen pH-Wert von etwa 2,6 aufweist, anschliessend mit wässrigem Alkalihydroxyd versetzt, bis sich eine Suspension gebildet hat, diese Suspension durch Erhitzen in Lösung bringt, die entstandene Lösung neutralisiert und den gebildeten Eisen(III)-hydroxyd-Polyisomaltose-Komplex isoliert.
Das nach dem erfindungsgemässen Verfahren er hältliche Produkt ist ein Komplex, bestehend aus vorzugsweise y-Eisenoxyd-hydroxyd (;-FeOOH),, und Polyisomaltose. Unter Polyisomaltose versteht man ein Glucan bzw. ein Polydisaccharid, welches aus Glucoseeinheiten (CGH1oO5) l, aufgebaut ist. In Analogie zur Nomenklatur in Chemical Abstracts (z. B. polyhexosan e glucosan (glucan) + dextran e polyisomaltose) wird der Komplex als Eisen(III)-hydroxyd- Polyisomaltose bezeichnet. Während Polyisomaltose ein Abbauprodukt des Dextrans bezeichnet, versteht man unter Dextran einen hochpolymeren Stoff aus Glucoseeinheiten, die ebenfalls vorwiegend in 1,6 Bindung verknüpft sind.
Der mittlere Molekulargewichtsbereich des als Ausgangsmaterial verwendeten, teilweise depolymerisierten Dextrans wird auf Grund der Grenzviskosität (intrinsic viscosity) ausgewählt.
In Übereinstimmung mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird eine Lösung oder Suspension von vorwiegend 1 ,6-Glucose-Bindungen enthaltendem Dextran mit einer Lösung einer sauren Eisen(III)-verbindung gemischt. Während es vorteilhaft ist, als Ausgangsmaterial ein Dextran entsprechend einer maximalen Grenzviskosität von 0,1 bei 25O zu verwenden, können auch Dextrane mit Grenzviskositäten bei 250 bis 0,75 eingesetzt werden, wobei die Lösung oder Suspension aus Eisenverbindung und Dextran so lange erhitzt wird, bis die Grenzviskosität höchstens 0,1 bei 250 beträgt. Der Herstellungsprozess wird dann ohne Isolierung des depolymerisierten Produktes fortgesetzt.
Durch Zusatz einer Alkalicarbonatlösung bei Raumtemperatur bis zu einem pH-Wert der Reaktionslösung von etwa 2,6 unter energischem Turbinieren enthält man über die Zwischenstufe FeOX bzw.
Fe204X, wobei z. B. X = Cl bedeuten kann, mit dem Polyisomaltoseanteil einen durch Fällung, beispielsweise mit Methanol oder Aceton, isolierbaren Komplex. Während der Zugabe der Alkalicarbonatlösung geht die Farbe der Reaktionslösung von Ocker nach Braunrot über. Nach Beendigung der CO2-Entwick- lung im Reaktionsgut wird so viel Alkalihydroxyd zur Lösung gegeben, bis die entstandene Suspension stark alkalisch reagiert. Anschliessend wird das Reaktionsgemisch erhitzt, bis sämtliche Eisenhydroxydanteile durch Komplexbildung mit der Polyisomaltose gelöst sind. Es wird angenommen, dass unter den beschriebenen Reaktionsbedingungen vorzugsweise ein poly meres y-Eisenhydroxyd (y-FeOOH) n entsteht, welches sich zur Komplexbildung mit polymeren Kohlenhydraten besonders gut eignet.
Demgegenüber bildet sich bei der Reaktion von Polyisomaltose mit Eisensalzen und Alkalihydroxyd, das heisst bei einem Reaktionsprozess ohne die Bildung des Zwischenproduktes mit Sodalösung bei Raumtemperatur im sauren Medium oder bei Bildung eines Zwischenproduktes mit Sodalösung bei erhöhter Temperatur, ein Gemisch aus ungefähr gleichen Anteilen an y- und a-Eisenoxydhydroxyd. Die a-Eisenoxyd-hydroxyd-Form soll cyclisch sein; sie eignet sich nicht zur Bildung von Komplexen mit polymeren Kohlehydraten, was daraus hervorgeht, dass sie in der Reaktionsmischung als nicht reagiertes Eisenoxydhydroxyd verbleibt und durch Zentrifugieren von der Lösung des Eisenhydroxyd-Polyisomaltose-Komplexes abgetrennt werden muss.
Die nach vorstehendem Verfahren erhältlichen Eisenhydroxyd-Polyisomaltose Komplexe, gekennzeichnet durch das Verhältnis von 2 Mol Eisen pro Anhydroglucoseeinheit der Polyisomaltose, werden als neu betrachtet.
Die alkalische Lösung des Eisenhydroxyd-Polyisomaltose-Komplexes kann vor der Reinigung und Isolierung durch Zugabe eines festen, flüssigen oder gasförmigen sauren Stoffes, z. B. eines Kationenaustauschers in der H-Form, Schwefelsäure oder Chlorwasserstoffsäure, neutralisiert werden. Um unerwünscht hohe Elektrolytkonzentrationen in der Lösung zu beseitigen, kann zusätzlich zum Kationenaustauscher noch ein Anionenaustauscher in OH Form zugegeben oder die Lösung gegen Wasser dialysiert werden. Als Eisensalze können wasserlösliche Salze, wie Eisenchlorid, -nitrat, -acetat, -sulfat und andere chemische Äquivalente eingesetzt werden.
Geeignete Alkalihydroxyde sind z. B. Alkalimetallhydroxyde, Ammoniumhydroxyd und ähnliche Verbindungen. Geeignete Alkalicarbonate sind z. B.
Natrium- und Kaliumcarbonate und -hydrogencarbonate. Es ist klar, dass jedes wasserlösliche Alkali hydroxyd und Alkalicarbonat im erfindungsgemässen Verfahren eingesetzt werden kann; die Wahl wird jeweils nur durch die Ökonomie des Verfahrens diktiert.
Gut wasserlösliche Festpräparate werden aus den Lösungen der Eisenkomplexe durch irgendeinen der bekannten Prozesse, wie beispielsweise Eindampfen der neutralen Lösung unter vermindertem Druck, oder durch Fällung mit einem wassermischbaren organischen Lösungsmittel, wie z. B. Methanol, Äthanol oder Aceton, erhalten.
Beispiel
Eine Mischung aus 50 g Polyisomaltose, entsprechend einer Grenzviskosität von 0,30 bei 250, 412 ml Wasser, 80 ml einer 30 Gew. 9/o FeCl3 6H2O enthaltenden wässrigen Lösung und 8,32 ml 37 0/obiger HCI werden unter Rückfluss erhitzt, bis die Grenzviskosität 0,06 bei 25" betrug. Zu der auf Raumtemperatur abgekühlten Lösung wurde Na2 CO3 gegeben, bis der pH-Wert etwa 2,6 erreichte. Nach Beendigung der CO2-Entwicklung wurden 45 ml 10n NaOH zugegeben.
Die Reaktionsmischung wurde während 30 Minuten zum Sieden erhitzt, anschliessend abgekühlt und der pH-Wert mit 90 ml eines stark sauren Kationen austauscherharzes und 20 ml alkalischem Anionenaustauscher auf 6,2 eingestellt. Die eingestellte Lösung wurde von den Austauscherharzen abfiltriert und mit 960/aigem Äthanol in einem Verhältnis entsprechend 1 Volumteil Lösung zu 2,5 Volumteilen Alkohol gemischt. Der Niederschlag wurde nach dem Dekantieren im Vakuum getrocknet. Der analytisch reine Eisenhydroxyd-Polyisomaltose-Komplex enthielt 33,4 O/c Eisen. Die Substanz wurde zu einer wässrigen, 5 bis 10 ovo Fe enthaltenden, sterilen, blutisotonischen Lösung verarbeitet.
Der Eisenhydroxyd-Polyisomaltose-Komplex wurde durch fraktioniertes Fällen aus wässriger Lösung mit Methanol bis zu einem konstanten Eisengehalt gereinigt, getrocknet und analysiert.
Process for the production of therapeutically useful iron preparations
This invention relates to a process for the preparation of nonionic iron (III) hydroxide-polyisomaltose complexes which are suitable for parenteral administration.
The therapy of iron deficiency anemia with colloidal iron preparations is very popular. Such colloidal iron preparations have been known for decades (compare Ribereau-Gayon, J., Compt. Rend. 196/1933/1689). You are e.g. B. found in low concentrations in so-called linden wine. For therapeutic purposes, they are made by several methods. For example, by dissolving a water-soluble dextran determined by its basic viscosity in a solution or suspension of an iron salt and adding an excess of alkali while heating, or by dissolving the dextran in alkali and then adding the iron compound in solution or suspension. The partially depolymerized dextran used to produce such iron-dextran complexes is obtained by adding raw dextran in a manner known per se, e.g.
B. with dilute mineral acid, and the desired dextran fractions with water-miscible organic liquids, such as alcohols or acetone, are precipitated and isolated from the aqueous reaction solution. Fractions of this type with basic viscosities at 250 from 0.025 to 0.25 as starting material are designated as being useful for the purpose of the process according to German Patent No. 938502.
In contrast to this two-stage process, in which a dextran precisely defined by its basic viscosity is used, there is another process for the production of therapeutically usable iron-polyisomaltosate complexes from raw dextran with any particle size, in particular corresponding to a basic viscosity of 250 between 0.25 and 0.75 known, which is characterized in that the solution or suspension of the raw dextran is heated together with an acidic solution of an iron (III) salt in a single operation, after which the basic viscosity at 250 is at most 0.1.
This reaction mixture is then treated with alkali and the iron hydroxide complex formed is isolated or purified in a manner known per se (Austrian patent no. 204180).
Another method uses the solution of a water-soluble dextran together with a solution or suspension of divalent iron compounds and alkali in excess, whereby an iron (II) hydroxide-polyisomaltose complex is formed, which is converted into iron (III) hydroxide by oxidation. Polyisomaltose complex is transferred (Austrian patent No. 208003).
A process is also known, according to which, by heating an aqueous dextran solution and a water-soluble iron salt, a precipitable iron dextran complex results, from which, after precipitation and redissolution in water at pH 2.3, by heating under pressure with partial depolymerization and then by boiling the desired product is prepared in alkaline solution under pressure (US Pat. No. 2,885,393).
Iron-dextran complexes, which have been prepared according to the known methods, contain - as we found - up to about 17 / o iron, generally on average 16 to 23 / o Fe, and are characterized by the fact that the ratio of anhydroglucose units (C6HtoOs) of dextran to iron is 1: 1. Attempts to increase the ratio of anhydroglucose in dextran to iron have so far been unsuccessful.
According to the process of the present invention, however, a parenterally injectable iron (III) hydroxide-polyisomaltose complex can be produced which, with a corresponding proportion of the starting materials after purification by fractional precipitation, contains about 33% by weight / cm iron and, for example, a ratio of 2 Has moles of iron per anhydroglucose unit of polyisomaltose. Such a 2: 1 complex also has a different magnetic susceptibility than the known 1: 1 complex.
Iron hydroxide-polyisomaltose complexes, which are produced according to the present process, result in aqueous solutions with a heterogeneous molecular weight distribution, surprisingly low toxicity, better pharmacological properties and higher therapeutic effectiveness than the iron-dextran complexes known up to now.
The inventive method for the preparation of these nonionic iron (III) -hydroxyd-polyisomaltose complexes takes place by treating a solution or suspension of a dextran with an intrinsic viscosity of 25o to 0.75 and is characterized in that the solution or suspension of the dextr .
ans initially heated with a solution of an acidic iron (III) salt until the intrinsic viscosity is at most 0.1 at 250, then an alkali metal carbonate is added to this mixture at room temperature until the reaction solution has a pH of about 2.6, then mixed with aqueous alkali metal hydroxide until a suspension has formed, this suspension is brought into solution by heating, the resulting solution is neutralized and the iron (III) hydroxide-polyisomaltose complex is isolated.
The product obtainable by the process according to the invention is a complex consisting of preferably γ-iron oxide hydroxide (-FeOOH) ,, and polyisomaltose. Polyisomaltose is understood to mean a glucan or a polydisaccharide which is made up of glucose units (CGH1oO5) l. In analogy to the nomenclature in Chemical Abstracts (e.g. polyhexosan e glucosan (glucan) + dextran e polyisomaltose) the complex is referred to as iron (III) hydroxide polyisomaltose. While polyisomaltose refers to a degradation product of dextran, dextran is understood to be a high-polymer substance made up of glucose units, which are also predominantly linked in 1.6 bonds.
The average molecular weight range of the partially depolymerized dextran used as the starting material is selected on the basis of the intrinsic viscosity.
In accordance with the method of the present invention, a solution or suspension of dextran containing predominantly 1,6-glucose bonds is mixed with a solution of an acidic ferric compound. While it is advantageous to use a dextran as starting material corresponding to a maximum intrinsic viscosity of 0.1 at 25O, dextrans with intrinsic viscosities of 250 to 0.75 can also be used, the solution or suspension of iron compound and dextran being heated for so long until the intrinsic viscosity is at most 0.1 at 250. The manufacturing process is then continued without isolating the depolymerized product.
By adding an alkali carbonate solution at room temperature up to a pH value of the reaction solution of about 2.6 with vigorous turbination, the intermediate stage FeOX or
Fe204X, where e.g. B. X = Cl can mean, with the polyisomaltose part of a complex which can be isolated by precipitation, for example with methanol or acetone. During the addition of the alkali carbonate solution, the color of the reaction solution changes from ocher to brownish red. After the evolution of CO2 in the reaction material has ended, enough alkali metal hydroxide is added to the solution until the resulting suspension has a strongly alkaline reaction. The reaction mixture is then heated until all the iron hydroxide components are dissolved by complexing with the polyisomaltose. It is assumed that, under the reaction conditions described, a polymer γ-iron hydroxide (γ-FeOOH) n is preferably formed, which is particularly well suited for complex formation with polymeric carbohydrates.
In contrast, in the reaction of polyisomaltose with iron salts and alkali hydroxide, i.e. in a reaction process without the formation of the intermediate product with soda solution at room temperature in an acid medium or if an intermediate product is formed with soda solution at elevated temperature, a mixture of approximately equal proportions of y- and α-iron oxide hydroxide. The α-iron oxide-hydroxide form should be cyclic; it is not suitable for the formation of complexes with polymeric carbohydrates, which is evident from the fact that it remains in the reaction mixture as unreacted iron oxide hydroxide and must be separated from the solution of the iron hydroxide-polyisomaltose complex by centrifugation.
The iron hydroxide-polyisomaltose complexes obtainable by the above process, characterized by the ratio of 2 mol of iron per anhydroglucose unit of the polyisomaltose, are considered new.
The alkaline solution of the iron hydroxide-polyisomaltose complex can be purified and isolated by adding a solid, liquid or gaseous acidic substance, e.g. B. a cation exchanger in the H form, sulfuric acid or hydrochloric acid, are neutralized. In order to eliminate undesirably high electrolyte concentrations in the solution, an anion exchanger in OH form can be added in addition to the cation exchanger or the solution can be dialyzed against water. The iron salts used can be water-soluble salts such as iron chloride, nitrate, acetate, sulfate and other chemical equivalents.
Suitable alkali hydroxides are, for. B. alkali metal hydroxides, ammonium hydroxide and similar compounds. Suitable alkali carbonates are e.g. B.
Sodium and potassium carbonates and hydrogen carbonates. It is clear that any water-soluble alkali hydroxide and alkali metal carbonate can be used in the process according to the invention; the choice is only dictated by the economics of the process.
Solid preparations which are readily soluble in water are made from the solutions of the iron complexes by any of the known processes, such as evaporation of the neutral solution under reduced pressure, or by precipitation with a water-miscible organic solvent, such as. B. methanol, ethanol or acetone obtained.
example
A mixture of 50 g of polyisomaltose, corresponding to an intrinsic viscosity of 0.30 at 250, 412 ml of water, 80 ml of an aqueous solution containing 30% by weight of FeCl3 6H2O and 8.32 ml of 37% of the above HCl are heated under reflux, until the intrinsic viscosity was 0.06 at 25 ". Na2 CO3 was added to the solution, which had cooled to room temperature, until the pH reached approximately 2.6. After the evolution of CO2 had ended, 45 ml of 10N NaOH were added.
The reaction mixture was heated to boiling for 30 minutes, then cooled and the pH was adjusted to 6.2 with 90 ml of a strongly acidic cation exchange resin and 20 ml of an alkaline anion exchanger. The adjusted solution was filtered off from the exchange resins and mixed with 960% ethanol in a ratio corresponding to 1 part by volume solution to 2.5 parts by volume alcohol. After decanting, the precipitate was dried in vacuo. The analytically pure iron hydroxide-polyisomaltose complex contained 33.4% iron. The substance was processed into an aqueous, sterile, blood isotonic solution containing 5 to 10 ovo Fe.
The iron hydroxide-polyisomaltose complex was purified by fractional precipitation from aqueous solution with methanol to a constant iron content, dried and analyzed.