Bei der Behandlung von Eisenmangel bei Säugetieren einschliesslich Menschen kann Eisen oral unter anschliessender Resorption über den Magen-Darm-Kanal oder parenteral durch intravenöse oder intramuskuläre Injektion einer eisenhaltigen Lösung verabreicht werden. In solchen Lösungen für parenterale Verabreichung muss das Eisen als Eisen-Ill in einer stabilisierten Form vorliegen, um eine Gelbildung und Ausfällung, wie beispielsweise eine Ausfällung von Eisen Ill-hydrat, bei dem phhsiologischen pH-Wert zu verhindern.
Das Eisen muss auch in einer solchen Form vorliegen, dass bei der Injektion von Dosierungen mit einem Gehalt von wenigstens 100 mg Eisen keine toxischen Nebenreaktionen lokaler oder allgemeiner Art auftreten. Lösungen von Eisensalzen können für parenterale Verabreichung nicht verwendet werden, hauptsächlich wegen deren relativ hoher Toxizität.
Es wurden bereits verschiedene Substanzen als Stabilisierungsmittel in Eisenpräparaten für parenterale Verabreichung verwendet. Um eine Ausfällung von Eisen-lll-hydrat beim Alkalisieren einer wässrigen Lösung eines Eisen-lll-Sal- zes zu verhindern, wurden als Stabilisierungsmittel bereits einige Arten von Kohlenhhdraten verwendet. So bestand ein früheres Präparat für parenterale Verabreichung im wesentlichen aus einer wässrigen Lösung eines zuckerhaltigen Eisenoxids. Um jedoch eine Ausfällung von Eisen-lll-hydroxid zu verhindern, musste der pH-Wert dieses Eisenpräparates alkalisch sein. und parenterale Verabreichung des Präparates führte daher oftmals zu unerwünschten Nebenwirkungen.
Andere Arten von Stabilisierungsmitteln, die bisher in Eisenpräparaten für die intramuskuläre Injektion verwendet wurden, sind Dextrine und Dextrane. Die Verwendung von Dextrinen und Dextranen machte es möglich, Injektionslösungen mit einem phhsiologischen pH-Wert herzustellen. Präparate, die einen Komplex eines niedermolekularen Dextrans und Eisen enthalten, ergaben jedoch unerwünschte Nebenwirkungen, wie lokale Schmerzen und Verfärbung der Haut, die die Injektionsstelle umgab, siehe Acta Medica Scandinavica Suppl. 342 T. Karlefors und A. Norden Studies on Iron-Dextran Complex .
Dextrin, eine abgebaute Stärke, enthält reduzierende Gruppen. die etwas Eisen-Ill in dem Eisenpräparat zu Eisen-Il reduzieren können. Die Anwesenheit von Eisen-Il in den Präparaten ist jedoch unerwünscht und ein beschränkender Faktor, der das Auftreten von Nebenwirkungen bei der Verabreichung in hohen Dosen ergibt, da Eisen-ll toxisch ist.
Noch eine andere Art von Stabilisierungsmittel, das bei der Herstellung von Eisenpräparaten für intramuskuläre Verabreichung verwendet wird, ist eine Kombination von Sorbit, Zitronensäure und Dextrin, s. die kanadische Patentschrift 659 420. Es wurde gefunden, dass eine solche Kombination von Sorbit, Zitronensäure und Dextrin verwendet werden konnte, Eisen-Ill so zu stabilisieren, dass ein Eisenkomplex mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 5000 erhalten wurde, während die bisher verwendeten Eisen-Dextran- und Eisen-Dextrin-Komplexe mittlere Molekulargewichte oberhalb 150 000 besassen.
Die akute Toxizität LD 50, bei intraperitonealer Verabreichung dieses Eisenkomplexes an Mäuse betrug etwa 50 mg je kg Körpergewicht, und diese Toxizität machte die Verabreichung von Dosen nicht oberhalb 200 mg Eisen an Menschen möglich, obwohl sie höher als die Toxizität der Eisen-Dextrin- und Eisen-Dextran Präparate ist. Das Eisen in diesem Präparat, das unter der Handelsbezeichnung Jectofer vertrieben wird, liegt in der Form von Teilchen kleiner Teilchengrösse vor, so dass sie schnell über die Lymphgefässe wie auch über die Blutgefässe resorbiert werden. Die kleine Grösse der Teilchen und das vergleichsweise niedrige mittlere Molekulargewicht bedeutet jedoch auch, dass etwa 30 /0 der verabreichten Eisenmenge über die Nieren ausgeschieden werden. Der restliche Teil des verabreichten Eisens wird zu einem sehr hohen Grad bei der Blutbildung ausgenützt.
Obwohl mit Eisen-Dextran und Eisen-Dextrin bei Verwendung von Jactofer zahlreiche Vorteile erzielt wurden, blieben jedoch noch einige Nachteile, nämlich die relativ hohen Verluste an verabreichtem Eisen über die Nieren sowie die akute Toxizität, die jedoch die Brauchbarkeit von Jectofer bei der Verabreichung einzelner Dosen mit nicht mehr als 200 mg Eisen an Menschen nicht beschränkte und somit eine grosse Zahl von Injektionen für einen einzelnen Patienten erforderlich machen kann. Die Anwesenheit reduzierender Gruppen im Dextrin kann einen Teil des Eisen-Ill zu Eisen-Il umwandeln und die Ursache unerwünschter Nebenwirkungen bei der Verabreichung in sehr hohen Einzeldosen an die Patienten sein.
Wie oben festgestellt wurde. enthalten bisher verwendete Stabilisierungsmittel in Eisenpräparaten für intramuskuläre Injektion Zucker oder Zuckerpolymere, wie Dextrin oder Dextran, die bei neutralem pH-Wert eine stabilisierende Wirkung auf ein Eisen-lll-Kolloid besitzen. Diese bisher verwendeten Stabilisierungsmittel enthalten gewöhnlich reduzierende Gruppen, die in einigem Umfang Eisen-lll in der Injektionslösung in Eisen-Il umwandeln. Eisen-Il ist eine unerwünschte Komponente in Eisenpräparaten für intramuskuläre Injektion wegen seiner Toxizität und kann unerwünschte Nebenwirkungen bei der Verabreichung der Lösungen an die Patienten verursachen.
Die Menge an Eisen-Il, die in der Injektionslösung enthalten ist, kann infolge ihrer Toxizität einen begrenzenden Faktor für die maximale Eisendosis darstellen, die mit jeder Injektion dem Patienten verabreicht werden kann.
Das Hauptziel der Erfindung besteht somit darin, ein Eisenpräparat für intramuskuläre Verabreichung zu bekommen, das als stabilisierendes Mittel ein neues Polymer enthält, das (i) die Fähigkeit hat, Eisen-Ill bei physiologischem pH-Wert zu stabilisieren, (ii) eine unbedeutende Reduktion von Eisen-Ill zu Eisen-Il in einer Injektionslösung verursacht, (iii) die Fähigkeit hat, einen Komplex mit Eisen-Ill zu bilden, der eine geringe Toxizität besitzt und nach intramuskulärer Injektion in hohem Grad aus einem intramuskulären Depot resorbiert wird, während nur ein kleinerer Teil über die Nieren ausgeschieden wird, und (iiii) die Fähigkeit hat, mit Eisen-Ill einen Komplex zu ergeben, der eine solche Toxizität besitzt,
dass eine Dosierung von mehr als 500 mg Eisen ohne ernsthafte Nebenwirkungen verabreicht werden kann.
Das neue Eisenpräparat wird gut resorbiert und besitzt eine niedrige Toxizität, die Verabreichungen von Dosierungseinheiten mit mehr als 500 mg Eisen ohne ernsthafte Nebenwirkungen möglich macht.
Obwohl die Hauptverwendung des als Stabilisierungsmittel verwendeten neuen Polymers die bei der Herstellung von Eisenpräparaten für intramuskuläre Verabreichung ist, liegen auch noch andere Verwendungsgebiete auf der Hand und sind nachfolgend beschrieben. So besitzt das neue Polymer die Fähigkeit, Komplexe mit Schwermetallionen, wie Eisen, Kobalt, Nickel, Aluminium usw. zu bilden. Eine besonders wertvolle Eigenschaft des Polymers nach der Erfindung ist dessen Fähigkeit, Eisen-lll bei einem physiologischen pH-Wert zu stabilisieren und so einen Eisenkomplex zu bilden, der vorteilhafte therapeutische Eigenschaften besitzt und für intramuskuläre oder intravenöse Injektion an Säugetiere einschliesslich Menschen, die eine solche Behandlung benötigen, verwendet werden kann.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Eisenpräparat für intramuskuläre und intravenöse Injektionen, das als Stabilisierungsmittel ein physiologisch unschädliches, im Wasser quell bares Polymer enthält, welches ein Kondensationsprodukt einer Hydroxycarbonsäure und eines mehrwertigen Alkohols mit einem Polymerisierungsmittel aus der Gruppe der in alkalischer Lösung in Epoxide umwandelbaren halogenierten aliphatischen Alkohole und der dabei erhaltenen Epoxide ist. Die die Reaktionspartner definierenden Ausdrücke werden folgendermassen erläutert:
Der Ausdruck Hydroxycarbonsäure soll aliphatische Hydroxycarbonsäure mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, 1 bis 3 Carboxylgruppen und 1 bis 9 Hydroxylgruppen bedeuten. Bei spiele solcher Hydroxycarbonsäuren sind Aldonsäuren, d. h.
die Anfangsoxidationsprodukte, die aus Aldosen gebildet werden und die allgemeine Formel (HOOC-(CHOH)n-COOH besitzen, worin n eine ganze Zahl von 0 bis 8 ist, Zuckersäuren, d. h. Polyhydroxydicarbonsäuren, die durch die allgemeine Formel HOOC-(CHOH)m-COOH wiedergegeben werden können, worin m eine ganze Zahl von 1 bis 8 ist, Uronsäuren, die neben Carboxylgruppen auch Aldehhdgruppen enthalten und durch die allgemeine Formel HCO-(CHOH)p- COOH wiedergegeben werden können, worin p eine ganze Zahl von 1 bis 8 einschliesslich bedeutet, und Ketoaldonsäuren, die neben Carboxylgruppen auch Ketogruppen enthalten.
Beispiele von Aldonsäuren sind Erythronsäure und Threonsäure, die sich von den entsprechenden Tetrosen herleiten; Arabonsäure, Xylonsäure, Ribonsäure, Lyxonsäure und Apionsäure, die sich von den entsprechenden Pentosen herleiten; Gluconsäure, Mannonsäure, Gulonsäure, Idonsäure, Galactonsäure, Talonsäure, Altronsäure und Allonsäure, die sich von den entsprechenden Hexosen herleiten; a-Glucoheptonsäure, ss-Glucoheptonsäure, a-Mannohepton- säure, ss-Mannoheptonsäure, o-Galaheptonsäure, p-Galahep- tonsäure und Fructoheptonsäure, die sich von den entsprechenden Heptosen herleiten;
a-Glucooctonsäure, ss-Glucooc- tonsäure, Mannooctonsäure und Galaoctonsäure, die sich von den entsprechenden Octosen herleiten; a-Glucononon- säure, ss-Gluconononsäure und Mannononsäure, die sich von den entsprechenden Nonosen herleiten; und a-Glucodeconsäure und ct-Glucodecansäure, die sich von den entsprechenden Decosen herleiten. Beispiele von Zuckersäuren bzw.
Saccharinsäuren oder Aldarinsäuren sind: Tartronsäure mit der Strukturformel HOOC-CHOH-COOH: die Tetrarinsäuren und Erythrarinsäure, die Petarinsäuren Xylarin saul. Ribarinsäure und Arabinsäure; die Hexarinsäuren Man narinsäure, Glucarinsäure, Idarinsäure, Talarinsäure, Allarinsäure und Galacterinsäure; sowie die Heptarin- und Octarinsäuren, wie die Säure, die man durch Oxidation der Aldehhdgruppe in a-Glucoheptose, ss-Glucoheptose, Mannoheptose, a-Galaheptose und ss-Galaheptose bekommt. Beispiele von Uronsäuren sind Glucuronsäure, Mannuronsäure und Galacturonsäure.
Beispiele von Ketoaldonsäuren sind
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2-KetogluconsSure 5-etog1uconsäure
Noch weitere Beispiele von Hydroxycarbonsäuren sind
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Glycolsäure Glycerinsäure
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Milchsäure Apfelsäure
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Weinsäure Zitronensäure HOOC (CHOH) 4COOH Tetrahydroxyadipinsäure
Viele der Hydroxycarbonsäuren, die oben genannt sind, treten in verschiedenen sterischen Konfigurationen und in der racemischen Form sowie in der Form im wesentlichen reiner optischer Isomere auf. Der Ausdruck Hydroxycarbon säuren sei daher so interpretiert, dass er alle solche sterischen und optischen Isomere sowie Gemische derselben ein schliesst.
Die Verbindungen, die erfindungsgemäss unter den Ausdruck mehrwertige Alkohole fallen sollen, sind eine breite
Klasse aliphatischer Alkohole mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen und mit 2 bis 10 alkoholischen Hydroxylgruppen.
Neben solchen Alkoholen, die bloss nichtverätherte Gruppen enthalten, können auch mehrwertige Alkohole, die teilweise veräthert sind, als Reaktionspartner in dem Polymerisationsverfahren verwendet werden. In solchen verätherten Alkoholen können eine oder mehrere, doch nicht alle der alkoholischen Hydroxylgruppen veräthert sein, wie beispielsweise mit Alkylgruppen, die zweckmässig 1 bis 5 Kohlenstoffatome enthalten, oder mit Hydroxyalkylgruppen, die zweckmässig 1 bis 5 Kohlenstoffatome im Alkylteil der Hydroxyalkylgruppe enthalten. Ein geeigneter teilweise verätherter Alkohol ist Hydroxypropylsorbit.
Beispiele mehrwertiger Alkohole, die unter den Ausdruck mehrwertige Alkohole fallen sollen, sind Glycerin und Glycol der Strukturformeln
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Glycerin
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Glycol die Tetrite, d h Verbindungen der Strukturformeln
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Threit Erythrit die Pentite, d h. Verbindungen mit den Strukturformeln
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Arabit (Lyxit) Xylit Ribit (Adonit) die Hexite, d h.
Verbindungen mit den Strukturformeln
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Sorbit Mannit Talit Idit Galactit (Dulcit) Allit die Heptite, wie
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Glycero-guloheptit (α-Glucoheptit) D-Glycero-D idoheptit (D- ss-Glyco- heptit) D-Glycero-D-galaheptit (Perseit) (α-Mannoheptit)
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D-Glycero-Dmannoheptit tVolemit) (D-ss-Manno- heptit) ( > -Sedo- heptit) D-Glycero-Dglucoheptit (ss-Sedoheptit) D-Glycero-Lglucoheptit (D-ss-Galaheptit) (D-α -Guloheptit) Glycero-idoheptit (meso) die Octite, Nonite und Decite, wie
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D-Erythro-Lgalaoctit D-Erythro-Ltalooctit Erythromannooctit
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D-Threo-Lgalaoctit α,α,α,-D-
Glucononit α,α
;, ou-D-
Glucodecit Beispiele anderer Verbindungen, die unter den Begriff mehrwertige Alkohole fallen sollen, sind Polyglycerine, d. h. Kondensationsprodukte von Glycerin, in denen Glycerinmoleküle zu offenkettigen oder cyclischen Äthern kondensiert wurden, die CH2OHCHOHCH2-O-CH2CHOHCH2OH und
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Noch weitere Beispiele mehrwertiger Alkohole sind die Inosite oder Cyclohexanhexole. Ein weiteres Beispiel eines Tetrits ist Pentaerythrit.
Viele der oben bezeichneten mehrwertigen Alkohole kom men in verschiedenen sterischen Konfigurationen und in racemischer Form sowie in der Form optischer Isomere vor.
Der Ausdruck mehrwertiger Alkohol soll alle solche sterischen und optischen Isomere sowie Gemische derselben einschliessen.
Verbindungen, die unter den Ausdruck in alkalischer Lösung in Epoxide umwandelbare halogenierte aliphatische Alkohole fallen sollen, werden durch die Formel
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erläutert, worin n 0, 1, 2, 3 oder 4 bedeutet, X Cl, Br oder I bedeutet, Rl OH, Cl. Br oder I bedeutet und R2 ein Wasserstoffatom oder, wenn Rl die Gruppe OH ist, den Rest -CH2-X bedeutet, worin X die obige Bedeutung hat.
Die Formel I schliesst Verbindungen der Formel
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ein, worin n und X die obige Bedeutung haben, und diese Verbindungen werden in alkalischer Lösung in ein Diepoxid der Formel
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umgewandelt. worin n die obige Bedeutung hat. Weiter schliesst die Formel I die Halogenhydrine der Formel
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ein, worin X die obige Bedeutung hat und die in alkalischer Lösung in Verbindungen der Formel
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umgewandelt werden, worin X die obige Bedeutung hat.
Schliesslich umfasst die Formel I auch Verbindungen der Formel
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die in alkalischer Lösung in Verbindungen der Formel
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umgewandelt werden, in der n die obige Bedeutung hat.
Die Epoxide der Formeln 111, V und VII sind weitere erläuternde Beispiele der Reaktionspartner. Es ist ein allgemeines Merkmal eines polymerisierenden Mittels der Formeln I bis VII, dass sie wenigstens zwei reaktive Gruppen enthalten, die in der Lage sind, an der Bildung von Ätherbindungen teilzuhaben. Auch können Epoxycarbonsäuren benutzt werden.
Bevorzugte mehrwertige Alkohole sind die Hexite und die Heptite. Auch Glycerin, Polyglycerine, die Tetrite einschliesslich Pentaerythrit und die Pentite sind geeignete mehrwertige Alkohole. Von den polymerisierenden Mitteln sind die Epihalogenhydrine, besonders Epichlorhydrin. bevorzugt. Die bevorzugte Reaktionspartnerkombination für die Herstellung des Polymers ist Gluconsäure, Sorbit und Epichlorhydrin.
Andere geeignete Reaktionspartnerkombinationen sind Gluconsäurelacton, Sorbit und Epichlorhydrin; Arabonsäure.
Sorbit und Epichlorhydrin; Gluconsäurelacton, Pentaerythrit und Epichlorhydrin; Glycerin, Gluconsäurelacton und Epichlorhydrin; Mannit, Gluconsäurelacton und Epichlorhydrin; Dulcit, Gluconsäurelacton und Epichlorhydrin; sowie Hydroxypropylsorbit, Gluconsäurelacton und Epichlorhydrin.
Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete neue Polymer wird in der Weise hergestellt, dass man in einem flüssigen Medium a) wenigstens eine Hydroxycarbonsäurekomponente aus der Gruppe der aliphatischen Hydroxycarbonsäuren mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, 1 bis 3 Carboxylgruppen und I bis 9 Hydroxygruppen, der Salze und Lactone derselben, b) wenigstens einen mehrwertigen Alkohol aus der Gruppe der aliphatischen Alkohole mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen und 2 bis etwa 10 alkoholischen Hydroxylgruppen und der mit Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen teilweise verätherten Derivate dieser Alkohole und c) wenigstens ein polymerisierendes Mittel aus der Verbindungsklasse der Formel
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und der hiervon sich ableitenden Epoxide und Diepoxide, worin n 0, 1, 2, 3, oder 4 bedeutet, X Cl,
Br oder 1 bedeutet, Rl OH, Cl, Br oder 1 bedeutet und R2 ein Wasserstoffatom oder, wenn Rl die Gruppe OH ist, den Rest -CH2-X bedeutet, worin X die obige Bedeutung hat, miteinander umsetzt.
Bei einer zweckmässigen Ausführungsform der Erfindung wird das als Stabilisierungsmittel bei der Herstellung von Eisenpräparaten verwendete neue Polymer in der Weise hergestellt, dass man in einem flüssigen Medium a) wenigstens eine Hydroxycarbonsäurekomponente, die Arabonsäure, Gluconsäure oder Glucoheptonsäure oder ein von diesen Säuren herleitbares Salz oder Lacton ist, b) wenigstens einen mehrwertigen Alkohol, der Glycerin, ein Polyglycerin, ein Tetrit, Pentit, Hexit oder Heptit oder ein mit Alkylgruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen teilweise veräthertes Derivat eines solchen mehrwertigen Alkohols oder ein mit Hydroxyalkylgruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen teilweise veräthertes Derivat eines solchen mehrwertigen Alkohols ist, und wenigstens ein polymerisierendes Mittel c) gemäss der obigen Formel I miteinander umsetzt.
Als Alkali, in dessen Gegenwart die Polymerisation durchgeführt wird, kann Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid verwendet werden. Das Alkali kann entweder in der Form einer Lösung oder im festen Zustand benutzt werden, wie bei spielsweise in der Form von Tabletten. Erdalkalihydroxide, wie beispielsweise Bariumhydroxid, können ebenfalls als Alkalien benutzt werden, doch sind sie allgemein weniger brauchbar, Das bevorzugte Alkali ist Natriumhydroxid.
Die Verwendung eines Lactons der Hydroxycarbonsäure als Ausgangsmaterial ist äquivalent der Verwendung der Hydroxycarbonsäure selbst, da das Lacton in der alkalischen Lösung, worin die Polymerisation durchgeführt wird, in die Säure oder ein Salz derselben umgewandelt wird.
Die Reaktionsbedingungen können in beachtlichem Umfang bezüglich der relativen Mengenverhältnisse der Hydroxycarbonsäure, des mehrwertigen Alkohols und des polymerisierenden Mittels variiert werden. Auch die Reaktionstemperatur und die Art und Weise, in der die Reaktionspartner zusammengebracht werden, können merklich variiert werden.
Als Beispiel möglicher Variationen der relativen Mengenverhältnisse der Reaktionspartner kann erwähnt werden, dass je Mol des mehrwertigen Alkohols etwa 0,1 bis etwa 1,0 Mol Hydroxycarbonsäure und etwa 0,05 bis etwa 5 Mol polymerisierendes Mittel verwendet werden können. Bei der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung, d. h. bei der Verwendung von Gluconsäure oder eines Salzes oder eines Lactons derselben, von Sorbit und Epichlorhydrin, kann man vorteilhafterweise je Mol Sorbit etwa 0,2 bis etwa 1,0 Mol Gluconsäure oder eines geeigneten Derivates derselben und etwa 0,1 bis etwa 4 Mol Epichlorhydrin verwenden.
Es ist gewöhnlich vorteilhaft, die Polymerisation in der Weise durchzuführen, dass man das Alkali und das polymerisierende Mittel getrennt in Anteilen zu einer alkalischen wässrigen Lösung der Hydroxycarbonsäure und des mehrwertigen Alkohols zusetzt. Die Zugabe von Alkali und polymerisierendem Mittel kann jedoch auch kontinuierlich zu der alkalischen Lösung der Hydroxycarbonsäure und des mehrwertigen Alkohols in dem Reaktionskessel erfolgen.
Die Reaktionstemperatur kann in weiten Grenzen variiert werden, doch wird sie vorteilhafterweise zwischen etwa 20 "C und dem Siedepunkt des Reaktionsgemisches gehalten.
Die bevorzugte Reaktionstemperatur liegt zwischen etwa 75 und etwa 85 "C.
Die Alkalimenge, die während der Reaktion vorhanden sein oder zugesetzt werden sollte, hängt stark von der zugesetzten Menge des polymerisierenden Mittels ab. Bei der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung, d. h. wenn Sorbit und Gluconsäure oder ein Salz oder Lacton derselben mit Epichlorhydrin polymerisiert werden, liegt die Gesamtmenge an Hydroxylionen, die während der Umsetzung vorhanden ist, bei etwa 1,5 bis etwa 4,5 Mol je Mol Sorbit.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird als Alkali Natriumhydroxid verwendet.
Wie oben festgestellt wurde, betrifft die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Polymer, das durch Umsetzung von Sorbit, Epichlorhydrin und Gluconsäure oder ein Salz oder Lacton der Gluconsäure in alkalischer wässriger Lösung aufgebaut oder synthetisiert wird.
Bei einer Methode zur Durchführung dieser Reaktion wird eine Lösung von Gluconsäure oder dem entsprechenden Lacton und Sorbit in den ungefähren relativen Mengen von etwa 0,1 bis etwa 1,0, vorzugsweise etwa 0,5 Mol Gluconsäure je Mol Sorbit hergestellt und durch Zusatz von Natriumhydroxid alkalisch gemacht. Zu dieser Lösung werden getrennt während des Reaktionsverlaufes Epichlorhydrin und Natriumhydroxid in der ungefähren relativen Menge von etwa 0,1 bis etwa 4, vorzugsweise von etwa 2 Mol Epichlorhydrin, je nach der Menge des Sorbits, zugesetzt. Die Temperatur des Reaktionsgemisches wird allmählich während der
Reaktion bis auf die erwünschte Temperatur von etwa 75 bis etwa 85 "C gesteigert.
Nach Zugabe des Epichlorhydrins und des Natriumhydroxids lässt man die Reaktionslösung einige Zeit stehen, wonach die Temperatur auf etwa 50 "C gesenkt wird und der pH-Wert des Reaktionsgemisches durch Zugabe geeigneter Säure, wie HC1, auf einen Wert von etwa 0,6 bis etwa 4, gewöhnlich auf einen Wert im Bereich von 0,65 bis 1,0 eingestellt wird.
Das dabei ausgefällte Natriumchlorid wird durch Filtration entfernt und weggeworfen, und das verbleibende Reaktionsgemisch wird zu dem erwünschten Präparat aufgearbeitet. Dieses Aufarbeiten des Reaktionsgemisches erfolgt zweckmässig durch wiederholtes Ausfällen und Auflösen des erhaltenen Polymers. Es ist bevorzugt, Athanol als Ausfällungsmittel zu verwenden, doch können auch andere organische Lösungsmittel, wie Dioxan, Methanol, Chloroform, Aceton, n-Propanol und Isopropanol verwendet werden. Die Zugabe von Äthanol führt zur Bildung eines Zweiphasensystems, das in der wässrigen Phase das erwünschte Reaktionsprodukt enthält. Die Athanolphase enthält unter anderem Reaktionsprodukte niedrigen Molekulargewichts, die nicht ausgefällt werden.
Die das erwünschte Reaktionsprodukt enthaltende wässrige Phase wird danach wiederum mit Wasser und Äthanol vermischt und die resultierende wässrige Phase gesammelt. Diese Reinigung und Fraktionierung kann mehrere Male wiederholt werden, zweckmässig wenigstens fünf-' mal, worauf das Endprodukt mit einer geeigneten Menge Wasser verdünnt wird, um ein Produkt zu erhalten, das leicht zu handhaben ist.
Bei der Polymerisation nach der vorliegenden Erfindung werden Gemische von Reaktionsprodukten mit stark variierenden Molekulargewichten erhalten. Es ist nicht möglich, den Reaktionsprodukten eine genaue einheitliche chemische Struktur zuzuschreiben. Das Aufarbeiten des nach der Po lymerisation erhaltenen Zwischenreaktionsproduktes wird, wie oben angegeben, als ein Mittel angesehen, die Molekular.
gewichtsverteilung des Zwischenreaktionsproduktes zu verän dern, so dass niedermolekulare Komponenten entfernt werden. Zur Kennzeichnung des Produktes wurden daher die nachfolgend beschriebenen Methoden verwendet. Die angegebenen und beschriebenen Bezeichnungen und Methoden finden sich auch in den Beispielen, wo jeweils das betreffende Reaktionsprodukt gekennzeichnet ist. Der Ausdruck Endprodukt , wie er nachfolgend verwendet wird, bezeichnet das nach dem Aufarbeiten einschliesslich gegebenenfalls einer Zugabe von Wasser, die oben erwähnt ist, erhaltene Po lymerprodukt.
A. Den Gewichtsverlust beim Trocknen erhält man durch Trocknen des Endproduktes bei etwa 105 "C, bis man ein konstantes Gewicht erhält. Der Gewichtsverlust ist in Gew.- /0, berechnet auf das Endprodukt, angegeben.
B. Die Wassergehalte in dem Endprodukt werden nach der Methode von Karl Fischer bestimmt, die unter anderem in Pharmacopoeia Nordica, Band 1, Seite 75, beschrieben ist.
Die Wassergehalte sind in Gew.-0/o, bezogen auf das Endprodukt, angegeben.
C. Die Natriumgehalte (Nach in dem Endprodukt werden unter Verwendung eines Flammenspektrophotometers bestimmt und sind in Gew.-0/o, bezogen auf das Endprodukt in trockener Form, angegeben.
D. Die Chloridionengehalte (Cl-) werden durch potentiometrische Titration bestimmt und sind in Gew.-0/o, berechnet auf das Endprodukt bzw. das Endprodukt in trockener Form, angegeben. Die Mengen an Na- und Cl-, die angegeben sind, zeigen die in dem Polymerpräparat vorhandenen Salzmengen und bedeuten nicht, dass Chloridionen in das Polymer eingebaut sind.
E. Die Gehalte an organischer Trockensubstanz in dem Endprodukt werden als das Gewicht des Endproduktes ausschliesslich des Gewichtsverlustes beim Trocknen und ausschliesslich des Gewichtes von Na und Cl- berechnet und werden in Grammen oder in Gew.-%, berechnet auf das Endprodukt, angegeben.
F. Gelfiltration. Die Molekulargewichtsverteilung des End produktes wird durch Gelfiltration auf Sephadex G: 15, G 25 oder G :50 bestimmt. Eine Probe, die aus einer Menge Endprodukt entsprechend etwa 100 mg organischer Trockensubstanz besteht, wird in 4 ml Wasser aufgelöst, zu der Säule des verwendeten Sephadex(D zugesetzt und mit Wasser eluiert. Das Eluat wird hinsichtlich des Gehaltes an organischer Trockensubstanz analysiert, indem man die Extinktion eines Gemisches von 0,5 ml Eluat und 5 ml einer Lösung von 0,8 g K2Cr2O7 in 10 ml H2O und 200 ml konzentrierter H2SO4 bei 700 m,u misst. Die gemessene Extinktion wird gegen eine Blindprobe korrigiert und gegen das Eluatvolumen aufgetragen. Das erhaltene Diagramm ist ein Massstab für die Molekulargewichtsverteilung.
Das Eluat wird auch hin sichtlich des Cl--Gehaltes getestet.
G. Die Gehalte an Carboxylgruppen in der Endlösung werden bestimmt.
H. Die eisenkomplexbildende Kapazität des Endproduktes kann auf folgende Weise bestimmt werden: Es werden die folgenden Lösungen verwendet: 1. Destilliertes Wasser 225 ml
Milchsäure 90 ml (1,20 Mol)
Natriumhydroxid 148 ml (0,90 Mol)
Polymer (organische Trocken- 202,5 g substanz) II. Natriumhydroxid 288 g (7,3 Mol) destilliertes Wasser 1200 ml III. Eisen-l I l-chloridhexahydrat Fell3 6H2O 270 g (1.0 Mol) destilliertes Wasser 405 ml IV. Salzsäure 6 n etwa 150 ml V. destilliertes Wasser etwa 2,2 1 VI. Äthanol, 95,S0Ioig (Vol.- /o) etwa 14.8 1
Getrennte Lösungen des Eisen-lll-chlorids, des Natriumhydroxids und des Polymers werden hergestellt.
Die Milchsäure (90 ml), ffi des Wasservolumens (150 ml) und das Natrium hydroxid (148 ml) wurden getrennt miteinander vermischt, bevor das Polymer zugesetzt wurde. Der Rest des Wassers (75 ml) wurde verwendet, um die verwendeten Kessel auszuspülen, worauf er zu der Lösung zugesetzt wurde. Das so erhaltene Gemisch 1. wurde unter Rühren auf 80 C erhitzt. Zu dem Gemisch 1 wurden wechselweise unter heftigem Rühren 9 A 90-ml-Anteile der Natriumhydroxidlösung (II), insgesamt 4,86 Mol NaOH, und 9 60-ml-Anteile der Eisen-lll- chloridlösung (III), insgesamt 1,0 Mol, zugesetzt. Die Zugabe erfolgte tropfenweise während 1 Minute für das Natriumhydroxid und tropfenweise während 2 Minuten für die Eisen-lllchloridlösung.
Zwischen jeder Zugabe wurde 2 Minuten gewartet. 1 Minute nach der letzten Zugabe von Eisen-lll-chloridlösung wurden 167 ml (0,98 Mol) Natriumhydroxid (II) zugesetzt. Die Temperatur des Reaktionsgemisches wurde danach 35 Minuten auf 80 "C gehalten, wonach das Gemisch auf 25 "C gekühlt wurde. Danach wurde das Volumen des Reaktionsgemisches unter Verwendung von destilliertem Wasser auf 2,250 ml eingestellt. worauf 5,100 ml Äthanol während 15 Minuten bis 30 Minuten unter heftigem Rühren zugesetzt wurden. Danach wurde das Rühren 10 weitere Minuten fortgesetzt. Den erhaltenen Niederschlag liess man 30 bis 60 Minuten sich absetzen, worauf die Mutterlauge abgesaugt wurde. Der Niederschlag wurde abfiltriert und einmal mit 900 ml verdünnten Äthanols (2 Volumenteile Äthanol und 1 Volumenteil destilliertes Wasser) gewaschen.
Danach wurde der Niederschlag durch Zugabe von 1,350 ml auf 40 "C erhitzten destillierten Wassers unter Rühren aufgelöst.
Nach der Zugabe des Niederschlages wurde die Lösung in etwa 30 Minuten auf 80 "C erhitzt. Danach wurde das Gemisch unter Rühren 30 weitere Minuten auf 80 "C gehalten.
Die Lösung wurde danach auf 25 "C gekühlt und unter Verwendung von 6 n Salzsäure neutralisiert, welche tropfenweise unter heftigem Rühren während 20 bis 25 Minuten zugesetzt wurde, bis der pH-Wert des Gemisches 6,2 betrug.
Gewöhnlich waren 140 bis 150 ml Salzsäure erforderlich.
Das Reaktionsgemisch wurde von ungelöster Materie befreit, worauf das Volumen mit destilliertem Wasser auf 2,100 ml eingestellt wurde. Eine zweite Ausfällung wurde durch Zugabe von 4,575 ml Äthanol während 15 bis 20 Minuten zu der Lösung unter Rühren durchgeführt. Das Rühren wurde 2 weitere Minuten fortgesetzt. Man liess den Niederschlag über Nacht absitzen. Danach wurde die Mutterlauge abgesaugt und der Feststoff abgenutscht und dreimal unter Verwendung von 900 ml verdünnten Äthanols (Äthanol : Wasser 2:1) und dreimal mit unverdünntem Äthanol (900 ml) gewaschen, worauf er im Vakuum bei 40 "C 4 bis 5 Stunden oder über Nacht getrocknet wurde.
Die folgenden Parameter wurden in dem getrockneten Eisenpräparat bestimmt:
1. Ausbeute an getrocknetem Eisenpräparat, gemessen in Gramm.
2. Ausbeute an komplexgebundenem Eisen, berechnet in /0 der Gesamtmenge an Eisen-Ill, das während der Reaktion zugesetzt worden war.
3. Eisengehalt in dem getrockneten Eisenpräparat in Gew.-01o, berechnet auf das getrocknete Eisenpräparat.
1. Resorption einer intramuskulär verabreichten Injek tionslösung, die unter Verwendung des oben in H erhaltenen getrockneten Eisenpräparates hergestellt worden war, bei Kaninchen. Die unter H oben erhaltene und beschriebene Injektionslösung des getrockneten Eisenpräparates wurde gemäss der folgenden Methode hergestellt. 125 ml destilliertes Wasser wurden auf 80 "C in einem Dreihalsrundkolben mit Kühler, Thermometer und Rührer erhitzt. Wie oben beschrieben, erhaltenes getrocknetes Eisenpräparat wurde in kleinen Anteilen während 15 Minuten unter heftigem Rühren zugesetzt. Es wurde getrocknetes Präparat entsprechend 7,5 g Eisen zugesetzt. Die so erhaltene Lösung wurde 50 Minuten auf 80 "C gehalten, worauf sie auf 25 "C gekühlt wurde.
Nach Verdünnen mit destilliertem Wasser auf 150 ml wurde die er haltene Lösung filtriert, auf 10-ml-Ampullen abgefüllt und 20
Minuten bei 120 0C sterilisiert. Die erhaltene Injektionslö sung besass einen Gesamteisengehalt von etwa 50 mg je ml.
Die Resorptionstests bei Kaninchen wurden auf folgende
Weise durchgeführt. Die Injektionslösung wurde in Dosierun gen von 20 mg Fe je kg Körpergewicht tief in den Gesäss muskel von Kaninchen injiziert. Es wurden stets männliche
Albinokaninchen mit einem Gewicht von 2 bis 3 kg verwen det. Die Tiere wurden in unterschiedlichen Zeitintervallen nach der Injektion getötet, und die Gesässmuskeln wurden von den Beinen abgelöst. Muskulatur und Haut um die Injek tionsstelle wurden mit Schwefelsäure und Salpetersäure feucht oxidiert, und der Eisengehalt wurde dann mit Hilfe einer kolorimetrischen Rhodanidmethode bestimmt. Es wurde gefunden, dass das Eisen sehr schnell resorbiert wurde.
In den meisten Fällen waren nach 24 Stunden mehr als 60 0/0 des verabreichten Eisens resorbiert, nach 7 Tagen waren mehr als 85 /o des Eisens resorbiert und nach 14
Tagen mehr als 90 /o des Eisens. Es wurde auch gefunden, dass die Eisenmenge, die nach 24 Stunden meistens ausge schieden war, weniger als-15 0/0 betrug. Somit ist ersichtlich, dass Eisenpräparate für intramuskuläre Injektionen, die unter Verwendung des Polymers nach der vorliegenden Erfin dung als Stabilisierungsmittel hergestellt wurden günstig im
Vergleich mit derzeit existierenden und auf dem Markt er hältlichen intramuskulär verabreichbaren Eisenpräparaten sind.
Aus den Ergebnissen der Gelfiltration mit Sephadex
G:15, G:25 und G:50 kann geschlossen werden, dass das mitt lere Molekulargewicht des Polymers in der als Endpro dukt bezeichneten Form im Bereich von 700 bis etwa 5000 liegt. Es wurde auch festgestellt, dass Polymere, die nach den Gelfiltrationsversuchen ein mittleres Molekulargewicht im Bereich von etwa 1500 bis etwa 5000 besitzen, Eisenkom plexe ergeben, die in der Form einer Injektionslösung beson ders vorteilhaft bezüglich der Resorption und Ausscheidung sind, wenn die Untersuchungen bei Kaninchen durchgeführt wurden.
j. Die grundmolare Viskositätszahl des Polymers lag in vielen Fällen im Bereich von etwa 0,020 bis etwa 0,080 dlIg.
In der Zeichnung zeigen die Figuren 1, 2 und 3 die Ergeb nisse der Gelfiltration auf Sephadex G:15 mit Polymeren nach der Erfindung. G:15 trennt Komponenten mit einem
Molekulargewicht bis zu etwa 1500 ab. In Fig. 1 ist ersicht lich, dass der grössere Teil des Polymers, der durch die
Spitze bei etwa 80 bis 90 ml Eluiermittel repräsentiert wird, nicht in dem Gel absorbiert, sondern mit den ersten Eluier mittelanteilen, die aufgefangen werden, eluiert wird. Fig. 2 zeigt die Molekulargewichtverteilung eines Polymers, das einen grösseren Anteil von Komponenten besitzt, die durch das Gel verzögert werden und somit als mit Molekularge wichten unterhalb etwa 1500 beschrieben werden können.
Die Komponenten in dem in Fig. 3 gezeigten Polymer wer den in grossem Umfang auf dem Gel absorbiert. Die Spitze bei etwa 130 ml Eluiermittel zeigt an, dass das mittlere Molekulargewicht des getesteten Polymers gut unterhalb 1500 liegt.
In den Fig. 1, 2 und 3 sind auch die Gehalte an Cl- in dem Eluiermittel aufgezeichnet.
Fig. 4 zeigt das Ergebnis der Gelfiltration auf Sepharose 6B von Jectofer und eines Eisenpräparates nach der vorliegenden Erfindung.
Die Menge an Carboxylgruppen in dem als Stabilisierungsmittel nach der vorliegenden Erfindung verwendeten Polymer liegt allgemein bei etwa 0,2 bis etwa 1,5 Milliäquivalenten, berechnet je Gramm der organischen Trockensubstanz, die wie unter E oben beschrieben bestimmt wurde.
Die Polymerisation kann in einem Medium durchgeführt werden, das bezüglich der Reaktionspartnerlösungen indifferent ist. Beispiele solcher indifferenter Medien sind Benzol und Terpentinersatz. Wässrige Lösung ist jedoch das bevorzugte Medium.
Bei einer Modifizierung des Verfahrens zur Herstellung des als Stabilisierungsmittel verwendeten Polymers wird ein Dreistufenverfahren angewendet, das nachfolgend mit Gluconsäure, Sorbit und Epichlorhydrin als Beispiele einer Hydroxycarbonsäure, eines mehrwertigen Alkohols bzw. eines polymerisierenden Mittels beschrieben ist. In der ersten Stufe werden Monoäther von Epichlorhydrin und Gluconsäure in saurer Lösung unter Verwendung von Schwefelsäure als Katalysator hergestellt. In einer zweiten Stufe werden Epichlorhydrin und Sorbit in alkalischer Lösung polymerisiert. In der dritten Stufe werden die in Stufe 1 erhaltenen Monoäther in alkalischer Lösung mit dem in Stufe 2 erhaltenen Polymer umgesetzt, worauf das Reaktionsprodukt in ähnlicher Weise, wie oben beschrieben, aufgearbeitet wird.
Die Gehalte an Carboxylgruppen auf dem Polymer nach der vorliegenden Erfindung können erhöht werden, indem man das Polymer in alkalischer Lösung mit Monochloressigsäure umsetzt. Hydroxylgruppen in dem Polymer reagieren mit der Monochloressigsäure unter Bildung von Ätherbindungen gemäss dem folgenden Reaktionsschema:
EMI8.1
In dieser Reaktion werden gewöhnlich hochviskose Lösungen verwendet, und die Reaktion kann in einem Medium durchgeführt werden, das bezüglich der Reaktionspartnerlösungen indifferent ist, wie Benzol.
In einer vierstufigen Alternativmethode zur Herstellung des neuen Polymers, das als Stabilisierungsmittel für Eisen III nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird, werden ein mehrwertiger Alkohol und ein polymerisierendes Mittel, das wie oben definiert ist, und Saccharose eingesetzt.
Die Reaktionsbedingungen sind im wesentlichen die gleichen wie oben für die Polymerisation einer Hydroxycarbonsäure, eines mehrwertigen Alkohols und eines polymerisierenden Mittels beschrieben wurden. Somit können die Reaktionsbedingungen in wesentlichem Umfang bezüglich der relativen Anteile der Saccharose, des mehrwertigen Alkohols und des polymerisierenden Mittels variiert werden. Auch die Reaktionstemperatur und die Art und Weise, in der die Reaktionspartner zusammengebracht werden, können merklich variiert werden. Als Beispiele möglicher Variationen der realtiven Mengenverhältnisse der Reaktionspartner kann erwähnt werden, dass je Mol des mehrwertigen Alkohols etwa 0,1 bis etwa 1,0 Mol Saccharose und etwa 0,05 bis etwa 5 Mol polymerisierendes Mittel verwendet werden können.
Die Reaktionstemperatur kann in weiten Grenzen variiert werden, liegt aber vorteilhafterweise bei etwa 20 "C bis zum Siedepunkt des Reaktionsgemisches. Die bevorzugte Reaktionstem peratur liegt bei etwa 75 bis etwa 85 "C. Die Menge an Alkali, die während der Reaktion vorhanden sein oder zugesetzt werden sollte, hängt stark von der Menge des zugesetzten polymerisierenden Mittels ab. Gewöhnlich beträgt die Gesamtmenge an Hydroxylionen, die während der Reaktion vorhanden ist, etwa 1,5 bis etwa 4,5 Mol je Mol mehrwertigen Alkohols.
Zweckmässig wird Natriumhydroxid als Alkali verwendet. Das so erhaltene Polymer enthält geschützte Aldehyd- und Ketogruppen, die aus der Saccharose stammen (Saccharose reduziert Fehlingsche Lösung nicht). Diese Aldehydund Ketogruppen werden danach in einer zweiten Reaktionsstufe durch Zusatz von Säure in einen reaktiven Zustand gebracht. Die Hydrolyse hat wahrscheinlich nur eine geringe Wirkung auf die Ätherbindungen, die die Monomere in der Polymerstruktur verbinden, und die Hauptstruktur des Polymers wird daher nach dieser Ansäuerung wahrscheinlich intakt gelassen. In der dritten Reaktionsstufe wird das Polymer, das die aktivierten Aldehyd- und Ketogruppen enthält, mit Cyanidionen umgesetzt, wobei die Cyanidionen unter Bildung einer Cyanohydrinverbindung an die Carbonylgruppen im Polymer addiert werden.
In der vierten Reaktionsstufe wird die Cyanohydrinverbindung hydrolysiert, wobei die Cyanogruppen in Carboxylgruppen umgewandelt werden. Unter Verwendung dieses vierstufigen Verfahrens kann ein Polymer, das die oben beschriebene Menge an Carboxylgruppen enthält, ohne Verwendung einer Hydroxycarbonsäure als Ausgangsmaterial hergestellt werden.
Schematisch können die letzten drei Stufen durch folgende Reaktionsschemen erläutert werden:
EMI9.1
Die Umsetzung zwischen dem carbonylhaltigen Polymer und Cyanid (Gleichung 1) wird nun etwas in Einzelheiten diskutiert. Die Umsetzung wird vorzugsweise unter Verwendung eines Alkalicyanids, wie KCN oder NaCN durchgeführt, doch kann sie auch unter Verwendung von Cyanwasserstoff und Ammoniak durchgeführt werden. Vorzugsweise nimmt man die Reaktion in wässriger Lösung vor, doch kann sie auch in hochpolaren organischen Lösungsmitteln, wie Pyridin oder Dimethylformamid, durchgeführt werden.
Die Umsetzung mit dem Cyanid erfolgt zweckmässig bei einem pH-Wert von 7 bis 11, vorzugsweise bei einem pH-Wert von etwa 9. Die Reaktionstemperatur kann variiert werden, doch ist gewöhnlich eine Temperatur im Bereich von etwa 20 Hs etwa 50 "C günstig. Die Reaktionsgeschwindigkeit steigt mit der Temperatur, doch bei Temperaturen oberhalb etwa 50 "C kann der Cyanidreaktionspartner hydrolysiert werden.
Wenn die obige Reaktion (2) im wesentlichen beendet ist, wird das erhaltene Reaktionsprodukt hydrolysiert. Die Hydrolyse wird vorzugsweise durch Erhitzen der Reaktionslösung auf eine Temperatur von etwa 90 bis etwa 100 "C durchgeführt. Die Hydrolyse wird erleichtert, wenn man ein gasförmiges Medium, wie Luft oder Stickstoff, durch die Lösung perlt, um das Ammoniak zu entfernen, das während der Hydrolyse gebildet wird. Es ist nicht erforderlich, das Cyanohydrinprodukt vor der Hydrolyse zu isolieren. Das in der obigen Gleichung (1) erhaltene Reaktionsprodukt kann direkt hydrolysiert werden. Wenn erwünscht, kann die Hydrolyse jedoch erleichtert werden, indem man, beispielsweise durch lonenaustausch, einen Überschuss an Cyanidionen vor der Hydrolyse entfernt.
Das bei der Hydrolyse erhaltene Reaktionsprodukt kann direkt für die Herstellung des Eisenkomplexes benutzt werden.
Die akute intraperitoneale Toxizität bei Mäusen liegt bei dem Polymer nach der vorliegenden Erfindung bei etwa 15 g organischer Trockensubstanz je kg Körpergewicht. Somit ist das Polymer praktisch ungiftig.
Das Polymer nach der vorliegenden Erfindung ist neu und hat folgende Eigenschaften: a) Es ist löslich oder quellbar in Wasser; b) es ist physiologisch unschädlich; c) es hat die Fähigkeit, mit mehrwertigen Metallkationen, wie Je3+, Al3+, Cr3, So3+, Bi3-, Bs3+, Zur4, Sn4, Ti4, Bs2+, und Ca2-, oder Mischungen hiervon unter Bildung eines Komplexes zwischen dem Polymer und dem Metallkation zu reagieren; d) es hat die Fähigkeit, Eisen-Ill in wässrigen Lösungen für intramuskuläre oder intravenöse Injektion für Säugetiere einschliesslich Menschen zu stabilisieren.
Die bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung.
d. h. das Polymer aus Gluconsäure oder einem Salz oder Lac ton derselben, Sorbit und Epichlorhydrin, hat ausserdem noch folgende Eigenschaften: e) Es enthält etwa 0,2 bis etwa 1,5 Milliäquivalente Carboxylgruppen je Gramm organische Trockensubstanz; f) es hat ein mittleres Molekulargewicht, bestimmt durch Gelfiltration, im Bereich von etwa 700 bis etwa 5000.
Das Polymer der vorliegenden Erfindung ist besonders wertvoll und brauchbar als ein Stabilisierungsmittel für Eisenpräparate für intramuskuläre Injektionen. Die Verwendung des Polymers als ein solches Stabilisierungsmittel ist ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung. Beispiele anderer Gebiete, auf denen das Polymer verwendet werden kann, sind:
a) Die Verwendung als Viskositätsreguliermittel in Nahrungsmitteln, pharmazeutischen Präparaten, Herbiciden und ähnlichen Präparaten oder in Waschmitteln; b) die Verwendung als Ersatz für Blutplasma; c) die Verwendung als Trägersubstanz für biologisch aktive Substanzen, wie Enzyme; d) die Verwendung eines Polymer-Metallionenkomplexes als bodenverbesserndes Material; e) die Verwendung als flüssiger Zement oder Leim; f) die Verwendung als Ausgangsmaterial bei der Herstellung von Kunststoffmaterialien; g) die Verwendung als Ausfällungs- oder Flockungsverhinderungsmittel bei der Herstellung von Bier; h) die Verwendung als Zusatzstoff zu Elektrolyten; i) die Verwendung als Entgiftungsmittel; j) in Verbindung mit geeigneten Substanzen, wie Bs2+, die Verwendung als Röntgenkontrastmittel.
Eisenpräparate für intramuskuläre Injektion, worin das Polymer nach der vorliegenden Erfindung als Stabilisierungsmittel verwendet wird, sind ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung. Eine trockene eisenhaltige Zusammensetzung, die zu einem Präparat aufgearbeitet werden kann, das für intramuskuläre Injektionen in der Humanmedizin und Veterinärmedizin geeignet ist, wird in der Weise hergestellt, dass man in einer alkalischen wässrigen Lösung a) wenigstens ein wasserlösliches Eisen-lll-Salz und b) ein physiologisch unschädliches, in Wasser quellbares Polymer, das wie oben beschrieben aufgebaut ist und in der Lage ist, mit Eisen-lll bei alkalischem pH Komplexe zu bilden, umsetzt, worauf der eisenhaltige Komplex ausgefällt und der Niederschlag gereinigt und getrocknet wird.
Die Reaktion zwischen dem Eisen-lll-Salz und dem Polymer erfolgt bei einem pH, der am Ende der Reaktion auf einen Wert von etwa 10 bis 14 durch Zugabe von Alkali gebracht wurde.
Die Zusammensetzungen sind leichtlöslich bei physiologischen pH-Werten und sind ausreichend stabil für das Sterilisieren der Lösungen im Autoklaven.
Das Eisen muss in der dreiwertigen Form vorliegen, da Eisen-1 1-Verbindungen nicht die erwünschte Stabilität ergeben. Geeignete Eisen-lll-Verbindungen sind etwa Eisen-l II- chlorid, das bevorzugt ist, Eisen-lll-nitrat, -sulfat und -acetat sowie Doppelsalze, wie Eisen-1 1 l-ammoniumsulfat.
Die getrockneten Präparate können etwa 5 bis etwa 40 Gew.-0/o, besonders 20 bis 36 Gew.-0/o Eisen enthalten, und die injizierbaren Lösungen können etwa 5 bis etwa 100 mg Eisen je ml, besonders etwa 50 mg Eisen je ml enthalten. Es ist allgemein erwünscht, dass die Eisenkonzentration in der Injektionslösung so hoch wie möglich ist, damit das injizierte Volumen klein gehalten werden kann. In einigen Fällen können jedoch auch weniger konzentrierte Präparate besser geeignet sein.
Das als Stabilisierungsmittel in den Eisenpräparaten verwendete Polymer wird vorzugsweise so hergestellt, dass man auf irgendeine in dieser Beschreibung beschriebene Weise wenigstens eine Hydroxycarbonsäure, die aus Arabonsäure, Gluconsäure oder Glucoheptonsäure besteht, oder Salze oder Lactone dieser Säuren, wenigstens einen mehrwertigen Alkohol, der aus Glycerin, Polyglycerinen, Tetriten, Pentiten, Hexiten oder Heptiten besteht, oder Derivate solcher Alkohole, die teilweise mit Alkylgruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder mit Hydroxyalkylgruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen veräthert sind, und wenigstens ein polymerisierendes Mittel, wie es oben in Formel I definiert ist, miteinander umsetzt. Das bevorzugte Polymer ist aus Gluconsäure, Sorbit und Epichlorhydrin, wie oben beschrieben, aufgebaut.
Das trockene Eisenpräparat wird in der Weise hergestellt, dass man in wässriger Lösung ein Polymer, das wie oben beschrieben hergestellt wurde, mit einer wasserlöslichen Eisen-l 11-Verbindung, vorzugsweise Eisen-1 11-chlorid, umsetzt, wonach der dabei erhaltene eisenhaltige Komplex ausgefällt und der Niederschlag gereinigt und gegebenenfalls getrocknet wird. Der pH-Wert in dem Reaktionsgemisch wird derart eingestellt, dass er am Ende der Umsetzung auf einen Wert von etwa 10 bis etwa 14 gebracht wurde. Die in der Umsetzung verwendete Polymermenge kann im Bereich von etwa 1 bis etwa 15 g, zweckmässig von etwa 3 bis etwa 6 g, berechnet als getrocknetes Produkt, je Gramm Eisen liegen, je nach dem speziellen verwendeten Polymer.
Die Reaktionstemperatur liegt zweckmässig im Bereich von etwa 0 "C bis etwa 100 C, je nach der speziell angewendeten Ausführungsform. Bei der ersten unten beschriebenen Ausführungsform liegt die Temperatur vorzugsweise bei etwa 80 "C. Der pH-Wert des sauren Reaktionsgemisches wird allmählich während der Reaktion auf einen Wert von etwa 10 bis 14 erhöht. Als Alkali kann vorteilhafterweise Natriumhydroxid verwendet werden. Die Ausfällung des Eisenkomplexes aus der Reaktionslösung erfolgt unter Verwendung eines Nichtlösungsmittels für den Komplex. Zweckmässig wird Äthanol verwendet. Wenn die Lösung des Eisenkomplexes direkt verwendet werden soll, wird der Komplex nach dem letzten Auflösen nicht ausgefällt.
Ausser leicht wasserlöslichen Eisen-lll-Verbindungen können auch Eisen-lll-Verbindungen, die in Wasser wenig oder sehr wenig löslich sind, verwendet werden, wie beispielsweise frisch hergestelltes Eisen-l 11-hydroxid, Eisen-1 1 l-carbo- nat und Eisen-lll-lactat.
Zur Reinigung des Niederschlages erfolgt das Wiederauflösen bequemerweise durch Zugabe des Niederschlages zu destilliertem Wasser bei einer Temperatur von etwa 40 C.
Die Temperatur wird anschliessend auf etwa 80 C gesteigert und dort einige Zeit gehalten. Danach wird die Lösung auf Raumtemperatur gekühlt und der pH-Wert von etwa 5,5 auf etwa 10, vorzugsweise auf etwa 6 bis 8, mit einer geeigneten Säure, sie HC1, eingestellt.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des trockenen Eisenpräparates wird eine alkalische wässrige Lösung des Polymers und gegebenenfalls von Milchsäure hergestellt. Milchsäure kann in einer Menge von 0 bis etwa 10 g je Gramm Eisen zugesetzt werden. Dann wird das Gemisch auf etwa 80 "C erhitzt, und Anteile der Eisen-lll-Ver- bindung in wässriger Lösung und Anteile von Alkali in wässriger Lösung werden abwechselnd zugesetzt. Auf diese Weise wird der pH-Wert des Reaktionsgemisches konstant alkalisch gehalten. Das Polymer wird in einer Menge entsprechend etwa 1 bis 15 g, berechnet als Trockensubstanz, je Gramm Eisen zugesetzt.
Vorzugsweise werden etwa 3 bis 6 g Polymer, berechnet als Trockenprodukt, je Gramm Eisen verwendet Das Reaktionsgemisch kann danach einige Zeit stehengelassen und anschliessend auf Raumtemperatur gekühlt werden. Das gebildete Eisenkomplex wird danach unter Verwendung eines Nichtlösungsmittels für den Komplex, zweckmässig von Äthanol, ausgefällt. Der gebildete Niederschlag wird abgetrennt und durch wiederholtes Auflösen in Wasser, Ausfällen und Waschen gereinigt und wird schliesslich getrocknet.
Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des trockenen Eisenpräparates wird eine erste wässrige Lösung hergestellt, die das Polymer und die gesamte Menge des zu verwendenden Eisen-lll-salzes enthält.
Je Gramm Eisen werden etwa 1 bis 15 g Polymer in der ersten wässrigen Lösung verwendet. Das bevorzugte Verhältnis liegt bei etwa 3 bis 6 g Polymer je Gramm Eisen. Zu der so erhaltenen sauren Lösung, zu der zweckmässig keine Milchsäure zugesetzt wird, wird allmählich Alkali bei einer geeigneten Temperatur im Bereich von etwa 0 bis etwa 60 "C zugesetzt. Wenn alles Alkali zugegeben wurde, wird die Temperatur des Reaktionsgemisches auf etwa 80 "C gesteigert, einige Zeit auf dieser Höhe gehalten und anschliessend auf etwa 25 "C erniedrigt. Der gebildete Eisenkomplex wird danach durch Ausfällung und Wiederauflösen, wie oben beschrieben ist, aufgearbeitet, jedoch mit der Ausnahme, dass etwas weiteres Polymer in alkalischer wässriger
Lösung zweckmässig bei jedem Wiederauflösen zugesetzt wird.
Beispielsweise wenn zwei Ausfällungen und Wiederauflösungen erfolgen, kann etwa 1/4 der anfangs zugesetzten Polymermenge bei jedem Wiederauflösen zugegeben werden.
Wenn man eine Injektionslösung des trockenen Eisenpräparates herstellt, wird das trockene Eisenpräparat in Wasser aufgelöst und durch Autoklavenbehandlung sterilisiert. Das trockene Eisenpräparat wird in Portionen unter Rühren zu destilliertem Wasser einer Temperatur von etwa 80 "C zugesetzt. Wenn das gesamte trockene Eisenpräparat zugegeben wurde, wird die Temperatur einige zusätzliche Zeit auf 80 "C gehalten, wie beispielsweise etwa 50 Minuten, worauf die Lö sung auf etwa 25 "C gekühlt, gegebenenfalls mit destilliertem Wasser verdünnt, filtriert und auf Flaschen abgezogen wird, die bei etwa 120 "C während etwa 20 Minuten im Autoklaven behandelt werden. Ein typisches so erhaltenes Präparat enthält etwa 50 mg Eisen je Milliliter.
Die Eisenpräparate werden in der Form sterilisierter Injektionslösungen gut resorbiert, wenn sie bei Kaninchen getestet werden, während gleichzeitig die Ausscheidung an Eisen, die oftmals geringer als 15 /0 24 Stunden nach Verabreichung beträgt, gering ist. Die akute intraperitoneale Toxizität der injizierbaren Eisenpräparate bei Mäusen erwies sich als im Bereich von 300 bis 500 ml je kg Körpergewicht liegend. Die akute intraperitoneale Toxizität von jectofer liegt bei Versuchen mit dem gleichen Mäusestamm bei etwa 50 mg je kg Körpergewicht. Die geringe Toxizität des Eisenpräparates in Kombination mit seiner hohen Resorption und niedrigen Ausscheidung macht es möglich, Dosen zu verabreichen, die mehr als 500 mg Eisen enthalten. Zwei solcher Dosen können jedem Patienten auf einmal gegeben werden.
Im folgenden werden an Hand von Beispielen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.
Beispiel 1 Herstellung des Polymers SEG 35/71 aus Sorbit, Saccharose und Epichlorhhdrin
Einem 5-l-Rundkolben mit Rührer, Tropftrichter, Thermometer und Kühler wurden bei 45 "C 150 ml destilliertes Wasser, 34 g NaOH, 300 g Sorbit und 150 g Saccharose zugesetzt. 200 ml Epichlorhhdrin wurden danach kontinuierlich während 55 Minuten zugegeben. Die Temperatur wurde während 20 Minuten, berechnet vom Beginn der Zugabe des Epichlorhhdrins, auf 75 "C gesteigert. Die Temperatur von 75 "C wurde während der Polymerisation beibehalten, welche unter wirksamem Rühren durchgeführt wurde, da das Reaktionsgemisch im Endstadium der Synthese sehr viskos wird.
Die unten aufgeführten Materialien wurden portionsweise nach dem folgenden Schema zugesetzt:
85 g NaOH in fester Form
20 g NaOH, gelöst in destilliertem Wasser auf ein Volumen von 28 ml
55 ml Epichlorhydrin.
250 ml Benzol und 200 ml destilliertes Wasser wurden ebenfalls wegen der wachsenden Viskosität des Reaktionsgemisches während des Reaktionsablaufs zugesetzt.
Zeit zugesetzte zugesetzte NaOH- zugesetzte Menge (min) Epichlorhydrin- Menge (g) an NaOH-Lösung menge (ml) (g)
60 5
75 10
90 10 105 10 120 10 135 10 150 50 165 10 180 10 195 10 210 14 225 14 240 5 246 250 ml Benzol werden zugesetzt 248 200 ml destilliertes
Wasser werden zugesetzt
Bei 285 Minuten begann das Kühlen des Reaktionsgemisches gleichzeitig mit langsamer Zugabe von 40 ml 5 m HCI.
100 ml 6 m HCI wurden danach zugesetzt, wobei das Polymer eine leicht bewegliche Suspension in dem Benzol-Wasser-Gemisch bildete. Bei 305 Minuten lag die Temperatur in dem Reaktionsgemisch bei 56 "C, und bei 330 Minuten wurde das Kühlen abgebrochen. Die Temperatur war dann 30 "C. 70 ml 2 m NaOH wurden zugesetzt, wonach der pH-Wert nach 15 Minuten gemessen < 0 ist. Das Reaktionsgemisch wurde durch doppelte Filterpapiere filtriert. Die Filtration war sehr langsam und wurde über Nacht fortgesetzt.
Am nächsten Tag wurde die Filtration beendet, und das Filtrat hatte zwei Phasen gebildet. Auf dem Filter blieb eine kleine Menge eines klebrigen Rückstands. Die verschiedenen Fraktionen wurden folgendermassen definiert: Filtrat, Benzol-Phase F 1, weggeworfen Filtrat, Wasser-Phase F 2 Rückstand auf dem Filter, F 3, weggeworfen F 2 war stark schillernd und wurde daher durch eine Seitz Filterplatte Ko2 filtriert. Das Filtrat war noch schillernd, doch wesentlich weniger als vor dem Filtrieren.
Bezeichnung: Filtrat F 4, Volumen 1070 ml.
Rückstand auf dem Filter, F 5, sehr kleine Menge, weggeworfen. F 4 wurde mit Wasser auf 1200 ml verdünnt. Der pH-Wert betrug 0,02. 3000 ml 99,50/ > iges Äthanol wurden unter heftigem Rühren zugesetzt, worauf das Gemisch 60 Minuten stehen blieb.
Bezeichnung: Mutterlauge F 6, weggeworfen Rest F 7, Volumen 750 ml.
F 7 wurde mit 150 ml destilliertem Wasser und 1500 ml 99,50/oigem Äthanol vermischt. Man liess das Gemisch 2 Stunden stehen.
Bezeichnung: Mutterlauge F 8 Rest F 9, Volumen 650 ml.
F 9 wurde mit 325 ml destilliertem Wasser vermischt.
Das Gemisch wurde 10 Minuten gerührt und danach wurden 1300 ml 99,50/oiges Äthanol zugesetzt. Man liess das Gemisch 30 Minuten stehen.
Bezeichnung: Mutterlauge F 10 Rest F 11, Volumen 630 ml.
F 11 wurde mit 315 ml destilliertem Wasser und mit 1260 ml 99,50/oigem Äthanol vermischt, wonach man das Gemisch 40 Minuten stehen liess.
Bezeichnung: Mutterlauge F 12 Rest F 13, Volumen 500 ml.
F 13 wurde mit 100 ml destilliertem Wasser und 1000 ml 99,5%eigen Äthanol vermischt. Man liess das Gemisch 30 Minuten stehen.
Bezeichnung: Mutterlauge F 14 Rest F 15
F 15 wurde dreimal mit 250 ml 99,50/oigem Äthanol gewaschen, worauf es im Vakuum bei 50 "C während 60 Minuten getrocknet wurde, um Reste des Äthanols zu entfernen. Das getrocknete F 15 wurde mit destilliertem Wasser auf 493 g verdünnt und mit SEG 35/71 F 16 bezeichnet.
Analyse von SEG 35/71 F 16
Gewichtsverlust beim Trocknen 32,7 /o
Gehalt an Na 4,7 /0, berechnet auf die getrocknete Probe
Gehalt an Cl-, 7,2 /0, berechnet auf die getrocknete Probe
Das Produkte SEG 35/71 F 16 wurde als Ausgangsmaterial bei der Synthese von SEG 36/71 verwendet, wo die Cyanhydrinreaktion durchgeführt wurde.
Beispiel 2 Herstellung des Polymers SEG 36/71 durch Umsetzung von SEG 35/71 mit Kaliumcyanid
Ausgangsmaterialien: 1. 273 g Polymer SEG 35/71 F 16 gemäss Beispiel P 13-9-71. Die Substanz enthält reduzierende Gruppen entsprechend 18 g Glucose.
500 ml destilliertes Wasser. 0,5 ml 250/eines NH40H
II. Eine Lösung von 15 g KCN entsprechend der doppelten äquivalenten Menge von Glucose plus etwa 10 /0 Glucose im Überschuss, berechnet auf 18 g Glucose, in 50 ml destilliertem Wasser. Die Lösung I wurde einem Rundkolben mit Magnetrührer, Tropftrichter, Thermometer und Kühler mit Aufnahmebehälter zugesetzt. Die Lösung II wurde der Lösung I bei Raumtemperatur zugegeben, dann liess man 30 Minuten stehen. Nunmehr wurde die Temperatur auf 40 "C angehoben und 120 Minuten dort gehalten. Sodann liess man die Lösung abkühlen und 3 Tage bei Raumtemperatur stehen. Die Temperatur wurde danach in 90 Minuten auf 70 "C gesteigert, während gleichzeitig ein Luftstrom durch die Lösung geführt wurde.
Nach 15 Minuten bei 70 "C wurde das Erhitzen unterbrochen, und man liess die Temperatur auf 30 C fallen. 2 m HCI wurde langsam und unter heftigem Rühren bis zu einem pH-Wert von etwa 6 zugegeben. Die Lösung wurde danach wieder auf etwa 70 "C während gleichzeitiger Belüftung erhitzt. Nach diesem wiederholten Erhitzen und Belüften, was 60 Minuten lang durchgeführt wurde, liess man die Lösung sich auf Raumtemperatur abkühlen, wonach der pH-Wert auf etwa 1 mit 2 m HCI eingestellt wurde. Die angesäuerte Lösung liess man bis zum nächsten Tag stehen, worauf sie 30 Minuten auf 70 C erhitzt wurde. Nach dem Kühlen der Lösung wurde sie hinsichtlich der Anwesenheit von Cyanidionen geprüft. Die Prüfung zeigte, dass keine Cyanidionen vorhanden waren.
Die Lösung wurde im Vakuum auf etwa die Hälfte ihres Volumens eingedampft, wonach der pH-Wert unter Verwendung von NaHCO3 auf 5 eingestellt wurde. Unter Rühren wurden 10 g Aktivkohle zugesetzt. Nach 15 Minuten wurde das Gemisch durch eine Seitz Filterplatte Nr. Ko2 filtriert. Die Filterplatte wurde mit destilliertem Wasser gewaschen. Das Waschwasser wurde mit dem Filtrat vermischt, wonach das erhaltene Gemisch im Vakuum auf etwa 250 ml eingedampft wurde. Es wurden 2 Volumenteile 99,50/eigen Äthanols zugesetzt, worauf man das Gemisch 30 Minuten stehen liess. Danach hatten sich zwei Phasen gebildet, die folgendermassen bezeichnet wurden: Leichte Phase: F 1 Schwere Phase: F 2, Volumen 230 ml
F 2 wurde mit 1/5 Volumenteil destillierten Wassers und 2 Volumenteilen 99,5%eigen Äthanols vermischt.
Man liess das Gemisch 30 Minuten stehen, wobei sich zwei Phasen bildeten, die folgendermassen bezeichnet wurden: Leichte Phase: F 3 Schwere Phase: F 4
F 4 wurde mit 'k Volumen teil destillierten Wassers und mit 2 Volumenteilen 99,5%eigen Äthanols vermischt. Man liess das Gemisch 30 Minuten stehen, wobei sich zwei Phasen bildeten, die folgendermassen bezeichnet wurden: Leichte Phase: F 5 Schwere Phase: F 6, Volumen 210 ml
F 6 wurde mit 21 ml destilliertem Wasser und mit 105 ml 99,50/oigen Äthanols vermischt. Nach 30 Minuten wurde die leichte Phase (F 7) abgegossen. Die schwere Phase (F 8) wurde zweimal mit 105 ml 99,5%eigen Äthanols und dreimal mit Aceton gewaschen, worauf sie im Vakuum getrocknet wurde, um verbliebene Acetonreste zu entfernen.
Die getrocknete Fraktion wurde mit destilliertem Wasser auf 231 g verdünnt und als SEG 36/71 F 9 bezeichnet.
Analyse: Gewichtsverlust beim Trocknen 35,5 /0 Gehalt an K 3,3 /0, berechnet auf die getrocknete Probe Gehalt an Na 2,6 /0, berechnet auf die getrocknete Probe Gehalt an Cl- 6,2 /0, berechnet auf die getrocknete Probe Gehalt an Carboxylgruppen 0,43 Milliäquivalente je Gramm organischer Trockensubstanz.
Beispiel 3 Herstellung von trockenem Eisenpräparat SEM 67-71 mit einem Gehalt an Polymer SEG 36-71 F 9
Eine Menge des Polymers SEG 36-71 F 9 entsprechend 60 g organischer Trockensubstanz wurde in 300 ml destillierten Wassers bei Raumtemperatur aufgelöst. Eine Lösung mit einem Gehalt von 60 g Fell3, 6H2O in 100 ml destillierten Wassers wurde mit der Polymerlösung bei Raumtemperatur vermischt. Zu dem erhaltenen Gemisch wurden unter Rühren 1000 ml 1 m NaOH zugesetzt. Nach 70 Minuten bei Raumtemperatur wurde die Temperatur des Gemisches auf 80 "C gesteigert. Das Gemisch wurde auf dieser Temperatur während 20 Minuten gehalten, worauf es auf Raumtemperatur gekühlt und durch eine Seitz-Filterplatte Ko2 filtriert wurde.
Das Filtrat wurde mit destilliertem Wasser auf 1900 ml verdünnt, wonach 3800 ml 99,50/oiges Äthanol unter heftigem Rühren zugesetzt wurden. Nach 20 Minuten wurde der erhaltene Niederschlag abfiltriert und in einem Gemisch von 600 ml destilliertem Wasser, 15 g Polymer, berechnet als oragnische Trockensubstanz, und 20 ml 1 m NaOH aufgelöst. Die Temperatur wurde auf 80 "C gesteigert und 25 Minuten auf dieser Höhe gehalten, wonach die Lösung auf Raumtemperatur abgekühlt wurde. Zu der gekühlten Lösung wurde unter heftigem Rühren 1 m HCI bis zu einem pH-Wert von 6,7 zugesetzt. Die Lösung wurde nun durch eine Seitz-Filterplatte EKS filtriert. Die Filterplatte wurde mit destilliertem Wasser gewaschen, das mit dem Filtrat vermischt wurde.
Der pH-Wert des Gemisches wurde unter Verwendung von 1 m HCI von 7,7 auf 7,3 eingestellt, wonach das Volumen mit destilliertem Wasser auf 1000 ml eingestellt wurde. 2000 ml 99,50/oigen Äthanols wurden unter heftigem Rühren zugesetzt. Nach 30 Minuten wurde der erhaltene Niederschlag abfiltriert und mit 100 ml Äthanol, das auf die gleiche Konzentration wie die Mutterlauge verdünnt war, und mit 100 ml auf 75 0/0 verdünnten Äthanols sowie schliesslich dreimal mit 150 ml 99,5%eigen Äthanols gewaschen. Der gewaschene Niederschlag wurde im Vakuum bei 50 "C getrocknet. Ausbeute 74 g, Gesamteisengehalt 22,8 O/o, berechnet auf die ursprüngliche Probe.
In the treatment of iron deficiency in mammals, including humans, iron can be administered orally with subsequent absorption via the gastrointestinal tract or parenterally by intravenous or intramuscular injection of an iron-containing solution. In such solutions for parenteral administration, the iron must be present as iron III in a stabilized form in order to prevent gel formation and precipitation, such as for example precipitation of iron III hydrate, at the physiological pH value.
The iron must also be present in such a form that no toxic side reactions of a local or general nature occur when doses containing at least 100 mg iron are injected. Solutions of iron salts cannot be used for parenteral administration, mainly because of their relatively high toxicity.
Various substances have been used as stabilizers in iron preparations for parenteral administration. To prevent precipitation of iron III hydrate when an aqueous solution of an iron III salt is made alkaline, some types of carbon hydrates have already been used as stabilizers. Thus, an earlier preparation for parenteral administration consisted essentially of an aqueous solution of a sugar-containing iron oxide. However, in order to prevent iron III hydroxide from precipitating, the pH value of this iron preparation had to be alkaline. and parenteral administration of the preparation therefore often led to undesirable side effects.
Other types of stabilizers that have heretofore been used in iron preparations for intramuscular injection are dextrins and dextrans. The use of dextrins and dextrans made it possible to prepare injection solutions with a physiological pH. However, preparations containing a complex of a low molecular weight dextran and iron gave undesirable side effects such as local pain and discoloration of the skin surrounding the injection site, see Acta Medica Scandinavica Suppl. 342 T. Karlefors and A. Norden Studies on Iron-Dextran Complex .
Dextrin, a degraded starch, contains reducing groups. which can reduce some iron-III in the iron preparation to iron-II. However, the presence of iron II in the preparations is undesirable and a limiting factor that results in the occurrence of side effects when administered in high doses, since iron II is toxic.
Yet another type of stabilizing agent used in the manufacture of iron supplements for intramuscular administration is a combination of sorbitol, citric acid and dextrin. Canadian patent 659 420. It was found that such a combination of sorbitol, citric acid and dextrin could be used to stabilize iron III so that an iron complex with an average molecular weight of about 5000 was obtained, while the iron compounds previously used Dextran and iron-dextrin complexes had average molecular weights above 150,000.
The acute toxicity LD 50, when this iron complex was administered intraperitoneally to mice was about 50 mg per kg body weight, and this toxicity made the administration of doses not above 200 mg iron to humans possible, although they were higher than the toxicity of iron-dextrin and Iron Dextran Supplements is. The iron in this preparation, which is sold under the trade name Jectofer, is in the form of particles of small particle size so that they are quickly absorbed via the lymphatic vessels as well as via the blood vessels. However, the small size of the particles and the comparatively low average molecular weight also means that about 30/0 of the amount of iron administered is excreted via the kidneys. The remaining part of the iron administered is used to a very high degree in blood formation.
Although numerous advantages were achieved with iron-dextran and iron-dextrin when using Jactofer, there were still some disadvantages, namely the relatively high loss of administered iron via the kidneys and the acute toxicity, which, however, reduced the usefulness of Jectofer when administered individually Doses of not more than 200 mg iron to humans are not restricted and thus may require a large number of injections for a single patient. The presence of reducing groups in the dextrin can convert part of the iron (III) to iron (II) and be the cause of undesirable side effects when administered to the patient in very high single doses.
As stated above. previously used stabilizers in iron preparations for intramuscular injection contain sugar or sugar polymers, such as dextrin or dextran, which have a stabilizing effect on an iron III colloid at a neutral pH value. These stabilizers used hitherto usually contain reducing groups which to some extent convert iron III in the injection solution into iron II. Iron-II is an undesirable component in iron preparations for intramuscular injection because of its toxicity and can cause undesirable side effects when the solutions are administered to patients.
The amount of iron (II) contained in the injection solution, due to its toxicity, can be a limiting factor for the maximum iron dose that can be administered to the patient with each injection.
The main object of the invention is thus to obtain an iron preparation for intramuscular administration which contains as a stabilizing agent a new polymer which (i) has the ability to stabilize iron III at physiological pH, (ii) an insignificant reduction caused by iron III to iron II in an injection solution, (iii) has the ability to form a complex with iron III which has a low toxicity and is absorbed to a high degree from an intramuscular depot after intramuscular injection, while only a smaller part is excreted via the kidneys, and (iiii) has the ability to form a complex with iron III which has such toxicity
that a dosage of more than 500 mg iron can be administered without serious side effects.
The new iron preparation is well absorbed and has a low toxicity, which enables the administration of dosage units with more than 500 mg iron without serious side effects.
Although the primary use of the new polymer used as a stabilizing agent is in the manufacture of iron preparations for intramuscular administration, other uses are obvious and are described below. The new polymer has the ability to form complexes with heavy metal ions such as iron, cobalt, nickel, aluminum, etc. A particularly valuable property of the polymer according to the invention is its ability to stabilize iron III at a physiological pH value and thus to form an iron complex which has advantageous therapeutic properties and for intramuscular or intravenous injection into mammals, including humans, which have such Need treatment can be used.
The present invention provides an iron preparation for intramuscular and intravenous injections which contains a physiologically harmless, water-swellable polymer as a stabilizing agent, which is a condensation product of a hydroxycarboxylic acid and a polyhydric alcohol with a polymerizing agent from the group of halogenated aliphatic which can be converted into epoxides in alkaline solution Alcohols and the resulting epoxides. The expressions defining the reaction partners are explained as follows:
The term hydroxycarboxylic acid is intended to mean aliphatic hydroxycarboxylic acid having 2 to 10 carbon atoms, 1 to 3 carboxyl groups and 1 to 9 hydroxyl groups. In games of such hydroxycarboxylic acids are aldonic acids, d. H.
the initial oxidation products formed from aldoses and having the general formula (HOOC- (CHOH) n-COOH, where n is an integer from 0 to 8, sugar acids, ie polyhydroxydicarboxylic acids represented by the general formula HOOC- (CHOH) m -COOH can be reproduced, in which m is an integer from 1 to 8, uronic acids, which in addition to carboxyl groups also contain aldehyde groups and can be reproduced by the general formula HCO- (CHOH) p-COOH, in which p is an integer from 1 to 8 means inclusive, and ketoaldonic acids which contain keto groups in addition to carboxyl groups.
Examples of aldonic acids are erythronic acid and threonic acid, which are derived from the corresponding tetroses; Arabonic acid, xylonic acid, ribonic acid, lyxonic acid and apionic acid, which are derived from the corresponding pentoses; Gluconic acid, mannonic acid, gulonic acid, idonic acid, galactonic acid, talonic acid, altronic acid and allonic acid, which are derived from the corresponding hexoses; α-glucoheptonic acid, ß-glucoheptonic acid, α-mannoheptonic acid, ß-mannoheptonic acid, o-galaheptonic acid, p-galaheptonic acid and fructoheptonic acid, which are derived from the corresponding heptoses;
α-glucooctonic acid, β-glucooctonic acid, mannooctonic acid and galaoctonic acid, which are derived from the corresponding octoses; α-gluconononic acid, ß-gluconononic acid and mannononic acid, which are derived from the corresponding nonoses; and α-glucodeconic acid and ct-glucodecanoic acid, which are derived from the corresponding decoses. Examples of sugar acids or
Saccharic acids or aldaric acids are: Tartronic acid with the structural formula HOOC-CHOH-COOH: the tetraric acids and erythraric acid, the petaric acids xylarin saul. Ribaric acid and arabinic acid; the hexaric acids manic acid, glucaric acid, idaric acid, talaric acid, allaric acid and galacteric acid; and the heptaric and octaric acids, such as the acid obtained by oxidizing the aldehyde group into α-glucoheptose, ß-glucoheptose, mannoheptose, α-galaheptose and ß-galaheptose. Examples of uronic acids are glucuronic acid, mannuronic acid and galacturonic acid.
Examples of ketoaldonic acids are
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2-ketogluconic acid 5-etogluconic acid
Still other examples of hydroxycarboxylic acids are
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Glycolic acid glyceric acid
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Lactic acid malic acid
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Tartaric acid citric acid HOOC (CHOH) 4COOH tetrahydroxyadipic acid
Many of the hydroxycarboxylic acids identified above occur in various steric configurations and in the racemic form, as well as in the form of essentially pure optical isomers. The expression hydroxycarboxylic acids should therefore be interpreted to include all such steric and optical isomers and mixtures thereof.
The compounds to be included under the term polyhydric alcohols according to the invention are broad
Class of aliphatic alcohols with up to 10 carbon atoms and with 2 to 10 alcoholic hydroxyl groups.
In addition to those alcohols which only contain non-etherified groups, polyhydric alcohols which are partially etherified can also be used as reactants in the polymerization process. In such etherified alcohols, one or more, but not all, of the alcoholic hydroxyl groups can be etherified, for example with alkyl groups which suitably contain 1 to 5 carbon atoms or with hydroxyalkyl groups which suitably contain 1 to 5 carbon atoms in the alkyl part of the hydroxyalkyl group. A suitable partially etherified alcohol is hydroxypropyl sorbitol.
Examples of polyhydric alcohols which should come under the term polyhydric alcohols are glycerine and glycol of the structural formulas
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Glycerin
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Glycol the tetrites, i.e. compounds of the structural formulas
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Threit erythritol the pentite, i. Connections with the structural formulas
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Arabit (Lyxit) Xylitol Ribit (Adonit) the Hexite, i.e.
Connections with the structural formulas
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Sorbitol Mannitol Talit Idit Galactit (Dulcit) Allit the heptite, like
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Glycero-guloheptite (α-glucoheptite) D-glycero-diidoheptite (D- ss-glyco-heptite) D-glycero-D-galaheptite (perseit) (α-mannoheptite)
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D-glycero-dmannoheptite tvolemite) (D-ss-mannoheptite) (> -Sedoheptite) D-glycero-dglucoheptite (ss-sedoheptite) D-glycero-L-glucoheptite (D-ss-galaheptite) (D-? -Guloheptit) Glycero-idoheptit (meso) the Octite, Nonite and Decite, like
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D-Erythro-Lgalaoctit D-Erythro-Ltalooctit Erythromannooctit
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D-threo-Lgalaoctitol α, α, α, - D-
Glucononite?,?
;, ou-D-
Glucodecite Examples of other compounds that should come under the term polyhydric alcohols are polyglycerols, i. H. Condensation products of glycerine, in which glycerine molecules have been condensed to open-chain or cyclic ethers, the CH2OHCHOHCH2-O-CH2CHOHCH2OH and
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Still further examples of polyhydric alcohols are the inosites or cyclohexane hexols. Another example of a tetritol is pentaerythritol.
Many of the polyhydric alcohols identified above exist in various steric configurations and in racemic form as well as in the form of optical isomers.
The term polyhydric alcohol is intended to include all such steric and optical isomers and mixtures thereof.
Compounds which are intended to fall under the expression halogenated aliphatic alcohols convertible into epoxides in alkaline solution are represented by the formula
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explains where n is 0, 1, 2, 3 or 4, X is Cl, Br or I, Rl is OH, Cl. Br or I denotes and R2 denotes a hydrogen atom or, when R1 is the group OH, denotes the radical -CH2-X, in which X has the above meaning.
The formula I includes compounds of the formula
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a, in which n and X are as defined above, and these compounds are converted into a diepoxide of the formula in alkaline solution
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converted. where n has the above meaning. The formula I also includes the halohydrins of the formula
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a, wherein X has the above meaning and in alkaline solution in compounds of the formula
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be converted, where X has the above meaning.
Finally, the formula I also includes compounds of the formula
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those in alkaline solution in compounds of the formula
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where n has the above meaning.
The epoxides of the formulas III, V and VII are further illustrative examples of the reactants. It is a general feature of a polymerizing agent of formulas I to VII that they contain at least two reactive groups which are capable of participating in the formation of ether bonds. Epoxycarboxylic acids can also be used.
Preferred polyhydric alcohols are the hexites and the heptites. Glycerine, polyglycerine, the tetrite including pentaerythritol and the pentite are also suitable polyhydric alcohols. Of the polymerizing agents are the epihalohydrins, especially epichlorohydrin. prefers. The preferred reactant combination for making the polymer is gluconic acid, sorbitol and epichlorohydrin.
Other suitable reactant combinations are gluconic acid lactone, sorbitol and epichlorohydrin; Arabonic acid.
Sorbitol and epichlorohydrin; Gluconolactone, pentaerythritol and epichlorohydrin; Glycerin, gluconolactone and epichlorohydrin; Mannitol, gluconolactone and epichlorohydrin; Dulcitol, gluconolactone and epichlorohydrin; as well as hydroxypropyl sorbitol, gluconolactone and epichlorohydrin.
The new polymer used in the present invention is prepared in such a way that in a liquid medium a) at least one hydroxycarboxylic acid component from the group of aliphatic hydroxycarboxylic acids with 2 to 10 carbon atoms, 1 to 3 carboxyl groups and 1 to 9 hydroxyl groups, the salts and Lactones thereof, b) at least one polyhydric alcohol from the group of aliphatic alcohols with 2 to 10 carbon atoms and 2 to about 10 alcoholic hydroxyl groups and the partially etherified derivatives of these alcohols with alkyl or hydroxyalkyl groups with 1 to 5 carbon atoms and c) at least one polymerizing Means from the compound class of the formula
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and the epoxides and diepoxides derived therefrom, in which n is 0, 1, 2, 3 or 4, X Cl,
Br or 1, Rl is OH, Cl, Br or 1 and R2 is a hydrogen atom or, if Rl is the group OH, is the radical -CH2-X, in which X has the above meaning, reacts with one another.
In an expedient embodiment of the invention, the new polymer used as a stabilizer in the production of iron preparations is produced in such a way that at least one hydroxycarboxylic acid component, arabonic acid, gluconic acid or glucoheptonic acid or a salt or lactone derived from these acids is added to a liquid medium a) is, b) at least one polyhydric alcohol, the glycerin, a polyglycerin, a tetritol, pentitol, hexitol or heptitol or a derivative of such a polyhydric alcohol partially etherified with alkyl groups with 1 to 5 carbon atoms or a partially etherified with hydroxyalkyl groups with 1 to 5 carbon atoms Is a derivative of such a polyhydric alcohol, and at least one polymerizing agent c) according to the above formula I reacts with one another.
As the alkali in the presence of which the polymerization is carried out, sodium hydroxide or potassium hydroxide can be used. The alkali can be used either in the form of a solution or in the solid state, for example in the form of tablets. Alkaline earth hydroxides, such as barium hydroxide, can also be used as alkalis, but they are generally less useful. The preferred alkali is sodium hydroxide.
The use of a lactone of the hydroxycarboxylic acid as a starting material is equivalent to the use of the hydroxycarboxylic acid itself since the lactone is converted into the acid or a salt thereof in the alkaline solution in which the polymerization is carried out.
The reaction conditions can be varied considerably with respect to the relative proportions of the hydroxycarboxylic acid, the polyhydric alcohol and the polymerizing agent. The reaction temperature and the manner in which the reactants are brought together can also be varied considerably.
As an example of possible variations in the relative proportions of the reactants it can be mentioned that about 0.1 to about 1.0 mole of hydroxycarboxylic acid and about 0.05 to about 5 moles of polymerizing agent can be used per mole of the polyhydric alcohol. In the preferred embodiment according to the invention, i. H. When using gluconic acid or a salt or a lactone thereof, of sorbitol and epichlorohydrin, about 0.2 to about 1.0 mol of gluconic acid or a suitable derivative thereof and about 0.1 to about 4 mol of epichlorohydrin can advantageously be used per mole of sorbitol use.
It is usually advantageous to carry out the polymerization by adding the alkali and the polymerizing agent separately in proportions to an alkaline aqueous solution of the hydroxycarboxylic acid and the polyhydric alcohol. The addition of alkali and polymerizing agent can, however, also take place continuously to the alkaline solution of the hydroxycarboxylic acid and the polyhydric alcohol in the reaction vessel.
The reaction temperature can be varied within wide limits, but it is advantageously kept between about 20 ° C. and the boiling point of the reaction mixture.
The preferred reaction temperature is between about 75 and about 85 "C.
The amount of alkali that should be present or added during the reaction depends largely on the amount of the polymerizing agent added. In the preferred embodiment according to the invention, i. H. when sorbitol and gluconic acid, or a salt or lactone thereof, are polymerized with epichlorohydrin, the total amount of hydroxyl ions present during the reaction is about 1.5 to about 4.5 moles per mole of sorbitol.
In this preferred embodiment, sodium hydroxide is used as the alkali.
As stated above, the preferred embodiment of the present invention relates to a polymer which is built up or synthesized by reacting sorbitol, epichlorohydrin and gluconic acid or a salt or lactone of gluconic acid in alkaline aqueous solution.
In one method of carrying out this reaction, a solution of gluconic acid or the corresponding lactone and sorbitol is prepared in the approximate relative amounts of about 0.1 to about 1.0, preferably about 0.5 mole of gluconic acid per mole of sorbitol and by adding sodium hydroxide made alkaline. Epichlorohydrin and sodium hydroxide are added separately to this solution during the course of the reaction in the approximate relative amount of about 0.1 to about 4, preferably about 2, moles of epichlorohydrin, depending on the amount of sorbitol. The temperature of the reaction mixture increases gradually during the
Reaction increased to the desired temperature of about 75 to about 85 "C.
After adding the epichlorohydrin and the sodium hydroxide, the reaction solution is left to stand for some time, after which the temperature is lowered to about 50 ° C. and the pH of the reaction mixture is reduced to a value of about 0.6 to about 0.6 by adding a suitable acid, such as HCl 4, is usually set to a value in the range of 0.65 to 1.0.
The thereby precipitated sodium chloride is removed by filtration and discarded, and the remaining reaction mixture is worked up to the desired preparation. This working up of the reaction mixture is expediently carried out by repeated precipitation and dissolution of the polymer obtained. It is preferred to use ethanol as the precipitating agent, but other organic solvents such as dioxane, methanol, chloroform, acetone, n-propanol and isopropanol can also be used. The addition of ethanol leads to the formation of a two-phase system which contains the desired reaction product in the aqueous phase. The ethanol phase contains, among other things, reaction products of low molecular weight that are not precipitated.
The aqueous phase containing the desired reaction product is then mixed again with water and ethanol and the resulting aqueous phase is collected. This purification and fractionation can be repeated several times, expediently at least five times, after which the end product is diluted with a suitable amount of water in order to obtain a product which is easy to handle.
In the polymerization according to the present invention, mixtures of reaction products with widely varying molecular weights are obtained. It is not possible to ascribe an exact, uniform chemical structure to the reaction products. The work-up of the intermediate reaction product obtained after the polymerization is, as indicated above, regarded as a means that molecular.
to change the weight distribution of the intermediate reaction product so that low molecular weight components are removed. The methods described below were therefore used to identify the product. The names and methods given and described can also be found in the examples where the respective reaction product is identified. The term end product, as it is used below, denotes the polymer product obtained after work-up including, if appropriate, an addition of water, which is mentioned above.
A. The weight loss on drying is obtained by drying the end product at about 105 "C until a constant weight is obtained. The weight loss is given in weight per cent, calculated on the end product.
B. The water contents in the end product are determined according to the Karl Fischer method, which is described in Pharmacopoeia Nordica, Volume 1, page 75, among others.
The water contents are given in% by weight, based on the end product.
C. The sodium contents (according to in the end product are determined using a flame spectrophotometer and are given in% by weight, based on the end product in dry form.
D. The chloride ion contents (Cl-) are determined by potentiometric titration and are given in 0 / o by weight, calculated on the end product or the end product in dry form. The amounts of Na- and Cl- which are given show the amounts of salt present in the polymer preparation and do not mean that chloride ions are incorporated into the polymer.
E. The contents of organic dry matter in the end product are calculated as the weight of the end product excluding the weight loss during drying and excluding the weight of Na and Cl- and are given in grams or in% by weight, calculated on the end product.
F. Gel Filtration. The molecular weight distribution of the end product is determined by gel filtration on Sephadex G: 15, G 25 or G: 50. A sample, which consists of an amount of end product corresponding to about 100 mg of organic dry matter, is dissolved in 4 ml of water, added to the column of the Sephadex (D used and eluted with water. The eluate is analyzed for the content of organic dry matter by the extinction of a mixture of 0.5 ml of eluate and 5 ml of a solution of 0.8 g of K2Cr2O7 in 10 ml of H2O and 200 ml of concentrated H2SO4 is measured at 700 m, u. The measured absorbance is corrected against a blank sample and plotted against the eluate volume The diagram obtained is a measure of the molecular weight distribution.
The eluate is also tested with regard to the Cl content.
G. The contents of carboxyl groups in the final solution are determined.
H. The iron complexing capacity of the final product can be determined in the following way: The following solutions are used: 1. Distilled water 225 ml
Lactic acid 90 ml (1.20 mol)
Sodium hydroxide 148 ml (0.90 mol)
Polymer (organic dry substance 202.5 g) II. Sodium hydroxide 288 g (7.3 mol) of distilled water 1200 ml III. Iron-III-chloride hexahydrate Fell3 6H2O 270 g (1.0 mol) distilled water 405 ml IV. Hydrochloric acid 6 n approx. 150 ml V. distilled water approx. 2.2 1 VI. Ethanol, 95, SOIoig (Vol.- / o) about 14.8 1
Separate solutions of ferrous chloride, sodium hydroxide and polymer are made.
The lactic acid (90 ml), ffi of the water volume (150 ml) and the sodium hydroxide (148 ml) were separately mixed together before the polymer was added. The remainder of the water (75 ml) was used to rinse the kettles used and it was added to the solution. The mixture thus obtained 1. was heated to 80 ° C. with stirring. To mixture 1, 9% 90 ml portions of the sodium hydroxide solution (II), a total of 4.86 mol NaOH, and 9 60 ml portions of the iron III chloride solution (III), a total of 1.0, were alternately added with vigorous stirring Mole, added. The addition was made dropwise over 1 minute for the sodium hydroxide and dropwise over 2 minutes for the ferric chloride solution.
There was a 2 minute wait between each addition. One minute after the last addition of iron III chloride solution, 167 ml (0.98 mol) of sodium hydroxide (II) were added. The temperature of the reaction mixture was then held at 80 "C for 35 minutes, after which the mixture was cooled to 25" C. Thereafter, the volume of the reaction mixture was adjusted to 2.250 ml using distilled water. whereupon 5.100 ml of ethanol were added over 15 to 30 minutes with vigorous stirring. Stirring was then continued for an additional 10 minutes. The resulting precipitate was allowed to settle for 30 to 60 minutes, after which the mother liquor was filtered off with suction. The precipitate was filtered off and washed once with 900 ml of dilute ethanol (2 parts by volume of ethanol and 1 part by volume of distilled water).
The precipitate was then dissolved by adding 1.350 ml of distilled water heated to 40 ° C. with stirring.
After the addition of the precipitate, the solution was heated to 80 ° C. in about 30 minutes. The mixture was then kept at 80 ° C. for a further 30 minutes with stirring.
The solution was then cooled to 25 ° C. and neutralized using 6N hydrochloric acid, which was added dropwise with vigorous stirring over 20-25 minutes until the pH of the mixture was 6.2.
Usually 140 to 150 ml of hydrochloric acid was required.
Undissolved matter was removed from the reaction mixture and the volume was adjusted to 2.100 ml with distilled water. A second precipitation was carried out by adding 4.575 ml of ethanol to the solution over 15 to 20 minutes with stirring. Stirring was continued for 2 more minutes. The precipitate was allowed to settle overnight. The mother liquor was then filtered off with suction and the solid was filtered off with suction and washed three times using 900 ml of dilute ethanol (ethanol: water 2: 1) and three times with undiluted ethanol (900 ml), whereupon it was washed in vacuo at 40 ° C. for 4 to 5 hours or dried overnight.
The following parameters were determined in the dried iron preparation:
1. Yield of dried iron preparation, measured in grams.
2. Yield of complexed iron, calculated in / o of the total amount of iron (III) that was added during the reaction.
3. Iron content in the dried iron preparation in parts by weight, calculated on the dried iron preparation.
1. Resorption of an intramuscularly administered injection solution, which had been prepared using the dried iron preparation obtained in H above, in rabbits. The injection solution of the dried iron preparation obtained and described under H above was prepared according to the following method. 125 ml of distilled water were heated to 80 ° C. in a three-necked round-bottomed flask equipped with a condenser, thermometer and stirrer. The dried iron preparation obtained as described above was added in small portions over 15 minutes with vigorous stirring. Dried preparation corresponding to 7.5 g of iron was added The resulting solution was held at 80 "C for 50 minutes, after which it was cooled to 25" C.
After dilution with distilled water to 150 ml, the solution obtained was filtered, filled into 10 ml ampoules and 20
Sterilized at 120 ° C. for minutes. The injection solution obtained had a total iron content of about 50 mg per ml.
The absorption tests in rabbits were as follows
Way done. The injection solution was injected deep into the buttocks muscle of rabbits in dosages of 20 mg Fe per kg body weight. They were always male
Albino rabbits weighing 2 to 3 kg are used. The animals were sacrificed at different time intervals after the injection and the gluteal muscles were detached from the legs. Muscles and skin around the injection site were moistly oxidized with sulfuric acid and nitric acid, and the iron content was then determined using a colorimetric rhodanide method. It was found that the iron was absorbed very quickly.
In most cases more than 60% of the administered iron was absorbed after 24 hours, more than 85% of the iron was absorbed after 7 days and after 14 days
Days more than 90 / o of the iron. It was also found that the amount of iron that was mostly eliminated after 24 hours was less than -15%. It can thus be seen that iron preparations for intramuscular injections, which were prepared using the polymer according to the present invention as a stabilizing agent, are beneficial in the
Comparison with currently existing and on the market he available intramuscularly administrable iron supplements are.
From the results of gel filtration with Sephadex
G: 15, G: 25 and G: 50 it can be concluded that the mean molecular weight of the polymer in the form referred to as the end product is in the range from 700 to about 5000. It was also found that polymers which, according to the gel filtration tests, have an average molecular weight in the range from about 1500 to about 5000, give iron complexes which, in the form of an injection solution, are particularly advantageous with regard to absorption and excretion when the studies in rabbits were carried out.
j. The intrinsic viscosity of the polymer in many cases ranged from about 0.020 to about 0.080 dlIg.
In the drawing, Figures 1, 2 and 3 show the results of the gel filtration on Sephadex G: 15 with polymers according to the invention. G: 15 separates components with one
Molecular weight up to about 1500. In Fig. 1 is ersicht Lich that the greater part of the polymer, which by the
Peak at about 80 to 90 ml of eluant is not absorbed in the gel, but is eluted with the first eluent components that are collected. Fig. 2 shows the molecular weight distribution of a polymer which has a larger proportion of components that are delayed by the gel and thus can be described as having molecular weights below about 1500.
The components in the polymer shown in Fig. 3 who largely absorbed on the gel. The peak at around 130 ml of eluent indicates that the average molecular weight of the polymer tested is well below 1500.
The contents of Cl- in the eluent are also recorded in FIGS. 1, 2 and 3.
4 shows the result of the gel filtration on Sepharose 6B from Jectofer and an iron preparation according to the present invention.
The amount of carboxyl groups in the polymer used as a stabilizing agent according to the present invention is generally from about 0.2 to about 1.5 milliequivalents, calculated per gram of the organic dry matter, which was determined as described under E above.
The polymerization can be carried out in a medium which is indifferent to the reactant solutions. Examples of such indifferent media are benzene and white spirit. However, aqueous solution is the preferred medium.
In a modification of the process for producing the polymer used as the stabilizing agent, a three-step process described below with gluconic acid, sorbitol and epichlorohydrin as examples of a hydroxycarboxylic acid, a polyhydric alcohol and a polymerizing agent, respectively, is used. In the first stage, monoethers of epichlorohydrin and gluconic acid are produced in acidic solution using sulfuric acid as a catalyst. In a second stage, epichlorohydrin and sorbitol are polymerized in an alkaline solution. In the third stage, the monoethers obtained in stage 1 are reacted in alkaline solution with the polymer obtained in stage 2, whereupon the reaction product is worked up in a manner similar to that described above.
The contents of carboxyl groups on the polymer according to the present invention can be increased by reacting the polymer in an alkaline solution with monochloroacetic acid. Hydroxyl groups in the polymer react with the monochloroacetic acid to form ether bonds according to the following reaction scheme:
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Highly viscous solutions are usually used in this reaction, and the reaction can be carried out in a medium which is indifferent to the reactant solutions, such as benzene.
In a four-step alternative method for the preparation of the new polymer which is used as a stabilizing agent for iron III according to the present invention, a polyhydric alcohol and a polymerizing agent, which is as defined above, and sucrose are used.
The reaction conditions are essentially the same as described above for the polymerization of a hydroxycarboxylic acid, a polyhydric alcohol and a polymerizing agent. Thus, the reaction conditions can be varied substantially in terms of the relative proportions of sucrose, polyhydric alcohol and polymerizing agent. The reaction temperature and the manner in which the reactants are brought together can also be varied considerably. As examples of possible variations in the relative proportions of the reactants it can be mentioned that about 0.1 to about 1.0 mol of sucrose and about 0.05 to about 5 mol of polymerizing agent can be used per mole of the polyhydric alcohol.
The reaction temperature can be varied within wide limits, but is advantageously from about 20 "C. to the boiling point of the reaction mixture. The preferred reaction temperature is from about 75 to about 85" C. The amount of alkali that should be present or added during the reaction depends largely on the amount of the polymerizing agent added. Usually the total amount of hydroxyl ions present during the reaction is about 1.5 to about 4.5 moles per mole of polyhydric alcohol.
Sodium hydroxide is expediently used as the alkali. The polymer obtained in this way contains protected aldehyde and keto groups which originate from sucrose (sucrose does not reduce Fehling's solution). These aldehyde and keto groups are then brought into a reactive state in a second reaction stage by adding acid. The hydrolysis is likely to have little effect on the ether bonds linking the monomers in the polymer structure, and the main structure of the polymer is therefore likely to be left intact after this acidification. In the third reaction stage, the polymer which contains the activated aldehyde and keto groups is reacted with cyanide ions, the cyanide ions being added to the carbonyl groups in the polymer to form a cyanohydrin compound.
In the fourth reaction stage, the cyanohydrin compound is hydrolyzed, whereby the cyano groups are converted into carboxyl groups. Using this four-step process, a polymer containing the above-described amount of carboxyl groups can be produced without using a hydroxycarboxylic acid as a starting material.
The last three stages can be explained schematically by the following reaction schemes:
EMI9.1
The reaction between the carbonyl-containing polymer and cyanide (Equation 1) is now discussed in some detail. The reaction is preferably carried out using an alkali cyanide such as KCN or NaCN, but it can also be carried out using hydrogen cyanide and ammonia. The reaction is preferably carried out in aqueous solution, but it can also be carried out in highly polar organic solvents such as pyridine or dimethylformamide.
The reaction with the cyanide is expediently carried out at a pH of 7 to 11, preferably at a pH of about 9. The reaction temperature can be varied, but a temperature in the range of about 20 Hs about 50 ° C. is usually favorable. The rate of reaction increases with temperature, but at temperatures above about 50 "C the cyanide reactant can be hydrolyzed.
When the above reaction (2) is substantially completed, the obtained reaction product is hydrolyzed. The hydrolysis is preferably carried out by heating the reaction solution to a temperature of about 90 to about 100 ° C. The hydrolysis is facilitated if a gaseous medium, such as air or nitrogen, is bubbled through the solution in order to remove the ammonia that forms during It is not necessary to isolate the cyanohydrin product prior to hydrolysis. The reaction product obtained in equation (1) above can be hydrolyzed directly. However, if desired, the hydrolysis can be facilitated by, for example, ion exchange, removed an excess of cyanide ions prior to hydrolysis.
The reaction product obtained in the hydrolysis can be used directly for the preparation of the iron complex.
The acute intraperitoneal toxicity in mice for the polymer according to the present invention is about 15 g of organic dry matter per kg of body weight. Thus the polymer is practically non-toxic.
The polymer of the present invention is new and has the following properties: a) it is soluble or swellable in water; b) it is physiologically harmless; c) it has the ability to interact with polyvalent metal cations such as Je3 +, Al3 +, Cr3, So3 +, Bi3-, Bs3 +, Zur4, Sn4, Ti4, Bs2 +, and Ca2-, or mixtures thereof, with the formation of a complex between the polymer and the metal cation to react; d) it has the ability to stabilize iron-III in aqueous solutions for intramuscular or intravenous injection for mammals including humans.
The preferred embodiment according to the invention.
d. H. the polymer of gluconic acid or a salt or lac ton thereof, sorbitol and epichlorohydrin, also has the following properties: e) It contains about 0.2 to about 1.5 milliequivalents of carboxyl groups per gram of organic dry matter; f) it has an average molecular weight, as determined by gel filtration, in the range from about 700 to about 5000.
The polymer of the present invention is particularly valuable and useful as a stabilizer for iron preparations for intramuscular injection. The use of the polymer as such a stabilizing agent is an important aspect of the present invention. Examples of other areas in which the polymer can be used are:
a) Use as a viscosity regulator in foodstuffs, pharmaceutical preparations, herbicides and similar preparations or in detergents; b) use as a substitute for blood plasma; c) the use as a carrier substance for biologically active substances such as enzymes; d) the use of a polymer-metal ion complex as soil-improving material; e) use as liquid cement or glue; f) the use as a starting material in the manufacture of plastic materials; g) use as a precipitation or flocculation inhibitor in the manufacture of beer; h) use as an additive to electrolytes; i) use as a detoxifying agent; j) in conjunction with suitable substances such as Bs2 +, use as an X-ray contrast medium.
Iron preparations for intramuscular injection, wherein the polymer of the present invention is used as a stabilizing agent, is another aspect of the present invention. A dry iron-containing composition, which can be worked up into a preparation which is suitable for intramuscular injections in human medicine and veterinary medicine, is prepared in such a way that a) at least one water-soluble iron III salt and b ) a physiologically harmless, water-swellable polymer which is constructed as described above and is able to form complexes with iron III at an alkaline pH, whereupon the iron-containing complex is precipitated and the precipitate is cleaned and dried.
The reaction between the iron III salt and the polymer takes place at a pH which, at the end of the reaction, has been brought to a value of about 10 to 14 by adding alkali.
The compositions are readily soluble at physiological pH values and are sufficiently stable for the solutions to be sterilized in an autoclave.
The iron must be in the trivalent form, since iron-11 compounds do not give the desired stability. Suitable iron III compounds are, for example, iron III chloride, which is preferred, iron III nitrate, sulfate and acetate, and double salts such as iron 11 l-ammonium sulfate.
The dried preparations can contain about 5 to about 40% by weight, especially 20 to 36% by weight of iron, and the injectable solutions can contain about 5 to about 100 mg iron per ml, especially about 50 mg iron each ml included. It is generally desirable that the iron concentration in the injection solution is as high as possible so that the injected volume can be kept small. In some cases, however, less concentrated preparations may be more suitable.
The polymer used as a stabilizer in the iron preparations is preferably prepared in such a way that at least one hydroxycarboxylic acid consisting of arabonic acid, gluconic acid or glucoheptonic acid, or salts or lactones of these acids, at least one polyhydric alcohol consisting of glycerol, in any manner described in this description , Polyglycerols, tetrites, pentites, hexites or heptites, or derivatives of such alcohols, some of which are etherified with alkyl groups with 1 to 5 carbon atoms or with hydroxyalkyl groups with 1 to 5 carbon atoms, and at least one polymerizing agent as defined in formula I above is implemented together. The preferred polymer is constructed from gluconic acid, sorbitol and epichlorohydrin as described above.
The dry iron preparation is prepared in such a way that a polymer, which has been prepared as described above, is reacted in aqueous solution with a water-soluble iron-11 compound, preferably iron-11 chloride, after which the iron-containing complex obtained in this way precipitated and the precipitate is purified and optionally dried. The pH in the reaction mixture is adjusted so that it was brought to a value of about 10 to about 14 at the end of the reaction. The amount of polymer used in the reaction can range from about 1 to about 15 g, suitably from about 3 to about 6 g, calculated as the dried product, per gram of iron, depending on the particular polymer used.
The reaction temperature is suitably in the range from about 0 ° C. to about 100 ° C., depending on the specific embodiment used. In the first embodiment described below, the temperature is preferably about 80 ° C. The pH of the acidic reaction mixture is gradually increased to a value of about 10-14 during the reaction. Sodium hydroxide can advantageously be used as the alkali. The iron complex is precipitated from the reaction solution using a nonsolvent for the complex. Ethanol is expediently used. If the solution of the iron complex is to be used directly, the complex will not precipitate after the final dissolution.
In addition to easily water-soluble iron III compounds, iron III compounds that are sparingly or very sparingly soluble in water can also be used, such as, for example, freshly prepared iron 11-hydroxide, iron-11-carbonate and Iron III lactate.
To clean the precipitate, it is convenient to redissolve it by adding the precipitate to distilled water at a temperature of about 40 C.
The temperature is then increased to about 80 C and held there for some time. The solution is then cooled to room temperature and the pH is adjusted from about 5.5 to about 10, preferably to about 6 to 8, with a suitable acid, such as HCl.
In one embodiment of the method for producing the dry iron preparation, an alkaline aqueous solution of the polymer and optionally of lactic acid is produced. Lactic acid can be added in an amount from 0 to about 10 grams per gram of iron. The mixture is then heated to about 80 ° C. and proportions of the iron III compound in aqueous solution and proportions of alkali in aqueous solution are added alternately. In this way, the pH of the reaction mixture is kept constantly alkaline Polymer is added in an amount corresponding to about 1 to 15 g, calculated as dry matter, per gram of iron.
About 3 to 6 g of polymer, calculated as dry product, are preferably used per gram of iron. The reaction mixture can then be left to stand for some time and then cooled to room temperature. The iron complex formed is then precipitated using a nonsolvent for the complex, expediently ethanol. The precipitate formed is separated off and purified by repeated dissolution in water, precipitation and washing and is finally dried.
In another embodiment of the method for producing the dry iron preparation, a first aqueous solution is produced which contains the polymer and the entire amount of the iron III salt to be used.
About 1 to 15 g of polymer are used per gram of iron in the first aqueous solution. The preferred ratio is about 3 to 6 grams of polymer per gram of iron. To the acidic solution thus obtained, to which it is advantageous not to add lactic acid, alkali is gradually added at a suitable temperature in the range from about 0 to about 60 "C. When all the alkali has been added, the temperature of the reaction mixture is increased to about 80" C. increased, kept at this level for some time and then lowered to about 25 ° C. The iron complex formed is then worked up by precipitation and redissolving, as described above, with the exception that some more polymer in alkaline aqueous
Solution is expediently added at each redissolution.
For example, if two precipitations and redissolutions occur, about 1/4 of the initially added amount of polymer can be added with each redissolution.
When preparing an injection solution of the dry iron preparation, the dry iron preparation is dissolved in water and sterilized by autoclaving. The dry iron preparation is added in portions with stirring to distilled water at a temperature of about 80 "C. When all of the dry iron preparation has been added, the temperature is held at 80" C for an additional time, such as about 50 minutes, after which the solution cooled to about 25 "C, optionally diluted with distilled water, filtered and drawn off on bottles, which are treated at about 120" C for about 20 minutes in the autoclave. A typical preparation obtained in this way contains about 50 mg iron per milliliter.
The iron preparations are well absorbed in the form of sterilized injection solutions when they are tested in rabbits, while at the same time the excretion of iron, which is often less than 15/0 24 hours after administration, is low. The acute intraperitoneal toxicity of the injectable iron preparations in mice was found to be in the range of 300 to 500 ml per kg body weight. The acute intraperitoneal toxicity of jectofer in tests with the same strain of mice is around 50 mg per kg of body weight. The low toxicity of the iron preparation combined with its high absorption and low excretion make it possible to administer doses that contain more than 500 mg iron. Two such doses can be given to each patient at once.
Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below by means of examples.
Example 1 Preparation of the polymer SEG 35/71 from sorbitol, sucrose and epichlorohdrin
150 ml of distilled water, 34 g of NaOH, 300 g of sorbitol and 150 g of sucrose were added at 45 ° C. to a 5 l round-bottom flask with stirrer, dropping funnel, thermometer and condenser. 200 ml of epichlorohdrin were then added continuously over 55 minutes was increased to 75 ° C. over 20 minutes, calculated from the beginning of the addition of the epichlorohhdrin. The temperature of 75 "C was maintained during the polymerization, which was carried out with effective stirring, since the reaction mixture becomes very viscous in the final stage of the synthesis.
The materials listed below were added in portions according to the following scheme:
85 g NaOH in solid form
20 g NaOH, dissolved in distilled water to a volume of 28 ml
55 ml epichlorohydrin.
250 ml of benzene and 200 ml of distilled water were also added because of the increasing viscosity of the reaction mixture during the course of the reaction.
Time added NaOH added amount (min) epichlorohydrin amount (g) of NaOH solution amount (ml) (g)
60 5
75 10
90 10 105 10 120 10 135 10 150 50 165 10 180 10 195 10 210 14 225 14 240 5 246 250 ml of benzene are added 248 200 ml of distilled
Water are added
At 285 minutes the cooling of the reaction mixture began simultaneously with the slow addition of 40 ml of 5 M HCl.
100 ml of 6 M HCl were then added, the polymer forming an easily mobile suspension in the benzene-water mixture. At 305 minutes the temperature in the reaction mixture was 56 "C, and at 330 minutes the cooling was stopped. The temperature was then 30" C. 70 ml of 2 M NaOH were added, after which the pH value measured <0 after 15 minutes. The reaction mixture was filtered through double filter papers. The filtration was very slow and continued overnight.
The next day the filtration was stopped and the filtrate had formed two phases. A small amount of a sticky residue remained on the filter. The different fractions were defined as follows: filtrate, benzene phase F 1, thrown away Filtrate, water phase F 2 residue on the filter, F 3, thrown away F 2 was highly iridescent and was therefore filtered through a Seitz filter plate Ko2. The filtrate was still iridescent, but much less than before it was filtered.
Designation: Filtrate F 4, volume 1070 ml.
Residue on the filter, F 5, very small amount, discarded. F 4 was diluted to 1200 ml with water. The pH was 0.02. 3000 ml of 99.50% ethanol were added with vigorous stirring, whereupon the mixture stood for 60 minutes.
Designation: mother liquor F 6, discarded remainder F 7, volume 750 ml.
F 7 was mixed with 150 ml of distilled water and 1500 ml of 99.50% ethanol. The mixture was left to stand for 2 hours.
Description: Mother liquor F 8 remainder F 9, volume 650 ml.
F 9 was mixed with 325 ml of distilled water.
The mixture was stirred for 10 minutes and then 1300 ml of 99.50% ethanol were added. The mixture was left to stand for 30 minutes.
Designation: mother liquor F 10 remainder F 11, volume 630 ml.
F 11 was mixed with 315 ml of distilled water and with 1260 ml of 99.50% ethanol, after which the mixture was left to stand for 40 minutes.
Description: mother liquor F 12 remainder F 13, volume 500 ml.
F 13 was mixed with 100 ml of distilled water and 1000 ml of 99.5% proprietary ethanol. The mixture was left to stand for 30 minutes.
Designation: mother liquor F 14 remainder F 15
F 15 was washed three times with 250 ml of 99.50% ethanol, after which it was dried in vacuo at 50 ° C. for 60 minutes in order to remove residues of the ethanol. The dried F 15 was diluted to 493 g with distilled water and with SEG 35/71 F 16.
Analysis of SEG 35/71 F 16
Weight loss on drying 32.7 / o
Na 4.7 / 0 content, calculated on the dried sample
Cl- content, 7.2 / 0, calculated on the dried sample
The product SEG 35/71 F 16 was used as a starting material in the synthesis of SEG 36/71 where the cyanohydrin reaction was carried out.
Example 2 Production of the polymer SEG 36/71 by reacting SEG 35/71 with potassium cyanide
Starting materials: 1. 273 g of polymer SEG 35/71 F 16 according to Example P 13-9-71. The substance contains reducing groups corresponding to 18 g of glucose.
500 ml of distilled water. 0.5 ml 250 / one NH40H
II. A solution of 15 g of KCN corresponding to twice the equivalent amount of glucose plus about 10/0 glucose in excess, calculated on 18 g of glucose, in 50 ml of distilled water. Solution I was added to a round bottom flask equipped with a magnetic stirrer, dropping funnel, thermometer and condenser with a receptacle. Solution II was added to solution I at room temperature, then left to stand for 30 minutes. The temperature was then raised to 40 ° C. and held there for 120 minutes. The solution was then allowed to cool and stand for 3 days at room temperature. The temperature was then increased to 70 ° C. in 90 minutes, while a stream of air was passed through the solution .
After 15 minutes at 70 ° C., the heating was interrupted and the temperature was allowed to fall to 30 ° C. 2 M HCl was added slowly and with vigorous stirring up to a pH of about 6. The solution then returned to about 70 "C heated during simultaneous ventilation. After this repeated heating and venting, which was carried out for 60 minutes, the solution was allowed to cool to room temperature, after which the pH was adjusted to about 1 with 2 M HCl. The acidified solution was left to stand until the next day, after which it was heated to 70 ° C. for 30 minutes. After the solution was cooled, it was checked for the presence of cyanide ions. The test showed that no cyanide ions were present.
The solution was evaporated to about half its volume in vacuo, after which the pH was adjusted to 5 using NaHCO3. 10 g of activated charcoal were added with stirring. After 15 minutes the mixture was filtered through a Seitz filter plate No. Ko2. The filter plate was washed with distilled water. The wash water was mixed with the filtrate and the resulting mixture was evaporated to about 250 ml in vacuo. 2 parts by volume of 99.50 / own ethanol were added, whereupon the mixture was left to stand for 30 minutes. After that, two phases had formed which were designated as follows: Light phase: F 1 Heavy phase: F 2, volume 230 ml
F 2 was mixed with 1/5 part by volume of distilled water and 2 parts by volume of 99.5% proprietary ethanol.
The mixture was left to stand for 30 minutes, two phases being formed which were designated as follows: Light phase: F 3 Heavy phase: F 4
F 4 was mixed with 'k volumes of partially distilled water and with 2 volumes of 99.5% proprietary ethanol. The mixture was left to stand for 30 minutes, two phases being formed, which were designated as follows: Light phase: F 5 Heavy phase: F 6, volume 210 ml
F 6 was mixed with 21 ml of distilled water and with 105 ml of 99.50% ethanol. After 30 minutes the light phase (F 7) was poured off. The heavy phase (F 8) was washed twice with 105 ml of 99.5% proprietary ethanol and three times with acetone, after which it was dried in vacuo to remove remaining acetone residues.
The dried fraction was diluted to 231 g with distilled water and designated SEG 36/71 F 9.
Analysis: Weight loss on drying 35.5 / 0 K 3.3 / 0 content, calculated on the dried sample. Na 2.6 / 0 content, calculated on the dried sample. Cl- 6.2 / 0 content, calculated on the dried sample content of carboxyl groups 0.43 milliequivalents per gram of organic dry matter.
Example 3 Production of dry iron preparation SEM 67-71 with a content of polymer SEG 36-71 F 9
An amount of the polymer SEG 36-71 F 9 corresponding to 60 g of organic dry matter was dissolved in 300 ml of distilled water at room temperature. A solution containing 60 g of Fell3.6H2O in 100 ml of distilled water was mixed with the polymer solution at room temperature. 1000 ml of 1M NaOH were added to the resulting mixture with stirring. After 70 minutes at room temperature, the temperature of the mixture was increased to 80 ° C. The mixture was kept at this temperature for 20 minutes, after which it was cooled to room temperature and filtered through a Seitz filter plate Ko2.
The filtrate was diluted to 1900 ml with distilled water, after which 3800 ml of 99.50% ethanol were added with vigorous stirring. After 20 minutes, the precipitate obtained was filtered off and dissolved in a mixture of 600 ml of distilled water, 15 g of polymer, calculated as the organic dry substance, and 20 ml of 1 M NaOH. The temperature was raised to 80 ° C. and held at this level for 25 minutes, after which the solution was cooled to room temperature. 1 M HCl was added to the cooled solution with vigorous stirring to a pH of 6.7. The solution was added now filtered through a Seitz filter plate EKS The filter plate was washed with distilled water which was mixed with the filtrate.
The pH of the mixture was adjusted from 7.7 to 7.3 using 1 M HCl, after which the volume was adjusted to 1000 ml with distilled water. 2000 ml of 99.50% ethanol were added with vigorous stirring. After 30 minutes the resulting precipitate was filtered off and washed with 100 ml of ethanol, which was diluted to the same concentration as the mother liquor, and with 100 ml of ethanol diluted to 75%, and finally three times with 150 ml of 99.5% proprietary ethanol. The washed precipitate was dried in vacuo at 50 ° C. Yield 74 g, total iron content 22.8%, calculated on the original sample.