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Verfahren zur Herstellung von Digitoxin-Gitaloxin-Mischkristallisaten
Gemäß dem Verfahren der deutschen Auslegeschrift 1 042 838 gelingt es, zuverlässig
wirksame Extrakte der Blätter von Digitalis purpurea herzustellen. Diese Extrakte
sind dadurch charakterisiert, daß sie einen festgelegten Gehalt an dem von dem Erfinder
aufgefundenen Glykosid Gitaloxin besitzen, dem eine besonders hohe Herzwirksamkeit
zukommt. Das Verfahren der genannten Auslegeschrift ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Gitaloxingehalt der Blätter auf chromatographischem Wege ermittelt wird
und daß Blätter mit einem Gitaloxingehalt von mindestens 200/, (bezogen auf die
Summe der Hauptglykoside Digitoxin, Gitoxin und Gitaloxin) unter solchen Bedingungen
extrahiert werden, daß eine Abspaltung der Formylgruppe nicht erfolgt. Es ist in
der Beschreibung der deutschen Auslegeschrift 1 042 838 weiterhin dargelegt, daß
die nach dem dortigen Verfahren erhältlichen Digitalisextrakte zufolge ihrer amorphen
Beschaffenheit manche Vorzüge, z. B. eine wesentlich bessere Resorbierbarkeit, gegenüber
entsprechenden Mengen der kristallisierten Reinglykoside haben.
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Wie indessen die weitere Untersuchung der Eigenschaften des Gitaloxins
und seiner pharmakologischen Beziehungen zu den anderen Glykosiden der Digitalis
purpurea (insbesondere Digitoxin und Gitoxin) ergeben hat, sind für dieses neue
Glykosid ebenso wie für das schon lange bekannte Digitoxin die amorphen Eigenschaften
des nach der obengenannten Auslegeschrift gewonnenen Extraktes nicht so entscheidend
wie für das dritte Hauptglykosid Gitoxin und die Begleitglykoside Verodoxin und
Strospesid. Es hat sich nämlich gezeigt, daß Gitaloxin auch in reiner kristalliner
Form (ebenso wie reines kristallines Digitoxin) sehr gut resorbierbar und hochwirksam
ist - im Gegensatz zu kristallisiertem Gitoxin, das nach übereinstimmendem Urteil
der Literatur und nach Befunden des Erfinders praktisch nicht resorbiert wird. Die
Glykoside Verodoxin und Strospesid stehen in dieser Eigenschaft dem Gitoxin näher
als dem Gitaloxin.
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Diese drei letztgenannten Glykoside Gitoxin,Verodoxin und Strospesid
sind auch weiterhin in ihren Eigenschaften darin ähnlich, daß sie nach der Resorption
im Körper eine verhältnismäßig sehr kurze Wirkungsdauer besitzen; außerdem weisen
sie eine beträchtlich höhere Löslichkeit in hydrophilen als in hydrophoben Lösungsmitteln
auf, wobei allerdings die absolute Löslichkeit von Gitoxin in allen Lösungsmitteln
recht gering ist. Im Gegensatz hierzu besitzen die beiden Glykoside Gitaloxin und
Digitoxin eine lang anhaltende Wirksamkeit im Körper; sie sind in hydrophoben Lösungsmitteln
erheblich besser löslich als in hydrophilen.
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Es hat sich weiterhin gezeigt, daß die vorzügliche Wirkung der amorphen
Extrakte gemäß Auslegeschrift 1 042 838, die insbesondere in einer gleichmäßigen
und sicheren Wirkung bei gleichzeitiger hoher Verträglichkeit, d. h. einem günstigen
Verhältnis von wirksamer zu toxischer Dosis, besteht, auch dann erhalten bleibt,
wenn man die zwei Glykoside Gitaloxin und Digitoxin von den übrigen mehr oder weniger
kurz wirkenden Glykosiden und den herzunwirksamen Begleitsubstanzen abtrennt und
in Form eines reinen Mischkristallisats isoliert. Infolge der großen Ähnlichkeit
von Gitaloxin und Digitoxin in bezug auf ihre physikalischen Konstanten verhält
sich ein solches Mischkristallisat wie ein einheitlicher kristallisierter Stoff.
Es läßt sich z. B. durch Umkristallisieren aus den verschiedensten Lösungsmitteln
nicht in seine Bestandteile auftrennen. Auch ist es nicht möglich, dieses Mischkristallisat
durch Zusammenmischen der Individuen Digitoxin und Gitaloxin in wirtschaftlicher
Weise herzustellen, weil eine Reindarstellung des Gitaloxins in technisch brauchbarem
Maßstab bislang nicht möglich war, während die Reindarstellung des Digitoxins mit
einem weitgehenden Abbau des Gitaloxins zum Gitoxin verbunden ist.
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Die an den reinen kristallisierten Glykosiden Digitoxin, Gitaloxin,
Gitoxin, Verodoxin und Strospesid festgestellten Löslichkeitseigenschaften lassen
scheinbar die Reindarstellung eines solchen Mischkristallisats aus Digitoxin und
Gitaloxin relativ leicht erscheinen. Das kristallisierte Gitoxin z. B. ist in allen
Lösungsmitteln so schwer löslich, daß seine Abtrennung mit Digitoxin und Gitaloxin
gut lösenden Solventien leicht gelingt. Leider machen die lösungs-
çermittelndvn
Eigenschaften der anderen Begleitstoffe - insbesondere auch der herzunwirksamen
- dies illusorisch, da in dem nach der deutschen Auslegeschrift 1 042 838 hergestellten
amorphen Extrakt alle Bestandteile, besonders auch das Gitoxin, leicht löslich sind.
Durch übliche Kristallisationsmethoden kann daher das gewünschte Mischkristallisat
nicht gewonnen werden.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein vorteilhaftes
Verfahren, um aus den genannten Extrakten der Auslegeschrift 1 042 838 ein Digitoxin-Gitaloxin-Mischkristallisat
durch Abtrennung von den übrigen Bestandteilen herzustellen. Es besteht aus den
folgenden Maßnahmen: a) Das nach dem Verfahren der deutschen Auslegeschrift 1 042
838 erhaltene Glykosidgemisch von Folia Digitalis purpurea - im folgenden »Gitalinfraktion«
genannt - enthält in der Reihenfolge zunehmender hydrophiler Löslichlkeit folgende
herzaktiven Wirkstoffe (Hauptglykoside unterstrichen): Digitoxigenin, Digitoxigenin-mono-
und -bis-Digitoxosid Digitoxin Gitaloxigenin-mono- und -bis-Digitoxosid, Gitaloxin
Gitoxigenin, Gitoxigenin-mono- und -bis-Digitoxosid, Gitoxin, Verodoxin und Strospesid.
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Etwa 50ei, der Gitalinfraktion sind nicht herzwirksame Ballaststoffe
verschiedener Art, die sich ebenfalls in eine Reihe relativ hydrophober bis relativ
hydrophiler Komponenten einordnen lassen.
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Diese BGitalinfraktion<: wird nach einem Verfahren der multiplikativen
Verteilung zwischen Lösungsmittelphasen (vgl. E. Hecker: Verteilungsverfahren im
Laboratorium Monographie Nr. 67 zu »Angewandte Chemie, Verlag Chemie Weinheim, 1955,
S. 27) zunächst einer Gruppentrennung in die mehr lipophilen und die mehr hydrophilen
Komponenten unterworfen.
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Für diesen Zweck eignen sich Zweiphasensysteme, bestehend aus einem
aromatischen Kohlenwasserstoff und einem relativ flüchtigen organischen Lösungsmittel
(Chlorkohlenwasserstoff Ester, Keton) einerseits (= hydrophobe Phase) und einem
relativ niedrig siedenden mit Wasser in allen Verhältnissen mischbaren organischen
Lösungsmittel, insbesondere Methanol oder Athanol und Wasser andererseits (- hydrophile
Phase). Man erhält sie, wenn man die vier Lösungsmittel in bestimmten Mengenverhältnissen
zusammengibt, gut durchschüttelt und die abgesetzten Phasen voneinander trennt.
Ein sehr brauchbares System ist z.B. Benzol-Chloroform-Methanol-Wasser im Mengenverhältnis
3: 3: 4: 2.
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Die Ausschüttelung erfolgt, wie im Schema wiedergegeben, in mehreren
Stufen zu je drei Schritten, wobei in jeder Stufe erneut Substanzgemisch zugeführt
wird.
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Der gesamte mehrstufige Verteilungsvorgang kann mit nur drei Scheidetrichtern
ausgeführt werden. Der Trennschnitt im Laufe des Verteilungsvorganges erfolgt in
der oben angeführten Reihenfolge der Wirkstoffe etwa zwischen Gitaloxin und Gitoxin:
d. h., alle vor Gitaloxin stehenden Glykoside (einschließlich des Gitaloxins selbst)
rachen sich in der hydrophoben a-Phase und alle nach Giialoxin stehenden Glykoside
in der hydrophilen Phase an. Die bei der Verteilung in nur drei Schritten zu erwartende
Überschneidung (geringe Ntengen Gitoxigenin und Gitoxin in der a-Phase und geringe
\engen Gitoxigenin und Gitaloxin
in der b-Phase) spielen für den welteren Verlauf
dre Isolierung des Digitoxin-Gitaloxin-Gemisches keine wesentliche Rolle. b) Der
die Gesamtmenge Digitoxin und den größten Teil des Gitaloxins enthaltende hydrophobe
Anteil der Gitalinfraktion in der a-Phase wird nachdem er - zweckmäßigerweise im
Vakuum - zur Trockene gebracht worden ist, einem weiteren Reinigungsgang durch Umkristallisieren
bzw. Umfällung mit geeigneten Lösungs- bzw. Fällungsmitteln unterworfen, z. B. durch
Lösen in Aceton und Ausfällen mit Äther. Das ausgefällte Produkt macht 25 bis 300/0
der eingesetzten Gitalinfraktion aus und enthält bereits 75 bis 800/0 Digitoxin-Gitaloxin-Gemisch.
Der Rest besteht neben etwa 5 bis 60/, Gitoxin aus gefärbten Ballaststoffen. c)
Zur restlosen Entfernung des Gitoxins und der Ballaststoffe wird das auskristallisierte
bzw. ausgefällte Produkt der Stufe b) einem geeigneten Adsorptionsverfahren unterworfen.
Hierfür sind solche Adsorptionsmittel geeignet, deren Oberfläche nicht alkalisch
ist; als besonders zweckmäßig hat sich Silicagel erwiesen.
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Man gewinnt auf diese Weise in guter Ausbeute therapeutisch sehr
wertvolle Digitoxin-Gitaloxin-Mischkristallisate, welche die Komponenten in einem
annähernd gleichen Verhältnis oder doch mindestens 300/0 Gitaloxin enthalten.
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Beispiel 1 a) Eingesetzt werden 300 g einer Gitalinfraktion. die
160/0 Digitoxin und 13 0/0 Gitaloxin enthält. bei der also das Mengenverhältnis
Digitoxin zu Gitaloxin = 5: 4 beträgt.
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Lösungsmittelsystem: : Benzol-Chlorofon Methanol-Wasser = 3: 3: 4:
2. Mengenverhältnis a-Phase zu b-Phase = 3: 5, und zwar 15: 25 ml pro 1 g Gitalinfraktion.
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I. Stufe: In einem 4-1-Scheidetrichíer 1 werden 50 g Gitalinfraktion
in 750 ml a-Phase und 1250 ml b-Phase durchgeschüttelt (Schütteldauer immer 5 Minuten).
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Nach dem Absetzen der schweren Phase a von der leichten Phase h wird
a in einen zweiten Scheidetrichter übergeführt, mit 1250 ml frischer b-Phase versetzt
und durchgeschüttelt. Nach Absetzen der Phasen resultieren a2 und ab. a2 wird in
einem dritten Scheidetrichter mit frischer b-Phase ausgeschüttelt.
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Nach dem Absetzen wird die schwere Phase a2 in ein Vorratsgefäß abgelassen.
Der dritte Scheidetrichter enthält nur noch die leichte Phase a2b. Das im ersten
Scheidetrichter befindliche b wird mit 750 ml frischer a-Phase versetzt und ausgeschüttelt.
Nach Phasentrennung resultieren bo und ba. ba wird in den Scheidetrichter 2, der
ab enthält, abgelassen. Zu b2 in Scheidetrichter 1 werden 750 ml frische a-Phase
gegeben und durchgeschüttelt. Nach Schichtentrennung resultiert b3 und h2a. b2a
wird vorübergehend in ein Becherglas abgelassen und nach Abfüllen von b3 in ein
zweites Vorratsgefäß wieder in Scheidetrichter 1 zurückgegeben. Damit ist die Stufe
1 der Verteilung abgeschlossen. a3 enthält die hydrophoberen und b3 die hydrophileren
Bestandteile der Gitalinfraktion.
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Scheidetrichter 1 enthält nun ¾a Scheidetrichter 2 ab und ba, Scheidetrichter
3 a2h.
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II. Stufe: Im Scheidetrichter 2 werden 25 g Gitalinfraktion gelöst
wie bisher durchgeschüttelt und die Sehichtentrennung II a und II h abgewartet.
lla wird in den Scheidetrichter3, der a2h enthält, abgelassen
und
geschüttelt. Es resultieren II a2 und 11 ah. TIb wird in Scheidetrichter 1, der
h2a enthält, abgelassen. Nach Durchschütteln resultiert IIb2 und Ilba. 11a2 wird
in den nunmehr leeren Scheidetrichter 2 abgelassen und mit 1250 ml frischer b-Phase
durchgeschüttelt.
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Resultat: Ifa3 und IIa2b. IIa3 wird in Vorratsgefäß 1 zu Ia3 abgelassen.
Scheidetrichter 2 enthält nun noch IIa2b. Aus Scheidetrichter 1 wird Ilba in Scheidetrichter
3 zu Ilab abgelassen. Zu Scheidetrichter 1 werden 750 ml frische a-Phase gegeben,
durchgeschüttelt. Resultat: IIb3 und IIb2a. IIb2a wird vorübergehend in ein Becherglas
abgelassen und nach Abfüllen von IIb3 in das zweite Vorratsgefäß wieder in den Scheidetrichter
1 zurückgegeben.
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Scheidetrichter 1 enthält nun ISb2a, Scheidetrichter 2 IIa2b, Scheidetrichter
3 Ilah und II ha.
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Nach Zugabe von 25 g Gitalinfraktion zu Scheidetrichter 3 beginnt
die III. Stufe die ebenso wie weitere acht Stufen in der gleichen Art wie die II.
Stufe ausgeführt wird.
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Die gesammelten a3-Fraktionen geben nach Eindampfen im Vakuum 180
g Rückstand (= 600/, der eingesetzten Gitalinfraktion), welcher nicht mehr als 3°/0
Gitoxin enthält. Die b3-Fraktion interessiert in diesem Zusammenhang nicht. Sie
kann verworfen oder auf wasserlösliche Glykoside aufgearbeitet werden. b) 180 g
des getrockneten a3-Rückstandes aus der vorstehend beschriebenen Gruppentrennung
werden in einem Gemisch von 40 ml Äthanol und 400 mol Aceton gelöst und mit 6 1
Äther versetzt. Nach kurzer Zeit fällt ein feinkristalliner Niederschlag aus, der
durch Stehen im Kühlschrank über Nacht vervollständigt wird. Der Niederschlag wird
abgesaugt und getrocknet, worauf 81 g eines graugefärbten Produktes hinterbleiben
(Ausbeute, bezogen auf eingesetzte Gitalinfraktion = 2701,). Das Produkt enthält
etwa 80°lo Digitoxin d- Gitnloxin. 60/« Gitoyin und 15°/0 Ballast-Stoffe. c) 250
g eines nach A. Stoll und Mitarbeiter (Helv. Chim. Acta, 34. S. 1460 [1951]) hergestellten
Silicagels werden in eine Chromatographie-Säule (Durchmesser 6 cm) mit Benzol eingeschlämmt.
Das Benzol xnird langsam abgelassen. bis sich das Silicagel gesetzt hat und nur
noch eine Schicht von 0,5 cm Benzol übersteht. 80 g des im vorigen Arbeitsgang erhaltenen
Produktes werden in 400 ml Chloroform gelöst und mit 400 ml Benzol auf die Silicagelsäule
gegeben. Anschließend wird mit 800 ml Chloroform-Benzol 1: 1 und 5 1 Chloroform
eluiert. Die vereinigten Eluate werden zur Trockene eingeengt und aus einem Gemisch
von 300 ml Chloroform und 2000 ml Äther umkristallisiert. Es werden 60 g reines,
farbloses Digitoxin- Gitaloxin- Mischkristallisat der Zusammensetzung Digitoxin
zu Gitaloxin = 5: 4 erhalten: Ausbeute 200/0, bezogen auf die Gitalinfraktion, und
70°10, bezogen auf den im Ausgangsmaterial gemessenen Gehalt an Digitoxin + Gitaloxin.
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Beispiel 2 Als Lösungsmittelsystem verwendet man ein Gemisch Benzol-Essigester-Methanol-Wasser
3 :1:3: 3. a-Phase zu b-Phase = 1 : 1. und zwar 20: 20 ml pro 1 g Gitalinfraktion.
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Der Verteilungsvorgang a) verläuft sinngemäß wie im Beispiel 1. wobei
natürlich zu beachten ist. daß in diesem Fall die hydrophobe a-Phase die leichte
und
die hydrophile b-Phase die schwere Phase des Systems darstellt. Die gesammelten
a3-Fraktionen enthalten die angereicherten hydrophoben Komponenten in einer Menge
von 540/0 der eingesetzten Gitalinfraktion.
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Die Ausfällung und Reinigung [Verfahrensschritte b) und c)] verlaufen
wie im Beispiel ].
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Beispiel 3 Als Lösungsmittelsystem dient das Gemisch Benzol-Methyläthylketon-Methanol-Wasser
1:1:1:1. a-Phase zu b-Phase = 1: 3. und zwar 10: 30 ml pro 1 g Gitalinfraktion.
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Die Verteilung verläuft wie im Beispiel 2.
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Die gesammelten a3-Fraktionen enthalten die angereicherten hydrophoben
Komponenten in einer Menge von 560/« der eingesetzten Gitalinfraktion.
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Ausfällung und Reinigung werden wie im Beispiel 1 durchgeführt.
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Erläuterungen zum Schema SI SII = Substanzzugaben zu Beginn der Verteilungsstufen.
a a2b = in a-Phase gelöste Substanz. jb ha = in b-Phase gelöste Substanz.
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Römische Ziffern = Anzahl der Stufen.
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Arabische Ziffern = Anzahl der Schritte.
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Zuführung von a-Phase bzw.
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Weiterleitung von in a-Phase gelöster Substanz.
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= Zuführung von b-Phase bzw.
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Weiterleitung von in b-Phase gelöster Substanz.
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Es bedeutet dann also z. B. a = die nach der ersten Ausschüttelung
in der a-Phase gelöste Substanz. b = die nach der ersten Ausschüttelung in der b-Phase
gelöste Substanz. die nach der Ausschüttelung von a mit neuer b-Phase in der a-Phase
gelöste Substanz. ab = die nach Ausschüttelung von a mit neuer b-Phase in der b-Phase
gelöste Substanz. a3 = die nach Ausschüttelung von a2 mit neuer b-Phase in der a-Phase
gelöste Substanz. a2b = die nach Ausschüttelung von a2 mit neuer b-Phase in der
b-Phase gelöste Substanz. b2 = die nach Ausschüttelung von b mit neuer a-Phase in
der b-Phase gelöste Substanz.
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Der zweite Buchstabe gibt immer die jeweils vorliegende Phase, der
erste die Ausgangsphase aus der ersten Ausschüttelung an.