DE2003266A1 - Verfahren zur Herstellung von Gelen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Gelen

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DE2003266A1 DE19702003266 DE2003266A DE2003266A1 DE 2003266 A1 DE2003266 A1 DE 2003266A1 DE 19702003266 DE19702003266 DE 19702003266 DE 2003266 A DE2003266 A DE 2003266A DE 2003266 A1 DE2003266 A1 DE 2003266A1
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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Gelen.
  • Die Erfindung betrifft ein verfahren zur Herstellung von Gelen mit kovalent eingebauten Nucleinsäurebausteinen, in denen mindestens eine Nucleobase mit für die Basenpaarung freien funktionellen Stellen vorhanden sind0 Versuche über die Basenpaarung Von Nucleoside an Ionenaustauschern, welche kovalent eingebaute Nucleosidreste enthalten,wurden bisher nur in wässrigen Lösungen durchgeführt. Dabei wurde festgestellt, daß die Basenpaarung in wässrigem Medium zu wenig ausgeprägt ist, um technisch verwertbar zu sein. Inzwishcen ist bekannt, daß Nucleoside in organischen Lösungsmitteln in weit; ausgeprägterem naße eine Basenpaarung eingehen als in Wasser. Diese Ionenaustauscher können aber in organischen Lösung mitteln nicht verwendet werden0 Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen polymeren Stoff zu schaffen, welcher kovalent eingebaute Nucleinsäurebausteine enthält, und welcher nicht nur einfach herzustellen ist, sondern bei dem auch die Bausteine in definierter Weise und Anzahl eingebaut sind.
  • Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Nucleinsäurebausteine durch Umsetzung mit reaktiven Verbindungen in Derivate übergeführt werden, welche nach an sich bekannten Methoden zu vernetzten Gelen polymerisiert werden.
  • Vorteilhaft werden als reaktive Verbindungen polymerisatjonsfähige ungesättigte Verbindungen, zBv Acrylsäurechlorid, ß-Isocyanato-methacrylsäureäthylester, Methacrylsäureanhydrid, p-Vinyl-benzoylchlorid, eingesetzt.
  • Der Vorteil der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbindungen besteht darin, daß aus diesen Verbindungen Polymerträger aufgebaut werden können, an denen eine scharfe Trennung von Nucleinsäurebauateinen durchführbar ist. Es ist nämlich ohne weiteres möglich, eine Trennung der Nucleinsäurebausteine in organischen Lösungsmitteln durchzuführen, in denen die Basenpaarung bekannterweise extrem ausgeprägt ist. Dabei ist die Tatsache von Wichtigkeit, daß die erfindungsgemäß hergestellten Gele auch in organischen Lösungsmitteln quellen. Vor allen Dingen lassen sich mit diesen erfindungsgemäß hergestellten Gelen mit wesentlich höher konzentrierten Lösungen arbeiten und ei wird auch eine Regenerierung überflüssig gemacht, so daß mit diesen Gelen eine großtechnische Anwendung zur Trennung von Nucleosiden etc.
  • möglich ist. Insbesondere bei der Aufarbeitung relativ sehr teuren Substanzen ist der Einsatz dieser erfindungsgemaß hergestellten Gele wesentlich.
  • Anhand der nachfolgend dargestellten Beispiele sei die Erfindung näher erläutert.
  • Beispiel 1 23,2 Teile 1-(ß-Glucopyranosyl)-thymin werden in 160 Teilen trockenem Pyridin portionsweise mit 48 Teilen Trimethylchloreilan versetzt, wobei unter Wärmeentwicklung Pyridiniumhydrochlorid ausfällt, das nach 20-ständigem Stehen bei 0°C unter Feuchtigkeitsauschluß abfiltriert wird.
  • Nach Abziehen des Pyridins im Vakuum zwischen 20 und 5000 wird der Rdckstand in trockenem Äther aufgenommen, wobei das ungelöste Pyridiniumhydrochlorid abfiltriert wird.
  • Nach Abziehen des Filtrats erhält man 45,1 Teile 1-r2',3',4',6'-0-Tetraki-(trimethylxilyl)-ß-D-glucopyranosyl]-thymin.
  • 42 Teile des 1-[2',3',4',6'-O-Tetrakis-(trimethylsilyl)-ß-D-glucopyranosyl] thymin, werden in 140 Teilen trockenem Methanol gelöst und mit 18 ml einer methanolischen K2CO3-Lösung (19,9 Teile S2C03, gelöst. in 4,5 Teilen trockenem Methanol) versetzt und ca. 3 Stunden bei 200C aufbewahrt. Dann wird mit 4 ml methanolischer Essigsäure (9 Teile Essigsäure in einem Teil trockenem Methanol) neutralisiert und die methanolische Lösung unter RUhren in NaCl-haltigem Wasser ausgefällt. Nach Abfiltrieren und Trocknen erhält man 35,5 Teile (98 %) 1-E2',3',4',-O-Tris (trimethylsilyl)-ß-D-glucopyranosyl]-thymin, das bei ca. 600 C erweicht.
  • Analyse: Ber. C 47,58, K 7,99, N 5,55 Gef. c 47,49, H 7,99, N 5,60 Zu einer Lösung von 37 Teilen 1-[2',3',4'-O-Tris(trimethylsilyl)-ß-D-glucopyranosyl]-thymin in trockenem Benzol und 7,5 Teilen trockenem Triäthylamin läßt man innerhalb 5 Minuten 7,4 Teile Methacrylsäurechlorid zufliessen, wobei Triäthylaminhydrochlorid ausfällt. Nach 10-stündigem Stehen bei Raumtemperatur wird vom Triäthylaminhydrochlbrid abfiltriert und die benzoliache Lösung am Rotationsverdämpfer zur Trockene eingeengt. Der schwach gelb gefärbte Ruckatand besteht aus 1-[2',3',4'-Tris-O-(trimethylsilyl) -6'-methacryloyl-ß-n-glucopyranoyl]-thymin, das nach dea Trocknen bei 600a schmilzt (Auib.4O,9 Teile " 98% d.Th) und analysenrein ist.
  • Analyse: Ber. C 50,32 H 7,74 X 4,89 Gef. ¢ 50,36 H 7,74 X N 4,74 Eine Mischung von 5,7 Teilen 1-[2',3',4'-Tris-O-(trimethylsilyl)-6'-methacryloyl-ß-D-glucopyranosyl]-thymin, 0,75 Teilen 1,4-Butandiol-di-methacylat, 0,007 Teilen α,α'-bis-Azoisobuttersäurenitril (AiBN) und 4 Teilen Toluol wird unter N2 12 Stunden bei 700C polymerisiert Hierbei entsteht ein gequollenes Gel, das zerkleinert und in einer Kutscher-Steudel-Apparatur 3 Tage mit Benzol extrahiert wird, um unvernetzte Anteile zu entfernen. Nach dem Xrocknen wird das Gel gemörsert und in verschiedene Korngrößen gesiebt, wobei Gele mit einem N-Gehalt von ca.4 % in Ausbeuten zwischen 40 und 80% erhalten werden.
  • Erfindungsgemäß kann man Gele auch aus Thyminderivaten herstellen, die anstelle des Methacryloyl- z.B. p-Vinylbenzoylgruppen oder eine andere polymersisationsfähige ungesättigte Gruppe enthalten. Ein thyminhaltiges siliciumfreies Gel erhält man analog Beispiel 1, wenn man das bei der Polymerisation entstehende gequollene Gel mit einer Lösung von HOI in wässrigem Aceton (20 Teile Wasser/ 80 Teile Aceton) pH#1-2 behandelt, wobei die Trimethylsilylgrupen abgespalten werden. Anstelle von Aceton können auch beliebige andere mit Wasser mischbare Lösungsmittel eingesetzt werden.
  • Beispiel 2 Zu 28,8 Teilen t-(B-D-glucopyranosyl)-thymin in 150 Teilen trockenem Pyridin laßt man 22 Teile Metharylsäurechlorid in 100 Teilen trockenem Benzol langsam bei 40 - 700a unter Rühren eintropfen. Nach weiterem 6-stündigem Rühren wird von Pyridiniumhydrochlorid abfiltriert, das filtrat im Vakuum eingeengt und der sirupöse ckstand in Benzol gelöst. Die benzolische Lösung wird von ungelöstem Pyridiniumhydrochlorid getrennt, mit gesättigter NaH003-Lösung und anschließend mit Wasser gewaschen.
  • Man trocknet über Natriumsulfat und engt die Lösung im Vakuum bei 40 - 6000 ein. Hierbei wird 1-[-w'-x'-y'-z'-O-bis(methacryloyl)-ß-D-glucopyranosyl]-thymin(34 Teile) in ca.- 80%iger Ausbeute als schwach gelbes Produkt erhalten.
  • Beispiel 3 17 Tiele 1-[2',3',4'-tris-O-(trimethylsilyl)-6'-methacryl oyl-ß-D-glucopyranosyl]-thymin werden in 20 Teilen Chloroform gelöst, mit einem Teil 1-[w'-x'-y'-z'-O-(bis-methacryloyl)-ß-D-glucopyranosyg -thymin und 0,05 Teilen (AiBN) versetzt. Diese Lösung wird unter N2 24 stunden bei 7000 polymerisiert, wobei ein vernetztes Gel erhalten wird.
  • Die Aufarbeitung des Gels erfolgt wie unter 1)be.chrieben.
  • Beispiel 4 Zu einer schwach siedenden Lösung von 3,5 Teilen N4-Benzoylcytidin in 30 Teilen trockenem Pyridin läßt man unter Rühren langsam 1,1 Teile Methacrylsäurechlorid in 10 Teilen trockenem Benzol zutropfen. Hierbei entsteht eine schwach gelbe Lösung, die weitere 6 Stunden bei Zimmertemperatur gerührt wird. Danach gibt man ebenfalls unter Riihren 3,4 Teile Trimethylchlorsilan auf einmal zu. Man beläßt das Reaktionsgemisch etwa 5 Stunden bei -16°C, filtriert das Pyridiniumhydrochlorid ab, wäscht mit Benzol nach und engt die Lösung bei 40°C im Vakuum zu einem viskosen Sirup ein, Der Sirup wird in Benzol gelöst, die benzolische Lösung mit NaHCO3-Lösung und anschließend mit Wasser gewaschen. Nach Trocknen über Natriumsulfat und Abziehen des Benzols im Vakuum erhält man 4,5- Teile analysenreines (etwa 80% d.Th.) N4-Benzoyl-Ox', Oy'-bis-(trimethylsilyl)-Oz'-methacryloyl -cytidin als schwach gelbes Pulver: Analyse: Ber. C 55,78 H 6,66 N 7,51 Gef. a 55,58 H 6,86 N 7,68 Gegebenenfalls kann man den Reaktionsansatz auch so aufarbeiten, daß man die Pyridiniumhydrochlorid enthaltende Reaktionslösung in wasser gießt, wobei das gesuchte Produkt in fester Form ausfällt.
  • Außerdem kann man auch die Reihenfolge der Zugabe von Methacrylsäurechlorid und Trimethylchlorsilan vertauschen, ohne daß eine Ausbeutevermindorung eintritt.
  • Beispiel 5 Analog Beispiele 4 erhält man auch das bifunktionelle N4-Benzoyl-Ox',Oy'-bis-(methacryloyl)-Oz'-trimethylsilylcytidin in Ausbeuten bis saS, wenn man 1 Teil N4-Bensoyloytidin mit 2 Teilen Methacrylsäurechlorid und t Teil Trimethylchlorsilan umsetzt.
  • Beispiel 6 40 Teile des monosubstituierten Produktes aus Beispiel 4 werden mit 10 Teilen des bisubstituierten produkten aus Beispiel 5 in 120 Teilen Toluol gelöst. Zu dieser Lösung gibt man 0,05 Teile AiBN und erhitzt die Lösung unter 14 Stunden auf 70°C, wobei Gebildung erfolgt. Dieses Gel wird analog Beispiel 1 auigearbeitet, Zur Entfernung der N-benzoyl- sowie 0-frimethylcilyl-Gchutzgruppen behandelt man das Gel unter leichtem Rühren 3 Tage mit einer mit Ammoniak gesättigten Methanollösung. Anschließend wird das Gel abfiltriert, zunächst mit Methanol, dann mit Wasser gewaschen und getrocknet. Das so erhaltene Gel enthält im Gegensatz zu dem nach Beispiel 1 hergestellten Gel nur Cytidinreste, also eine maximale Nucleosidkonzentration.
  • Beispiel 7 20 Teile des monosunstituierten Produkts aus Beispiel 1 werden mit 4 Teilen des bisubstituierten Produktes aus Beispiel 5 in 60 Teilen Toluol gelöst. Zu dieser Lösung gibt un 0,05 Teile AiBN und erhitzt die Lösung unter N2 24 Stunden auf 70°C, wobei ein Gel entsteht, dan analog Beispiel 1 und 6 aufgearbeitet wird.
  • Beispiel 8 Ein Gel mit kovalent eingebauten Adenosinresten erhält man, wenn man analog Beispiel 4 anstelle von 3,5 Teilen Benzoyloytidin, 3,7 Teile N6-Benzoyladenosin einsetzt, und das erhaltene N6-Benzoyl-Ox'-Oy'-bis(trimethylsilyl) Oz'-methycryloyladenosin analog Beispiel 7 mit N4-Benzyol-Ox',Oy'-(methacryloyl)Oz'-trimethylsilyl-cytidin oder analog Beispiel 1 mit 1,4-Butandio-di-methacrylat polymerißiertO Beispiel 9 30 Teile Cytidingel (vgl. Beispiel 6) läßt man in einer ausreichenden Mange Dimethylsulfoxid (DMSO)-Chloroform (2:3) quellen und füllt mit diesem gequollenen Gelsaterial eine ca. 100 cm lange Glasröhre mit einem Durchmesser von ca. 1 cm, die mit einer G-Fritte versehen war. Auf die so erhaltene Gelpackung gibt man eine Mischung der 4 Nucleoside Adenosin, Thymidin, Cytidin und Guanosin im äquimolaren Verhältnis, wobei in 5 Teilen DMSO-Chloroform (2:3) ca. 0,05 Teile der Xucleoside (Konz.ca. 1%) enthalten sind, Man eluiert bei einer Lautgeschwindigkeit von ca. 11 ml DMSO-Chloroform- Gemisch (2:3) pro Stunde und erhält eine Auftrennung der 5 Nucleosidide, wobei zunächst Thymidin, dann Adenosin sowie Cytidin und zum Schluß Guanosin vollständig eluiert werden0 Beispiel 30 11 Teile Cytidingel (vgl. Beispiel 6) läßt man in einer ausreichenden Menge DMSO-Chloroform (2:3) quellen und füllt mit diesem gequollenen Gelmaterial eine ca. 43 ca lange Glasröhre mit einem Durchmesser von ca. 1 cm,dio mit einer G2-Fritte versehen ist. Auf die so erhaltene Gelspackung gibt man eine Mischung von Tyhmidin und Guanosin im äquimolaren Verhältnis. wobei in ca. 2,5 Teilen DMSO-Chloroform ca. /0,0025 Teile der beiden Nucleoside enthalten sind. Man eluiert bei einer Laufgeschwindigkeit von 24 ml DMSO-Chloroform (2:3)/h und erhält in annähernd quantitativer Ausbeute die beiden NucloosideO Zunsächt kommt Thsmidin, während Guanosin als letzte Komponente nach Durchfluß von 400 ml des Lösungsmittelgemisches vollständig eluiert ist. Bei einer aufgegenen Mischung von 14 Teilen Guanosin und 12 Teilen ffl ymidin werden 13,5 Teile Guanosin und 11,7 Teile Thymididn nach Abziehen des Lösungsmittels in analysenreiner Form erhalten.
  • Beispiel 11 Analog Beispiel 8 wird eine Glassäule mit Cyridingel gefüllt, das nach Beispiel 6 hergestellt wurde. Zur Trennung von Cytidin und N4-Benzoyloytidin werden Je /0,0125 Teile der beiden Nucleoside zussammen in 2 Teilen IMSO-Chloroform (2s3) gelöst und nach Aufgabe aut die Gelpackung mit IMSO-Chloroform (2:3) eluiert. Die Elution erfolgt mit einer Laufgeschwindigkeit von ca. 24 ml, wobei zuerst N-Benzoylcytidin und als zweite Komponente Cytidin eluiert wird.
  • Beispiel 12 Das Di-Natrimsalz der Thymidin-5'-monophosphorsäure wird mit Hilfe eines Ionenaustauschers in die Pyridiniumfora überführt. 3,6 Teile dieser Verbindung werden in 30 Teilen schwach siedendem trockenem Pyridin langsam unter Rühren mit einer Lösung von 1,1 Teilen Methacrylsäurechlorid in 10 Teilen trockenem Benzol versetzt. Du Reaktionsgemisch wird weitere 6 Stunden bei Zimmertemperatur gerührt. Danach gibt man ebenfalls unter Rühren 3,4 Teile Trimethylchlorsilan auf einmal zu. Man beläßt das Reaktionsgemisch ca, 5 Stunden bei -16°C und arbeitet dann wie unter 4 beschrieben auf.
  • Die erfindungsgemäß hergestellten Gele lassen sich auf einem weiten Gebiet der organischen Chemie verwenden und mit sehr günstigen Resultaten einsetsen. Es ist z.B.
  • ohne weiteres möglich, schon mit diesen Gelen vorgefüllte Rohren für analytische und/oder präparative Zwecke mit genau definierten Eigenschaften auf den Markt zu bringen, so daß auch die Arbeit im Labor wesentlich erleichtert werben kann. Es wurde festgestellt, daß die erfindungegemäßen Stoffe als Arzneimittel mit protrahierter Wirkung eingesetzt werden können, da die Gele unter den sauren Bedingungen des Magens beständig sind, und erst ia alkalischen Milieu des Dünndarme, z.,B0 nach und nach eine Spaltung der Esterbindungen erfolgt. Es ist bekamt, daß verschiedene natürliche und unnatürliche Nucleoside zu therapeutischen Zwecken verwendet werden, so z.B.
  • Adenosin (Herz, Kreislauf) Cytidin, Uridin (Lebertherapie), 6-Mercaptopurinriboside (Cytostatikum). Die Geschwindigkeit der Hydrolyse im alkalischen Milieu ist abhängig vom Vernetzungsgrad den Gels, so daß es möglich ist, über den Vernetzungsgrad die Freisetzung des therapeutisch wirksamen Nucleinsliurederivats zeitlich zu steuern, und zwar in einem relativ sehr weiten Bereich. Die erfindungsgemäß hergestellten Gele lassen sich auch noch für eine Vielzahl weiterer Verwenungsgebiete einsetzen, die hier nicht alls aufgezählt werden können, die aber selbstiverständlich von der vorliegen Anmeldung mit umfaßt werden.

Claims (12)

Patentansprüche
1. Verfahren zur herstellung von Gelen mit kovalent eingebauten Nucleinsäurebausteinen, in denen mindestens eine Nucleobase mit für die Basenpaarung freien funktionellen Stellen vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Nucleinsäurebausteine durch Umsetzung mit teaktiven Verbindungen in Derivate übergeführt werden, welche nach an sich bekannten Methoden su vernetzten Gelen polymerisiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als reaktive Verbindungen polymerisationsfähige ungesättigte Verbindungen, z.B. Acryldäurechlorid, ß-Isocyanato-methacrylsäureäthylester, Methacrylsäureanhhydrid, p-Vinyl-benzoylchlorid, eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß lur Herstellung der Gele in an eich bekannter Weise mindestens bifunktionelle ungesättigte Verbindungen eingesetzt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als mehrfunktionelle Verbindungen mehrfach substituierte Nucleobesen bze. deren Derivate oder mehrfach substierte Oligonucleotide verwendet werden.
5. Verfahren nach anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Gele ein Nucleobasenderivat eingesetzt wird, bei dem im Zuckerrest eine oder mehrere OH-Gruppen durch polymerisationsfähige ungesättigte Reste substituiert sind.
60 Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Gele ein Nucleobasenderivat eingesetzt wird, bei den die im Zuckerrest nicht durch polymerisationsfähige ungeeättigte Reste substituierte OH-Gruppen durch eine oder mehrere andere organische Reste, s.B. Trimethylsilyl, Metyläther, o.ä. substituiert sind
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von reinen Mono- oder mehrfach substituierten Produkten das Molverhältnis der Raktanten entsprechend den Produkt eingehalten wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der Gele noch zusätzlich andere monofunktionelle bekante Vinylmonomere als Copolymerisationspartener eingesetzt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche Copolymerisationspartner ein oder mehrere Nucleinsäurebausteine mit einer anderen Nucleobase verwendet werden, welche mit einer reaktiven Verbindung umgesetzt sind0 10.
Verwendung der nach Anspruch 1 hergestellten Gele zur selektiven Trennung und Isolierung von Nucleinsärebausteine, in denen mindestens eine Nucleobase mit für die Basenpaarung freien funktionellen Stellen vorhanden sind, bzw. von solchen Verbindungen, welche eine Konfiguration enthalten, die in ihrem Aufbau mit den für die Basenpaarung funktionellen zellen der Nucleobasen identisch ist.
110 Verwendung der Gele nach Anspruch 1 zur spezifischen Abtrennung und Isolierung der Nucleinsäurebausteine von allen anderen Verbindungen, die keine Basenpaarung eingehen können.
12. Verwendung der nach anspruch 1 hergestellten Gele als pharmazeutische Mittel mit protrahierter Wirkung.
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