DE1000366B

DE1000366B - Process for the preparation of polysaccharide polysulfuric acid esters

Info

Publication number: DE1000366B
Application number: DEH24636A
Authority: DE
Inventors: Dr Karl Vogler
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 1954-09-10
Filing date: 1955-08-08
Publication date: 1957-01-10

Description

Verfahren zur Herstellung von Polysaccharidpolyschwefelsäureestern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polysaccharidpolyschwefelsäureestern. Diese besitzen blutgerinnungshemmende Eigenschaften und können in Form ihrer Alkalisalze als Arzneimittel Verwendung finden. Process for the preparation of polysaccharide polysulfuric acid esters The invention relates to a process for the preparation of polysaccharide polysulfuric acid esters. These have anticoagulant properties and can be in the form of their alkali salts find use as a drug.

Gemäß der Erfindung werden Polysaccharidpolyschwefelsäureester dadurch hergestellt, daß man Pyridinium-N-sulfotrioxyd unter Verwendung von Formamid als Lösungsmittel und unter Erwärmen auf ein Polysaccharid einwirken läßt. According to the invention, polysaccharide polysulfuric acid esters are thereby obtained produced that one pyridinium-N-sulfotrioxyd using formamide as Solvent and can act on a polysaccharide with heating.

Für das neue Verfahren werden als Ausgangsverbindungen die verschiedenartigsten Polysaccharide verwendet, und zwar entweder als solche oder in Form ihrer Salze (z. B. Alkalisalze von Polyuronsäuren, wie Pektinsäure oder Alginsäure, oder Salze von Polyaminozuckern, z. B. Chitosanformiat,-acetat oder-hydrochlorid). Die Polysaccharide können auch je nach dem Polymerisationsgrad, den das Endprodukt haben soll, vor der Sulfatierung in bekannter Weise einem hydrolytischen, thermischen oder oxydativen partiellen Abbau unterworfen werden. The most diverse starting compounds are used for the new process Polysaccharides are used, either as such or in the form of their salts (e.g. alkali salts of polyuronic acids, such as pectic acid or alginic acid, or salts of polyamino sugars, e.g. B. chitosan formate, acetate or hydrochloride). The polysaccharides can also occur depending on the degree of polymerization that the end product is to have the sulfation in a known manner a hydrolytic, thermal or oxidative are subjected to partial degradation.

Gemäß der Erfindung werden die Ausgangsmaterialien in Formamid gelöst, und zwar entweder gemeinsam oder einzeln mit nachfolgender Vereinigung der beiden Lösungen. Das Reaktionsgemisch wird zur Beschleunigung des Reaktionsablaufes erwärmt ; die Temperatur wird zweckmäßigerweise zwischen 30 und 110° gehalten. Dabei erfolgt eine Sulfatierung der Hydroxylgruppen der Polysaccharide ; der Grad der Sulfatierung und damit der Schwefelgehalt der Verfahrenserzeugnisse hängt von den gewählten Reaktionsbedingungen, insbesondere von der Menge des eingesetzten Pyridinium-N-sulfotrioxydes ab und kann in weiten Grenzen variiert werden. Falls das als Ausgangsverbindung gewählte Polysaccharid freie Aminogruppen enthält, wie z. B. Chitosan, tritt bei der Umsetzung auch eine Formylierung der freien Aminogruppen ein. According to the invention, the starting materials are dissolved in formamide, either together or individually with subsequent union of the two Solutions. The reaction mixture is heated to accelerate the course of the reaction ; the temperature is expediently kept between 30 and 110 °. This takes place sulfation of the hydroxyl groups of the polysaccharides; the degree of sulfation and thus the sulfur content of the process products depends on the selected reaction conditions, in particular on the amount of pyridinium-N-sulfotrioxide used and can can be varied within wide limits. If the polysaccharide chosen as the starting compound contains free amino groups, such as. B. Chitosan, occurs in the implementation Formylation of the free amino groups.

Die Aufarbeitung der auf diese Weise hergestellten Polyschwefelsäureester kann in Anlehnung an bekannte Methoden erfolgen, z. B. dadurch, daß man die Polyschwefelsäureester aus dem Reaktionsgemisch mit einem mit Wasser mischbaren Fällungsmittel, z. B. Methanol, ausfällt, in ihre Natriumsalze überführt und diese durch Umfällen oder über ein schwerlösliches Alkaloidsalz reinigt. The work-up of the polysulfuric acid esters produced in this way can be done on the basis of known methods, e.g. B. by the fact that the polysulfuric acid ester from the reaction mixture with a water-miscible precipitant, e.g. B. methanol, precipitates, converted into its sodium salts and these by reprecipitation or via a poorly soluble alkaloid salt cleanses.

Zur Erreichung eines gewünschten mittleren Polymerisationsgrades können die Verfahrenserzeugnisse gegebenenfalls einem hydrolytischen, thermischen oder oxydativen Abbau nach an sich bekannten Methoden unterworfen werden ; gewünschtenfalls können die Erzeugnisse in an sich bekannter Weise durch Fraktionieren, z. B. fraktionierte Fällung oder Lösung, im Polymerisationsgrad vereinheitlicht werden. Gewünschtenfalls kann eine solche Fraktionierung ebenso wie der partielle Abbau auch in bekannter Weise vor der Sulfatierung vorgenommen werden. To achieve a desired average degree of polymerization the process products can optionally be given a hydrolytic, thermal or are subjected to oxidative degradation by methods known per se; if desired the products can be fractionated in a manner known per se, e.g. B. fractionated Precipitation or solution, to be standardized in the degree of polymerization. If so desired can such a fractionation as well as the partial Breakdown also in well-known Way to be made before sulfation.

Gegenüber der Veresterung mit Hilfe von Chlorsulfonsäure in Formamid weist das neue Verfahren den Vorteil auf, daß es in einem relativ weiten Temperaturbereich durchgeführt werden kann. Compared to esterification with the help of chlorosulfonic acid in formamide the new method has the advantage that it can be used in a relatively wide temperature range can be carried out.

Beispiel i Chitosan, aus Chitin (South African Products Limited, Cape Town) hergestellt nach den Angaben von Löwy (Biochemische Zeitschrift, Bd. 23 [1910], S. 47), wird in verdünnter Ameisensäure gelöst und mit Aceton unter Rühren gefällt, gemahlen und getrocknet. [8] = o, 8 (in o, s n-NaCl-Lösung ; [a] 2D =24, 2° (c = 0, 5 in 0, 5 n-NaCl-Lösung). Example i Chitosan, from Chitin (South African Products Limited, Cape Town) produced according to the information from Löwy (Biochemical Journal, Vol. 23 [1910], p. 47), is dissolved in dilute formic acid and mixed with acetone while stirring felled, ground and dried. [8] = 0.8 (in o, s n-NaCl solution; [a] 2D = 24, 2 ° (c = 0.5 in 0.5 N NaCl solution).

[Die Viskositätszahl [? 1] (intrinsic viscosity) ist dabei wie auch in allen anderen Beispielen durch folgende Gleichung definiert : #spez [#] = lin -, c#0 c wobei #L-#0 #spez = = #rel - 1 #0 bedeuten soll und ? 7/, die Viskosität der Lösung, 80 die Viskosität des Lösungsmittels sowie c die Konzentration in g/100 ccm bedeutet. [The viscosity number [? 1] (intrinsic viscosity) is here as well defined in all other examples by the following equation: #spec [#] = lin -, c # 0 c where # L- # 0 #spec = = #rel - 1 # 0 should mean and? 7 /, the viscosity of the solution, 80 the viscosity of the solvent and c the concentration in g / 100 ccm means.

Der Grenzwert [8] wird aus verschiedenen Konzentrationen graphisch bestimmt, indem man beispielsweise rlspez gegen c aufträgt. Die Viskositätsmessungen werden c mit Ostwaldschen Viskosimetern bei 25° ausgeführt.] 24 Gewichtsteile des auf diese Art hergestellten Chitosanformiats werden in 2400 Raumteilen Wasser unter Rühren gelöst, die Lösung wird im Thermostaten auf 70° erwärmt, mit 48 Raumteilen 30%igem Wasserstoffsuperoxyd versetzt und 3 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Anschließend wird im Vakuum auf 1200 Raumteile eingedampft und mit 7000 Raumteilen Aceton gefällt. Nach dem Trocknen und Mahlen erhält man 230 Gewichtsteile abgebautes Chitosanformiat mit [#] = 0, 23 (in o, 5 n-NaCl-Lösung) ; [a] D =-I9, 4° (c = i in o, 5 n-NaCl-Lösung). zoo Gewichtsteile dieses Chitosanformiats und 500 Gewichtsteile Pyridinium-N-sulfotrioxyd werden mit 750 Raumteilen Formamid gelöst, 3 Stunden auf dem Dampfbad gehalten und anschließend über Nacht bei Zimmertemperatur stehengelassen. Sodann wird die Lösung mit Methanol gefällt, in Wasser aufgenommen und mit Natronlauge auf pli 9 gestellt. Nach abermaligem Fällen wird das rohe Natriumsalz in Wasser aufgenommen und der Schwefelsäureester bei pg 5 unter Rühren und Kühlung mit Eiswasser mittels Narcotinhydrochlorid gefällt und gewaschen. Das Narcotinsalz wird anschließend in Soda suspendiert, durch längeres Rühren der Chitosanpolyschwefelsäureester als Natriumsalz in Lösung gebracht und nach Neutralisation mit Essigsäure mittels Methanol abgeschieden. Nach erneutem Umfällen erhält man einen Chitosanpolyschwefelsäureester mit einem S-Gehalt von 12, 5% ; Formyl = 7,6% ; N 3, 9 solo ; D (c = i in o, 5 n-NaCl-Lösung) ; Eil] o, o63 (in o, 5 n-NaCl-Lösung). The limit value [8] is graphed from different concentrations determined by, for example, plotting rlspec against c. The viscosity measurements are carried out c with Ostwald viscometers at 25 °.] 24 Parts by weight of the chitosan formate produced in this way are in 2400 parts by volume Water dissolved with stirring, the solution is heated to 70 ° in the thermostat, with 48 parts by volume of 30% hydrogen peroxide are added and 3 hours at this temperature touched. It is then evaporated to 1200 parts in vacuo and 7000 Parts of the room like acetone. After drying and grinding, 230 parts by weight are obtained degraded chitosan formate with [#] = 0.23 (in 0.5N NaCl solution); [a] D = -I9, 4 ° (c = i in 0.5N NaCl solution). zoo parts by weight of this chitosan formate and 500 parts by weight of pyridinium-N-sulfotrioxide are dissolved with 750 parts by volume of formamide, Maintained on the steam bath for 3 hours and then overnight at room temperature ditched. The solution is then precipitated with methanol and taken up in water and set to pli 9 with sodium hydroxide solution. After repeated precipitation, the crude sodium salt becomes taken up in water and the sulfuric acid ester at pg 5 with stirring and cooling precipitated with ice water using narcotine hydrochloride and washed. The narcotine salt is then suspended in soda, the chitosan polysulfuric acid ester by prolonged stirring Brought into solution as the sodium salt and, after neutralization with acetic acid, means Separated methanol. After repeated reprecipitation, a chitosan polysulfuric acid ester is obtained with an S content of 12.5%; Formyl = 7.6%; N 3, 9 solo; D (c = i in 0.5N NaCl solution) ; Eil] 0.063 (in 0.5N NaCl solution).

Beispiel 2 io Gewichtsteile Chondroitinschwefelsäure ( [#] = 0, 35 (in o, 5 n-NaCl-Lösung) ; [a] =-27° (c = i in o, 5 n-NaCl-Lösung), hergestellt aus Tracheen) und 20 Gewichtsteile Pyridinium-N-sulfotrioxyd werden mit 50 Raumteilen Formamid auf dem Dampfbad gelöst und 2 Stunden stehengelassen. Nach der im Beispiel 1 beschriebenen Aufarbeitung, jedoch ohne Narcotinsalzfällung, erhält man io Gewichtsteile Chondroitinschwefelsäure-polyschwefelsäureester mit einem S-Gehalt von m, o8''/o ; [#] = 0, 205 (in o, 5 n-NaCl-Lösung) ; [α]D20 =-14° (c = 2 in o, 5 n-NaCl-Lösung). Example 2 10 parts by weight of chondroitin sulfuric acid ([#] = 0.35 (in 0.5 N NaCl solution); [a] = -27 ° (c = i in 0.5N NaCl solution), made from Trachea) and 20 parts by weight of pyridinium-N-sulfotrioxide are 50 parts by volume Formamide dissolved on the steam bath and left to stand for 2 hours. According to the example 1, but without narcotine salt precipitation, 10 parts by weight are obtained Chondroitin sulfuric acid polysulfuric acid ester with an S content of m, o8 '' / o ; [#] = 0.55 (in 0.5 N NaCl solution); [α] D20 = -14 ° (c = 2 in 0.5N NaCl solution).

Beispiel 3 5 Gewichtsteile Inulin (Alant Starch, Fischer Scientific Co., Pittsburgh, USA.) und 20 Gewichtsteile Pyridinium-N-sulfotrioxyd werden 2114 Stunden bei 60° erwärmt und anschließend gemäß Beispiel 1, aber ohne Narcotinsalzfällung aufgearbeitet. Der gewonnene Inulinpolyschwefelsäureester (11 Gewichtsteile) enthält 15, 5"/ S. Example 3 5 parts by weight of inulin (Alant Starch, Fischer Scientific Co., Pittsburgh, USA.) And 20 parts by weight of pyridinium-N-sulfotrioxide are 2114 Heated for hours at 60 ° and then according to Example 1, but without precipitation of narcotine salt worked up. The obtained inulin polysulfuric acid ester (11 parts by weight) contains 15, 5 "/ p.

Beispiel 4 3 Gewichtsteile Dextran (Eindampfrückstand aus einer käuflichen Infusionslösung »Macrodex« Pharmacia Stockholm ; [#] = 0,19 (in o, 5 n-NaCl-Lösung) ; [α]D20 = + I74° (c = 2 in o, 5 n-NaCl-Lösung) werden in 30 Raumteilen Formamid unter Erwärmen gelöst und mit einer Lösung von 15 Gewichtsteilen Pyridinium-N-sulfotrioxyd in 30 Raumteilen Formamid versetzt. Diese Lösung wird 4 Stunden auf 85° erwärmt und über Nacht bei Zimmertemperatur stehengelassen. Die übliche Aufarbeitung und Reinigung über das Narcotinsalz gemäß Beispiel 1 ergibt 4,2 Gewichtsteile Dextranpolyschwefelsäureester mit 15,3% S; [#] = 0,20 (in 0,5 n-NaCl-Lösung); [α]D20 = + 123° (c = 2 in 0,5 n-NaCl-Lösung). Example 4 3 parts by weight of dextran (evaporation residue from a commercially available Infusion solution “Macrodex” Pharmacia Stockholm; [#] = 0.19 (in 0.5 N NaCl solution) ; [α] D20 = + 174 ° (c = 2 in 0.5N NaCl solution) are formamide in 30 parts by volume Dissolved with heating and with a solution of 15 parts by weight of pyridinium-N-sulfotrioxide Formamide added in 30 parts. This solution is heated to 85 ° for 4 hours and left to stand overnight at room temperature. The usual work-up and Purification using the narcotine salt according to Example 1 gives 4.2 parts by weight of dextran polysulfuric acid ester with 15.3% S; [#] = 0.20 (in 0.5 N NaCl solution); [α] D20 = + 123 ° (c = 2 in 0.5 N NaCl solution).

Beispiel 5 ru Gewichtsteile Carboxylcellulose (mit NO2 oxydierte Watte der Tennessee Eastman Corporation, USA.) werden durch Erwärmen auf dem Dampfbadin IOO Raumteilen Formamid gelöst, mit 50 Gewichtsteilen Pyridinium-N-sulfotrioxyd versetzt und 2 Stunden auf 85° erwärmt. Example 5 parts by weight of carboxyl cellulose (oxidized with NO2 Cotton wool from the Tennessee Eastman Corporation, USA.) Are heated in the steam bath 100 parts by volume of formamide dissolved with 50 parts by weight of pyridinium-N-sulfotrioxide added and heated to 85 ° for 2 hours.

Die Aufarbeitung gemäß Beispiel 1 ergibt 4 Gewichtsteile Carboxycellulosepolyschwefelsäureester mit 7,2% S ; [#] = o, 125 (in o, 5 n-NaCl-Lösung).Working up according to Example 1 gives 4 parts by weight of carboxycellulose polysulfuric acid ester with 7.2% S; [#] = 0.125 (in 0.5N NaCl solution).

Beispiel 6 io Gewichtsteile Kartoffelstärke werden in 200 Raumteilen Formamid auf dem Dampfbad gelost. Es resultiert ein dickes Gel. Mit 50 Gewichtsteilen Pyridinium-N-sulfotrioxyd versetzt, verflüssigt sich das Gel, und es entsteht eine klare Lösung. Nach 2stündigem Erwärmen bei 80° wird über Nacht bei Zimmertemperatur stehengelassen, und nach Aufarbeitung gemäß Beispiel 1 werden m Gewichtsteile Stärkepolyschwefelsäureester mit einem S-Gehalt von 13, 6% erhalten. [a] D20 = + 114° (c = 1 in o, 5 n-NaCl-Lösung) ; [#] = 0, 26 (in o, 5 n-NaCl-Lösung). Example 6 10 parts by weight of potato starch are in 200 parts by volume Formamide dissolved on the steam bath. A thick gel results. With 50 parts by weight Pyridinium-N-sulfotrioxyd is added, the gel liquefies, and there is a clear solution. After 2 hours of heating at 80 °, overnight at room temperature left to stand, and after working up according to Example 1, m parts by weight of starch polysulfuric acid ester obtained with an S content of 13.6%. [a] D20 = + 114 ° (c = 1 in 0.5N NaCl solution) ; [#] = 0.26 (in 0.5N NaCl solution).

Beispiel 7 io Gewichtsteile käufliches Natriumalginat werden in 200 Raumteilen Formamid suspendiert, wobei eine teilweise gelöste, gequollene Masse entsteht. In diese Suspension wird eine 80° warme Lösung von 50 Gewichtsteilen Pyridinium-N-sulfotrioxyd in zoo Raumteilen Formamid gegossen, wobei sich die Mischung löst. Nach 2stündigem Erwärmen bei 85° wird über Nacht bei Zimmertemperatur stehengelassen und, wie im Beispiel 1 beschrieben, aufgearbeitet. Ausbeute : 8 Gewichtsteile Alginsäurepolyschwefelsäureester. S = 10, 7°/o ; [α]D20 = -93, 7° (c = 1 in o, 5 n-NaCl-Lösung) ; [#] = z (in 0, 5 n-NaCl-Lösung). Example 7 10 parts by weight of commercially available sodium alginate are used in 200 Parts of the space formamide suspended, with a partially dissolved, swollen mass arises. An 80 ° warm solution of 50 parts by weight of pyridinium-N-sulfotrioxide is added to this suspension Formamide poured into zoo parts of the room, whereby the mixture dissolves. After 2 hours Warming at 85 ° is left to stand overnight at room temperature and, as in Example 1 described, worked up. Yield: 8 parts by weight of alginic acid polysulfuric acid ester. S = 10.7%; [α] 20 D = -93.7 ° (c = 1 in 0.5 N NaCl solution); [#] = z (in 0.5 N NaCl solution).

Beispiel 8 io Gewichtsteile Laevan (Fraktion eines aus Rohrzucker mit Hilfe von Bac. subtilis gewonnenen Präparates (vgl. J. Aschner und andere, Nature, Bd. 149 [1942], S. 527) mit [#] = 0,10 (in 0,5 n-NaCl-Lösung) und [α]D20 = - 38,4° (c = 1 in 0,5 n-NaCl-Lösung) werden auf dem Dampfbad in 50 Raumteilen Fromamid unter Erwärmen gelöst, mit einer Lösung von 50 Gewichtsteilen Pyridinium-N-sulfotrioxyd in 50 Raumteilen Formamid versetzt und i Stunde auf 80° erwärmt. Nach dem Stehen über Nacht wird, wie beschrieben, aufgearbeitet, und es werden 12, 8 Gewichtsteile eines Laevanpolyschwefelsäureesters mit 19% S erhalten. [#] = 0, 025 (in o, 5 n-NaCl-Lösung) ; [a] 0 =-14, 6° (c = 2 in 0, 5 n-NaCl-Lösung). Example 8 10 parts by weight of Laevan (fraction of one from cane sugar with the help of Bac. subtilis obtained preparation (cf. J. Aschner and others, Nature, Vol. 149 [1942], p. 527) with [#] = 0.10 (in 0.5 N NaCl solution) and [α] D20 = - 38.4 ° (c = 1 in 0.5 N NaCl solution) are Fromamid in 50 parts of the steam bath Dissolved with heating, with a solution of 50 parts by weight of pyridinium-N-sulfotrioxide added formamide in 50 parts by volume and heated to 80 ° for 1 hour. After standing It is worked up overnight, as described, and there are 12.8 parts by weight of a Laevan polysulfuric acid ester with 19% S obtained. [#] = 0.025 (in 0.5 N NaCl solution) ; [a] 0 = -14.6 ° (c = 2 in 0.5 N NaCl solution).

Beispiel g ru Gewichtsteile Pektin werden unter kräftigem Rühren in 300 Raumteilen Formamid suspendiert, 3 Stunden auf 80° erhitzt und 50 Gewichtsteile Pyridinium-N-sulfotrioxyd eingetragen. Die Mischung wird dann noch 2 Stunden auf dem Dampfbad belassen. Nach dem Aufarbeiten der Lösung gemäß Beispiel i erhält man 11, 5 Gewichtsteile Pektinpolyschwefelsäureester mit einem S-Gehalt von 12, 9%. [#] = 1,05 (in o, 5 n-NaCl-Lösung) ; [α] D20 = + 170,5° (c = 1 in o, 5 n-NaCl-Lösung). Example g ru parts by weight of pectin are stirred vigorously suspended in 300 parts by volume of formamide, heated to 80 ° for 3 hours and 50 parts by weight Pyridinium-N-sulfotrioxyd entered. The mixture is then on for another 2 hours leave it in the steam bath. After working up the solution according to Example i, one obtains 11.5 parts by weight of pectin polysulfuric acid ester with an S content of 12.9%. [#] = 1.05 (in 0.5N NaCl solution); [α] D20 = + 170.5 ° (c = 1 in 0.5N NaCl solution).

Claims

FATENTANPRI "CHE: i. Process for the production of polysaccharide polysulphuric acid esters, characterized in that one under pyridinium-N-sulfotrioxyd Use of formamide as a solvent and with heating on polysaccharides or salts of acidic or basic groups containing polysaccharides act leaves.

2. The method according to claim i, characterized in that one of Chitosan formate runs out.

Publications considered: German Patent No. 870 094; German patent application G 11014 IVc / 12 0 (patent 924 zu); Swiss U.S. Patent No. 297,190; French Patent No. i 079 834; U.S. Patent No. 2,689,244; Helvetia Chimica Acta 35, pp. 576 and 577.