CN101663328A - 用于制备具有高纯度的多糖二醛的方法 - Google Patents

用于制备具有高纯度的多糖二醛的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于制备多糖二醛的方法，所述方法采用沉淀和分离步骤的组合以纯化通过高碘酸盐氧化多糖而形成的多糖二醛。所述方法简单快捷并且提供具有非常低含量含碘物质的多糖二醛。所述多糖二醛尤其适用于制备供医疗应用的水凝胶粘合剂。

Description

用于制备具有高纯度的多糖二醛的方法
相关申请的交叉引用
本专利申请要求享有美国临时申请序列号60/925,948(2007年4月20日提交)的优先权，其公开内容以引用方式并入本文以用于所有目的，如同在本文中完全阐述一样。
发明领域
本发明涉及医用粘合剂领域。更具体地讲，本发明涉及用于制备高纯度形式的多糖二醛的方法，所述多糖二醛可用于制备用于医疗应用的水凝胶粘合剂。
发明背景
组织粘合剂具有许多潜在的医学应用，包括闭合伤口、在内外科手术中辅助或替代缝合线或卡钉、将合成的覆盖物或镶嵌物粘连到角膜上、药物递送装置、以及作为防止术后粘连的防粘阻隔物。常规的组织粘合剂一般不适用于广泛的粘合剂应用范围。例如，氰基丙烯酸酯基的粘合剂已被用于局部伤口闭合，但是有毒降解产物的释放则限制它们用于内服应用中。纤维素基的粘合剂固化缓慢，具有较差的机械强度，并且具有病毒感染的风险。此外，纤维素基的粘合剂不与下层组织共价连接。
已研发了若干类型的水凝胶组织粘合剂，它们具有经改善的粘合性和胶粘性，并且是无毒的。这些水凝胶一般通过具有亲核基团的组分与具有亲电基团的组分反应形成，所述亲电基团能够与第一组分的亲核基团反应以经由共价键合形成交联网络。由于多糖二醛是高度生物相容的并且是可生物降解的，因此它们已被用作具有亲电基团的组分，用于制备这些水凝胶粘合剂(参见，例如，Kodokian等人的共同未决且共同拥有的美国专利申请公布2006/0078536，和Goldmann的美国专利申请公布2005/0002893)。通常通过用高碘酸盐氧化多糖来形成多糖二醛(Mo等人，“J.Biomater.Sci.Polymer Edn.”，11：341-351，(2000)；和Halsall等人，“J.Chem.Soc.”，1947，1427-1432)。对于这些水凝胶粘合剂的医疗应用而言，必须将多糖二醛制备中未反应的高碘酸盐和含碘副产物的量降低至低水平以防止招致中毒。因此，通常通过大量透析移除含碘物质来纯化多糖二醛(Kodokian等人，同前；Goldmann，同前；Bondarev等人的SU 1541218；以及Uraz等人的“Carbohydrate Polymers”34：127-130(1997))。然而，透析是缓慢的过程，需要许多天，因此不是很适于大规模制备多糖二醛。作为另外一种选择，使用离子交换树脂可使碘酸盐与用高碘酸盐氧化葡聚糖制得的葡聚糖二醛分离，如Seitz等人所述(“Journal forPraktishe Chemie”(Leipzig)311(1)：141-146(1969))。
因此，待解决的问题是提供制备多糖二醛的方法，所述方法提供具有低含量含碘物质的产物并且简单快捷。
申请人通过发现制备多糖二醛的方法解决了所述问题，所述方法包括沉淀和分离步骤的组合以纯化用高碘酸盐氧化多糖制得而形成的多糖二醛。所述方法提供了具有非常低含量含碘物质的多糖二醛。
发明概述
本文所公开的是用于制备多糖二醛的方法，所述方法简单快捷并且制得具有非常低含量含碘物质的产物。
因此，在一个实施方案中，本发明提供了经改善的用于制备多糖二醛的方法，所述方法依照以下过程，所述过程包括：在高于约10℃的温度下使多糖与至少一种高碘酸盐反应以制得包含所述多糖二醛、为至少一种碘酸盐形式的碘酸根、以及任选地为至少一种未反应高碘酸盐形式的高碘酸根的产物，改善包括以下步骤：
a)向所述产物中加入至少一种能够沉淀至少一部分碘酸根的阳离子源，从而形成包含所述至少一种阳离子和碘酸根的沉淀，以及包含所述多糖二醛的上清液；
b)使至少一部分所述沉淀与所述上清液分离；
c)向所述上清液中加入至少一种碘化物盐，从而形成包含所述多糖二醛和分子碘的混合物；
d)任选地将所述混合物过滤以获得滤液；
e)将足以使至少一些所述多糖二醛从(c)的混合物或(d)的滤液中分离出来的量的第一有机溶剂加入到(c)的混合物或者(d)的滤液中，从而形成包含所述多糖二醛的第一相和包含所述有机溶剂的第二相；
f)使至少一部分所述第一相与所述第二相分离以获得分离的多糖二醛；
g)使所述分离的多糖二醛与含量足以使所述分离的多糖二醛硬化的第二有机溶剂接触，从而形成硬化的多糖二醛；
h)将所述硬化的多糖二醛粉碎以形成颗粒状多糖二醛；
i)使所述颗粒状多糖二醛与温度低于约10℃的低温含水液体接触足够长的时间以从所述颗粒状多糖二醛中移除至少一些含碘物质，
从而形成纯化的多糖二醛；和
j)从所述低温含水液体中回收至少一部分所述纯化的多糖二醛。
在另一个实施方案中，本发明提供了经改善的用于制备多糖二醛的方法，所述方法依照以下过程，所述过程包括：在高于约10℃的温度下使多糖与至少一种高碘酸盐反应以制得包含所述多糖二醛、为至少一种碘酸盐形式的碘酸根、以及任选地为至少一种未反应高碘酸盐形式的高碘酸根的产物，改善包括以下步骤：
a)将所述产物冷却至低于约5℃的结晶温度，并且使所述产物在所述结晶温度下保留足够长的时间以形成包含至少一种高碘酸盐的沉淀和包含多糖二醛的第一上清液；
b)使至少一部分所述沉淀与所述第一上清液分离；
c)向所述第一上清液中加入至少一种能够沉淀至少一部分碘酸根的阳离子源，从而形成包含所述至少一种阳离子和碘酸根的第二沉淀，以及包含所述多糖二醛的第二上清液；
d)使至少一部分所述第二沉淀与所述第二上清液分离；
e)向所述第二上清液中加入至少一种碘化物盐，从而形成包含所述多糖二醛和分子碘的混合物；
f)任选将所述混合物过滤以获得滤液；
g)将足以使至少一些所述多糖二醛从(e)的混合物或(f)的滤液中分离出来的量的第一有机溶剂加入到(e)的混合物或者(f)的滤液中，从而形成包含所述多糖二醛的第一相和包含所述有机溶剂的第二相；
h)使至少一部分所述第一相与所述第二相分离以获得分离的多糖二醛；
i)使所述分离的多糖二醛与足以使所述分离的多糖二醛硬化的量的第二有机溶剂接触，从而形成硬化的多糖二醛；
j)将所述硬化的多糖二醛粉碎以形成颗粒状多糖二醛；
k)使所述颗粒状多糖二醛与温度低于约10℃的低温含水液体接触足够长的时间以从所述颗粒状多糖二醛中移除至少一些含碘物质，从而形成纯化的多糖二醛；以及
l)从所述低温含水液体中回收至少一部分所述纯化的多糖二醛。
发明详述
本文所公开的是用于制备多糖二醛的方法，所述方法采用沉淀和分离步骤的组合以纯化用高碘酸盐氧化多糖形成的多糖二醛。所述方法简单快捷，并且提供具有非常低含量含碘物质的多糖二醛，具体地讲按重量计小于约0.03％的单质碘。低含量的含碘物质使得所述多糖二醛尤其可用于制备用于医学和兽医学应用的水凝胶粘合剂，包括但不限于闭合伤口、在内外科手术诸如肠吻合术和血管吻合术、组织修复、眼科手术中辅助或替代缝合线或卡钉、递送药物、以及防粘应用。此外，所得多糖二醛产物具有比经由透析和随后冻干纯化的多糖二醛更高的体积密度。更高的体积密度有利于多糖二醛的运输和贮藏。
以下定义用于本文中并且应为解释权利要求和说明书提供参考。
本文术语“多糖二醛”或“氧化多糖”可互换使用，是指已与高碘酸盐反应而将醛基引入到分子中的多糖。
术语“水分散性的多臂聚醚胺”是指支化的聚醚，其中至少三个支链(“臂”)被伯胺基封端，所述聚醚是水溶性的或能够分散于水中以形成能够与水溶液或分散体中的第二反应物反应的胶态悬浮液。
术语“聚醚”是指具有重复单元[-O-R]-的聚合物，其中R为具有2至5个碳原子的亚烃基。
术语“组织”是指人体或动物体中的任何活性或死亡的组织。
术语“水凝胶”是指由高分子三维网络组成的水可溶胀的聚合物基质，所述高分子通过共价或非共价交联保持在一起，所述聚合物基质可吸收大量水而形成弹性凝胶。
医学应用是指与人和动物相关的医学应用。
在本文所公开的方法中，使用高碘酸盐氧化多糖以制得多糖二醛。然后采用如下所述的一系列沉淀和分离步骤，使多糖二醛与过量的高碘酸盐和含碘副产物分离开来。
可用于本发明的多糖包括但不限于葡聚糖、淀粉、纤维素、半纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、硫酸软骨素、硫酸葡聚糖和透明质酸。这些多糖可购自商业来源，诸如Sigma Chemical Co.(St Louis，MO)。在一个实施方案中，所述多糖为葡聚糖。如本领域已知，多糖通常是具有不同分子量分布的非均匀混合物，并且特征在于平均分子量，例如重均分子量(Mw)或数均分子量(Mn)。适宜的多糖具有约1,000至约1,000,000道尔顿，且优选约3,000至约250,000道尔顿的重均分子量。在一个实施方案中，所述多糖是重均分子量为约8,500至11,500道尔顿的葡聚糖。在另一个实施方案中，所述多糖是重均分子量为约60,000至90,000道尔顿的葡聚糖。
如本领域已知，通过在水溶液中与高碘酸盐反应将多糖氧化而引入醛基，其中能够使用任何适宜的高碘酸盐，例如高碘酸钠或高碘酸钾(参见，例如，Mo等人的“J.Biomater.Sci.Polymer Edn.”，11：341-351，(2000)；Halsall等人的“J.Chem.Soc.”1947，1427-1432)；Kodokian等人，同前；和Goldmann，同前)。多糖可与不同量的高碘酸盐反应以得到具有不同氧化度的多糖，从而得到具有不同二醛含量的多糖。具体地讲，在高于约10℃的温度下使多糖与至少一种高碘酸盐反应以制得包含多糖二醛以及为至少一种碘酸盐形式的碘酸根的产物。此外，如果在反应中使用过量的高碘酸盐，则产物还将包含为至少一种未反应高碘酸盐形式的高碘酸根。氧化反应所用的温度通常为约11℃至约70℃，优选约20℃至约60℃。应当指出的是，氧化反应是放热过程，这会致使溶液温度升高。因此，需要将所述溶液冷却以获得所需的温度。反应所需的时间将根据众多因素而变化，所述因素包括所用的温度以及多糖和高碘酸盐的浓度。典型的反应时间在约30分钟至约6小时范围内。在一个实施方案中，在约20℃至30℃的温度下使葡聚糖水溶液与高碘酸钠水溶液反应约3.5至约5小时。
在一个实施方案中，将氧化反应产物冷却至低于约5℃，优选介于约2℃和约-8℃之间的结晶温度，并且在结晶温度下保持足够长的时间以形成包含至少一种高碘酸盐的沉淀和包含多糖二醛的第一上清液。所需时间将根据所用的具体条件(例如产物的体积和温度)而变化，但是通常为约5分钟至约60分钟。
所述时间优选不长至足以使整个产物冻结。可以两个独立的步骤来实施此冷却，其中将所述反应产物快速冷却至一个结晶温度，具体地讲低于约5℃，保持一段时间，通常约5分钟至约40分钟，以形成沉淀。然后，使所述反应混合物在不同于所述第一结晶温度的、具体地讲低于约5℃的第二结晶温度下保持足够长的时间以使高碘酸盐结晶，通常为约20分钟至约55分钟，优选约30分钟。所述冷却步骤是任选的，但是当在氧化反应中使用过量高碘酸盐时这是尤其有益的。接着，使用本领域已知的方法，例如过滤、滗析、离心或虹吸出所述第一上清液，使至少一部分所述沉淀与所述第一上清液分离。理想的是，基本上所有的沉淀与所述第一上清液分离。
然后通过向所述第一上清液中加入至少一种能够沉淀至少一部分碘酸根的阳离子源来使碘酸根作为不溶性盐沉淀出来，从而形成包含所述阳离子和碘酸根的第二沉淀，以及包含所述多糖二醛的第二上清液。理想的是，阳离子能够沉淀基本上所有的碘酸根。阳离子源为至少一种可溶性盐，所述盐包含能够与碘酸根形成在水溶液中具有低溶解度的盐的阳离子。适宜的阳离子包括但不限于，Ca2+、Sr2+、Ba2+、Mn2+、Cu2+、
Zn2+、Pb2+、Ag+、Cd2+和Hg2+。如果欲将多糖二醛用于医疗应用中，则优选具有低毒性的阳离子，例如Ca2+、Mn2+、Zn2+或Cu2+。适宜的可溶性盐包括但不限于，氯化钙、乙酸钙、溴化钙、氯化锶、乙酸锶、氯化钡、乙酸钡、氯化锰、乙酸锰、氯化铜、乙酸铜、氯化锌、乙酸锌、硝酸银、氯化镉、乙酸镉、氯化铅、乙酸铅、氯化汞、和乙酸汞。制备欲用于医疗应用的多糖二醛所用的优选可溶性盐包括氯化钙、乙酸钙、溴化钙、氯化锰、乙酸锰、氯化锌、乙酸锌、氯化铜和乙酸铜。在一个实施方案中，所述盐为氯化钙。此步骤通常在室温(例如20℃至25℃)进行至少约30分钟的时间。接着，使用本领域已知的方法，例如过滤、滗析、离心或虹吸出所述第二上清液，使至少一部分所述第二沉淀与所述第二上清液分离。理想的是，基本上所有的第二沉淀与所述第二上清液分离。
然后向所述第二上清液中加入至少一种碘化物盐，从而形成包含所述多糖二醛和分子碘的混合物。可使用任何适宜的碘化物盐，包括但不限于碘化钠、碘化钾、碘化锂、碘化钙或碘化铵。在一个实施方案中，所述碘化物盐为碘化钾。此步骤通常在室温(例如20℃至25℃)进行至少约30分钟的时间。任选过滤所述混合物以移除碘，并且获得包含多糖二醛的滤液。作为另外一种选择，可通过使碘升华来移除它。
接着，将足以使至少一些所述多糖二醛从所述混合物或所述滤液中分离出来的量的第一有机溶剂加入到所述混合物或者所述滤液中，从而形成包含所述多糖的第一相和包含所述有机溶剂的第二相。理想的是，基本上所有的多糖二醛从所述混合物或所述滤液中分离出来。适宜的第一有机溶剂包括但不限于丙酮、甲基乙基酮、四氢呋喃(THF)、甲醇、乙醇和异丙醇。在一个实施方案中，所述第一有机溶剂为丙酮。所述第一有机溶剂的量将根据条件而变化，并且本领域的技术人员使用常规实验易于确定最佳量。通常，第一有机溶剂的用量为反应混合物或滤液质量的三倍。此步骤通常在室温(例如20℃至25℃)进行至少约30分钟的时间。使用本领域已知的方法(例如过滤、滗析、离心或虹吸)，使至少一部分所述第一相与所述第二相分离以提供分离的多糖二醛。理想的是，基本上所有的第一相与第二相分离开来。
然后使所述分离的多糖二醛与足以使所述分离的多糖二醛硬化的量的第二有机溶剂接触，从而形成硬化的多糖二醛。适宜的第二有机溶剂包括但不限于甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇和乙腈。在一个实施方案中，所述第二有机溶剂为甲醇。所述第二有机溶剂的量将根据条件而变化，并且本领域的技术人员使用常规实验，易于确定最佳量。通常，第二有机溶剂的用量为如上所述第一有机溶剂体积的约25％至约100％。
将所述硬化的多糖二醛粉碎以形成颗粒状多糖二醛。粉碎可使颗粒状多糖粉化成粉末，并且可使用本领域已知的方法来进行，例如用研钵和研杵碾磨、研磨或压碎。任选使用任何适宜的方法，例如采用加热、真空、加热和真空的组合、或使干燥空气流或干燥惰性气体流诸如氮气流在颗粒状多糖二醛上方流过，来干燥颗粒状多糖二醛。
然后使所述颗粒状多糖二醛与温度低于约10℃，优选约-15℃至约5℃的低温含水液体接触足够长的时间以从所述颗粒状多糖二醛中移除至少一些含碘物质，从而形成纯化的多糖二醛。理想的是，从颗粒状多糖中移除掉基本上所有的含碘物质。所述低温含水液体可为纯水，或为包括水和水溶性有机溶剂诸如甲醇、乙醇或异丙醇的混合物。如果使用水和水可混溶有机溶剂的混合物，则所述混合物包含按体积计小于或等于约50％，优选约5％至约50％的水可混溶有机溶剂。在一个实施方案中，所述低温含水液体为约0℃至约5℃温度下的纯水。在另一个实施方案中，所述低温含水液体为约-15℃至约5℃温度下的混合物，所述混合物包含水和按体积计30％至40％的甲醇。接触时间需要最优化以使多糖二醛的纯度最大化，同时使其由于在低温含水液体中溶解而致的损失最小化。多糖二醛在所述低温含水液体中的溶解度和溶解速率取决于若干因素，诸如其分子量和氧化度。通常，接触时间为约30分钟至约4小时，优选约10分钟至约60分钟。然后采用过滤、滗析、离心、虹吸等，从所述低温含水液体中回收至少一部分所述纯化的多糖二醛。理想的是，从所述低温含水液体中回收基本上所有的纯化的多糖二醛。任选地将与低温含水液体的接触重复一次或更多次。
任选地使用任何适宜的方法，例如采用加热、真空、加热和真空的组合、或使干燥空气流或干燥惰性气体流诸如氮气流在纯化的多糖二醛上方流过，来干燥纯化的多糖二醛。在一个实施方案中，在20℃的真空炉中，将纯化的多糖二醛干燥约16至24小时。
在另一个实施方案中，不将氧化反应的产物冷却至低于约5℃的温度，即省略任选的第一步骤，并且自此步骤之后，依照如上所述的方法，包括加入至少一种能够沉淀至少一部分碘酸根的阳离子源。理想的是，阳离子能够沉淀基本上所有的碘酸根。具体地讲，将至少一种阳离子源加入到氧化反应的产物中，从而形成包含阳离子和碘酸根的沉淀，以及上清液。然后，使用如上所述的方法使至少一部分沉淀与上清液分离。理想的是，基本上所有的沉淀与所述上清液分离。接着向所述上清液中加入至少一种碘化物盐，从而形成包含所述多糖二醛和分子碘的混合物。任选过滤所述混合物以获得滤液。将足以使至少一些所述多糖二醛从所述混合物或所述滤液中分离出来的量的第一有机溶剂加入到所述混合物或者所述滤液中，从而形成包含所述多糖二醛的第一相和包含所述有机溶剂的第二相。理想的是，基本上所有的多糖二醛从所述混合物或所述滤液中分离出来。使用如上所述的方法使至少一部分第一相与第二相分离以提供分离的多糖二醛。理想的是，基本上所有的第一相都与第二相分离开来。然后使所述分离的多糖二醛与足以使所述分离的多糖二醛硬化的量的第二有机溶剂接触，从而形成硬化的分离多糖二醛。将所述硬化的多糖二醛粉碎以形成颗粒状多糖二醛。任选如上所述干燥所述颗粒状多糖二醛。然后使所述颗粒状多糖二醛与温度低于约10℃的低温含水液体接触足够长的时间以从所述颗粒状多糖二醛中移除至少一些含碘物质，从而形成纯化的多糖二醛。理想的是，从颗粒状多糖二醛中移除掉基本上所有的含碘物质。将与低温含水液体的接触重复一次或更多次。然后如上所述，回收至少一部分纯化的多糖二醛。理想的是，回收基本上所有的纯化的多糖二醛。任选如上所述干燥所述纯化的多糖二醛。
使用本领域已知的方法，可确定保留在纯化的多糖二醛中的含碘物质的量。例如，使用X射线荧光光谱法，可确定以任何形式保留在纯化的多糖二醛中的单质碘的总量。保留在由本文所公开方法制得的多糖二醛中的单质碘的量通常小于约0.03重量％。
在回收并且任选干燥所述纯化的多糖二醛之后，通过在含水介质中使它与具有三个或更多个胺基的多胺反应可使其用于制备供医疗应用的水凝胶粘合剂。例如，纯化的多糖二醛可与水分散性的多臂聚醚胺反应以形成水凝胶组织粘合剂，如Kodokian等人所述(共同未决并且共同拥有的美国专利申请公布2006/0078536，所述文献以引用方式并入本文)。所得水凝胶可用于医学和兽医学应用，包括但不限于闭合伤口、在内外科手术诸如肠吻合术和血管吻合术、组织修复、眼科手术中辅助或替代缝合线或卡钉、递送药物、以及防粘应用。
实施例
本发明将在下面的实施例中进一步定义。应该理解，尽管这些实施例说明了本发明的优选实施方案，但仅是以例证的方式给出的。通过上述论述和这些实施例，本领域的技术人员可确定本发明的实质性特征，并且在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可对本发明进行各种变化和修改以适应多种用途和条件。
所用缩写的意义如下：“min”表示分钟，“h”表示小时，“sec”表示秒，“d”表示天，“mL”表示毫升，“L”表示升，“μL”表示微升，“cm”表示厘米，“mm”表示毫米，“μm”表示微米，“cm3”表示立方厘米，“mol”表示摩尔，“mmol”表示毫摩尔，“g”表示克，“kg”表示千克，“mg”表示毫克，“meq”表示毫当量，“Mw”表示重均分子量，“重量％”表示按重量计的百分比，而“NMR”表示核磁共振光谱。
实施例1
制备具有8,500至11,5000平均分子量的葡聚糖二醛
此实施例的目的是制备具有8,500至11,500道尔顿平均分子量并且小于0.03重量％总碘含量的葡聚糖二醛。
在配备机械搅拌器和加料漏斗的1L玻璃反应容器中，加入37.5g高碘酸钠和350mL去离子水。搅拌反应器内容物，直至所有固体溶解。将反应器冷却至20℃。使用加料漏斗，向所述高碘酸盐溶液中加入包含37.5g溶解在300mL去离子水中的葡聚糖(平均分子量为8,500至11,500；SigmaChemical Co，St Louis，MO，目录号D9260)的溶液。加入完成后，将反应器内容物在20℃下搅拌5h。在反应时间结束时，将反应器内容物转移到烧杯中，并且使烧杯在冰/丙酮浴中冷却，直至形成包含高碘酸盐的沉淀。然后将所述混合物转移回至所述反应器中，并且在2℃下搅拌30min。接着过滤反应器内容物，获得17.13g固体。将滤液转移至烧杯中，并且向所述滤液中加入18.75g CaCl2.2H2O。将所述混合物在室温下搅拌30min，形成包含碘酸钙的沉淀。将沉淀过滤，获得21.45g固体。将滤液转移至烧杯中，并且向所述滤液中加入15.0g碘化钾。将所述混合物在室温下搅拌30min。将所述混合物过滤，但没有获得任何可检测量的待收集固体。将所述滤液转移到塑料罐中，并且缓慢加入2L丙酮，以使葡聚糖二醛从所述滤液中分离出来。将所述罐中的内容物搅拌30min，之后将丙酮滗析掉，以收集沉淀出的固体。用甲醇(1L)洗涤所述固体，并且转移到共混机中，以在甲醇的存在下，高速砍切。过滤出固体，并且真空干燥。接着，在共混机中使10g所述固体与200mL水和200cm3冰混合。使所述共混机搅拌1min；然后过滤所述混合物，以收集约8.51g固体。使用质子核磁共振，测得产物的二醛含量为约51％。
使用X射线荧光光谱法分析固体产物，并且发现包含0.215重量％氯、0.017重量％碘、0.198重量％钙、0.0272重量％钠和0.237重量％钾，并且总纯度为99.02重量％。
实施例2
制备具有60,000至90,000平均分子量的葡聚糖二醛
此实施例的目的是制备具有60,000至90,000道尔顿平均分子量并且小于0.03重量％总碘含量的葡聚糖二醛。
采用实施例1中所述的方法，不同的是，葡聚糖具有60,000至90,000道尔顿的平均分子量(Sigma Chemical Co，St Louis，MO，目录号D3759)，并且高碘酸钠的用量为18.75g。
使用质子核磁共振，测得产物的二醛含量为28％。使用X射线荧光光谱法分析固体产物，并且发现包含0.225重量％氯、0.019重量％碘、0.0475重量％钙和0.185重量％钾，并且总纯度为99.98重量％。
实施例3
不采用任选的初始冷却步骤，制备具有60,000至90,000平均分子量 和约27％氧化度的葡聚糖二醛
该实施例的目的是制备具有60,000至90,000道尔顿平均分子量和约27％氧化度以及小于0.03重量％总碘含量的葡聚糖二醛。纯化方法不涉及任选冷却至低于约5℃的结晶温度以形成包含至少一种高碘酸盐的沉淀。
向配备机械搅拌器、加料漏斗、内置热电偶和氮气吹扫装置的20L反应器中，加入1.00kg葡聚糖和9.00L水。将所述混合物在环境温度下搅拌以溶解葡聚糖，并且将所述溶液冷却至10至15℃。在约1小时内，向所述反应器中加入500g高碘酸钠在9.00L水中的溶液，同时使反应器内容物的温度保持低于25℃。在加入高碘酸钠溶液后，将所述混合物在20至25℃下搅拌4h。在反应时间结束时，向所述反应混合物中加入350g CaCl2·2H2O，并且使所述混合物在环境温度下搅拌1h，形成包含碘酸钙的沉淀。将混合物过滤以移除沉淀，并且将200g碘化钾加入到滤液中。将包含碘化钾的滤液在环境温度下搅拌30min，然后过滤，获得第二滤液。向配备机械搅拌器的5加仑塑料桶中加入9.0L丙酮。搅拌的同时，在约15分钟内向所述丙酮中加入约3.0L第二滤液，制备松软的胶状沉淀。滗析出上清液，并且收集胶状沉淀。类似处理余下的第二滤液，将其分批加入到丙酮中，搅拌，并且滗析以收集沉淀。在大型不锈钢共混机中，将自丙酮中收集而得的合并的沉淀打碎，并且用甲醇分批洗涤。通过过滤收集沉淀出的葡聚糖二醛，在具有氮气层的真空下干燥，并且锤式粉碎成细粉末。向20反应器中加入18.0L去离子水，并且冷却至约0℃。加入经锤式粉碎的葡聚糖二醛，并且剧烈搅拌1h。将葡聚糖二醛在冷水中的浆液分批排放出来，并且过滤以收集固体，将固体立即用甲醇洗涤以从产物中移除水。将固体真空干燥，用氮气吹扫，获得789g白色颗粒状葡聚糖二醛。使用质子核磁共振，测得产物的二醛含量为27％。
使用X射线荧光光谱法分析固体产物，并且发现包含0.271重量％钠、0.0922重量％氯、0.0723重量％钾、0.0327重量％钙和0.0068重量％碘，并且总纯度为99.2重量％。

Claims (44)

1.用于制备多糖二醛的方法，所述方法依照以下过程，所述过程包括：在高于约10℃的温度下使多糖与至少一种高碘酸盐反应，制得包含所述多糖二醛、为至少一种碘酸盐形式的碘酸根、以及任选地为至少一种未反应高碘酸盐形式的高碘酸根的产物，改善包括以下步骤：
a)向所述产物中加入至少一种能够沉淀至少一部分碘酸根的阳离子源，从而形成包含所述至少一种阳离子和碘酸根的沉淀，以及包含所述多糖二醛的上清液；
b)使至少一部分所述沉淀与所述上清液分离；
c)向所述上清液中加入至少一种碘化物盐，从而形成包含所述多糖二醛和分子碘的混合物；
d)任选地过滤所述混合物以获得滤液；
e)将足以使至少一些所述多糖二醛从(c)的混合物或(d)的滤液中分离出来的量的第一有机溶剂加入到(c)的混合物或者(d)的滤液中，从而形成包含所述多糖二醛的第一相和包含所述有机溶剂的第二相；
f)使至少一部分所述第一相与所述第二相分离以获得分离的多糖二醛；
g)使所述分离的多糖二醛与足以使所述分离的多糖二醛硬化的量的第二有机溶剂接触，从而形成硬化的多糖二醛；
h)将所述硬化的多糖二醛粉碎以形成颗粒状多糖二醛；
i)使所述颗粒状多糖二醛与温度低于约10℃的低温含水液体接触足够长的时间以从所述颗粒状多糖二醛中移除至少一些含碘物质，从而形成纯化的多糖二醛；以及
j)从所述低温含水液体中回收至少一部分所述纯化的多糖二醛。
2.根据权利要求1的方法，所述方法还包括在步骤(j)之后干燥所述纯化的多糖二醛。
3.根据权利要求1的方法，其中所述多糖选自葡聚糖、淀粉、纤维素、半纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、硫酸软骨素、硫酸葡聚糖和透明质酸。
4.根据权利要求1的方法，其中所述多糖为葡聚糖。
5.根据权利要求1的方法，其中步骤(a)中的至少一种阳离子源为至少一种可溶性盐，所述可溶性盐包含阳离子，所述阳离子选自Ca2+、Sr2+、Ba2+、Mn2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+、Ag+、Cd2+和Hg2+。
6.根据权利要求5的方法，其中所述至少一种可溶性盐选自氯化钙、乙酸钙、溴化钙、氯化锶、乙酸锶、氯化钡、乙酸钡、氯化锰、乙酸锰、氯化铜、乙酸铜、氯化锌、乙酸锌、硝酸银、氯化镉、乙酸镉、氯化铅、乙酸铅、氯化汞和乙酸汞。
7.根据权利要求5的方法，其中所述至少一种可溶性盐为氯化钙。
8.根据权利要求1的方法，其中(b)中的分离是通过过滤、滗析、离心或虹吸进行的。
9.根据权利要求1的方法，其中(c)中的至少一种碘化物盐选自碘化钠、碘化钾、碘化锂、碘化钙和碘化铵。
10.根据权利要求1的方法，其中(c)中的至少一种碘化物盐为碘化钾。
11.根据权利要求1的方法，其中(e)中的第一有机溶剂选自丙酮、甲基乙基酮、四氢呋喃、甲醇、乙醇和异丙醇。
12.根据权利要求1的方法，其中(e)中的第一有机溶剂为丙酮。
13.根据权利要求1的方法，其中(f)中的分离是通过过滤、滗析、离心或虹吸进行的。
14.根据权利要求1的方法，其中(g)中的第二有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇和乙腈。
15.根据权利要求1的方法，其中(g)中的第二有机溶剂为甲醇。
16.根据权利要求1的方法，其中(h)中的粉碎是通过碾磨、研磨或压碎进行的。
17.根据权利要求1的方法，其中将步骤(i)重复一次或多次。
18.根据权利要求1的方法，其中(j)中的回收是通过：过滤、滗析、离心或虹吸进行的。
19.根据权利要求1的方法，其中(i)中的低温含水液体为约0℃至约5℃温度下的纯水。
20.根据权利要求1的方法，其中(i)中的低温含水液体为约-15℃至约5℃温度下的水与按体积计约5％至约50％甲醇的混合物。
21.用于制备多糖二醛的方法，所述方法依照以下过程，所述过程包括：在高于约10℃的温度下使多糖与至少一种高碘酸盐反应以制得包含所述多糖二醛、为至少一种碘酸盐形式的碘酸根、以及任选地为至少一种未反应高碘酸盐形式的高碘酸根的产物，改善包括以下步骤：
a)将所述产物冷却至低于约5℃的结晶温度，并且使所述产物在所述结晶温度下保留足够长的时间以形成包含至少一种高碘酸盐的沉淀和包含多糖二醛的第一上清液；
b)使至少一部分所述沉淀与所述第一上清液分离；
c)向所述第一上清液中加入至少一种能够沉淀至少一部分碘酸根的阳离子源，从而形成包含所述至少一种阳离子和碘酸根的第二沉淀，以及包含所述多糖二醛的第二上清液；
d)使至少一部分所述第二沉淀与所述第二上清液分离；
e)向所述第二上清液中加入至少一种碘化物盐，从而形成包含所述多糖二醛和分子碘的混合物；
f)任选地过滤所述混合物以获得滤液；
g)将足以使至少一些所述多糖二醛从(e)的混合物或(f)的滤液中分离出来的量的第一有机溶剂加入到(e)的混合物或(f)的滤液中，从而形成包含所述多糖二醛的第一相和包含所述有机溶剂的第二相；
h)使至少一部分所述第一相与所述第二相分离以获得分离的多糖二醛；
i)使所述分离的多糖二醛与足以使所述分离的多糖二醛硬化的量的第二有机溶剂接触，从而形成硬化的多糖二醛；
j)将所述硬化的多糖二醛粉碎以形成颗粒状多糖二醛；
k)使所述颗粒状多糖二醛与温度低于约10℃的低温含水液体接触足够长的时间以从所述颗粒状多糖二醛中移除至少一些含碘物质，从而形成纯化的多糖二醛；以及
l)从所述低温含水液体中回收至少一部分所述纯化的多糖二醛。
22.根据权利要求21的方法，其中(a)中的冷却在介于约2℃和约-8℃之间的温度下进行。
23.根据权利要求21的方法，所述方法还包括：在步骤(1)之后干燥所述纯化的多糖二醛。
24.根据权利要求21的方法，其中所述多糖选自葡聚糖、淀粉、纤维素、半纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、硫酸软骨素、硫酸葡聚糖和透明质酸。
25.根据权利要求21的方法，其中所述多糖为葡聚糖。
26.根据权利要求21的方法，其中(b)中的分离是通过过滤、滗析、离心或虹吸进行的。
27.根据权利要求21的方法，其中步骤(c)中的至少一种阳离子源为至少一种可溶性盐，所述盐包含阳离子，所述阳离子选自Ca2+、Sr2+、Ba2+、Mn2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+、Ag+、Cd2+和Hg2+。
28.根据权利要求27的方法，其中所述至少一种可溶性盐选自氯化钙、乙酸钙、溴化钙、氯化锶、乙酸锶、氯化钡、乙酸钡、氯化锰、乙酸锰、氯化铜、乙酸铜、氯化锌、乙酸锌、硝酸银、氯化镉、乙酸镉、氯化铅、乙酸铅、氯化汞和乙酸汞。
29.根据权利要求27的方法，其中所述至少一种可溶性盐为氯化钙。
30.根据权利要求21的方法，其中(d)中的分离是通过过滤、滗析、离心或虹吸进行的。
31.根据权利要求21的方法，其中(e)中的至少一种碘化物盐选自碘化钠、碘化钾、碘化锂、碘化钙和碘化铵。
32.根据权利要求21的方法，其中(e)中的至少一种碘化物盐为碘化钾。
33.根据权利要求21的方法，其中(g)中的第一有机溶剂选自丙酮、甲基乙基酮、四氢呋喃、甲醇、乙醇和异丙醇。
34.根据权利要求21的方法，其中(g)中的第一有机溶剂为丙酮。
35.根据权利要求21的方法，其中(h)中的分离是通过过滤、滗析、离心或虹吸进行的。
36.根据权利要求21的方法，其中(i)中的第二有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇和乙腈。
37.根据权利要求21的方法，其中(i)中的第二有机溶剂为甲醇。
38.根据权利要求21的方法，其中(j)中的粉碎是通过碾磨、研磨或压碎进行的。
39.根据权利要求21的方法，其中将步骤(k)重复一次或多次。
40.根据权利要求21的方法，其中(l)中的回收是通过：过滤、滗析、离心或虹吸进行的。
41.根据权利要求21的方法，其中(k)中的低温含水液体为约0℃至约5℃温度下的纯水。
42.根据权利要求21的方法，其中(k)中的低温含水液体为约-15℃至约5℃温度下的水与按体积计约5％至约50％甲醇的混合物。
43.根据权利要求21的方法，其中在(a)中的冷却之后，使所述产物保持在不同于(a)中结晶温度的、低于约5℃的第二结晶温度下，以使所述沉淀结晶。
44.用于制备葡聚糖二醛的方法，所述方法依照以下过程，所述过程包括：在约20℃的温度下使葡聚糖与高碘酸钠反应以制得包含所述葡聚糖二醛、为至少一种碘酸盐形式的碘酸根、以及任选地为至少一种未反应高碘酸盐形式的高碘酸根的产物，改善包括以下步骤：
a)将所述产物冷却至介于约2℃和约-8℃之间的结晶温度，并且使所述产物在所述结晶温度下保留足够长的时间以形成包含至少一种高碘酸盐的沉淀和包含葡聚糖二醛的第一上清液；
b)使至少一部分所述沉淀与所述第一上清液分离；
c)向所述第一上清液中加入氯化钙，从而形成包含钙和碘酸根的第二沉淀，以及包含所述葡聚糖二醛的第二上清液；
d)使至少一部分所述第二沉淀与所述第二上清液分离；
e)向所述第二上清液中加入碘化钾，从而形成包含所述葡聚糖二醛和分子碘的混合物；
f)任选地过滤所述混合物以获得滤液；
g)将足以使至少一些所述葡聚糖二醛从(e)的混合物或(f)的滤液中分离出来的量的丙酮加入到(e)的混合物或(f)的滤液中，从而形成包含所述葡聚糖二醛的第一相和包含丙酮的第二相；
h)使至少一部分所述第一相与所述第二相分离以获得分离的葡聚糖二醛；
i)使所述分离的葡聚糖二醛与足以使所述分离的量的葡聚糖二醛硬化的甲醇接触，从而形成硬化的葡聚糖二醛；
j)研磨所述硬化的多糖二醛以形成颗粒状多糖二醛；
k)使所述颗粒状葡聚糖二醛与温度为约0℃至约5℃的冷水接触足够长的时间，以从所述颗粒状葡聚糖二醛中移除至少一些含碘物质，从而形成纯化的葡聚糖二醛；
l)从所述冷水中回收至少一部分所述纯化的葡聚糖二醛；以及
m)干燥所述纯化的葡聚糖二醛。
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