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Verfahren zur Herstellung antipeptisch wirksamer Schwefelsäurediester
von Stärke mit verminderter blutgerinnungshemmender Wirksamkeit Es ist bereits bekannt,
daß man antipeptisch wirksame Amylosedischwefelsäureester durch Sulfonierung von
Amylose - mit Chlorsulfonsäure oder mit einem anderen geeigneten Sulfonierungsmittel
- in Gegenwart von Pyridin und durch Umfällen des entstandenen Produktes nach dessen
Überführen in ein entsprechendes Salz, z. B. ein Alkalimetallsalz, aus einer wäßrigen
Lösung durch Zusatz eines organischen, mit Wasser mischbaren Lösungsmittels, z.B.
eines niedermolekularen aliphatischen Alkohols oder Ketons, wie Äthanol oder Aceton,
herstellen kann (vgl. österreichische Patentschrift 208 002 sowie einen Artikel
von Z. Ro ub al u. a. mit dem Titel »IX. Antiproteolytic, antilipemic, and anticoagulant
effect of some new heparinoidsa, Pharmacotherapeutica, Collection of papers presented
of Institute of Pharmacy and Biochemistry in Prague carried out in years 1950-1959;
S. 143 bis 156 [1961]).
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Mit Rücksicht auf ihre hohe blutgerinnungshemmende Wirksamkeit, die
in die Blutbahn gelangende sulfonierte Polysaccharide zeigen, werden sie in die
Gruppe sogenannter Heparinoide eingereiht, d. h. solcher Substanzen, welche dem
Heparin, einem aus Tierorganen isolierten Polysaccharid, welches als Arzneimittel
Anwendung findet, chemisch nahe verwandt einz.
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Bei der Behandlung von Magen- und Duodenalgegeschwüren wird die blutgerinnungshemmende
Aktivität sulfonierter Polysaccharide als unerwünschte Nebenwirkung betrachtet,
denn dieselben könnten besonders bei Verabreichung von höheren und wiederholten
Gaben, Hämorrhagien im Magen-Darm-Kanal verursachen. Es ist also zweckmäßig, diese
Gefahr möglichst weit herabzusetzen, damit das Arzneimittel, auch in Extremfällen,
vollkommene Sicherheit gewährleistet.
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In Tierversuchen hat es sich gezeigt, daß hohe Gaben sulfonierter
Amylose und auch anderer Polysaccharidpolyschwefelsäureester manchmal zu Hämorrhagien,
besonders im Darm, führen können, wenn auch bei Verabreichung normaler Gaben solche
Fälle nur selten vorkommen.
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Die nähere Forschung hat ergeben, daß diese unerwünschten Begleiterscheinungen
durch Gegenwart von niedermolekularen Fraktionen teilweise abgebauter Polysaccharide
hervorgerufen werden. Solche Fraktionen kommen manchmal in der Amylose und auch
in anderen, teilweise abgebauten Stärkearten u. ä. vor, wenn auch das durchschnittliche
Molekulargewicht, z. B. viskosimetrisch ermittelt, einen genügend hohen Wert aufweist.
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Die Erfindung bezieht sich nun auf ein Verfahren zur Herstellung
eines antipeptisch wirksamen Heilmittels
durch in an sich bekannter Weise durchgeführte
Sulfonierung von Stärke. Das Ausgangsmaterial, für dessen Herstellung hier kein
Schutz begehrt wird, wird erhalten, indem man eine nicht depolymerisierte Stärke
von niedermolekularen Fraktionen durch Auflösen unter Erwärmen in einer wäßrigen,
Natriumchlorid enthaltenden Lösung, die auf einen p,3-Wert von etwa 8 eingestellt
wird und durch Fraktionierung dieser Lösung mit einem organischen, mit Wasser mischbaren
Lösungsmittel, z. B. einem niederen aliphatischen Alkohol oder Keton, vorzugsweise
Methanol, befreit.
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Die so erhaltene homogene hochmolekulare Stärkefraktion mit einer
Viskositätszahl wenigstens 0,3, vorzugsweise wenigstens 0,6, wird sodann in an sich
bekannter Weise in Gegenwart einer organischen Base, wie Pyridin, bis zur Erreichung
eines Schwefelgehaltes von 16 bis 19°/o im Endprodukt sulfoniert und der entstandene
Diester in an sich bekannter Weise in Form seines Alkalimetallsalzes, vorzugsweise
Natriumsalzes, isoliert.
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Zur Isolierung des Reaktionsproduktes kann man vorzugsweise das in
der österreichischen Patentschrift 208 002 beschriebene Verfahren anwenden, wobei
man das Sulfonierungsprodukt aus dem Reaktionsgemisch
mit einem
organischen mit Wasser mischbaren Lösungsmittel, z. B. Methanol, Äthanol oder Aceton,
ausfällt, danach den filtrierten Niederschlag durch Einwirkung einer wäßrigen alkalischen
Lösung in ein wasserlösliches, insbesondere Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumsalz
überführt, die gebildete Lösung reinigt und das Salz wieder mit einem organischen
Lösungsmittel ausfällt.
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Zur Herstellung des Ausgangsmaterials ist z. B.
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Maisstärke geeignet. Diese Stärkeart weist einen hohen Amylosegehalt
und einen niedrigen Gehalt von niedermolekularen Fraktionen auf. Die Viskositätsbestimmung
erfolgt nach der Höpplerschen Methode bei einer Temperatur von 20"C.
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Die Bezeichnung »nicht depolymerisierte Stärke« in obiger Definition
ist so zu verstehen, daß man das Molekulargewicht der Stärke bei der Herstellung,
z. B. durch saure oder alkalische Hydrolyse, nicht erniedrigt hat. Das bedeutet
selbstverständlich nicht, daß bei der Herstellung, besonders während der Auflösung
von Stärke in der wäßrigen Alkalilösung, nicht ein geringer Abbau erfolgen könnte.
Der Anteil an niedermolekularen Fraktionen ist in diesem Falle jedoch verhältnismäßig
niedrig und läßt sich durch Fraktionierung mit einem organischen, mit Wasser mischbaren
Lösungsmittel, wie oben erwähnt, vollkommen entfernen.
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Erfindungsgemäß dient also als Ausgangsmaterial Stärke mit einer
Viskositätszahl von wenigstens 0,3, vorzugsweise wenigstens 0,6 und mit einem durchschnittlichen
Molekulargewicht von über 60000 (die Messung wurde im Vergleich mit Polysaccharid-Standards
durchgeführt, Temperatur 20"C, Methode nach H ö p p 1 e r), die in der oben beschriebenen
Weise von niedermolekularen Fraktionen befreit wurde. Durch sein wenigstens zehnmal
höheres Molekulargewicht unterscheidet sich der erfindung gemäße Ausgangsstoff wesentlich
von der von Be r gstr ö m (Z. physiol. Chem., 238, S. 163, 1936) verwendeten Stärkeart.
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Zur pharmakologischen Bewertung an Versuchstieren (Mäuse, Ratten,
Hunde) wurden zwei Typen von Stärkepolysacchariddischwefelsäureester mit verschiedenen
Molekulargewichten verwendet. In erster Linie bezweckten die Versuche eine Prüfung,
inwiefern die antiulceröse Wirksamkeit durch den Polymerisationsgrad des untersuchten
Esters beeinflußt wird.
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In zweiter Linie wurden dabei alle Nebenwirkungen beider Stoffarten
ermittelt, welche als wichtiges Kriterium zur Bestimmung der Toleranz und der klinischen
Dosierung dienten. Hunde erwiesen sich als die vorteilhaftesten und empfindlichsten
Versuchstiere (sechzig Versuchstiere). Neben allgemeiner Toleranz, Hämorrhagien
im Magen-Darm-Kanal und in parenchymatösen Organen wurde auch die Blutgerinnung
kontrolliert.
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In Versuchen wurden folgende Substanzen über einen längeren Zeitraum
verabreicht: 1. Polysaccharid-dischwefelsäureester teilweise depolymerisierter Stärke,
Viskositätszahl r = 0,30, Schwefelgehalt 17,29 0/o, [OC]2D = + 1000, hergestellt
durch Sulfonieren von Stärkepolysacchariden mit einer Viskositätszahl = 0,14 und
mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht unter 30000.
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2. Erfindungsgemäß hergestellter Polysaccharid-dischwefelsäureester
nicht depolymerisierter Stärke, Viskositätszahl = = 3,40, Schwefelgehalt 18,64 0/o;
[O;]2DO
= + 102, hergestellt durch Sulfonieren von Stärkepolysacchariden mit einer Viskositätszahl
= = 0,60 und mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht über 60000, die von niedermolekularen
Fraktionen befreit wurde.
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Durch Verabreichen klinischer Gaben des Polysaccharid-dischwefelsäureesters
mit niedrigem Molekulargewicht wurden bei den Versuchstieren Hämorrhagien im Magen-Darm-Kanal
und in parenchymatösen Organen verursacht und sogar Darmblutungen beobachtet. Die
Blutgerinnung wurde ähnlich wie durch Applikation von blutgerinnungshemmenden Mitteln
beeinflußt. Aus diesen Gründen zeigte sich dieses Produkt zur Behandlung der Ulcuskrankheit
als nicht anwendbar.
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Nach Verabreichen des Polysaccharid-dischwefelsäureesters mit hohem
Molekulargewicht wurden keine der obenerwähnten ungünstigen Nebenwirkungen beobachtet.
Das Präparat wurde in denselben und auch in vielfach höheren Gaben ohne Komplikation
vertragen. In klinischen Prüfungen wurden diese Ergebnisse bestätigt.
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Der eigentliche antiulcerose Effekt, welcher auf Magenpepsinhemmung
beruht, hängt beträchtlich von dem Schwefelgehalt des Präparats ab.
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Unter üblichen Sulfonierungsbedingungen wurden eingangs erwähnte
Polysaccharid-monoschwefelsäureester hergestellt. Ihre antipeptische Aktivität wurde
bestimmt und mit derselben der Polysaccharid-dischwefelsäureester verglichen. Bei
den letzteren wird der höchste theoretisch mögliche Sulfonationsgrad bzw. Schwefelgehalt
erreicht.
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Wenn Polysaccharid-monoschwefelsäureester und -dischwefelsäureester
in gleichen Gaben verabreicht werden, dann hemmen die ersteren die Pepsinproteaseaktivität
um 60 bis 700/0 weniger. Aus diesem Grunde sind die Amylosemonoschwefelsäureester
mit niedrigerem Schwefelgehalt (beschrieben in der schweizerischen Patentschrift
305 572) infolge ihrer wesentlich niedrigeren Wirksamkeit zur Therapie der Ulcuskrankheit
nicht geeignet.
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Auch ein Präparat gemäß derselben Patentschrift, welches durch Sulfonierung
der gesamten Stärke hergestellt wurde, ohne daß die niedermolekularen Fraktionen
daraus beseitigt werden, würde sich für den beabsichtigten Zweck nicht eignen. Dieses
Präparat stellt beinahe einen Diester mit einem Schwefelgehalt von 16,8 0/o dar.
Es würden jedoch dieselben ungünstigen Nebenwirkungen aufweisen, wie der oben beschriebene
Polysaccharid-dischwefelsäureester der teilweise depolymerisierten Stärke mit einem
niedrigen Molekulargewicht und einer niedrigen Viskositätszahl.
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Zur Feststellung der antipeptischen Aktivität und der damit zusammenhängenden
therapeutischen Anwendbarkeit bei der Ulcuskrankheit wurden vierunddreißig verschiedene,
nicht nur Polysaccharid-, sondern auch Heterosid-, Mucoproteid- und Protein-Polyschwefelsäureester
hergestellt und untersucht. Unterallen untersuchten Substanzen wies der Polysacchariddischwefelsäureester
aus nicht depolymerisierter Stärke die höchste antipeptische Aktivität auf.
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Beispiel a) Herstellung des Ausgangsmaterials 5 kg Maisstärke suspendiert
man in einer Lösung von 1 kg NaCI in 100 1 destilliertes Wasser. Mit Hilfe
einer
400/0eigen NaOH-Lösung stellt man den p-Wert auf 8 ein und erwärmt dann diese Mischung
2 Stunden am Wasserbad auf 80 bis 85"C. Dann kühlt man sie auf 300 C ab und fällt
die hochmolekulare Polysaccharidfraktion durch Zugabe von Methanol aus.
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Nach Stehen über Nacht trennt man den klaren flüssigen Anteil ab,
wäscht den zurückbleibenden Niederschlag mit wasserfreiem Methanol nach und trocknet
ihn. Man gewinnt 4 kg einer hochmolekularen Polysaccharidfraktion mit einer Viskosität
= 0,60. b) Herstellung des Stärke-Schwefelsäurediesters 4 kg der auf diese Weise
gewonnenen hochmolekularen Stärke-Polysaccharidfraktion sulfoniert man in einer
Mischung von 48 1 Pyridin und 121 Chlorsulfonsäure bis zur Lösung der Substanz bei
100 bis 105"C während etwa 30 Minuten. Dann gießt man die Reaktionsmischung in 60
1 kaltes Wasser. Die entstandene klare Lösung versetzt man mit dem dreifachen Volumen
(3601) Methanol. Dabei scheidet sich das Pyridinsalz des Polysaccharid-dischwefelsäureesters
ab. Man erwärmt die Mischung auf 50 bis 55°C, trennt den Niederschlag ab, suspendiert
ihn von neuem in 601 Methanol bei 50 bis 55"C, trennt ihn ab und bringt ihn in 100
1 Wasser zur Lösung. In dieser Lösung überführt man das Reaktionsprodukt mit Hilfe
einer konzentrierten Alkalilauge in ein Alkalimetallsalz, vorzugsweise Natriumsalz,
und entfärbt es z. B. mit Aktivkohle. Nach Filtration fällt es durch Zugabe
des zweifachen
Volumens an Methanol in Form eines Niederschlages aus. Nach Absaugen wäscht man
das Natriumsalz des Polysaccharid-dischwefelsäureesters mit Äthanol und mit Äther
nach und trocknet es.
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Ausbeute 8 kg trockener Substanz. Schwefelgehalt 18,6°/o, Viskositätszahl
= = 3,4, []2cO = +102°.