DE1908353A1 - Verfahren zur Sulfatierung der Amylopektin-Fraktion des Staerkemolekuels - Google Patents

Description

DIPL.-PHYS. F. ENDLICH soa* unterpfaffenhofen 19. Februar 1969

PAT E N TA N WA LT blumensthasse e EH/AX

telefon: (München) 84 36S8

TELESRAMMAORESSE: PATENOLICH VIUNCHEN

CABLE AOORESS: PATENDLICH MUNICH

Meine Akte: N-2336

1908353 Anmelden National Starch and Chemical Corporation, 750 Third Avenue, New York,

N. Y. , USA

Verfahren zur Sulfatierung der'Amylopektin-Fraktion des Stärkemolekuls

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sulfatierung der Amylopektin-Fraktion des Stärkemolekuls durch Umsetzen mit dem Additionsprodukt von Trimethylamin und Schwefeltrioxyd.

Das Verfahren gemäß der Erfindung erlaubt die Hersteilung von Amylopekfinsuifaten, bei denen ein unangenehmer Geruch und Geschmack ebenso wie Schwankungen der biologischen Aktivität und der physikalischen Eigenschaften, die für die mit bekannten Herstellungsverfahren gewonnenen Amylopektinsuifate typisch sind, nicht mehr auftreten. Das Verfahren gemäß der Erfindung hat auch einen· weit höheren Wirkungsgrad als die bekannten Verfahren, und zwar in Bezug sowohl auf die Reaktionsmechanik als auch auf den Grad der Sulfatierung in den entstehenden Derivaten. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen systematischen Alkaü-Zusatz während des ganzen Ablaufs des Herstellungsverfahrens ebenso wie durch die Verwendung eines besonderen Austreibprogramms für die Entfernung von restlichem Trimethylamin.

Es ist bereits ein Verfahren zur Sulfatierung von arnylaseartigen Stoffen durch Umsetzen mit einem Stoff bekannt, der das Reaktionsprodukt von Schwefeltrioxyd und einem tertiären Amin aufweist (vgl. US-Patentschrift 2 786 833). Bei dem bekannten Verfahren werden als amylaseartige Stoffe amylaseartige oder stärkeartige Polysaccharide einschließlich Stärke aus Mais, Weizen, Tapioca, Reis, Kartoffeln usw. verwendet.

In jüngster Zeit sind bei der Fraktionierung des Stärkemoleküls in seine Fraktionskomponenten größere Fortschritte gemacht worden. So sind aufgrund der Tatsache, daß das Stärkemolekül aus einer Amylosefraktion mit linearer Molekülanordnung und einer Amylopektinfraktion mit verzweigter Molekülanordnung besteht, leistungsfähige

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Verfahren für die Trennung der Stärke in letztere Komponenten entwickelt worden, die in einer großen Anzahl von Anwendungen in Frage kommen. Z.B. ist es in Bezug auf die Brauchbarkeit dieser Stärkefraktionen in der pharmazeutischen Industrie bekannt, daß die Sulfatierung der Amylopektin-Fraktion, die aus Kartoffelstärke gewonnen wird, pepsinhemmende und anti-koagulierende Eigenschaften aufweist. Es ist ferner bereits die' Herstellung und die Verwendung dieser Amylopektin-Sulfate bekannt (vgl. US-Patentschrift 3 271 388), insbesondere ihre Herstellung durch verschiedene Verfahren einschließlich der Sulfatierung des Amylopektins in wässriger alkalischer Lösung unter Verwendung eines Sulfatierungsmittels, das das Additionsprodukt oder einen Komplex eines tertiären Amins wie Trimethylamin und Schwefeltrioxyd aufweist.

Wenn jedoch letztere Reaktion kommerziell durchgeführt werden soll, tritt oft die Schwierigkeit auf, daß die erzeugten Amylopektinsulfate, außerwenn sie einer kostspieligen und zeitaufwendigen Reinigung einschließlich alkoholischen Ausfällens und wiederholter Waschvorgänge unterzogen werden, nur einen begrenzten Wert für pharmazeutische Zwecke infolge des Vorhandenseins von größeren Resten des tertiären Amins haben, das dem Erzeugnis einen äußerst unangenehmen Geruch und Geschmack gibt. Bei der Herstellung durch dieses Umsetzen mit dem Additionsprodukt von tertiärem Amin und Schwefeltrioxyd zeigen die entstehenden Amylopektinsulfafe oft große Schwankungen ihrer biologischen Aktivität und physikalischen Eigenschaften, so daß sie nicht den strengen Anforderungen in Bezug auf konstante Eigenschaften entsprechen, die an pharmazeutische Produkte gestellt werden, bevor sie im Handel vertrieben werden können.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Amylopektinsulfaten durch das Umsetzen mit einem Trimethylamin-Schwefeltrioxyd-Komplex anzugeben, das leistungsfähiger in Bezug auf die Reaktionsmechanik als auch auf den erhöhten Schwefelgehalt der entstehenden Derivate ist und bei dem auch Trimethylaminreste in den Derivaten fehlen. Diese Derivate sollen auch konstante biologische und physikalische Eigenschaften zeigen.

Durch die Erfindung wird der Wirkungsgrad des Umsetzens zwischen Amylopektin und dem Addktionsprodukt von Trimethylamin und Schwefeltrioxyd verbessert, und was noch wichtiger ist, die Amylopektinsulfate, die durch das Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt werden, zeigen keinen unerwünschten Geruch und Geschmack

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ORIGINAL IiNSPECTED

infolge vorhandener Reste von Trimethylamin sowie überraschenderweise konstante biologische Aktivität und physikalische Eigenschaften,

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist durch zwei Hauptmerkmale gekennzeichnet. Das erste Hauptmerkmal besteht in der sorgfältigen Programmierung des Alkalizusatzes während des gesamten Verlaufs der Reaktion zwischen dem Amylopektin und dem Trimethylamin-Schwefeltrioxyd-Komplex, so daß der pH-Wert des Systems ständig im Bereich von etwa 10,5 - 12,0 gehalten wird. So ist festgestellt worden, daß bei Ablauf der Reaktion bei einem pH-Wert, der unter der angegebenen unteren Grenze von 10,5 liegt, die für die Reaktion erforderliche Zeit außerordentlich lang und damit das Verfahren unwirtschaftlich wird. Ferner wird der Schwefelgehalt des entstehenden Amylopektinsulfats auf einen Wert verringert, der dessen biologische Aktivität bedeutend verringert. Ahnlich wird bei Überschreiten des angegebenen Maximalwerts von 12,0 die biologische Aktivität des sulfatierten Amylopektin-Derivats infolge dessen verringerten Schwefelgehalts beträchtlich veningert.

Das zweite Hauptmerkmal des Verfahrens gemäß der Erfindung betrifft einen Austreibvorgang für die Entfernung des Resttrimethylamins aus dem sulfatierten Amylopektin-Derivat nach dessen Herstellung. Dieser Austreibvorgang schließ) eine anfängliche Vakuumdestillation ein, wonach Wasser zugesetzt wird, das ebenfalls durch Destillation entfernt wird, und beide Destillationen werden bei sorgfältig gesteuerten alkalischen pH-Werten durchgeführt, wobei der pH-Wert des Systems auf etwa 10,5 12,0 gehalten wird. Letzterer Austreibvorgang muß sich sorgfältig anschließen, da eine Abweichung des pH-Werts unter den oben angegebenen unteren Grenzwert oder das Fehlen des auf das Vakuumwaschen folgenden Wasserauswaschens zu einem unerwünscht hohen Trimethylaminiest in dem sulfatierten Amylopektin führt. Wenn andererseits der pH-Wert wählend des Austreibens den angegebenen Maximalwert überschreitet, unterliegt das entstehende Derivat einer Verschlechterung, die zu einer Verringerung seiner biologischen Aktivität fühlt„

Das Verfahren gemäß der Erfindung soll im folgenden genauer erläutert werden.

Das Amylopektin, das für das Sulfatieien gemäß der Erfindung verwendet werden kann, sollte vorzugsweise durch Fraktionierung von Kartoffelstärke gewonnen werden, obwohl gewünschtenfalls die Amylopektinfiaktion auch aus anderen Rohstoffen wie Maisstärke, stark amylosehaltiger Maisstärke Weizenstärke, Reisstärke, Sagostärke und Tapioca gewonnen werden kann.

-A-

Gemäß der Erfindung wird das Amylopektin mit einem Mittel behandelt, das das Reaktionsprodukt von Schwefeltrioxyd und Trimethylamin aufweist. Letzteres Mittel kann durch Umsetzen von Trimethylamin mit Schwefeltrioxyd hergestellt werden. Ein praktisches Beispiel für die Herstellung des Additionsprodukts ist unten im Ausführungsbeispiel A angegeben.

Im folgenden soll der Kürze wegen dieses Addktionsprodukt von Trimethylamin und Schwefeltrioxyd mit "Reaktionsmittel" bezeichnet werden.

Beispiel A

3 16,7 g gasförmiges Trimethylamin wurden in 190 cm Chloroform gelöst.

3 Bei Aufrechterhaltung wasserfreier Reaktionsbedingungen wurden 12 cm flüssiges Schwefeltrioxyd der obigen Lösung unter ständigem Umrühren zugesetzt, wobei die Temperatur auf 15 - 20 C durch Kühlen gehalten wurde. Das Additionsprodukt von Trimethylamin und Schwefeltrioxyd fiel als feinverteilte weiße Masse aus, die gefiltert und vakuumgetrocknet wurde. Die Kristalle hatten einen Schmelzpunkt von 240 C. Der Schmelzpunkt entsprach genau dem aus der Literatur bekannten Wert (J.Am.Chem.Soc, 65^S. 1632 (1943) ).

Anstatt das Trimethylamin direkt mit Schwefeltrioxyd umzusetzen, kann das gleiche Ergebnis erhalten werden, indem das Amin mit einem Mittel umgesetzt wird, das SO„ abgibt, z.B. mit Chlorsulfonsäure. Es ist auch ein Verfahren bekannt

(vgl. US-Patenischrift 2 386 693), bei dem das Additionsprodukt von Trimethylamin und Schwefeltrioxyd durch Umsetzen von Dimethylsulfat mit Tetramethylsulfamid hergestellt wird. Der Komplex kann auch durch gasförmiges Umsetzen von Trimethylamin mit Schwefeltrioxyd unter Verwendung eines relativ tragen Gases wie Stickstoff als Lösungsmittel hergestellt werden.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung muß die Reaktion zwischen dem Amylopektin und dem Additionsprodukt bei Vorhandensein von Wasser stattfinden. Daher kann das Amylopektin während der Reaktion in Wasser suspensiert oder dispergiert sein. Vom Standpunkt der Verfahrenswirtschaftlichkeit und des Wirkungsgrades aus gesehen ist das ein sehr großer Vorteil im Vergleich zu denjenigen bekannten Verfahren, die wasserfrei· Bedingungen und/oder die Verwendung organischer Flüssigkeiten erfordern.

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Das Amylopektin sollte mit Wasser gemischt werden, um eine gleichmäßige Dispersion mit einem Trockenmasseanteil von etwa 25 Gew.-% zu ergeben, obwohl je nach der verwendeten Einrichtung der Trockenmasseanteil auch etwa 14 bis etwa 30 % betragen kann. Das sorgfältig programmierte Zusetzen einer wässrigen Lösung von Natriumhydroxyd, die den pH-Wert auf 10,5 - 12,0 halten soll, obwohl der tatsächliche Wert der Lauge nicht besonders kritisch ist, wird dann begonnen. Gleichzeitig mit, nach oder vor dem Zusetzen der Natriumhydroxydlösung wird die Temperatur des Amylopektins auf etwa 46 - 55 °C (115-132 °F) erhöht, wobei 50 °C (122 °F) die bevorzugte Reaktionstemperatur ist.

Gleichzeitig oder nach dem Zusatz der Anfangsmenge der Alkali lösung wird das Trimethylamin-Schwefeltrioxyd-Additionsprodukt langsam der Dispersion zugesetzt. Dieses kann entweder als Trockenmasse oder als konzentrierte Suspension in Wasser zugesetzt werden. Der Anteil letzteren Reaktionsmittels sollte bezogen auf das Gewicht der Amylopektintrockenmasse mindestens etwa 150 % oder mehr betragen, was von der Konzentration des Amylopektins abhängt. Wenn die spezielle minimale Konzentration des Reaktionsmittels nicht eingehalten wird, ist der Schwefelgehalf des entstehenden Amylopektinsulfats nicht hoch genut, um die gewünschte biologische Aktivität zu zeigen.

Wenn die Temperatur während des Hauptverlaufs der Reaktion wesentlich unter 46 C (115 F) liegt, ist die Reaktionsgeschwindigkeit klein, und die für die Beendigung der Reaktion erforderliche Zeit wird sehr groß. Wenn die Temperatur 55 C (132 F) stark überschreitet, fällt der Reaktionswirkungsgrad ebenfalls ab und zeigt das entstehende "Produkt eine verringerte biologische Aktivität. Das führt auch zu Produkten mit schlechten Struktureigenschaften. Wenn die Temperatur 46 C - 55 C (115- 132 F) beträgt, wird die Reaktion fortgesetzt, bis die Sulfatierung aufhört. Die genaue Zeitdauer, die für die Beendigung des Sulfatierens¹ erforderlich ist, hängt vom speziellen pH-Wert und der Reaktionstemperatur ab, die verwendet werden. Die Verwendung eines größeren pH-Werts und einer höheren Reaktionstemperatur führt zu einer Verkürzung der Reaktionszeit. Während der ganzen Reaktionsdauer muß die Alkalität durch gesteuerten Zusatz der Lauge, falls erforderlich, aufrechterhalten werden, so daß der pH-Wert im Bereich von 10,5 - 12,0 gehalten wird.

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Nach Beendigung der Reaktion wird die erste Phase des zweiten Hauptmerkmals des Verfahrens gemäß der Erfindung eingeleitet. Dazu gehört das Austreiben des größten Teils des Resffrimethyldmins aus dem System, indem der Druck in dem Kessel langsam auf einen Wert verringert wird, der nicht über etwa 125 Torr (5" Quecksilbersäule) liegt, das heißt ein Vakuum von nicht weniger als etwa 625 Torr (25" Quecksilbersäule), während die Temperatur des Systems auf 46 C - 55 C (115 132 F) gehalten wird. Während dieses Vorgangs muß die Alkalität auf einem pH-Wert von 10,5 - 12,0 durch gesteuerten Laugenzusatz gehalten werden. Wenn der pH-Wert während des Vakuumaustreibens wesentlich unter 10,5 fällt, ist es schwierig, das Resttrimefhylamin zu entfernen, und wenn der pH-Wert wesentlich oberhalb 12,0 liegt, ist die biologische Aktivität der erzeugten Produkte verringert.

Die zweite Phase des Austreibens umfaßt den Wasserzusatz, während kontinuierlich der pH-Wert, die Temperatur und das Vakuum wie für das Vakuumaustreiben aufrechterhalten werden. Das zugesetzte Wasser kann wegdestillieren, und durch diese Destillation entfernt es vollständig das Resttrimethylamin in dem System. Gewöhnlich wird etwa 150 - 300 % Wasser, bezogen auf das Gewicht des Amylopektins, verwendet.

Auf dieses Austreiben folgt eine Verfahrenskontrolle zur Bestimmung des Werts des Restlrimethylamins im System. Im allgemeinen ist festgestellt worden, daß, wenn der Wert des Resttrimethylamins im Endprodukt unterhalb etwa 100 ppm liegt, ein für pharmazeutische Zwecke brauchbares Erzeugnis erhalten wird.

Nachdem das Austreiben beendet worden ist, wird die Substanz auf einen Restsalzgehalt unter etwa 5 %, bezogen auf das Gewicht von Amylopektinsulfat, dialysiert. Obwohl keine Grenzwerte angegeben werden sollen, wird zu diesem Zeitpunkt der Trockenmassegehalt auf etwa 25% und der pH-Wert auf etwa 11 vor der Dialyse eingestellt.

Die Dialyse kann entweder in einem chargenweise oder kontinuierlich arbeitenden Verfahren stattfindeny bei dem Membranen «He aus Polyvinylchlorid, Pergament oder Zellophan verwendet werden. Auch eine Elektrodialyse kann verwendet werden. Als Dialyselösungsmittel kann beliebiges Wasser mit annehmbarem Reinheitsgrad verwendet werden. Wenn ein Produkt in Form von Natriumsalz gewünscht wird, sollte destilliertes, entionisiertes oder enthärtetes Wasser für die Dialyse verwendet werden.

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AIs letzter Schritt des Verfahrens gemäß der Erfindung sollte die dialysierte Lösung, die Amylopektinsulfat enthält, sprühgetrocknet werden. Es ist festgestellt worden, daß die Einlaßtemperatur des Sprühtrockners etwa 195-260 °C (400-500 °F) betragen sollte, während die Auslaßtemperatur etwa 90-120 C (190-250 F) betragen sollte. Es ist ersichtlich, daß die genauen Werte von dem Aufbau der Anlage abhängen. Eine zu hohe Einlaßtemperatur kann jedoch ein Verkohlen des Amylopektinsulfats fördern. Auslaßtemperaturen, die zu niedrig sind, müssen ähnlich vermieden werden, weil sonst das Produkt nicht als freiströmendes Pulver, sondern als eine klumpenbildende Masse erzeugt wird.

Es ist auch möglich, das dialysierte Produkt vor dem Sprühtrocknen zu konzentrieren, um die Sprühtrockenkosten zu verringern. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß für diesen Konzentrationsschritt der pH-Wert zwischen etwa 7 und etwa 12 gehalten werden muß. Wenn der pH-Wert während dieses Schritts beträchtlich über 12 ansteigt, führt das zu einem spürbaren Verlust an biologischer Aktivität. Wenn der pH-Wert unter 7 liegt, besteht die Gefahr der Desulfatierung. Wenn der pH-Wert beträchtlich unter 7 liegt, kann eine autokatalythische Desulfatierung eintreten.

Das sulfatierte Amylopektin, das durch das Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt wird, dürfte etwa 1,4 - 2,0 Sulfatgruppen pro Anhydroglucose-Einheit enthalten. Die mittlere Zahl der Sulfatgruppen pro wasserfreie Glucoseeinheiten des Amylopektins wird als Substitutionsgrad bezeichnet. Daher sollte der Substitutionsgrad des durch das Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten sulfatierten Amylopektins etwa 1,4 - 2,0 betragen. Das entspricht einem Schwefelgehalt von etwa 14,5 - 17,5 %, bezogen auf das Trockengewicht des Amylopektinsulfats.

Ausführungsbeispiel I

In einem ummantelten Reaktionskessel mit einer Einrichtung zum mechanischen Umrühren, der 1100 Teile enthärtetes Wasser (entionisiertes, destilliertes oder auch Leitungswasser)enthielt, wurden 275 Teile von Amylopektin, fraktioniert aus Kartoffelstärke, unter Umrühren eingefüllt. Nach einem Umrühren von 30 min wurde der pH-Wert auf etwa 10,5 - 11,0 durch Teilmengen einer 25 Gew.-%-wässrigen NaOH-Lösung eingestellt. Die Temperatur betrug 27 C (80 F).

620 Teile des Trimethylarnin-Schwefeltrioxyd-Additionsprodukts wurden langsam während 1,5 h zugesetzt. Gleichzeitig wurden weitere Mengen der 25%igen

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ΝαΟΗ-Lösung programmiert zugesetzt, um den pH-Wert auf 11,0 zu halten. Dieses programmierte Zusetzen wurde während der ganzen Reaktion durchgeführt.

Nachdem das gesamte Trimethylamin-Schwefeltrioxyd-Additionsprodukt zugesetzt worden war, wurde der Kessel verschlossen und ein Vakuum von 400 mm (12 ") Wassersäule wurde erzeugt, um einen Teil des Trimethylamins zu entfernen, das während der Reaktion entstanden war. Gleichzeitig wurde die Temperatur langsam auf 50 C (122 F) für 1,5 h unter ständigem programmiertem Zusatz von kaustischer Alkalilösung erhöht. Nach 11 h bei 50 C (122 F) und programmiertem Zusatz von kaustischer Alkali lösung, um den pH-Wert auf 11,0 zu halten, war die Reaktion beendet.

Das Vakuum wurde dann auf 685 Torr (27" Quecksilbersäule) erhöht, und das Trimethylamin wurde durch Austreiben entfernt, während der pH-Wert auf 11 durch den programmierten Zusatz der 25%-NaOH-Lösung gehalten wurde. Nachdem der größte Teil des Trimethylamins ausgetrieben worden war, wurde ein Wasseraustreiben begonnen, bei dem 1150 Teile Wasser verwendet wurden, während der pH-Wert auf etwa 11 gehalten wurde.

Der Trimethylamingehalt wurde auf weniger als 100 ppm verringert, wonach das Vakuum aufgehoben wurde, und die Trockenmasse wurde auf einen Wert von 25 Gew.-% und der pH-Wert auf 10,8 - 11,0 eingestellt.Die entstandene Lösung wurde dann kontinuierlich gegen weiches Wasser dialysiert, indem Pergament als Membran verwendet wurde, und zwar auf einen Salzgehalt von 5% Na„SO . bezogen auf die Stärketrockenmasse .

Der pH-Wert betrug zu diesem Zeitpunkt etwa 8. Das Produkt wurde dann sprühgetrocknet bei einer Einlaßtemperatur von 230 C(450 F) und einer Auslaßtemperatur von 100 °C (210 °F).

Das entstandene sprühgetrocknete Amylopektinsulfat hatte die Form eines weißen Pulvers, das in Kaltwasser dispergiert wurde, um eine Lösung mit einer Viskosität von 150 cps bei einer Konzentration von 5 Gewr% und einer Temperatur von 22 C (72 F) zu ergeben, wobei ein Brookfield-Viscometer verwendet wurde.

Dieses Produkt zeigt keinerlei Geruch oder Geschmack infolge vorhandener Restspuren von nicht umgesetztem Trimethylamin.

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Die Konzentrierung des Sulfations, das heißt, des Substitutionsgrads, ebenso wie die Konzentration des elementaren Schwefels wurden im entstandenen Produkt durch Hydrolyse eines Teils des salzfreien Amylopektinsulfats mit zehn Teilen einer 5 Gew.-%-wässrigen Chlorwasserstoffsäure lösung vorgenommen. Dieses Gemisch wurde dann für 3 - 4 h gekocht, und das entstandene kohlehaltige Material wurde abgefiltert. Das Sulfation wurde dann durch Ausfällen aus der Lösung mit Bariumchlorid bestimmt, das ausgefällte Bariumsulfat wurde dann ausgefiltert und gewogen. Eine derartige Analyse wurde bei allen nachfolgenden Ausführungsbeispielen vorgenommen.

Die Leistungsfähigkeit des Sulfatierungsverfahrens gemäß der Erfindung wird dadurch angezeigt, daß das in obiger Weise hergestellte Amylopektinsulfat einen Schwefelgehalt von 15,5 Gew.-% und einen Substitutionsgrad von 1,4 - 2,0 aufwies. Noch wichtiger ist jedoch, daß das erhaltene Derivat eine außerordentlich hohe Hemmwirkung auf Pepsin zeigte was für seine hohe biologische Aktivität spricht.

Ausführungsbeispiel Il

Dieses Ausführungsbeispiel zeigt, daß es bei dem Verfahren gemäß der Erfindung darauf ankommt, die Konzentration des Trimethylamin-Schwefeltrioxyd-Additionsprodukts innerhalb des angegebenen Bereichs von mindestens etwa 150 Gew.-% des im System vorhandenen Amylopekfins aufrecht zu erhalten.

Das im Ausführungsbeispiel I angegebene Herstellungsverfahren wurde vollständig wiederholt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurden jedoch nur 413 Teile des Trimethylamin-Schwefeltrioxyd-Additionsprodukts, was einer Konzentration von nur 150 Gew.-% des Amylopektins entspricht, dem System zugesetzt. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel I betrug die Konzentration letzteren Reaktionsmittels 255 Gew.-% Amylopektin.

Es wurde festgestellt, daß das Amylopektinsulfat, das durch dieses Verfahren erzeugt wurde, nur 14,5% Schwefel bezogen auf die Trockenmasse enthielt, was einem Substitutionsgrad von nur 1,4 entsprach, woraus ersichtlich ist, daß der Wirkungsgrad dieser Reaktion beträchtlich unter der des Ausführungsbeispiels I lag, wo ein Schwefelgehalt von 15,5 % erreicht wurde. Noch wichtiger ist, daß dieses Derivat in seiner biologischen Aktivität an der Grenze lag, was daraus ersichtlich ist, daß eine Menge mit doppelt so großem Gewicht erforderlich war, um die gleiche Pepsinhemmwirkung wie mit dem Produkt des Ausführungsbeispiels 1 zu erreichen. 9Q98A0/159Ü

Ausführungsbeispiel HI

Dieses Ausführungsbeispiel zeigt, daß es beim Verfahren gemäß der Erfindung darauf ankommt·, den pH-Wert des Systems innerhalb des angegebenen Bereichs von 10,5 - 12,0 während des ganzen Verlaufs der Reaktion durch den programmierten Zusatz von Mengen wässriger Alkali lösung bei Bedarf aufrecht zu erhalten.

Das im Ausführungsbeispiel I beschriebene Herstellungsverfahren wurde zweimal wiederholt. Bei jeder Wiederholung waren die ganzen Verfahrensparameter identisch mit denen des Ausführungsbeispiels I mit der einzigen Ausnahme, daß der pH-Wert des Systems auf etwa 10,5 - 12,0 während des ganzen Verfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel I gehalten wurde, während der pH-Wert des Systems während der ersten Wiederholung auf nur 9,5 und während der zweiten Wiederholung auf 12,5 gehalten wurde. Daher lag bei der ersten Wiederholung der pH-Wert des Systems unter dem angegebenen Minimum von 10,5, v/ährend bei der zweiten Wiederholung er über dem angegebenen Maximum von 12,0 lag.

Während des Verlaufs der Reaktion bei der ersten Wiederholung wurde festgestellt, daß zur Durchführung der Reaktion es nötig war, diese unter ausgesprochen unwirksamen Bedingungen stattfinden zu lassen, nämlich bei einer Temperatur von 65 C (150 F) und für eine Gesamtreaktionszeit von 40 h verglichen mit einer Reaktionstemperatur von 50 C (122 F) und einer Gesamtreaktionszeit von nur 11 h im Ausführungsbeispiel I. Noch wichtiger war, daß der Schwefelgehalt des entstandenen Derivats nur 14,5 % betrug, was einem Substitutionsgrad von 1,4 entsprach, und daß dessen biologische Aktivität, gemessen durch seine Pepsinhemmwirkung, bezogen auf das Gewicht nur etwa die Hälfte der Aktivität betrug, die das durch das Ausführungsbeispiel I hergestellteProdukt zeigte.

Bei der zweiten Wiederholung des Ausführungsbeispiels I, die bei einem pH-Wert von 12,5 durchgeführt wurde, wurde festgestellt, daß trotz ihrer Durchführung bei der gleichen Reaktionstemperatur und für die gleiche Reaktionsdauer wie beim Ausführungsbeispiel I das entstandene Amylopektinsulfat einen Schwefelgehalt von nur 14,5 % hatte, was einem Substitutionsgrad von 1,4 entsprach, so daß seine biologBche Aktivität, gemessen durch seine Pepsinsperrwirkung, bezogen auf das Gewicht nur der Hälfte des Produkts entsprach, das durch das Ausführungsbeispiel I gewonnen wurde.

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Ausführungsbeispiel IV

Dieses Ausführungsbeispiel zeigt, daß es beim Verfahren gemäß der Erfindung darauf ankommt, das Austreiben unter den eng begrenzten Bedingungen stattfinden zu lassen, die oben angegeben worden sind.

Es wurden drei Wiederholungen des Herstellungsverfahrens des Ausführungsbeispiels I durchgeführt. Bei jeder Wiederholung waren alle Verfahrensparameter identisch mit denen des Ausführungsbeispiels I mit der Ausnahme, daß bei jeder Wiederholung gewisse Änderungen des Verfahrens während des Austreibens vorgenommen wurden, das auf die eigentliche Reaktion zwischen dem Trimethylamin-Schwefeltrioxyd-Additionsprodukt und dem Amylopektin folgt.

Bei der ersten Wiederholung wurde das Reaktionsprodukt einem Vakuumaustreiben bei einem Druck von 75 Torr (3" Quecksilbersäule) und einem gesteuerten pH-Wert von etwa 11,0 wie beim Ausführungsbeispiel I ausgesetzt. Es wurde jedoch danach nicht dem notwendigen Wasseraustreiben ausgesetzt. Daher wurde festgestellt, daß das Amylopektinsulfat, das auf diese Weise erzeugt wurde, für pharmazeutische Zwecke vollkommen unbrauchbar war, da es einen ausgesprochen starken Geruch infolge des Vorhandenseins von etwa 340 ppm von Resttrimethylamin aufwies.

Bei der zweiten Wiederholung wurden sowohl das Vakuum- als auch das nachfolgende Wasseraustreiben wie im Ausfuhrungsbeispiel I bis auf die Ausnahme durchgeführt, daß der pH-Wert des Systems in diesem Fall auf einem Wert unter 10,0 lag. Es wurde ebenfalls festgestellt, daß das entstandene Amylopektinsulfat für pharmazeutische Zwecke vollkommen ungeeignet war, da es einen ausgesprochen starken Geruch aufwies, der durch das Vorhandensein von mehr als 400 ppm von Resttrimethylamin bedingt war.

Bei der dritten Wiederholung wurden sowohl das Vakuum- als auch das nachfolgende Wasseraustreiben wie im Ausführungsbeispiel I durchgeführt. In diesem Fall wurde jedoch der pH-Wert des Systems auf etwa 12,5 gehalten, der also über dem angegebenen Maximum des pH-Werts von 12,0 lag. Obwohl das durch dieses Verfahren hergestellte Amylopektinsulfat keinen unerwünschten Geruch oder Geschmack infolge einer übermäßigen Konzentration von Resttrimethylamin zeigte, wares dennoch für pharmazeutisch Zwecke wegen seiner geringen biologischen Aktivität ungeeignet, was durch seine relativ schwache Wirkung als Pepsinhemmittel sich äußerte. Diese geringe biologische Aktivität

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hatte ihre Ursache in der physikalischen Verschlechterung des Derivats infolge des hohen pH-Werts, der während des Austreibens auftrat.

Durch die Erfindung wird also ein Verfahren zur Herstellung von

Amylopektinsulfaten angegeben, das einen hohen Wirkungsgrad aufweist und fähig ist, Amylopektinsulfate zu liefern, die den notwendigen Schwefelgehalt haben, um eine hohe biologische Aktivität zu zeigen, und die auch frei von unerwünschtem Geruch oder Geschmack infolge vorhandenen restlichen tertiären Amins sind.

Patentansprüche

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Claims (5)

- 13- 19. Februar 1969 EH/AX Meine Akte: N-2336 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Amylopektinsulfaten durch Reaktion in wässrigem Medium zwischen Amylopektin und einem Trimethylamin-Schwefeltrioxyd-Reaktionsprodukt, wobei das Amylopektin in Wasser dispergiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der Dispersion auf etwa 10,5- 12,0 durch Zusatz einer ausreichenden Menge wässriger Natriumhydroxyd lösung und anschließenden langsamen Zusatz des Trimethylamin-Schwefelrrioxyd-Reaktionsprodukts zu der entstandenen wässrigen Amylopektindispersion eingestellt wird; daß die Konzentration des Trimerhylamin-Schwefeltrioxyd-Additionsprodukrs mindestens etwa 150 %, bezogen auf das Gewicht des in der Dispersion vorhandenen Amylopektins,beträgt; daß das Amylopektin mit dem Trimethylamin-Schwefeltrioxyd-Additionsprodukt bei einer Temperatur von etwa 46-55 C (115 - 132 F) und während einer Zeit zugesetzt wird, die für das Beenden des Sulfatierens ausreicht, während ständig der pH-Wert des Systems während des ganzen Verlaufs der Reaktion auf etwa 10,5 - 12,0 durch Zusatz von Mengen der wässrigen Natriumhydroxyd lösung bei Bedarf gehalten wird; daß das entstandene Reaktionsprodukt, das eine wässrige Dispersion von Amylopektinsulfat aufweist, einem zweistufigen Austreiben für die Entfernung des Resttrimethylamins unterzogen wird, daß die erste Stufe des Austreibens in der Druckverringerung des Systems auf nicht mehr als 125 Torr (5" Quecksilbersäule) und dem Halten der Temperatur des Systems auf etwa 46-55 C (115 - 132 F) besteht, so daß von dem System der-Hauptteil des Resttri me thy !amins destilliert wird, während der Druck des Systems auf nicht mehr als etwa 125 Torr (5" Quecksilbersäule) und die Temperatur auf etwa 46-55 C (115 - 132 F) gehalten wird, wonach die zweite Stufe des Austreibens durchgeführt wird, indem Wasser dem System zugesetzt und anschließend von diesem destilliert wird, um die Entfernung des Resttrimethylamins aus dem System zu beenden; daß der pH-Wert des Systems während beider Stufen des Austreibens auf etwa 10,5 - 12,0 durch Zusatz von Mengen der wässrigen Natriumhydroxyd lösung bei Bedarf gehalten wird; daß anschließend der nach dem Austreiben übrigbleibende wässrige Rückstand, der das Amylopektinsulfat enthält, dialysiert wird, um dessen Restsalzgehalt auf ein Minimum zu verringern, und daß das Verfahren durch Sprühtrocknen der dialysierten Dispersion beendet wird, um das Amylopektinsulfat in Form eines trockenen Pulvers zu

^erhalten· 90984-071590

2. Amylopektinsulfat, hergestellt durch das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Resttrimethy!amins weniger als etwa TOO ppm betragt.

3. Amylopektinsulfaf nach Anspruch 2 oder hergestellt durch das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erzeugte Amylopektinsulfat einen Substitutionsgrad von etwa 1,4 - 2,0 und einen Schwefelgehalt von etwa 14,5 17,5 %, bezogen auf das Trockengewicht des Amylopekfinsulfats, hat.

4. Verfahren zur Herstellung von Amylopektinsulfaten durch das Umsetzen in wässrigem Medium von Amylopektin mit einem Trimethylamin-Schwefeltrioxyd-Reaktionsprodukt, dadurch gekennzeichnet,

1) daß ständig der pH-Wert des Systems auf etwa 10,5 - 12,0 sowohl während des Zusetzens als auch dem nachfolgenden Umsetzen des Amylopektins mit dem Trimethylamin-Schwefeltrioxyd-Reaktionsprodukts gehalten wird; daß der pH-Wert des Systems in diesen Grenzen durch das Zusetzen von Mengen einer wässrigen Natriumhydroxydlösung bei Bedarf gehalten wird; und

2) daß das entstandene Reaktionsproduk t, das eine wässrige Dispersion von Amylopektinsulfat aufweist, einem zweistufigen Austreiben für das Entfernen des Resttrimethylamins unterzogen wird, daß die erste Stufe des Austreibens die Verringerung des Drucks des Systems auf nicht mehr als etwa 125 Torr (5" Quecksilbersäule) und das Halten der Temperatur des Systems auf etwa 46-55 C (115 - 132 F) umfaßt, so daß von dem System der Hauptteil des Resttrimethylamins destilliert wird, und daß unter Beibehaltung des Drucks im Bereich von nicht mehr als 125 Torr (5" Quecksilbersäule) und der Temperatur von etwa 46-55 C (115 - 132 F) anschließend die zweite Stufe des Austreibens durch Zusatz von Wasser zu dem System und dessen anschließendes Abdestillieren durchgeführt wird, so daß das Entfernen des Resttrimethylamins aus dem System beendet wird; und daß der pH-Wert des Systems während beider Stufen des Austreibens auf etwa 10,5 - 12,0 durch den Zusatz von Mengen der wässrigen Natriumhydroxydlösung bei Bedarf gehalten wird.

5. Amylopektinsulfat, hergestellt durch das Verfahren nach Anspruch 1. ά. Amylopektinsulfat, hergestellt durch das Verfahren nach Anspruch 4.

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