DE1020789B

DE1020789B - Process for the preparation of therapeutically usable, aqueous solutions of synthetic, macromolecular compounds

Info

Publication number: DE1020789B
Application number: DEF9522A
Authority: DE
Inventors: Dr Gustav Pieper; Dr H C Dr E H Otto Bayer Dr; Dr Helmut Kleiner; Dr Helmut Weese; Dr Wolfgang Wirth
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1952-07-18
Filing date: 1952-07-18
Publication date: 1957-12-12

Description

Verfahren zur Herstellung von therapeutisch verwendbaren, wäßrigen Lösungen von synthetischen, makromolekularen Verbindungen Isotonische Salzlösungen von Polyvinylpyrrolidon, die als Blutflüssigkeitsersatz dienen, können infolge ihrer Adsorptionswirkung für Heilmittel und Toxine bekanntlich auch zur Anlegung von Heilmitteldepots und zur Ausschwemmung von Giftstoffen aus dem Organismus verwendet werden.Process for the preparation of therapeutically useful, aqueous Solutions of synthetic, macromolecular compounds Isotonic salt solutions of polyvinylpyrrolidone, which serve as a blood fluid substitute, can as a result of their Adsorption effect for remedies and toxins is known also for the creation of remedy depots and used to flush toxins out of the organism.

Gegenstand des Patents 922 736 ist ein Verfahren zur Herstellung von Polyharnstoffderivaten, welches darin besteht, daß in Polyharnstoffen, welche basische Amino-bzw. Iminogruppen im Molekül enthalten, die Basizität der Aminogruppe in an sich bekannter Weise, insbesondere durch Acylierung, Oxalkylierung oder Sulfalkylierung, abgeschwächt oder aufgehoben wird.The subject of the patent 922 736 is a process for the production of Polyurea derivatives, which consists in that in polyureas, which are basic Amino or. Contain imino groups in the molecule, the basicity of the amino group in on known manner, in particular by acylation, oxalkylation or sulfalkylation, is weakened or canceled.

Es wurde nun gefunden, daß zur Herstellung von als Blutersatz, Entgiftungsmittel oder Depotträger brauchbare Lösungen dadurch gewonnen werden können, daß andere wasserlösliche makromolekulare basische Verbindungen als die nach Patent 922 736 erhältlichen Polyharnstoffe in wäßriger Lösung in bekannter Weise acyliert oder sulfalkyliert und die erhaltenen Lösungen unter Entfernung von Salzen und niedermolekularen Anteilen dialysiert werden.It has now been found that, as a blood substitute, detoxification agents can be used in the production of blood or usable solutions can be obtained by the fact that other water-soluble macromolecular basic compounds than those according to patent 922 736 available polyureas or acylated in aqueous solution in a known manner sulfalkylated and the solutions obtained with removal of salts and low molecular weight Proportions are dialyzed.

Als wasserlösliche, makromolekulare basische Verbindungen im Sinne der Erfindung sollen Produkte bezeichnet werden, deren Molekulargewicht über 1000 liegt. Für die Anwendung als Depotträger kommen dabei hauptsächlich solche Präparate in Frage, deren Molekulargewicht über 50000 liegt, während die Ausscheidung von Giftstoffen aus dem lebenden Organismus am besten mit Substanzen vom Molekulargewicht 10000 bis 20000 gelingt.As water-soluble, macromolecular basic compounds in the sense of the invention are intended to designate products whose molecular weight is over 1000 lies. Such preparations are mainly used as depot carriers in question, the molecular weight of which is over 50,000, during the excretion of Toxins from the living organism are best with substances of molecular weight 10,000 to 20,000 succeeds.

Erfindungsgemäß sollen verzweigte Verbindungen verwendet werden, in deren Seitenketten die Zahl der kettenbildenden Atome mindestens 12 beträgt. Der Verzweigungsgrad und die Länge der Seitenketten kann dabei nach den bekannten Verfahren, z. B. durch Bestimmung des Molekulargewichts und der Zahl der Endgruppen, bestimmt werden, soweit nicht bereits aus der Art der Darstellung der Substanz eine Entscheidung über den Aufbau des Moleküls möglich ist.According to the invention, branched compounds are to be used in the side chains of which the number of chain-forming atoms is at least 12. Of the The degree of branching and the length of the side chains can be determined by the known methods, z. B. by determining the molecular weight and the number of end groups unless a decision has already been made based on the type of presentation of the substance is possible via the structure of the molecule.

Verzweigte oder teilvernetzte makromolekulare, basische Verbindungen, die den obigen Anforderungen entsprechen, können auf mannigfache Weise dargestellt werden.Branched or partially cross-linked macromolecular, basic compounds, which meet the above requirements can be represented in many ways will.

Man kann z. B. ein nach den üblichen Verfahren dargestelltes Polyäthylenimin mit einem Molekulargewicht von etwa 25000 und einem solchen Verzweigungsgrad, daß jedes dritte Stickstoffatom tertiär ist, mit geeigneten Acylierungsmitteln behandeln. Als solche kommen z.B. Säureanhydride, Säurechloride, Ester, Ketene und Isocyanate in Frage. In beschränktem Umfange ist hierbei auch die Einführung so hydrophober Acylreste wie des Stearylrestes möglich, wenn man die übrigen primären und sekundären Aminogruppen des Polyäthylenimins mit sehr hydrophilen Acylierungsmitteln umsetzt. Man kann beispielsweise so verfahren, daß man etwa ein Zehntel der umsetzungsfähigen Aminogruppen mit Stearylchlorid und den Rest mit Methoxyessigsäureanhydrid umsetzt. Wenn man Polyäthylenimin mit einem einzigen Acylierungsmittel behandelt, so soll die Zahl der mit jedem Acylrest ohne sonstige hydrophile Gruppe eingeführten Kohlenstoffatome nicht mehr als 5 betragen. An Stelle von acylierten Polyäthyleniminen können mit Erfolg auch sulfalkylierte Polyäthylenimine verwendet werden, wie sie z. B. durch Umsetzung von verzweigten Polyäthyleniminen mit Butansulton zugänglich sind. Schließlich haben sich auch gemischt acyliert-sulfalkylierte Verbindungen dieses Typs als brauchbar erwiesen.You can z. B. a polyethyleneimine prepared by the usual method having a molecular weight of about 25,000 and such a degree of branching that every third nitrogen atom is tertiary, treat with suitable acylating agents. These include, for example, acid anhydrides, acid chlorides, esters, ketenes and isocyanates in question. To a limited extent, the introduction is also so more hydrophobic Acyl radicals such as the stearyl radical possible if the other primary and secondary Amino groups of polyethyleneimine reacts with very hydrophilic acylating agents. One can, for example, proceed in such a way that one tenth of what can be implemented Reacts amino groups with stearyl chloride and the remainder with methoxyacetic anhydride. When treating polyethyleneimine with a single acylating agent, it should the number of carbon atoms introduced with each acyl residue without any other hydrophilic group not be more than 5. Instead of acylated Polyäthyleniminen can with Success also sulfalkylated Polyäthylenimine be used as they are z. B. by Implementation of branched polyethyleneimines with butane sultone are accessible. In the end mixed acylated-sulfalkylated compounds of this type have also proven useful proven.

Wasserlösliche Anlagerungsprodukte von primären und sekundären Monoaminen und Diaminen an Triacrylylhexahydrotriazin, Kondensationsprodukte von Formaldehyd mit Harnstoff, Melamin, Aminophenolen oder aromatischen Aminen und Umsetzungsprodukte aus Epichlorhydrin und Ammoniak stellen gleichfalls geeignete Substanzen dar, die nach Umsetzung mit Acylierungs-oder Sulfalkylierungsmitteln für die Herstellung von Lösungen, die als Blutersatz brauchbar sind, verwendet werden können.Water-soluble addition products of primary and secondary monoamines and diamines on triacrylylhexahydrotriazine, condensation products of formaldehyde with urea, melamine, aminophenols or aromatic amines and reaction products from epichlorohydrin and ammonia are also suitable substances that after reaction with acylating or sulfalkylating agents for the preparation of solutions useful as blood substitutes can be used.

Die erfindungsgemäß hergestellten Stoffe können therapeutisch als Lösungen in pyrogenfreiem Wasser von der erforderlichen Konzentration angewendet werden. Ein Zusatz von Salzen, Heilmitteln und anderen Stoffen zu diesen Lösungen ist möglich und kann zur Erzielung spezieller Wirkungen erforderlich sein. Die Lösungen sind bei der intravenösen Applikation meist sehr gut verträglich. Sie ermöglichen, je nach dem Molekulargewicht ihres Kolloidbestandteils, die Ausscheidung an sich nicht nierenfähiger Toxine mit dem Urin oder können zur Erzielung einer protrahierten Heilmittelwirkung durch langsame Abgabe des Therapeutikums aus angelegten Depots verwendet werden. Die Aufbewahrung der Lösungen erfolgt in bekannter Weise in Ampullen nach geeigneter Sterilisierung.The substances produced according to the invention can be used therapeutically as Solutions in pyrogen-free water of the required concentration are applied will. An addition of salts, medicines and other substances too this Solutions are possible and may be necessary to achieve special effects. The solutions are usually very well tolerated when administered intravenously. she enable excretion, depending on the molecular weight of their colloid constituent inherently non-kidney toxins with the urine or can lead to a protracted remedy effects by slowly releasing the therapeutic agent from applied Depots are used. The solutions are stored in a known manner in ampoules after appropriate sterilization.

In der Tabelle sind einige medizinisch wichtige Eigenschaften der in den Beispielen beschriebenen Präparate zusammengefaßt. Die Zahlenwerte für die relative Viskosität und den kolloidosmotischen Druck (mm H20) beziehen sich auf eine 3,5°/oige Auflösung in Tyrodelösung bei 20°. Über die Ausführung und Bedeutung des sogenannten embatischen Effektes (vgl. z. B. Weese, Deutsche Medizinische Wochenschrift, 76, S.757 [1951]). Die Zahlen dieser Spalte bedeuten mm Wanderungsweg von Kongorotfarbstoff in die mit einer angefärbten Prüflösung überschichtete Gelatinegallerte. Die mittlere tödliche Dosis (DLM) wurde in g/kg weiße Maus bei intravenöser Applikation angegeben. relative Kolloid- Emba- Beispiel Viskosität osmotischer tischer DLM Druck Effekt 1 1,22 350 4 > 5,0 2 1,15 230 4 > 5,0 3 1,11 300 2 > 5,0 4 1,22 165 3 1,0 5 - 150 3 > 5,0 6 - 400 3 > 5,0 7 - 640 7 > 5,0 8 1,15 über 620 7 > 6,0 Es ist zwar bekannt, daß man wasserlösliche Polyalkylenimine mit reaktionsfähigen Derivaten von Fettsäuren oder mit Isocyanaten umsetzen kann. Aus der USA.-Patentschrift 2 479 480 ist es außerdem bekannt, Kondensationsprodukte aus Epichlorhydrin und Polyaminen mit Fettsäuren umzusetzen und dadurch leicht wasserlöslich zu machen.Some medically important properties of the preparations described in the examples are summarized in the table. The numerical values for the relative viscosity and the colloid osmotic pressure (mm H20) relate to a 3.5% dissolution in Tyrode solution at 20 °. About the implementation and significance of the so-called embatic effect (cf. e.g. Weese, Deutsche Medizinische Wochenschrift, 76, p.757 [1951]). The numbers in this column mean the migration path of Congo red dye into the gelatin jelly coated with a colored test solution. The mean lethal dose (DLM) was given in g / kg white mouse after intravenous administration. relative colloid emba Example viscosity osmotic table DLM Pressure effect 1 1.22 350 4> 5.0 2 1.15 230 4> 5.0 3 1.11 300 2> 5.0 4 1.22 165 3 1.0 5 - 150 3> 5.0 6 - 400 3> 5.0 7 - 640 7> 5.0 8 1.15 over 620 7> 6.0 It is known that water-soluble polyalkyleneimines can be reacted with reactive derivatives of fatty acids or with isocyanates. From US Pat. No. 2,479,480 it is also known to react condensation products of epichlorohydrin and polyamines with fatty acids and thereby make them readily soluble in water.

Es war jedoch nicht bekannt, daß die nach diesem Verfahren hergestellten Erzeugnisse sich zur Herstellung von Blutersatzflüssigkeiten, Entgiftungsmitteln und pharmazeutischen Depotträgern verwenden lassen. Zu diesem Zweck muß man nämlich die wäßrigen Lösungen der acylierten oder sulfalkylierten makromolekularen basischen Verbindungen zur Entfernung von Salzen und von niedermolekularen Anteilen dialysieren, was ebenfalls bisher nicht bekannt war. Beispiel 1 100 g technisches Polyäthylenimin werden in 300 ccm Wasser gelöst und bei 100° Badtemperatur unter Rühren am Rückfluß mit 150 g Essigsäureanhvdrid acetyhert. Die Lösung wird durch Zugabe von Natronlauge ständig schwach alkalisch gehalten und nach Beendigung der Zugabe noch 15 Minuten auf 100` erwärmt. Die Salze und niedermolekularen Anteile werden durch Dialyse mit kaltem, fließendem Wasser entfernt und die erhaltene, ganz schwach trübe Lösung eingeengt. Die Ausbeute beträgt etwa 460 g einer 15°/oigen Lösung. Analyse der Trockenmasse: 40,4°F0 Acetyl, 18,85 0/0 N.However, it was not known that the products produced by this process could be used for the production of blood substitute fluids, detoxifying agents and pharmaceutical depot carriers. For this purpose, the aqueous solutions of the acylated or sulfalkylated macromolecular basic compounds have to be dialyzed to remove salts and low molecular weight fractions, which was also not previously known. EXAMPLE 1 100 g of technical-grade polyethyleneimine are dissolved in 300 cc of water and acidified with 150 g of acetic anhydride at a bath temperature of 100 ° while stirring under reflux. The solution is kept weakly alkaline by adding sodium hydroxide solution and, after the addition is complete, heated to 100 ° for 15 minutes. The salts and low molecular weight components are removed by dialysis with cold, running water and the resulting, very slightly cloudy solution is concentrated. The yield is about 460 g of a 15% solution. Dry matter analysis: 40.4 ° F0 acetyl, 18.85 0/0 N.

Beispiel 2 Die nach Beispiel 1 erhaltene Lösung von acyliertem Polyäthylenimin wird bei 80 bis 100° und einem durch Zugabe von Natronlauge ständig konstant gehaltenen PH-M'ert von 8 mit 50g Butansulton sulfalkyliert und anschließend wie im Beispiel 1 weiterverarbeitet. Analyse der Trockenmasse: 2,5 °/o S, 15,5 °,/o N. Beispiel 3 In die aus 73 g Adipinsäure und 52 g Triäthylentetramin durch Zusammenschmelzen bei 200° erhaltene zähviskose Masse werden noch vor dem Erstarren bei etwa 150° 70g Butansulton schnell eingetragen und die Masse nach 5 Minuten auf ein Trockenblech ausgegossen. Man erhält 160g eines gelblichen, leicht wasserlöslichen Harzes, das durch Dialyse von beigemengten niedermolekularen Anteilen befreit wird. Beispiel 4 24,6 g Triacrylyl-hexahydrotriazin werden in 200 ccm heißem Wasser gelöst und eine Lösung von 11 g Diäthanol= amin in 50 ccm Wasser innerhalb einer halben Stunde zugetropft. Man rührt noch eine halbe Stunde bei 80° und gibt dann eine Lösung von 11,4 g Hexahydrop-phenylendiamin in 50 ccm Wasser hinzu. Die Lösung verdickt sich bald und wird nach etwa 10 Minuten durch Zugabe von 70 ccm Butansulton in ihrer Viskosität durch Abfangen der restlichen freien Aminogruppen stabilisiert. Man erhitzt noch 1 Stunde bei pH = 7,5 am Rückfluß, dialysiert 3 Tage mit fließendem Wasser, filtriert und erhält nach dem Einengen 136 g einer 24°/oigen Lösung. Beispiel 5 In die heiße Lösung von 1,5 kg Polyäthylenimin in 1 1 Wasser wird unter Rühren 2,25 1 Essigsäureanhydrid innerhalb 1 Stunde eingetropft und dabei durch Zugabe von Natronlauge ein pH-Wert von 8 bis 9 aufrechterhalten. Man verbraucht dazu insgesamt 2,85 kg 45°/ö ige Lauge. Das Acetylierungsprodukt des Polyäthylenimins scheidet sich unter diesen Bedingungen flüssig ab und kann von der heißen wäßrigen Phase abgetrennt werden. Nach dem Lösen in Wasser wird der Rest der Salze durch Dialyse über Nacht entfernt und die Lösung bei 150° auf einem V2A-Walzentrockner eingedampft. Der erhaltene brüchige Film wird in der Kugelmühle pulverisiert. Ausbeute 620 g eines fast farblosen, stark hygroskopischen Pulvers, klar löslich in Wasser. Beispiel 6 25 g Polyäthylenimin werden in 100 ccm Wasser bei 80` gelöst und unter Rühren mit 50 ccm Methoxyessigsäureanhydrid bei pH 8 bis 9 unter Zugabe von Natronlauge acyliert. Zur Beendigung der Reaktion wird kurz aufgekocht. Die anorganischen Salze entfernt man durch Dialyse gegen Leitungswasser (3 Tage) und erhält nach dem Einengen eine 20°joige Lösung mit 27,1 g Trockenmasse.EXAMPLE 2 The solution of acylated polyethyleneimine obtained according to Example 1 is sulfalkylated with 50 g of butane sultone at 80 to 100 ° and a pH value of 8, which is kept constant by adding sodium hydroxide solution, and then processed further as in Example 1. Analysis of the dry mass: 2.5 ° / o S, 15.5 °, / o N. EXAMPLE 3 The viscous mass obtained from 73 g of adipic acid and 52 g of triethylenetetramine by melting together at 200 ° is poured into the viscous mass at about 150 ° before it solidifies 70g butane sultone entered quickly and the mass poured out onto a drying tray after 5 minutes. 160 g of a yellowish, readily water-soluble resin are obtained, which is freed from added low molecular weight components by dialysis. Example 4 24.6 g of triacrylyl-hexahydrotriazine are dissolved in 200 cc of hot water and a solution of 11 g of diethanol = amine in 50 cc of water is added dropwise within half an hour. The mixture is stirred for a further half an hour at 80 ° and then a solution of 11.4 g of hexahydropphenylenediamine in 50 cc of water is added. The solution soon thickens and its viscosity is stabilized after about 10 minutes by adding 70 cc of butane sultone by trapping the remaining free amino groups. The mixture is refluxed for a further hour at pH 7.5, dialyzed for 3 days with running water, filtered and, after concentration, 136 g of a 24% solution are obtained. EXAMPLE 5 2.25 l of acetic anhydride are added dropwise to the hot solution of 1.5 kg of polyethyleneimine in 1 l of water with stirring over the course of 1 hour, while a pH of 8 to 9 is maintained by adding sodium hydroxide solution. A total of 2.85 kg of 45% caustic solution is used for this. The acetylation product of the polyethyleneimine separates out in liquid form under these conditions and can be separated from the hot aqueous phase. After dissolving in water, the remainder of the salts is removed by dialysis overnight and the solution is evaporated at 150 ° on a V2A drum dryer. The resulting brittle film is pulverized in the ball mill. Yield 620 g of an almost colorless, strongly hygroscopic powder, clearly soluble in water. Example 6 25 g of polyethyleneimine are dissolved in 100 cc of water at 80 ° and acylated with stirring with 50 cc of methoxyacetic anhydride at pH 8 to 9 with the addition of sodium hydroxide solution. Briefly boil to terminate the reaction. The inorganic salts are removed by dialysis against tap water (3 days) and, after concentration, a 20 ° solution with 27.1 g dry matter is obtained.

Nach der Analyse (berechnet 12,3 % N für (C H30CH2 . C O . N - C H2 - C H2 -)st, gefunden 13,6 11,'o N) enthält das Präparat noch nicht acylierte, wahrscheinlich tertiäre Stickstoffatome.According to analysis (calculated 12.3% N for (C H30CH2. C O. N - C H2 - C H2 -) st, found 13.6 11, 'o N) the preparation contains not yet acylated, probably tertiary nitrogen atoms.

Beispiel 7 50g Polyäthylenimin werden in 100 ccm Wasser gelöst und bei 100° Badtemperatur mit 110 ccm Buttersäureanhydrid (Darstellung z. B. nach der deutschen Patentschrift 394 730) acyliert. Zum Schluß wird der pH-Wert durch Zutropfen von Essigsäureanhydrid von 9 auf 7,5 gebracht und die wäßrige Phase heiß abgegossen. Das Reaktionsprodukt wird in eiskaltem destilliertem Wasser aufgeschlämmt und mit Eiswasser dialysiert, bis der Geruch nach Buttersäure verschwunden ist. Beim Erwärmen dieser Lösung fällt ein schwach gelbliches Harz auf, das sich bei Temperaturen unter -E- 10° wieder auflöst. Ausbeute 63 g Harz mit 80 °/o Trockenmasse.Example 7 50 g of polyethyleneimine are dissolved in 100 cc of water and at 100 ° bath temperature with 110 ccm of butyric anhydride (illustration e.g. according to the German Patent 394 730) acylated. In the end the The pH was brought from 9 to 7.5 by the dropwise addition of acetic anhydride and the aqueous Phase poured off hot. The reaction product is poured into ice cold distilled water Slurried and dialyzed with ice water until the smell of butyric acid disappeared is. When this solution is heated, a pale yellowish resin is noticeable dissolves again at temperatures below -E- 10 °. Yield 63 g resin with 80% dry matter.

Isobutyrylpolyäthylenimin läßt sich nach völlig analogem Verfahren aus Isobuttersäureanhydrid und Polyäthylenimin darstellen. Der Trübungspunkt liegt bei 25°. Beide Präparate kommen besonders als Depotträger in Frage. Beispiel 8 Im Dreihalskolben mit Rührer und Rückflußkühler werden 50 ccm Wasser auf 80° erwärmt und nach Zugabe von 3 Tropfen Essigsäureanhydrid als Katalysator wird sofort mit dem Eintropfen von 50 ccm Äthylenimin begonnen. Nach einer halben Stunde ist alles Äthylenimin zugegeben, und nach einer weiteren halben Stunde ist die Polymerisation beendet. Die Lösung zeigt deutliche Viskosität, und es siedet kein Äthylenimin mehr am Rückfluß. Die Acetylierung und Weiterverarbeitung dieses Polyäthylenimins werden nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 vorgenommen und führen zu einer 20%igen Lösung mit 36 g Trockenmasse. Analyse: Gefunden 18,0 % N, 46,10/0 C H3 C 0.Isobutyrylpolyäthylenimin can by completely analogous process represent from isobutyric anhydride and polyethyleneimine. The cloud point is at 25 °. Both preparations are particularly suitable as depot carriers. Example 8 Im Three-necked flasks with a stirrer and reflux condenser are heated to 50 ccm of water to 80 ° and after adding 3 drops of acetic anhydride as a catalyst it is used immediately the dropping of 50 cc of ethyleneimine started. After half an hour everything is over Ethylenimine is added and the polymerization takes place after a further half an hour completed. The solution shows a clear viscosity, and ethyleneimine no longer boils at reflux. The acetylation and further processing of this polyethyleneimine will be made by the same procedure as in Example 1 and lead to a 20% strength Solution with 36 g dry matter. Analysis: Found 18.0% N, 46.10 / 0 C H3 C 0.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the production of therapeutically usable, aqueous solutions of synthetic, macromolecular compounds, characterized in that that other water-soluble, macromolecular, basic compounds than those according to the patent 922 736 available polyureas acylated in an aqueous solution in a known manner or sulfalkylated and the solutions obtained with removal of salts and low molecular weight Proportions are dialyzed. Publications considered: German patent specification No. 711408; French Patent No. 810,395; U.S. Patent No. 2,479 480.