DE1768362A1

DE1768362A1 - Dextranderivat und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1768362A1
Application number: DE19681768362
Authority: DE
Inventors: Ian Cults Bremnet; Alsop Ranulph Michael
Original assignee: Fisons Pharmaceuticals Ltd
Current assignee: Fisons Pharmaceuticals Ltd
Priority date: 1967-05-13
Filing date: 1968-05-04
Publication date: 1971-09-30
Also published as: GB1199951A; ES353795A1

Description

1768 3-2

dr. w. Schalk · dipl-inc. peter Wirth

DIPL.-INC.C. E. M. DANNENBERG · DR. V. SCHMIED-K-OWARZIK

Ö FRANKFURT AM MAIN

O*. ItCH(NM(IMLlI STR. i9 SK/SK

22 278/67

Fiaons Pharmaceuticals Limited 12, *i':rb;· '.ior.c.

Dextranderivat und Verfahren zu seiner Herstellung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues Kohlehydrat, seine Herstellung und Verwendung.

Bekanntlich können Ferrihydroxyd-r-Kohlehydrat-Komplexe bei der Behandlung von Anaein ie aufgrund von Eiaenmangel verwendet werden, So nat sich z.B. ein Ferrihydroxyd-Dextran-Komplex in wässriger Lösung als besonders geeignet zur Behandlung von Eiae/jaangelanaemie bei intramuskulärer und intravenöser Verabreichung erwiesen.

Zs wurde nun gefunden, daß ein neues modifiziertes Dextran oder Dextranderivat besonders geeignet zur Herstellung von Ferrihydroxyd enthaltenden Komplexen ist.

Dextran ist eine polymerisierte Glucose, in welcher die Anhydroglucoseeinheiten vorherrschend durch 06 -l;6 Bindungen gebunden aincl. Dieae Ketten der Arhydroglucoseeinheiten können eine geringe Anzahl von Anhydroglucoseoinheit-Seitenverzweigunb&r. enthalten, die durch ^- 1:4 oder d- 1:3 Bindungen, .in der K^tte gebunden :ilnd. So Kann lineares Dextran (d.u\ Dextran, iv-, welchem dio Anhydroglucoooeinhelten alle durch X - Ijo :)ia gebunden jind) durch die folgende Formel

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- 2 - 17683G2

GI - 6G1 - (^6G1)_n - OGl - 6G»

Dabei üteht G für eine Anhydro^lucoae-pinhüit ur»i Ci* für die endatändi'ge, reduzierende Anhydrogluco3e-Ei;iheit.

Ist das Dextran nicht-linear (d.h. enthalt es eir.en Teil von -^- 1:4 oder o£-1:3 gebundenen Verzweigungen), so dind die Verzweigungen wie folgt an die Kette gebunden:

-6Gl - (6Gl)_m - 6Gl - 6G1 - (6Gl)_n - OG* id n

-6Gl - (6G1)_m - 6Gl - 6G1 - (6Gi)_n- oG»

Ea wurde nun gefunden, daß Dextrendurch Behandlung mit einem Alkali zur Bildung eines neuen Dextranderivates modifiziert werden kann· In den neuen, erfindungagemaßen Dextranen haben die Polymerisatketten mindestens eine endatändige Einheit der Struktur!

COOH COOU

H-C-OH HO-C-H

• l

I) H - C - H oder II) H-C-H

ι 1

H-C-OH H-C-OH

I I

CH₉ CHy

Die vorliegende Erfindung achafft daher ein Doictrnrulorivut,

« in v/olchom die Polymeriaatkette mindeutonn eine «iiü.;t.»nIl·, .·

tiniieit dor obigen Strukturen I) oder II) .-mt'watmm.

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Lie vorliegende Erfindung schafft auch Salze diener Dextranderivate und Komplexe der Derivate oder deren Galze. Die erfindungsgemä^en Derivate lactonioieren leicht, und daher umfaßt die vorliegende Erfindung die Lactone der erfindungsgeniäßen Derivate und die aus diesen Lactonen hergestellten Komplexe.

Ob ein besonderes Dextranderivat die obige Struktur hat, kann leicht festgestellt werden, indem man das Molekül durch Saurehj-drolyae in Jeine Beatandteilseinheiten abbaut und die Art dieser Einheiten bestimmt. Das hydrolysierte Material kann z.B. durch ein Anionenauutau3cherharz geleitet werden, das alle anwesenden sauren Fraktionen zurückhalten würde; das zurückgehaltene Material küinte ,-ewonnen und es könnte bestätigt werden, du2 es, durch Vergleich seines Schmelzpunktes mit demjenigen einer bekannten Probe ναι r.eta-Saccharinsaure oder deren Lacton, tatsächlich die obige Struktur hat. Die Identität der endständigen Einheit kann auch durch chromatographische Verfahren gezeigt werden. Ein typisches Testverfahren zur Strukturbestimmung ist wie folgt: Die Probe wird zuerst' mit verdünnter Schwefelsäure hydrolysiert und die Reaktionsraischung mit Bariumcarbonat neutralisiert. Der Bariumsulfatniederschlag wird abfiltriert und das Filtrat durch ein Anionenaustauscherhan^ z.B. eine DEAE-Cellulosekolonne geleitet. Die Kolonne wird dann mit Essigsäure eluiert, das Eluat konzentriert und das gelöste Material gewonnen. Das Material kann dann durch übliche Schmelzpunkts- oder Chromatographie-Verfahren als meta-Saccharinsäure oder deren Lacton identifiziert v/erden. ·

1 0 9 8 Mi / 1 B 5 9

Die erfindungsgemäüen neuen Dextranderivate können au3 Dextran seibat, insbeaondere aus einem teilweiae depolymerisiartem Dextran mit niedrigem Molekulargewicht, durch Behandlung dea Dextrans mit einem Alkali, wie Ammonium- oder Alkaliraetallhydroxyd oder -oarbonat, vorzugsweise Natriumhydroxyd, hergestellt werden.

Wie erwähnt, wird vorzugsweise ein Dextran mit niedrigem Molekulargewicht als Ausgangsmaterial verwendet· Dabei hat das Dextran zweckmäßig ein durchschnittliches Molekulargewicht von 500 bis 50 000, vorzugsweise von 1000 bis 10 000. Das niedrig molekulare Dextran kann hergestellt werden aus nativem Dextran, das seinerseits durch geregelte Fermentation von Sucrose mit leuconostoc mesenteroides erhalten wird, durch Hydrolyse des nativen Dextrans und Fraktionierung des hydrolysierten Produktes.

Die Behandlung des Dextrans mit dem Alkali kann bei erhöhter Temperatur, z.B. zwischen 40-80⁰C, durchgeführt werden. Bei einem bevorzugten Verfahren erfolgt die Behandlung durch Erhitzen einer alkalischen Lösung dex Dextrans mit einem pH-Wert von θ oder mehr und Zugabe von weiterem Alkali während des Erhitzens, bis praktisch kein weiteres Alkali mahr von der Lösung aufgenommen wird.

Die Dextranderivate können z.B. durch Löaungamittelauafällung von der Reaktionnraischung abgetrennt werden.

; I

Geeignete Auufällungamittel umfassen niedrige Alkohole, wio z.B. Methanol, Äthanol oder Isopropanol; und Ketone, wie Aceton oder Methyläth/lketon. Die Heaktionsmischung kann auch einer Dialyee gegen laufendes Wasser unterworfen werden, um niedrig inolekulire und anorganische Materialien vom Dextranderivat 2a entfernen, das dann gegebenenfalls wie oben ausgefällt wurden kann. Gewöhnlich wird es bevorzugt. Überschüssiges Alkali mit Säure zu neutralisieren, bevor das Dextranderivat von der Reaktionsmischung abgetrennt wird.

Wird ein reineres Produkt gewünscht, so kann eines oder mehrere der obigen Verfahren wiederholt worden. Nicht-saure, polyaere Materialien können auch entfernt werden» indes man eine Lösung des Daxtranderivates durch eine Kolonne eines anionischen Austauscherharzes leitet, das daa gewünsohte Material zurüokhält und neutrales Material passieren läßt. Bas gewünschte, gereinigte Dextrtjprodukt kann aus der Kolonne durch Eluierung mit einer Salzlösung, z.B. Kaliumaoetat, gewonnen werden·

Das Produkt aus dem oben dargestellten Verfahren enthält gewöhnlich ein Salz des erfindungsgemaßen neuen Dextranderivateε. Das freie Derivat kann durch Ansäuern dieees Saleee erhalten werden· Wo andere als die gebildeten Salae gewünscht werden, können diese durch Neutralisation des freien Dextranderivatee mit der entsprechenden Base hergestellt werden» wie *·Β. einem Alkalimetall-» Erdalkalimetall- oder AmmoniumhydroxyA oder -carbonat.

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to

— 6 —

Wie erwähnt, bilden die erfindungagemäöen Dextranderivate und ihre Salze Komplexe mit vielen verschiedenen Metallen. Die Derivate und ihre Salze, insbesondere bei Herstellung aus Dextranen mit niedrigem Molekulargewicht, finden jedoch besondere Verwendung bei der Herstellung von Komplexen mit Ferrihydroxyd. Die vorliegende Erfindung schafft daher auoh Komplexe von Perrihydroxyd mit den erfindungsgemäSen Dextranderivate!oder mit Salzen dieser Derivat«.

Die erfindungegemäSen Komplexe können hergestellt werden durch Umsetzung des Dextranderivates oder dessen Salzen mit perrihydroxyd, insbesondere kolloidalem perrihydroxyd, das ganz oder teilweise in situ in Anwesenheit des Dextranderivates gebildet werden sein kann. Das kolloidale Perrihydroxyd wird gewöhnlich hergestellt durch doppelte Umsetzung zwischen einem Ferrisalz und einem Alkali, Geeignete Perrisalze umfassen I'errichlorid, Perrinitrat, Ferriperohlorat, Ferritriohloracetat* Ferriammonlumaoetat, Perrioitrat, Perrammoniumoitrat und Ferrioxysalze* Geeignete Alkalien umfassen Natriumhydroxyd, Natriumcarbonat, Kaliumhydroxyd, Kaliumcarbonat, Ammoniumhydroxyd, Ammoniumcarbonat usw»

In einem bevorzugten Verfahren zur Komplexbildung des Dextranderivates mit Perrihydroxyd wird daa kolloidale Perrihydroxyd teilweise vorgebildet duroh langsame Teilneutralisation eines rerriaaleea alt AIkBlI₁ bevor eine Reaktion alt dem Dextranderivat stattfindet» wobei die Neutralisation^in Anwesenheit dta Dextranderivate· beendet wird»

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Y/o der Komplex mit teilweise oder vollständiger Eildung des Ferrihydroxyd in sitV in Anwesenheit des Dextranderivates hergestellt wird, entHält die erhaltene wässrige Lösung des Komplexes auch ein Salz aus dem Anion dea Ferrisalzes und dem Kation des Alkali. Der Komplex kann von dieser Verunreinigung entweder durch Dialyse der Lösung gegen laufendes Wasser oder durch Ausfällung des Komplexes durch Zugabe eines geeigneten, mit Wasseymischbaren Nicht-Lösungsmittel für den Komplex, wie Methyl- oder Äthylalkohol, und anschließendes erneutes Lösen des Komplexes in dest. Wasser befreit werden. Diese Reinigungsstufe ist ähnlich wie diejenige, bei welcher das Dextranderivat aus der Reaktionsmischung, in der es gebildet wurde, gewonnen wird. Es ist daher nicht notwendig, das Dextranderivat aus seiner Reaktionsmiechung tu gewinnen, sondern man kann die Reaktionsmischung per ee als Ausgangsmaterial sur Herstellung der Komplexe mit dem Dextranderivat verwenden·

Wie oben ausgeführt, .finden die erfindungsgemäßen Eisenhydroxyd-Dextran-Komplexe besondere Verwendung bei der Behandlung von Eisenmangel-Anaemie. Die vorliegende Erfindung schafft daher auch ein pharmazeutisches Präparat, das einen erfindungsgemäuen Komplex umfaßt.

Wo die erfindungsgemäßen Dextranderivate bei der Herstellung von Eisen-Dextraa-Komplexen zur parenteralen Verabreichung verwendet werden, kann die Lösung der Komplexe eine geringfügige Weiterbehandlung erfordern, um sie für eine derartige Verwendung geeignet zu machen. So kann es notwendig sein, geeignete !'engen

von Materialien, wie Glucose oder Natriumchlorid, zuzufügen, urn die Lösungen praktiach iaotonisch zu machen. Ea kann auc notwendig sein, den pH-Wert der Lösungen de3 Eiaen-Dextran-Komjjlexea mit einer Säure oder einem Alkali auf einen Wert zwiachen 5,5 bia 8,5, vorzugsweise 5,5-7,0, einzustellen und die Lö3ung einer weiteren Wärmebehandlung bei erhöhter Temperatur, z.B. 50-13O⁰C. _f vorzugsweise 90-120⁰C, zu unterwerfen. Eine solche weitere Wärmebehandlung erfolgt zweckmäßig während der Autoklavenbehandlung des Produkt* β.

Wie festgestellt wurde, ist es möglich, mit den aus den erfindungegemäßen Dextranderivaten hergestellten Eisenkomplexen konzentrierte stabile Lösungen zu erhalten. Bezüglich der Toxizität kann eine durchschnittliche i.v. LDe₀ An MiiU3en über 2000 mg/kg

erzielt werden. Solche Komplexe sind beim Lagern und gegenüber der üblichen /Sterilisation durch Autoklavenbehandlung stabil', obgleich die Produkte selbstverständlich auch durch andere Verfahren, z.B. Filtrieren, sterilisiert werden können.

Das folgende Beispiel veranschaulicht die vorliegende Erfindung, ohne sie zu beschränken. Alle Teile sind Gew.-Teile; N und Κ stehen für die Normalität bzw. Molarität der Lösungen.

1 0 9 8

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I Beispiel

j 300 Teile niedrig molbkularee Dextran (durchschnittliches ^ole-

' kulargewicht 5000) wurde in Wasser zu einer 22,2 #igen Gew./Vol. Dextranlösung gelöst. Es wurde eine lON-Natriumhydrcxydldaung

j zugefügt, um die Lösung bezüglich Alkali 1-normal zu machen; ' dann wurde die Mischung auf 6O⁰C. erhitzt. Ea wurde weiteres 1ON-Natriumhydroxyd zugegeben, um die Lösung 1-normal zu halten· Die Temperatur wurde auf 60⁰C. 'gehalten, bis keine wettere

Natriumhydroxydaufnähme erfolgte·

j Die alkalische Abbaumischung wurde gegen laufendes Wasser \ Stunden dlalysiert, nach dieser Zeit war der pH-Wert der Lösung ; auf etwa 8 gefallen. Dann wurde das rohe, alkalibehandelte j Dextran duroh Zugabe von Äthanol aus der Lösung ausgefällt.

¹ 200 Teile des ausgefällten Dextrans wurden in TOO YoI. Wasser \ gelöst, und die Lösung wurde duroh eine Kolonne (50 χ 10 cm) j D.E.A.E.-Cellulose (hergestellt in der Acetatform duroh aufeinanderfolgendes Waschen mit O,5M-Kaliumacetat und Wasser) abwärts hindurchgeleitet. Dann wurde die Kolonne langsam mit Wasser gewaschen, bis das Eluat - bestimmt duroh Messung der optischen Drehung des Eluates - von Jeglichem Kohlehydrat j frei war. Wie festgestellt wurde, war da* aus dem Waeohon mit Wasser erhaltene Material unverändertes Dextran«

1 Dann wurde die Kolonne mit 1OM-K&liumacetat eluiert, bis die j EIuierung des Kohlehydrates beendet war. Das Dextranderivat * (in Form seines Kaliumsalzes) wurde aus dem E}uat durch Auafallen mit wässrigem Äthanol gewonnen und stellte etwa 80 % des ursprünglichen, alkalisch abgebauten Dextrans dar.

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- ίο -

Dieses Material wurde anschließend in der in folgernden beschriebenen Herstellung eines Eisen-Dextran-KorajElexes verwendet.

Eine Natriumcarbonat lösung (120 Vol. einer 30-^igen Gew./Vol.-Lösung) wurde innerhalb von 3 Stunden, langes» »it ständigem Rühren zu einer Lösung; aus 50,4 Teilen Ferrichlorid In 359 Vol. Wasser zugefügt. Sie Temperatur der Mischung wurde sfadig auf · . 30⁰O. gehalten. Nach beendeter Zugabe war der pH-Wert der Lösung 1,55. Eine wässrige Lösung dea wie oben hergestellten Dextränderivätee (104 Vol. einer 20,5-%igen Gew.-Vol.-Lösung) wurde dann in ähnlicher Weise innerhalb von 1,5 Stunden zugefügt. Dann wurde eine Natriumoarbonatlösung (75 VoI einer i6-£igen Lösung) zugegeben, um den pH-Wert der endgWslgen lösung auf 4,3 zu bringen.

Das Eieendextran wurde durch Zugabe Ton 1000 YoI. Äthanol aus-<-gefällt und der Niederschlag durch Zentrifugieren gesammelt· N&ch 3-maligem taschen mit 60-£igem Äthanol wurde der Mieder* schlag in 500 Vol. de et. Wasser gelöst und der pH-Wert durch Zugabe von 12 Vol. einer 10-^igen Natriuahydroxydlttaung auf 6,0 eingestellt. Sie Lösung wurde 2' Stunden auf 90⁰C. orhltst, wobei der pH-Wert durch Zugabe weiterer Alkalimangen auf 5,9-6,0 gehalten wurde.

Sie !lösung wurde untor Vakuum bei 45⁰C. auf 100 Vol. konzentriert, filtriert und im Autoklaven 30 Minuten behandelt.

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Das Produkt hatte einen endgültigen pH-Wert von 6,1. Der Eisengehalt betrug 15,4 % und der gesamte Feststoffgehalt 46,2 #. Die LD y in Mäusen lag nicht unter 2500 mg Fe/kg.

Wurde das Produkt intramuskulär in das Hinterbein eines Kaninchens bei einer Dosis von 40 mg/kg Fe injiziert, so verblieben nach 7 Tagen weniger als 20 y dea Eisens an der Injektions-Bteile. - ■ ' ' ^; '■ -" ' - ■ .■*■ ^;--' ■·■·'-'

Irr. obigen Beispiel steht "VoI" für Volumenanteile und diese ßt-ehen zu Gewichtsteilen in Verhältnis von ^Mccm^M su "^¹¹.

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Claims

1.- Dextranderivat, in welohem die Folymeriaatkette mindestens eine endständige Einheit der Formell

COOH COOH

H-C-OH . HO-C-H

D H-C-H ' _{oder n)} H-C-H

H-C-OH . H-C-OH

ι ι

; .H-O-OH H-C-OH

j CH₂ CH₂

< hat, oder ein Salz oder Laoton desselben oder ein Komplex des

j Derivates bzw. ein SaIs oder Laoton desselben»

j 2.- Dextranderivat, Salz oder Laoton desselben oder Komplex

, desselben

dea Dextränder!vates bsw. SaIs oder Lacton /nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß da» Dextran, von welohen es herge leitet wird» ein durchschnittliches Molekulargewicht von 500 bia 50 000 hat.

3.- Komplex nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Komplex mit Ferrihydroxyd ist.

4·- Verfahren sur Herstellung eines Salzes eines Dextranderivat es nach Anspruch 1 und 2, daduroh gekennzeichnet, daß Dextran mit einem Alkali behandelt wird·

5·- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise zwischen 40-80⁰CL, durchgeführt wird·

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6r- Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet,

daü die Behandlung durch Erhitzen einer alkalischen Sextranlöaung mit einem pH-Wert von mindestens 8 durchgeführt wird.

7,- Verfahren nach Anspruch 4 bis β, dadurch gekennzeichnet, daii die Alkalizugabe zum Sextran fortgesetzt wird, bis praktisch kein weiteres Alkali mehr aufgenommen wird.

8.- Verfahren nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das gewünschte Derivat anschließend von der Reaktionaaiechung abgetrennt wird.

9.- Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung durch Lösungsmittelausfällung erfolgt.

10.- Verfahren nach Anspruoh 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Sextranderivat, Salz oder Laoten desselben weiter gereinigt wird, indem man eine Lösung desselben wurd einAnlonenauetausoherharz leitet.

11·- Verfahren nach Anspruch 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man das Serivat oder Lacton desselben aus den Salz des Serivates freisetzt.

12.- Sextranderivat oder Salz oder Laoton desselben, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruoh 4 bis 11.

13.- Verfahren zur Herstellung eines Ferrihydroxyd-Dextran-Komplexes, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Sextranderivat oder ein Laoton oder Salz desselben gemäß Anspruoh 1, 2 oder^s.12 bei erhöhten Temperatur mit kolloidalem Perrihydroxyd umsetzt·

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14.- Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil dea kolloidalen Ferrihydroxyds durcn langsame Teilneutralisation einer Lösung eines perriaalzea mit einem Alkali yorher gebildet worden ist und die Neutralisation in Anwesenheit de· Dextranderivates beendet wird·

15·- Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daü das Ferrihydroxyd in situ gebildet wird.

16·- Verfahren nach Anepruoh 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion bei einer Temperatur von 50-13O⁰C. durchgeführt wird.

17·- Ferrihydroxyd-Dextran-Komplex, hergestellt nach dem Verfahren von Anepruoh 13 bis 16·

18·- Pharmazeutisches Präparat, bestehend aus einer Lösung •in·· Komplex·· geaäS Anepruoh 1-, 3 oder 17·

Der Patentanwalt s

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