DE1908353B2 - Verfahren zur Herstellung von Amylopektinsulfaten - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Amylopektinsulfaten durch Umsetzung von in *° wäßrig-alkalischem Medium dispergiertem Amylopektin mit einem Trimethylamin-Schwefeltrioxyd-Reaktionsprodukt gemäß dem vorstehenden Patentanspruch.

Das Verfahren der Erfindung erlaubt die Herstellung *5 Von Amylopektinsulfaten, 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 der Erfindung hat auch einen weit höheren Wirkungsgrad als die bekannten Verfahren, und zwar in Bezug sowohl auf den Reaktionsablauf als auch auf den Grad der Sulfatierung in den entstehenden Derivaten. Besondere Merkmale des Verfahrens der Erfindung sind ein systematischer Alkali-Zusatz während des ganzen Verfahrensablaufs sowie die Anwendung eines besonderen Austreibprogramms für die Entfernung von restlichem Trimethylamin.

Es ist bereits ein Verfahren zur Sulfatierung von amylaseartigen Stoffen durch Umsetzen mit einem Reaktionsprodukt aus Sclnvcfeltrioxyd und einem tertiären Amin bekannt (vgl. die USA.-Patentschrift 786 833). Bei dem bekannten Verfahren werden als amylaseartige Stoffe amylaseartige oder stärkeartige Polysaccharide einschließlich Stärke aus Mais, Weizen, Taoioca, Reis, Kartoffeln usw. verwendet.

60 In jüngster Zeit sind bei der Fraktionierung der Stärke in ihre Komponenten größere Fortschritte gemacht worden. So sind auf Grund der Tatsache, daß Stärke aus einer Amylosefraktion mit linearer MoIe^ külanordnung und einer Amylopektinfraktion mit verzweigter Molekülanordnung besteht, leistungsfähige Verfahren für die Trennung der Starke in diese Komponenten entwickelt worden, die für zahlreiche Anwendungen in Betracht kommen. Z. B. ist es in Bezug auf die Brauchbarkeit dieser Stärkefraktionen in der pharmazeutischen Industrie bekannt, daß die Sulfatierung der Amylopektin-Fraktion, üi aus Kartoffelstärke gewonnen wird, zu Produkten mit pepsinhemmenden und anti-koagulierenden Eigenschaften führt. Es ist ferner bereits die Herstellung und die Verwendung dieser Amylopektin-Sulfate bekannt (vgl. USA.-Patentschrift 3 271 388), insbesondere ihre Herstellung durch verschiedene Verfahren einschließlich der Sulfatierung des Amylopektins in wäßrig-alkalischer Lösung unter Verwendung des Additionsprodukts bzw. Komplexes eines tertiären Amins wie Trimethylamin mit Schwefeltrioxid als Sulfatierungsmiuel.

Wenn jedoch diese Reaktion technisch durchgeführt werden soll, tritt oft die Schwierigkeit auf, daß die erzeugten Amylopektinsuifate, außer wenn sie einer kostspieligen und zeitaufwendigen Reinigung einschließlich alkoholischen Ausfällens und wiederholter Waschvorgänge unterzogen werden, nur einen begrenzten Wert für pharmazeutische Zwecke in Folge der Anwesenheit von größeren Resten des tertiären Amins haben, das dem Erzeugnis einen äußerst unangenehmen Geruch und Geschmack verleiht. Bei der Herstellung durch dieses Umsetzen mit dem Additionsprodukt aus tertiärem Amin und Schwefeltrioxyd zeigen die entstehenden Amylopektinsuifate 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-Schwcfeltrioxyd-Komplex anzugeben, das leistungsfähiger in Bezug auf den Reaktionsablauf sowie 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 Additionsprodukt aus Trimethylamin und Schwefeltrioxyd verbessert, und was noch wichtiger ist, die Amylopektinsuifate, die durch das Verfahren der Erfindung hergestellt werden, zeigen keinen unerwünschten Geruch und Geschmack in Folge vorhandener Reste von Trimethylamin sowie überraschenderweise konstante biologische Aktivität und physikalische Eigenschaften.

Das Verfahren der Erfindung ist durch zwei Hauptmerkmale gekennzeichnet. Das erste Hauptmerkmal besteht in der sorgfältiger. Programmierung des Alkalizusatzcs während des gesamten Verlaufs der Reaktion zwischen den Amylopektin und dem Trimethylamin-Sehwefeltrioxyd-Komplex, so daß der pH-Wert des Systems ständig im Bereich von etwa 10,5 bis 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 s dessen biologische Aktivität bedeutend vermindert. Ähnlich wird bei Überschreiten des angegebenen Maximalwerts von 12,0 die biologische Aktivität des sulfatierten Amylopektin-Derivats in Folge des verringerten Schwefelgehalts beträchtlich herabgesetzt.

Das zweite Hauptmerkmal des Verfahrens der Erfindung betrifft einen Austreibvorgang für die Entfernung des Resttrimethylamins aus dem sulfatierten Amylopektin-Derivat nach dessen Herstellung. Dieser Austreibvorgang schließt 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 bis 12,0 gehalten wird. letzterer Austreibvorgang muß sich sorgfältig antchließen, da eine Abweichung des pH-Werts unter den oben angegebenen unteren Grenzwert oder das Fehlen der auf die Vakuumdestillation folgenden Destillation nach Wasserzusatz zu einem unerwünscht liohen Trimethylaminrest in dem sulfatierten Amylopektin führt. Wenn andererseits der pH-Wert während «les Austreibens den angegebenen Maximalwert über- $chreiiet. unterliegt das entstehende Derivat einer Verschlechterung, die zu einer Verringerung seiner biologischen Aktivität führt.

Das Verfallen der Erfindung soll im folgenden genauer erläutert werden.

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

Gemäß der Erfindung wird das Amylopektin mit einem Reaktionsprodukt aus Sehwefeltrioxyd und Trimelhylamin behandelt. Letzteres Mittel kann durch Umsetzen von Triniethylamin mit Sehwefeltrioxyd ⁴^ hergestellt werden. Ein praktisches Heispiel für die Herstellung des Additionsprodukts ist im Beispiel Λ angegeben.

Im folgenden soll der Kürze wegen dieses Additionsprodukt von Triniethylamin und Sehwefeltrioxyd mit »Reaktionsmittel« bezeichnet werden.

Beispiel Λ

16,7 g gasförmiges Trimethylamin wurden in 190 cm³ ^ Chloroform gelöst. Bei Aufrechtnrhaltung wasserfreier Reaktionsbedingungen wurden 12 cm³ flüssiges Sehwefeltrioxyd der obigen Lösung unter ständigem Umrühren zugesetzt, wobei die Temperatur durch Kühlen auf 15 bis 20 C gehalten wurde. Das Additionsprodukt aus Triniethylamin und Schwefellrioxyd 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. Amer. ^6s Chem. Soc, 65, S. 1632 [1943]).

Anstatt das Trimethylamin direkt mit Sehwefeltrioxyd umzusetzen, kann das gleiche Ergebnis erhalten werden, wenn man das Amin mit einem Mittel umsetzt, das SO₃ abgibt, z. B. mit Chlorsulfonsäure. Es ist auch ein Verfahien bekannt (vgl. USA.-Patentschrift 2 386 693), bei dem das Additionsprodukt aus Tri methylamin und Schwefeltriaxyd durch Umsetzen von Dimethylsulfat mit Tetramethylsulfamid hergestellt wird. Der Komplex kann auch durch Umsetzen von gasförmigem Trimethylamin mit Scbwefeltrioxyd unter Verwendung eines relativ trägen Gases wie Stickstoff als Verdünnungsmittel hergestellt werden.

Beim Verfahren der Erfindung muß die Reaktion zwischen dem Amylopektin und dem Additionsprodukt in Gegenwart 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 wasserfreie Bedingungen und/oder die Verwendung organischer Flüssigkeiten erfordern.

Das Amylopektin sollte mit Wasser gemischt werden, um eine gleichmäßige Dispersion mit einem Trockenmasseanteil von etwa 25 Gewichtsprozent 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-Weu auf 10,5 bis 12,0 halten soll, obwohl die Konzentration der Lauge selbst nicht besonders kritisch ist. wird dann begonnen. Gleichzeitig mit, nach oder vor dem Zusetzen der Natriumhydroxydlösung wird die Temperatur des Amylopektin auf etwa 46 bis 55 C erhöht, wobei 50 C die bevorzugte Reaktionstemperatur ist.

Gleichzeitig oder nach dem Zusatz der Anfangsmenge der Alkalilösung wird das Trimethylamin-Schwefeltrioxyd-Additionsprodukt langsam der Dispersion zugesetzt. Dieses kann entweder als Trockenmasse oder als konzentrierte Suspension in Wasser zugesetzt werden. Der Anteil dieses Reaktionsmittels sollte bezogen auf das Gewicht der Amylopektintrockcnmasse mindestens etwa 150% oder mehr betragen, was von der Konzentration des. Amylopektin abhängt. Wenn die spezielle minimale Konzentration des Reaktionsmittels nicht eingehalten wird, ist der Schwefelgehall des entstehenden Amylopektinsulfats nicht hoch genug, um die gewünschte biologische Aktivität zu /eigen.

Wenn die Temperatur während des Hauptverlaufs der Reaktion wesentlich unter 46 C liegt, ist die Reaktionsgeschwindigkeit klein, und die für die Beendigung der Reaktion erforderliche Zeit wird sehr groß. Wenn die Temperatur 55 C 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 bis 55 C beträgt, wird die Reaktion fortgesetzt, bis die Sulfatierung aufhört. Die genaue Zeitdauer, die für die Beendigung des Sulfatierens erforderlich ist, hängt vom speziellen pH-Wert und der Reaktionstemperatur ab, die angewendet werden. Die Anwendung eines größeren pH-Werts und einer höheren Reaktionstemperatur führt zu einer Verkürzung der Reaktionszeit. Während der gan/en Reaktiuiisdaiicr muß die Alkaiität durch gesteuerten Zusatz der Lauge, falls erforderlich, aufrechterhalten werden, so daß der pH-Wert im Bereich von 10,5 bis 12,0 gehalten wird.

Nach Beendigung der Reaktion wird die erste Phase des zweiten Hauptmerkmals des Verfahrens der Erfindung eingeleitet. Dazu gehört das Austreiben des größten Teils des ResUrimethylamins aus dem System, indem der Druck in dem Kessel langsam auf einen Wert verringert wird, der nicht über etwa 125 Torr liegt, das heißt ein Vakuum von nicht weniger als etwa 625 Torr, während die Temperatur des Systems auf 46 bis 55 C gehalten wird. Während dieses Vorgangs muß die AlkaJität auf einem pH-Wert von 10,5 bis 12,0 durch gesteuerten Laugenzusatz gehalten werden. Wenn der pH-Wert während des Vakuumaustreibens wesentlich unter 10,5 fällt, ist es schwierig, das Resttrimethylamin 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 ao Wasser kann wegdestillieren, und durcn diese Destillation entfernt es vollständig das Resttrimethylamin aus dem System. Gewöhnlich werden etwa 150 bis 300% Wasser, bezogen auf das Gewicht des Amylopektins, verwendet. _

Auf dieses Austreiben folgt eine Verfahrenskontrolle zur Bestimmung des Gehalts des ResUrimethylamins im System. Im allgemeinen ist festgestellt worden, daß, wenn der Gehalt des ResUrimethylamins im Endprodukt unterhalb etwa 100 ppm liegt, ein für pharmazeutische Zwecke brauchbares Erzeugnis vorliegt.

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

Die Dialyse kann entweder ansatzweise oder kontinuierlich stattfinden, wobei Membranen aus Polyvinylchlorid, Pergament oder Zellophan verwendet werden. Auch eine Elektrodialyse kann angewendet 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.

Als letzte·; Schritt des Verfahrens der Erfindung sollte die dialysierte Lösung, die Amylopektinsulfat enthält, sprühgetrocknet werden. Es ist festgestellt worden, daß die Einlaßtemperatur des Sprühtrockners etwa 195 bis 260 C betragen sollte, während die Auslaßtemperatur etwa 90 bis 120 C bet~'igen 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 KonzenirationsschriU der pH-Wert zwischen etwa 7 und etwa 12 gehalten werden ⁶S 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 Üesulfatierung. Wenn der pH-Wert beträchtlich unter 7 liegt, kann eine autokaUlytische Desulfatierung eintreten. Das sulfatierte Amylopektin, das durch das Verfahren der Erfindung hergestellt wird, dürfte etwa 1,4 bis 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 bis 2,0 betragen. Das entspricht einem Schwefeigehalt von etwa 14,5 bis 17,5%, bezogen auf das Trockengewicht des Amylopektinsulfats.

Beispiel 1

In einem ummantelten Reaktionsgefäß mit mechanischem Rührer, das 1100 Teile enthärtetes Wasser (entionisiertes, destilliertes oder auch Leitungswasser; enthielt, wurden 275 Teile Amylopektin, fraktioniert aus Kartoffelstärke, unter Umrühren eingefüllt. Nach einem Umrühren von 30 min wurde der pH-Wert auf etwa 10,5 bis 11,0 durch Teilmengen einer 25 gewichtsprozent-wäßrigen Na-OH-Lösung eingestellt. Die Temperatur betrug 27 C.

620 Teile des Trimethylamin-Schwefeltrioxyd-Additionsprodukts wurden langsam während 1,5 h zugesetzt. Gleichzeitig wurden weitere Mengen der 25 %igen NaOH-Lösung programmiert zugesetzt, um den pH-Wert auf 11,0 zu halten. Dics.es programmierte Zusetzen wurde während der ganzen Reaktion durchgeführt.

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

Das Vakuum wurde dann auf 685 Torr 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 wurcie.

Der Trimethylamingehalt wurde auf weniger als 100 ppm verringert, wonach das Vakuum abgehoben wurde, und die Trockenmasse wurde auf einen Wer* von 25 Gewichtsprozent und der pH-Wert auf 10,8 bis 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% Na₂SO₄ bezogen auf die Stärketrockenmasse.

Der pH-Wert betrug zu diesem Zeitpunkt etwa 8. Das Produkt wurde dann sprühgetrocknet bei einer Einlaßternperatur von 230" C und einer Auslaßtemperatur von 100' C.

Das entstandene sprühgetrocknete Amylopektinsulfat war ein weißes Pulver, das in Kaltwasser dispergieri wurde, um eine Lösung mit einer Viskosität ^von

15OcP bei einer Konzentration von 5 Gewichtsprozent und einer Temperatur von 22 C zu ergeben, wobei ein Brookfield-Viscometer verwendet wurde.

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

Der Gehalt an Sulfatgruppen, d. h., der Substitutionsgrad, ebenso wie der Schwefelgchalt wurden im entstandenen Produkt durch Hydrolyse eines Teils des salzfreien Amylopektinsulfats mit 10 Teilen einer 5 gewichtsprozent-wäßrigen Chlorwasserstoffsäurelösung bestimmt. Dieses Gemisch wurde dann 3 bis 4 h zum Sieden erhitzt, und das entstandene kohlehaltige Material wurde abgefiltert. Die Sulfationen wurden dann aus der Lösung mit Bariumchlorid ausgefüllt, das ausgefällte Bariumsulfat wurde abfiltriert und gewogen. Eine derartige Analyse wurde bei allen nachfolgenden Beispielen vorgenommen.

Die Leistungsfähigkeit des Sulfatierungsverfahrens der Erfindung wird dadurch angezeigt, daß das in so obiger Weise hergestellte Amylopektinsulfat einen Schwefelgehalt von 15,5 Gewichtsprozent und einen Substitutionsgrad von 1,4 bis 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.

Beispiel 2

Dieses Beispiel zeigt, daß es bei dem Verfahren der Erfindung darauf ankommt, die Konzentration des Trimethylamin-Schwefeltrioxyd-Additionsprodukts innerhalb des angegebenen Bereichs von mindestens etwa 150 Gewichtsprozent des im Reaktionsgemisch vorhandenen Amylopektins aufrecht zu erhalten.

Das im Beispiel 1 angegebene Herstellungsverfahren wurde vollständig wiederholt. Im vorliegenden Beispiel wurden jedoch nur 413 Teile des Trimethylamin-Schwefeltrioxyd-Additionsprodukts, was einer Konzentration von nur 150 Gewichtsprozent des Amylopektins entspricht, zugesetzt. Im Gegensatz zum Beispiel 1 betrug die Konzentration letzteren Reaktionsmittels 255 Gewichtsprozent 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 Beispiel 1 lag, wo ein Schwefelgehalt von 15,5 % erreicht wurde. Noch 5^ö 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 Beispiels 1 zu erreichen.

Beispiel 3

Dieses Beispiel zeigt, daß es beim Verfahren der Erfindung darauf ankommt, den pH-Wert des Systems innerhalb des angegebenen Bereichs von 10,5 bis 12,0 während des ganzen Verlaufs der Reaktion durch den programmierten Zusatz von wäßriger Alkalilösung bei Bedarf aufrecht zu erhalten.

Das im Beispiel 1 beschriebene Herstellungsverfah- ⁶S ren wurde zweimal wiederholt. Bei jeder Wiederholung waren alle Verfahrensparameter identisch mit denen des Beispiels 1 mit der einzigen Ausnahme, daß der pH-Wert des Systems auf etwa 10,5 bis 12,0 während des ganzen Verfahrens gemäß dem Beispiel 1 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, während 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 es zur Durchführung der Reaktion nötig war, diese unter ausgesprochen unwirksamen Bedingungen stattfinden zu lassen, nämlich bei einer Temperatur von 65° C und für eine Gesamtreaktionszeit von 40 h verglichen mit einer Reaktionstemperatur von 50'C und einer Gesamtreaktionszeit von nur 11 h im Beispiel 1. 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 Beispiel 1 hergestellte Produkt zeigte.

Bei der zweiten Wiederholung des Beispiels 1, 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 Beispiel 1 das entstandene Amylopekiinsulfat einen Schwefelgehalt von nur 14,5% hatte, was einem Substitutionsgrad von 1,4 entsprach, so daß seine biologische Aktivität, gemessen durch seine Pepsinsperrwirkung, bezogen auf das Gewicht nur der Hälfte des Produkts entsprach, das durch das Beispiel 1 gewonnen wurde.

Beispiel 4

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

Es wurden drei Wiederholungen des Herstellungsverfahrens des Beispiels I durchgeführt. Bei jeder Wiederholung waren alle Verfahrensparametcr identisch mit denen des Beispiels 1 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 und einem gesteuerten pH-Wert von etwa 11,0 wie beim Beispiel 1 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 in Folge des Vorhandenseins von etwa 340 ppm von Resttrimethylamin aufwies.

Bei der zweiten Wiederholung wurden sowohl das Vakuum- als auch das nachfolgende Wasseraustreiben wie im Beispiel 1 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

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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 Beispiel 1 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 in Folge einer übermäßigen Konzentration von Resttrimethylamin zeigte, war es dennoch für pharmazeutische Zwecke wegen seiner geringen biologischen Aktivität ungeeignet, was sich durch seine relativ schwache Wirkung als Pepsinhemmittel äußerte. Diese geringe biologische Aktivität hatte ihre Ursache in der physikalischen Verschlechterung des Derivats in Folge des hohen pH-Werts während des Austreibens.

Durch die Erfindung wird also ein Verfahren zur Herstellung von Amylopektinsulfaten angegeben, das einen hohen Wirkungsgrat! 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 in Folge vorhandenen restlichen tertiären Amins sind.

Das hier angegebene restliche Trimethylamin ist das freie, restliche Trimethylamin. Zur Bestimmung der Konzentration des freien restlichen Trimethylamins, das in dem durch das Verfahren der Erfindung hergestellten sulfatierten Amylopektin-Reaktionsprodukt enthalten ist, können folgende, in der Lietratur beschriebene Analysemethoden verwendet werden: Cromwell, B. T., Biochem., J. 46:578 (1950); und Sass, S., Kaufman, J. J., Cardenas, A. Α., Martin, J. J., Analytical Chemistry 30:529 (1958). Bei dieser Analysenmethode wird eine Probe des sulfatierten Amylopektin-Reaktionsprodukts gewogen, die gewogene Probe in Wasser aufgelöst und danach mit Toluol unter alkalischen Bedingungen bei einer Temperatur von 60 C extrahiert. Der Trimethylamingehalt des Toluolextrakts wird dann durch Zusatz

»ο eines kolorimetrischen Reagens bestimmt, das ein« Lösung von Cis-Aconitsäureanhydrid in Essigsäureanhydrid enthält, wobei der Trimethylamingehali durch Messen der Absorption bei 540 μ bestimmt wird

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von Amyiopektinsulfaten durch Umsetzung von in wäßrig-alkalischem Medium disperjiertem Amylopektin mit einem Trimethylamin-Schwefeltrioxyd-Reaktionsprodukt bei Temperaturen von 40 bis 60 C und anschließende Dialyse und Sprühtrocknung des Reaktionsprodukts, dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert der Dispersion durch Zusatz einer ausreichenden Menge wäßriger Natriumhydroxydlösung während des gesamten Verlaufs der Reaktion auf etwa 10,5 bis 12,0 hält, das Trimethylamin-Schwefeltricxyd-Reaktionsprodukt zu der wäßrigen Amylopektindispersion langsam zugibt, bis die Konzentration des Trimethylamin-Schwefeltrioxyd- Additionspro Jukts mindestens etwa 150°,,, bezogen auf das Gewicht des in der Dispersion vorhandenen Amylopektins, beträgt, das Amylopektin mit dem Trimetrtyiamin-Schwefeltrioxyd-Additionsprodukt bei einer Temperatur von etwa 46 bis 55 C umsetzt, aus der erhaltenen wäßrigen Dispersion von Amylopektinsulfat unter Aufrechterhalten des pH-Werts auf -5 etwa 10,5 bis 12,0 den Hauptteil des Resttrimethylamins bei einem Druck von nicht mehr als 125 Torr und einer Temperatur von etwa 46 bis 55 C abdestilliert, anschließend Wasser zusetzt und dieses unter gleichen pH-,Temperatur- und Druckbedingungen mit dem Resttrimethylamin abdestilliert.