DE2222733B2 - Chitosan-Derivate und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Chitosan-Derivate und Verfahren zu deren Herstellung

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Description

CH,OH
OH
CH,OH
O— (A)
CH7OH
NH,
Die vorliegende Erfindung betrifft neue makromolekulare Verbindungen, die sich von Chitosan ableiten, und die besonders vorteilhafte sowohl filmbildende Eigenschaften als auch Sequestrierungs- bzw. Maskierungseigenschaften für Schwermeta'.lionen, wie Eisen- und Kupferioiien, aufweisen.
Chitosan ist ein Deacetylierungsprodukt des Chitins, eines natürlichen Polyglucosamins, dessen Amingruppen acetyliert sind und das man in gewissen Pilzen sowie in den Panzern der Krebstiere findet.
Da die Deacetylierung des Chitins durch alkalische Reagentien nicht vollständig erfolgen kann, enthält das Chitosan, das als Ausgangsprodukt für die erfindungsgemäßen Verbindungen dient, in seinem Molekül sowohl freie Aminreste als auch Acetylaminreste. Man bestimmt den Deacetylierungsgrad des Chitins durch Bestimmung des Prozentsatzes der sich in dem Molekül befindlichen freien Base, der im allgemeinen unterhalb 95% liegt, durch Titration.
Das Chitosan ist aufgrund der Anwesenheit dieser freien Amingruppen ein kationisches Polymeres, das den Hauptnachteil hat, in alkalischem Medium unlöslich zu sein.
Die bekannten Chitosan-Derivate, die durch Alkylierung dieser Verbindung erhalten werden, unterscheiden sich, was ihre Löslichkeit in alkalischem Medium anbelangt, kaum vom Chitosan selbst.
Um diese Eigenschaft des Chitosans zu verbessern, wurde versucht, sein Molekül andeten Modifikationen zu unterwerfen. Die Schwierigkeiten, die dabei zu überwinden waren, erklären sich hauptsächlich aus der Tatsache, daß das Chitosan nur in saurem Medium in Form von Salzen löslich ist. Es ist bekannt, daß es im allgemeinen sehr schwierig ist, Kondensations- oder
O- (C)
H NH
CO
R-COOH
in statistischer Verteilung aufgebaut sind, wobei die Mengenanteile dieser drei Einheiten 5 bis 30% für A, 5 bis 40% für B und 30 bis 90% für C betragen.
In der Formel C bedeutet R einen Rest der Formel
-C=CH-
R2 R4
—C—CH-
I
R3
oder
-CH1-O-CH,-
wobei Rι ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet, R2, Rj und R4. die gleich oder verschieden sein
können, jeweils ein Wasserstoffatom, eine Methyl-, Hydroxy-, Acetoxy- oder Aminogruppe, eine Monoalkylamino- oder eine Dialkylaminogruppe, deren Alkylreste gegebenenfalls durch ein ode.- mehrere Stickstoffatome unterbrochen und/oder gegebenenfalls mit einer oder mehreren Amino-, Hydroxyl-, Mercapto-, Carboxyl-, Alkylmercapto-, oder Sulfonsäuregruppen substituiert sind, eine Alkylmercaptogruppe, deren Alkylgruppe eine Aminogruppe trägt oder auch einen Rest eines Oüi.opeptids, wie Glutathion, oder eines Hydrolyseproduktes eines Proteins bedeuten, wobei mindestens einer der Reste R2, R3 und R4 ein Wasserstoffatom bedeutet und die Reste R2 und R3 außerdem zusammen einen Methylenrest bilden können.
Die sauren und basischen Gruppen, die in dem Molekül der erfindungsgemäßen Polymeren vorliegen, können in wäßriger Lösung ionisieren und ergeben Salze, entweder zwischen zwei Einheiten B und C oder innerhalb ein und derselben Einheit C
Diese gleichen ionisierten Formen liegen auch in Gegenwart von anorganischen oder organischen Säuren oder Basen vor. Die mit diesen Säuren oder Basen gebildeten Salze sind ebenfalls Teil der vorliegenden Erfindung.
Diese Salze können erhalten werden mit Säuren, wie Chlorwasserstoffsäure, Phosphorsäure, Essigsäure, Milchsäure, Weinsäure oder Zitronen;, äure, oder auch mit Basen, wie Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd, Ammoniak, Kalk, Magnesia, Alkanolamine^ Wie Triäthanolamin, Triisopropanolamin, Aminomethylpropanol oder Aminomethylpropandiol, oder auch mit Aminosäuren und insbesondere den Aminosäuren mit Basischem Charakter, wie Lysin oder Arginin.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen werden hergestellt, indem man das Chitosan mit einem gesättigten oder ungesättigten Dicarbonsäureanhydrid der allgemeinen Formeln
R1-C =
CO
=CH
CO
(III)
CO
-CH
CO
(IV)
CH2 CH2
CO CO
worin Ri die oben angegebenen Bedeutungen besitzt und R'2. R'j und R'4, die gleich oder verschieden sein können, ein Wasserstoffatom oder einen Methyl-, Hydroxy- oder Acetoxyrest bedeuten, wobei mindestens einer dieser Reste ein Wasserstoffatom ist und die Reste RS und R'i außerdem zusammen einen Methylenrest bilden können, acyliert und gegebenenfalls, falls man ein ungesättigtes Anhydrid verwendet hat. das erhaltene Produkt einer Additionsreaktion mit Ammoniak oder einem primären oder sekundären Amir, unterwirft
-, Die Acylierungsreaktion des Chitosan erfolgt, indem man zu einer wäßrigen Lösung eines Chitosansalzes mit einer Konzentration von 1 bis 20 Gew.-%, abwechselnd und portionsweise einerseits eine verdünnte Lösung einer Base, die dazu bestimmt ist die Aminfunktionen
ίο des Chitosan freizusetzen und die gebildete Säure in ein Salz zu überführen, und andererseits das oben beschriebene Anhydrid gibt Man führt die Reaktion zwischen 10 und 500C und vorzugsweise zwischen 15 und 30°C durch unter Verwendung von 03 bis 2 Mol
Anhydrid pro Äquivalent des im Chitosan anwesenden Amins, wenn es sich um ein gesättigtes Anhydrid handelt, bzw. von 1 bis 2 Mol, falls es sich um ein ungesättigtes Anhydrid handelt. Bei dieser Umsetzung kann das Anhydrid entweder in Form von Pulver oder in
2(i Form einer Lösung in einem inerten Lösungsmittel, wie beispielsweise Dioxan, Tetrahydrofuran oder Äthylacetat, verwendet werden.
Die Addition der Base, die die teilweise Ausfällung des Chitosan bewirkt, erfolgt in heterogenem Medium.
Darüber hinaus sind die Anhydride in Wasser instabile Verbindungen, die zu den entsprechenden Disäuren hydrolysieren können, und so eine Nebenreaktion hervorrufen. Trotz dieser ungünstigen Bedingungen ist der Acylierungsprozentsatz, berechnet auf der Basis des
j« Säure-index entsprechend dieser Nebenreaktion, im allgemeinen größer als 70%.
Die bei dieser Acylierungsreaktion verwendeten Chitosansalze sind beispielsweise das Hydrochlorid oder das Acetat, während die Basen Natrium- oder
j5 Kaliumhydroxyd, oder auch vorzugsweise die sauren oder neutralen Natrium- oder Kaüumcarbonate sein können.
Die Verwendeten gesättigten Anhydride können beispielsweise
Bernsteinsäureanhydrid,
Acetoxybernsteinsäureanhydrid,
Methylbernsteinsäureanhydrid,
Diacetylweinsäureanhydrid, oder
Diglycolsäureanhydrid
sein. Die verwendeten ungesättigten Anhydride können beispielsweise
Maleinsäureanhydrid,
ltaconsäureanhydrid oder
Citraconsäureanhydrid
so sein. ,
Falls das Ausgangsanhydrid ungesättigt ist, kann man der Acylierungsreaktion eine Additionsreaktion folgen lassen, mit der man eine Reihe sehr verschiedener Produkte erhalten kann.
Die erfindungsgemäßen Additionsreaktionen sind meist bei pH-Werten oberhalb 7 durchführbar und erfolgen bei Temperaturen zwischen 200C und 6O0C während mehrerer Stunden und vorteilhafterweise unter Stickstoffatmosphäre.
Die Amin-Reagentien, die in diesen Umsetzungen verwendet werden, werden abhängig von den gewünschten Eigenschaften in einer Menge von 0,1 bis 10 Mol pro Mol ungesättigter Einheiten eingesetzt. So kann man beispielsweise bei polyfunktionellen Reagents tien abhängig von dieser A.nzahl an Mol mobile und klare Lösungen, Gele oder aber Verbindungen, die aufgrund einer zu bedeutenden Vernetzung nicht mehr wasserlöslich sind, erhalten.
Die bei den ciTindiingsgcniäßcn Additionsrcaktionen verwendeten Rcagcntien können
Ammoniak, Mono- oder Polyamine, wie
Methylamin, Älhylamin, Props lamin,
Bulylamin, Hcxylamin, Octylamin, >
Dimcthylamin. Diethylamin. Äthylcndiamin,
Hexamethylendiamin, Diäthylentriamin.
Triäthylentetramin.Tetraäthylenpenlamin.
Alkanolamine, wie
Monoäthanolamin, in
Isopropanolamin,
Diäthanolamin.
Mercaptoamine, wie
/J-Mercaptoäthylamin,
Amine mit sauren Funktionen, wie ι >
Glykokoll, Alanin,
Leucin, isoleucin. Valin,
Asparaginsäure, Glutaminsäure,
Serin, Lysin.Cystein, Methionin.
CysteinsäurefHOjS-CHjCI-KNH^-COOH] ,„
Penicillamin,
Taurin, Methyltaurin oder auch komplexere Verbindungen mit Polypeptidketten, wie
Glutathion und die Proteinhydrolysate,
sein. Wenn man ein Mercaptoamin verwendet, kann die Addition an der Doppelbindung sowohl durch die Aminwie durch die Mercaptogruppe erfolgen.
Besonders bevorzugte derartige Amine sind: Äthanolamin. Tryptophan, Glykokoll. Glutathion, Cystein, Penicillamin, Methionin, Methyltaurin, Glutaminsäure, jo Asparaginsäure, Leucin, Tyrosin. Ammoniak, Methylamin, Dimethylamin, Diäthanolamin, Äthylendiamin, Sarcosin, Serin.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen werden Chitosane mit 70 bis 95% freien j-, Amingruppen verwendet. Der Prozentsatz derartiger Amingruppen kann auf bekannte Weise durch Auflösen einer Probe in einer bekannten Überschußmenge Chlorwasserstoffsäure, die mit einer Natronlaugelösung zurücktitrierl wird, bestimmt werden. w
Die für die erfindungsgemäßen Zwecke verwendbaren Chitosane können auch abhängig von der Viskosität ihrer Lösungen gewählt werden. Die Viskosität ihrer 2%igen Lösungen in 3%iger Essigsäure, gemessen bei 25°C nach 24 Stunden, kann von 3 bis 13OmPa · s -ii variieren.
Alle nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Verbindungen können aus ihrer wäßrigen Lösung durch Änderung des pH-Wertes und/oder durch Zugeben eines Lösungsmittels, wie Alkohol oder Aceton, ausgefällt oder durch andere Verfahren, wie Dialyse oder Leiten über ein lonenaustauscherharz, isoliert werden.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind in alkalischem Medium löslich. Sie fallen meist zwischen pH 4 und pH 6 aus. einige davon solubilisieren sich in einem Überschuß Säure.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen stellen PoIyampholyte dar, die besonders vorteilhafte sowohl filmbildende Eigenschaften als auch Sequestrierungsei- M genschaften für Schwermetallionen aufweisen.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen haben eine besonders ausgeprägte sequestrierende Wirkung für Schwermetallionen, wie Eisen- und Kupferionen, und dies bei besonders geringen Konzentrationen. Diese Ionen, die im allgemeinen aus den Wasserleitungsrohren stammen, sind in verschiedenen industriellen Bereichen besonders störend, da sie die Bildung von Niederschlägen hervorrufen und die Oxydationsreaktionen beschleunigen können. Daher ist auch ihre Entfernung besonders erwünscht.
Darüber hinaus bleiben die erfindungsgemäßen Verbindungen in Anwesenheit von Erdalkali-Ionen in Lösung, was sie sehr vorteilhaft von natürlichen Polymeren, wie den Alginaten, unterscheidet, die in wäßriger Lösung in Gegenwart dieser Ionen ausfallen.
Die Kombination dieser beiden Eigenschaften gestaltet den erfindungsgemäßen Verbindungen eine besonders interessante Anwendung als Sequestriermittel für Schwermetallionen in der Nahrungsmittel- der pharmazeutischen und der Textil-lndustrie. Ihre sequestrierende Eigenschaft in Gegenwart von Erdalkaliionen erlaubt auch ihre Verwendung in Detergent-Mitteln, wobei ihr ampholyter Charakter gestattet, sie sowohl mit kationischen, anionischen und auch nicht-ionischen Detergentien zu verwenden. Bei diesen Anwendungsarten haben sie, verglichen mit gebräuchlichen Sequestrierungsmitteln, wie Äthylendiamintetraessigsäure, den Vorteil, daß sie in deutlich geringeren Mengen verwendet werden können.
Die erfindungsgeniäßen Verbindungen haben darüber hinaus filmbildende Eigenschaften. Sie ergeben durch Eindampfen ihrer wäßrigen Lösung vollkommen transparente, relativ harte und nicht klebende, je nach den Verbindungen plastische oder spröde Filme, die mit der Umgebung Wasserdampf austauschen können ohne ihre Eigenschaften zu verlieren.
Diese Eigenschaft, verbunden mit der Eigenschaft, die die meisten erfindungsgemäßen Verbindungen aufweisen, aus ihren wäßrigen Lösungen bei pH-Werten zwischen 4 und 6, nämlich im pH-Bereich der Haut, auszufallen, ermöglicht eine sehr interessante Verwendung bei der Herstellung von kosmetischen oder pharmazeutischen Präparaten, die die Haut befeuchten oder ihr natürliche Bestandteile zuführen sollen.
Derartige kosmetische Mittel enthalten die erfindungsgemäßen Verbindungen in einer Menge von 0,1 bis 20 Gew.-% und vorzugsweise von 0,25 bis 10Gew.-%.
Diese kosmetischen Mittel können in Form von Creme, Lotion, oder Gel, aber auch in Form von ölen und Aerosolmitteln vorliegen.
Die neuen Chitosan-Derivate werden auch bei der Herstellung von Bademitteln und Deodorantien verwendet.
Die nachstehenden Beispiele 1 und 2 erläutern die Erfindung.
Beispiel 1
Herstellung des Kondensationsprodukts von Chitosan mit Maleinsäureanhydrid
(Verbindung 10)
Zu 20 g Chitosan mit einer Viskosität (gemessen an einer 2%igen Lösung in 3%iger Essigsäure nach 24 Stunden bei 25° C) von 3,5 mPa · s (96 Milliäquivalenten an Amingruppen). dispergiert in 200 ml Wasser, gibt man 8 ml konz. Chlorwasserstoffsäure, um die freien Aminfunktionen exakt zu neutralisieren, wobei man bis zur völligen Auflösung rührt. Gegebenenfalls kann man filtrieren, um die nicht gelösten Chitosanteilchen abzutrennen.
Dann gibt man bei gewöhnlicher Temperatur abwechselnd und in 4 gleichen Teilen einerseits 164 g (192 Milliäquivalente) einer Natriumbicarbonatlösung mit 1,16 Milliäquivalenten/g und andererseits 9,4 g (96 Millimol) Maleinsäureanhydrid in Pulverform zu. Die Zugabe jeder Teilmenge dauert 5 bis 10 Minuten, die Zeilabstände /wischen der Zugabe von 2 Teilmengen betragen 30 bis 45 Minuten.
Nach beendeter Reaktion mißt man den Gehalt an Säure, der sich mit 0,03 Milliäquivalenten/g ergibt, was einer Gesamtacidität von 12,5 Milliäquivalenten entspricht.
Die Menge an Base, die zugegeben wird, ist die stöchiometrische Menge, die notwendig ist, um auf einmal die zur Bildung des Chitosansalzes verwendete Chlorwasserstoffsäure und das gebildete Maieinsäuremonoamid zu neutralisieren.
Die Gesamtacidität entspricht daher der Hydrolysen-Nebenreaktion. Der Umsetzungsgrad dieser Nebenreaktion beträgt
12,5 χ 100
= 13%
und folglich beträgt der Kondensationsgrad von Maleinsäureanhydrid mit Chitosan 87%.
Man isoliert die hergestellte Verbindung in Form der Säure, indem man 190 ml 1 n-Chlorwasscrstoffsäurc zugibt. Man filtriert den Niederschlag ab, saugt ihn ab, wäscht ihn mit Wasser und dann mit Aceton und trocknet ihn.
Das vollkommen trockene Produkt kann gemahlen werden und liegt in Form eines sehr leicht getönten weißen Pulvers vor.
Nach der gleichen Arbeitsweise wurden weitere Verbindungen hergestellt. Die Ausgangsprodukte und die Reaktionsbedingungen sind in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben.
Tabelle I
Polymeres Reagens Konz. Kondensations-Reagens Molver Tempe Dauer Lösungsmittel Verbin
des hältnis ratur für Ausfällung dung Nr.
Poly C Stunden
meren
Chitosan 3,5 mPa-s 5% Maleinsäureanhydrid 1 20 3 bis 4 Wasser (UCI) 10
Chitosan j3 mPa · s 3,5% Maleinsäuieanhydrid 1 20 3 bis 4 Wasser (HCl) 20
Chitosan H7mPas 2% Maleinsäureanhydrid 1 20 3 bis 4 Wasser (HCI) 30
Chitosan 3,5 mPa-s 5% Itaconsäureanhydrid 1 20 3 bis 4 Alkohol 40
Chitosan 33 mPa · s 3,5% Itaconsäureanhydrid I 20 3 bis 4 - 50
Chitosan 117 mPa-s 2% Itaconsäureanhydrid 1 20 3 bis 4 Alkohol 60
Chitosan 3,5 mPa-s Bernsteinsäure 0,5 20 3 bis 4 - 70
anhydrid
Chitosan 3,5 mPa · s 4,5% Bernsteinsäure I 25 8 Wasser (HCI) 70 A
anhydrid
Chitosan 3i mPa ■ s 4,5% Bernsteinsäure 0,5 25 8 Wasser (HCI) 80
anhydrid
Chitosan 33 mPa ■ s 3,5% Bernsteinsäure 1 25 8 Wasser (HCI) 80 Λ
anhydrid
Chitosan 117mPas 2% Bernsteinsäure 1 20 3 bis 4 Alkohol 90
anhydrid
Chitosan 3,5 mPa-s 4,5% Citraconsäure- 1,2 25 8 - 100
anhydrid
Beispiel 2
Herstellung des Additionsprodukts
von Verbindung 10, hergestellt gemäß Beispiel 1,
mitGlykokoll
Man dispergiert 7 g der Verbindung 10, entsprechend 20 Milliäquivalenten, in 40 ml Wasser, dann gibt man 10 ml 2 η-Natronlauge zu, um sie zu neutralisieren und zu solubilisieren. Zu der so erhaltenen Lösung gibt man 1,5 g Glykokoll (20 Miiliäquivalente) gelöst in IO ml 2 n-Natronlauge.
Dann erhitzt man die Reaktionsmischung unter Stickstoffatmosphäre 1 Stunde auf 500C.
bo Die so erhaltene Verbindung ist in alkalischem und saurem Medium löslich. Sie kann in wäßriger Lösung gehalten oder durch Ausfällen, entweder in Form des Natriumsalzes durch Zugabe von Alkohol oder am isoelektrischen Punkt durch Zugabe von Chlorwasserstoffsäure, in wäßrigem oder wäßrigalkoholischem Medium isoliert werden.
Nach der gleichen Verfahrenweise wurden auch die in Tabelle Il aufgeführten Verbindungen hergestellt.
10 Konz. des 11 22 22 733 Temperatur Dauer 12 Verbin
1 10 Polymeren dung Nr.
I Tabelle Il 20 in% Additionsrcagens C Stunden Lösungsmittel Tür
|s Polymeres 20 12 Molver- 60 5 Ausfällung Il
w Reagens 20 10 hüllnis 25 70 Il A
I 2C 10 Älhiinnliimin 50 1 Äthanol 12
\ IO 20 4,5 Tryptophan 1,2 25 24 Äthanol 12 A
I 10 ! 20 7 (ilykokoll I 20 1 - 13
I |0 i 20 5 Glutathion*) I 25 72 Äthanol 13 A
I 10 j 40 10 Cystein 1,2 60 bis 90 .0 Äthanol 14
I io I 40 8 Penicillamin**) 1 50 bis 70 9 Äthanol 15
1 10 I 40 18 Methionin 1,1 55 bis 60 10 - 16
i 10 I 40 10 Methyltaurin 1 25 10 - 17
1 10 Glutaminsäure 1 Wasser (HCI)
I io 12 Asparaginsäure 1 25 24 Wasser (HCI) 18
i; io 4 I 80 bis 85 5 + Äthanol 19
I 10 Leucin 50 120 Äthanol 21
12 Tyrosin 1 20 24 - 22
10 Ammoniak 1 20 20 - 23
5 Methylamin 3 60 60 - 24
10 Dimethylamin 3 60 21 - 25
15 üiäthanolamin 1 80 36 - 26
10 Glykokoll 1 20 72 - 27
8 Asparaginsäure I 90 3 - 41
8 Cystein I 35 24 - 42
5 Äthylendiamin 1 60 20 Aceton 43
5 Sarcosin 0,14 50 5 Äthanol 44
I *) Zur Kondensation
ίρ ±*\ f\ ft ■ :n.. · _.		 Serin 10 von 2 Säureeinheiten des Glutathione. Äthanol
Cystein 1,5 -
neutralisiert man nur I 1
Bestimmung des Komplexbildungsvennögens der erfindungsgemäßen Chitosanderivate gegenüber
Eisen(III)-lonen
Es wird die Menge Chelatisierungsmittel ermittelt, die erforderlich ist, um die Ausfällung von Eisen(l 11)-Hydroxid in alkalischem Mileu während einer bestimmten Zeit zu verhindern. Getestet werden die Verbindungen Nr. 11, IZ. 13, 16, 12A, 70 und 44. Als Vergleichsverbindung wird Äthylendiamintetraessigsäure (EDTA) verwendet.
Man verwendet folgende Lösungen:
a) eine 2%igc Natriumcarbonatlösung,
b) eine Lösung von FeCIi - 6 H..O;
2,428 g in 100 ml, das entspricht 500 mg Fe' ·
c) Lösungen der Chelatisierungsmittel:
2000 ppm (0,2%).
Arbeitsweise
In ein 150-ml-Becherglas gibt man nacheinander die Lösung des Chelatisierungsmittels (die Menge wird entsprechend der gewünschten Endkonzentration variiert) und so viel Wasser, daß man 89 ml Lösung erhält; anschließend werden 1 ml der Eisen(III)-Lösung (was einer Endkonzentration von 50 ppm Fe1+ entspricht) und dann unter Rühren 10 ml der Natriumcarbonatlösung zugegeben, der End-pH beträgt 10,3 bis 10,7.
Man läßt bei Raumtemperatur stehen. Nach 16 Stunden und 40 Stunden stellt man anhand einer eventuellen Ausfällung von Fe(OH)1 fest, welche Menge Chelatisierungsmittel erforderlich ist, um diese Ausfällung zu verhindern.
In der folgenden Tabelle III sind in Kolonne 1 die getesteten Verbindungen, in Kolonne 2 die Zahl der Carboxylfunktionen, die diese Verbindungen aufweisen, und in den Kolonnen 3 und 4 die Mengen Chelatisierungsmittel in ppm angegeben, die erforderlich sind, um eine Ausfällung von Eisen(III)-Hydroxid zu verhindern.
Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Verbindungen in wesentlich niedrigerer Konzentration als Äthylendiamintetraessigsäure die Ausfällung des Eisens verhindern.
Tabelle III
Verbindung
7.Iihl der ppm Chclutisicrungsmittcl 7ur Verhin-
COOII-l'ink- dcrunp der AusHillung von le(OH)i lioncii
nach 16 Stunden nach 40Stunden
Vergleichsverbindung 4 200 < c < 300 3O0 <i<400
Äthylendiamintetraessigsäure
Verbindung Nr. II I 60 <c <100 6(Xc < 100
Verbindung Nr. 12 2 20 <c< 40 40<c< 60
Verbindung Nr. 13 2 60<r <100 100<c<200
Verbindung Nr. 16 3 60<r <100 100<c<200
Verbindung Nr. 12 A 3 40 <c < 60 60 <c<100
Verbindung Nr. 70 1 60 <t <100 50 < c < 100
Verbindung Nr. 44 2 40 <c< 60 60<r <100
Die nachfolgenden Verwendungsbeispiele 3-23 erläutern die Herstellung von kosmetischen Präparaten, die die erfindungsgemäßen Verbindungen enthalten.
Beispiel 3
Herstellung einer weich machenden Abschminkmilch
Diese Milch, die folgende Zusammensetzung in Gew.-% hat
Polyoxyäthylenstearat 3.0
Glycerinmonostearat (»Arlacel 165«) 3,0
Vaselinöl 36,2
selbstemulgierbares Purcellinöl 2,0
Lanolin 2,0
Carboxyvinylpolymere (»Carbopol 941«) 0,1
Triäthanolamin 0,13
Verbindung 70A 0,6
Rosenwasser 3,0
Konservierungsmittel
soviel wie erforderlich
Parfüm soviel wie erforderlich
entmineralisiertes Wasser,
soviel wie erforderlich,
wird folgendermaßen hergestellt:
Man schmilzt die Fettkörper (Polyoxyäthylenstearat, Glycerinmonostearat, Vaselineöl, Purcellinöl und Lanolin) und gibt diese Mischung zu einer Lösung von »Carbopol 941«, die man durch Auflösen des Carbopol in einer Teilmenge Wasser und anschließendes Neutralisieren mit dem Triäthanolamin erhalten hat. und bildet dann die Emulsion, indem man gut rührt.
Man dispergiert die Verbindung 70 A sorgfältig im Rest des Wassers und neutralisiert mit Triäthanolamin, dann gibt man das Rosenwasser zu, in dem man das Konservierungsmittel gelöst hat
Schließlich verdünnt man die vorstehende Emulsion mit der Lösung der Verbindung 70 A und parfümiert das Ganze.
Trägt man diese Milch auf die Haut auf, so gibt sie ein Gefühl von Frische und Weichheit.
Beispiel 4
Nach dem gleichen Verfahren wie für die Milch gemäß Beispiel 3 stellt man eine feuchtigkeitsspendende und schützende Schminkgrundlage her. die folgende Zusammensetzung in Gew.-% hat:
Stearinsäure 2,0
20,0 2,0 1,0 0.3 0,3 0,3 1.0 0,3
(Perhydrosqualen) CinHh;
Glycerinmonostearat (»Arlacel 165«)
Triäthanolamin
J" Methyl-p-hydroxybenzoat
Carboxy vinyl- Polymere (»Carbopol 941«) Triäthanolamin
Verbindung 70 A
Parfüm
ä' entmineralisiertes Wasser
soviel wie erforderlich
Diese Grundlage ist leicht verteilbar und gewährleistet einen guten Hautschutz.
40
Beispiel 5
Nach dem Herstellungsverfahren für die Milch gemäß Beispiel 3 stellt man eine weich machende Creme für die Beine her, die zuvor enthaart wurden, die folgende Zusammensetzung in Gew.-°/b hat:
55
M)
b5
Festtsäureester (Purcellinöl) 2,0
Vaselinöl 7,0
Isopropylmyristat 1.5
Hexamethyl-2,6,10,15.19.23-tetracosan
(Perhydrosqualen) C3oHt>:> 3.5
»Amercho! L 101«
(Extrakt von Lanolinalkoholen) 0,3
Stearinsäure 1.4
Glycerinmonostearat 2,0
H exadecylalkohol 1,0
reiner Cetylalkohol 0.2
Konservierungsmittel 03
Carboxyvinylpolymere (»Carbopol 941«) 0,25
Triäthanolamin 0,25
Parfüm, soviel wie erforderlich
Triäthanolamin 0,7
Verbindung 10 2^
entmineralisiertes Wasser
soviel wie erforderlich für 100%
Trägt man diese Creme auf die Haut auf, so verleiht sie ein Gefühl der Weichheit.
Beispiel S
Nach der Herstelluntimethode für die Milch gemäß Beispiel 3 stellt man eine Handcreme her, die folgende Zusammensetzung in Gew.-°/o hat:
Paraffinöl 20,0
Stearinsäure 6,0
Triäthanolamin 3,0
Glyccrinmonostearat 2,0
Soja-Lecithin 1.0
Verbindung IO 3,0
Parfüm soviel wie erforderlich
Konservierungsmittel.
soviel wie erforderlich
Wasser soviel wie erforderlich für 100°/t
Diese Creme dringt sehr gut ein und verleiht der Haut einige Minuten nach dem Auftragen eine schöne Weichheit.
Beispiel 7
Herstellung eines After-Shave Gels
Dieses Gel, das folgende Zusammensetzung in Gew.-% hat:
Verbindung 80 0,25
Carbopol 934 0,25
Triäthanolamin 0,375
Propylenglycol 5,0
Konservierungsmittel
soviel wie erforderlich
Parfüm soviel wie erforderlich
Wasser soviel wie erforderlich
wird wie folgt hergestellt:
Man mischt eine Lösung von Verbindung 80, die man durch Dispergieren dieser Verbindung in einem Teil Wasser und anschließendes Neutralisieren durch Triäthanolamin erhalten hat, und das mit Triäthanolamin neutralisierte »Carbopol 934« in Propylenglycol. Dann gibt man das in Wasser gelöste Konservierungsmittel zu und parfümiert.
Trägt man dieses Gel auf die Haut auf, so verleiht es ein Gefühl der Frische.
Beispiel 8
Herstellung einer Creme für den Körper mit folgender Zusammensetzung in Gew.-%:
einen Teil des Wassers, Triäthanolamin und di Propylenglycol enthält. Daan emulgiert man 10 Minute lang.
Dann verdünnt man die so erhaltene Creme mit ein« Lösung der durch Triäthanolamin neutralisierte Verbindung 10 in 30 ml cntmineralisiertem Wasser un kühlt schließlich auf 25°C ab.
Diese Creme verteilt sich sehr leicht und verleiht de Haut ein Gefühl der Weichheit
Beispiel 9
Herstellung einer Feuchtigkeitslotion
Diese Lotion folgender Zusammensetzung i Gew.-%
Hamameliswasser 50,0
Verbindung 80 1,0
Aminomethylpropanol 0,3
Konservierungsmittel
soviel wie erforderlich
Parfüm soviel wie < "forderlich
Wasser soviel wie erforderlich
wird wie folgt hergestellt:
Man löst das Konservierungsmittel in Wasser. Mar dispergiert die Verbindung 80 in einem Teil de: Wassers. Dann löst man das Aminomethylpropanol ir dem verbleibenden Wasser. Man mischt die dre Lösungen und neutralisiert mit Aminomethylpropanol Dann gibt man das Hamameliswasser zu und parfümiert
Trägt man diese Lotion auf die Haut auf, so verleihi sie ein Gefühl der Frische.
Beispiel 10 Herstellung einer schützenden Schönheitscreme
Vaselinöl 9,5
Oleinalkohol 1,0
Glycerinmonostearat 1.0
Stearinsäure 1,0
Carboxyvinyl-Polymere (»Carbopol 941«) 0,15
Triäthanolamin 0,65
Propylenglycol 2,0
Konservierungsmittel 0,3
Verbindung 10 0,4
entmineralisiertes Wasser
soviel wie erforderlich für 100%
Man arbeitet wie folgt:
Man mischt die Fettkörper und das Konservierungsmittel und gießt diese Phase in das Carbopolgel. das
Zusammensetzung in Gew.-°/o 15,0
Paraffinöl 5,0
Stearinsäure 2,5
Triäthanolamin 3,0
Cetylalkohol 2,0
Verbindung 10
Parfüm soviel wie erforderlich
Konservierungsmittel
soviel wie erforderlich
Wasser soviel wie erforderlich für
100%
Beispiel 11
Man stellt ein parfümiertes Badeöl her, das folgende bo Zusammensetzung in Gew.-% hat:
Propylenglycol
Isopropylmyristat
Verbindung 70 A
Parfüm, soviel wie erforderlich
Konservierungsmittel
soviel wie erforderlich
Wasser soviel wie erforderlich für
8,0
1,0
10,2
100% 030 120/83
Man löst die Verbindung 7OA in Wasser nachdem man mit Aminomethylpropanol neutralisiert hat und gibt dann die anderen Bestandteile zu.
Beispiel 12
Man stellt eine Badecreme folgender Zusammensetzung in Gew.-% her:
Paraffinöl
Cetylstearylalkohol
Sorbitanmonostearat
polyoxyäthylenisiertes
Soroitanmonolaurat
Verbindung 70 A
Parfüm, soviel wie erforderlich
Konservierungsmittel
soviel wie erforderlich
Wasser soviel wie erforderlich für
40,0 3,0 3,0
4,0 4,0
100%
Die neuen Chitosanderivate können auch in filmbildende Produkte, wie Präparate zur Färbung der Haut, in deodorierende Produkte und in Fleckschutzmittel aufgenommen werden.
Beispielsweise kann man anführen:
Beispiel 13
Man stellt ein filmbildendes Produkt mit folgender Zusammensetzung in Gew.-% her:
Verbindung 70 A 3
Triäthanolamin soviel wie erforderlich für pH 7 oder basische Aminosäuren Propylenglycol 6
Titandioxyd 8
Pigmente soviel wie erforderlich Carboxymethylcystein 1
Hexachlorophen 0,1
ρ- Hydroxybenzoesäurepropylester 0,3
steriles, entmineralisiertes Wasser soviel wie erforderlich für 100%
Dieses Produkt wird in der Hautpflege verwendet.
Beispiel 14
Herstellung von Deodorants für die Intimpflege in Form von Aerosolschaum
Beispiel 15 Schützende Lotion
Man stellt ein Mittel mit folgender Zusammensetzung in Gew.-% her:
Verbindung 70 A 0,5
Triäthanolamin, soviel wie erforderlich für ph 7 oder basische Aminosäuren
Propylenglycol 30
steriles Wasser
soviel wie erforderlich für 100
Beispiel 16
Nach der gleichen Arbeitsweise wie für die Milch gemäß Beispiel 3 stellt man eine schützende Tagescreme folgender Zusammensetzung in Gew.-% her:
Stearinsäure 2,00
Perhydrosqualen
(Handelsbezeichnung »COSBIOL«) 20,00
Glycerinmonostearai 2,00
Triäthanolamin 1,00
Konservierungsmittel 0,30
»Carbopol941« 0,30
Verbindung 11 A 1,00
Parfüm 0,30
entmineralisiertes Wasser
soviel wie erforderlich für 100
Diese Creme gewährleistet einen guten Schutz der Haut.
Beispiel 17
Man stellt eine After-Shave Flüssigkeit her mit folgender Zusammensetzung in Gew.-%
Verbindung 44
»Carbopol 934«
Triethanolamin
Propylenglycol
Konservierungsmittel
soviel wie erforderlich
Parfüm soviel wie erforderlich
Farbstoff soviel wie erforderlich steriles entmineralisiertes Wasser soviel wie erforderlich für
Verbindung 10 3
Triäthanolamin oder oasische v,
Aminosäuren soviel wie erforderlich für pH 7
Laurylsulfat 30
Lanolin 2
hypoallergenes Parfüm
soviel wie erforderlich
steriles Wasser
soviel wie erforderlich für 100
Zur Herstellung dieses Aerosolpräparats werden verwendet
obenstehende flüssige Mischung Treibgas,
F 1 !4/K 12 in einer Menge 50/50
90 10 0,50 0,25 0,25 5,00
100
Man arbeitet wie folgt:
Man mischt eine Lösung der Verbindung 44, die durch Dispergieren dieser Verbindung in einem Teil des Wassers und anschließendes Neutralisieren mit Triäthanolamin in Propylenglycol erhalten worden ist. Dann gibt man das in Wasser gelöste Konservierungsmittel und anschließend das Parfüm zu.
Trägt man dieses Gel auf die Haut auf, so verleiht es ein Gefühl der Frische.
Beispiel 18
Man stellt eine schützende Creme folgender Zusammensetzung in Gew.-% her:
Paraffinöl
Stearinsäure
Triäthanolamin
Cetylalkohol
Verbindung 18
Parfüm soviel wie erforderlich
Konservierungsmittel
soviel wie erforderlich
Wasser soviel wie erforderlich für
15,0 5,0 2,5 3,0 2,0
100
Beispiel 19
Man stellt ein Badeprodukt folgender Zusammensetzung in Gew.-%
Propylenglycol 8,0
Isopropylmyristat 1,0
Verbindung 13, neutralisiert mit Aminomethylpropanol 10,2
Parfüm soviel wie erforderlich
Konservierungsmittel
soviel wie erforderlich
Wasser soviel wie erforderlich für 100
nach folgendem Verfahren her:
Man löst die Verbindung 13 in Wasser nach Neutralisierung mit Aminomethylpropanol und gibt dann die anderen Bestandteile der Formulierung zu.
Beispiel 20
Herstellung einer Badecreme folgender Zusammensetzung in Gew.-%
Glycerinmonostearat 4,00
Perhydrosqualen
(Handelsbezeichnung »COSB1OL«) 9,00
Vaselinöl 32,00
ί Stearinsäure 2,00
Verbindung 70 A 5,00
Parfüm 0,30
Konservierungsmittel 0300
Triäthanoiamin 0,10
ίο entmineralisiertes Wasser
soviel wie erforderlich für 100
Paraffinöl 40,00
Mischung von Fettalkoholen mit 16 bis 18 Kohlenstoffatomen
(»LanetteO«) 3,00
Sorbitanmonostearat(»Arlacel 60«) 3,00
Sorbitanmonolaurat (»Tween 20«) 4,00
Verbindung 42 4,00
Parfüm soviel wie erforderlich
Konservierungsmittel
soviel wie erforderlich
Wasser soviel wie erforderlich für 100
Beispiel 22
Man stellt eine regenerierende Lotion her, die folgende Zusammensetzung in Gew.-% hat:
Verbindung 12 A 2,00
Rosenwasser 50,00
Konservierungsmittel
soviel wie erforderlich
Farbstoff sovitl wie erforderlich
Parfüm soviel wie erforderlich
2' steriles entmineralisiertes
Wasser soviel wie erforderlich für 100
Man arbeitet wie folgt:
in Man löst das Konservierungsmittel in Wasser, dann die Verbindung 12 A. Dann gibt man das Rosenwasser und das Parfüm zu. Dann filtriert und coloriert man.
Man arbeitet wie folgt:
Man schmilzt die Fettkörper bei 75°C. Man solubilisiert die Verbindung 42 in Wasser mit dem Konservierungsmittel, dann, erhitzt man auf 75°C. Man mischt die Lösungen unter Rühren. Nach Abkühlen nimmt man das Parfüm auf.
Beispiel 21
Nach dem gleichen Verfahren wie für die Milch 4ri gemäß Beispiel 3 stellt man eine regenerierende Nachtcreme folgender Zusammensetzung in Gew.-% her:
polyoxyät hy Ionisierter (10 Mol
Cetyläther(»BRIJ56«)
polyoxyäthylenisierter(10 Mol)
Stearyläther(»BRIJ 76«)
2,00 2,00
Beispiel 23
Nach dem gleichen Verfahren wie für die Milch gemäß Beispiel 3 stellt man eine Schminkgrundlage folgender Zusammensetzung in Gew.-% her:
Stearinsäure Vaselinöl
Glycerinmonostearat
Hexadecylalkohol
Cetylalkohol
Triäthanoiamin
Konservierungsmittel
»Carbopol941«
Verbindung 16
Parfüm
entmineralisiertes Wasser
soviel wie erforderlich
2,00 20,00 2,00 0,50 0,50 1,30 0,30 0,30 1,00 0,30

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Makromolekulare, von Chitosan abgeleitete Verbindungen, aufgebaut aus 5—30Mol-% Einheiten der allgemeinen Formel
CH2OH
O- (A),
H NH
COCH3
5 — 40 Mol-% Einheiten der allgemeinen Formel CH1OH
Methylgruppe bedeutet, Rz, R3 und Ra, die gleich oder verschieden sein können, jeweils ein Wasserstoffatom, eine Methyl-, Hydroxy-, Acetoxy- oder Aminogruppe, eine Monoalkylamino- oder eine Dialkylaminogruppe, deren Alkylreste gegebenenfalls durch ein oder mehrere Stickstoffatome unterbrochen und/oder gegebenenfalls mit einei oder mehreren Amino-, Hydroxy-, Mercapto-, Carboxyl-, Alkylmercapto- oder Sulfonsäuregruppen substituiert sind, eine Alkylmercaptogruppe, deren Alkylgruppe eine Aminogruppe trägt, oder auch einen Rest eines Oligopeptids oder eines Hydrolyseproduktes eines Proteins bedeuten, wobei mindestens einer der Reste R2, Rj und R4 ein Wasserstoffatom bedeutet und die Reste R2 und R3 auch zusammen einen Methylenrest bilden können, sowie die von diesen Verbindungen mit Basen oder Säuren gebildeten Salze.
2. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Chitosan, das aus 70 bis 95% Einheiten B und 5 bis 30% Einheiten A besteht, mit einem gesättigten oder ungesättigten Dicarbonsäureanhydrid der allgemeinen Formeln
R1-C =
=cn
-0—
(B) CO
CO
H NH2
30 - 90 Mol-% Einheiten der allgemeinen Formel CH2OH Ri-C-
CO
\
CH
I co
oder
-O—
(C) O O
4r> CH1 CO
CH2
CO
in statistischer Verteilung, wobei R in der Formel C für
C=CH-
C-CH-
55
bO
CH, O CH2
steht und wobei Ri cm Wasserstoffatom oder eine worin Ri die in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen besitzt und R'_>, R'i und R'4, die gleich oder verschieden sein können, ein Wasserstoffatom oder einen Methyl-, Hydroxy- oder Acetoxyrest bedeuten, wobei mindestens einer dieser Reste ein Wasserstoffatom ist und die Reste R'.. und R'i außerdem zusammen einen Methylenrest bilden können, acylieri und anschließend, falls man ein ungesättigtes Anhydrid verwendet hat, gegebenenfalls das erhaltene Produkt einer Additionsreaktion mit Ammoniak oder mit einer Verbindung mit primärer oder sekundärer Aminogruppe unterwirft.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Acylierung in der Weise durchführt, daß man zu einer 1- bis 20gew.-%igen wäßrigen Lösung eines Chitosansalzes bei 10 bis 500C, vorzugsweise 15 bis 3O0C, abwechselnd und in Teilmengen, einerseits eine Base in wäßriger verdünnter Lösung und andererseits das Dicarbonsäureanhydrid in Pulverform oder in Lösung in einem inerten Lösungsmittel gibt.
4. Verfahren-nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Acylierung mit einem ungesättigten Anhydrid 1 bis 2 MoI Anhydrid pro Äquivalent des im Chitosanmolekül vorliegenden Amins verwendet
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß man bei Acylierung mit einem gesättigten Anhydrid 0,3 bis 2 Mol Anhydrid pro Äquivalent in dem Chitosanmolekül enthaltenem Amin verwendet.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Durchführung der Additionsreaktion 0,1 bis 10 Mol Amin pro Mol ungesättigte Einheiten, die in dem Chitosanmolekül nach der Acylierung mit dem ungesättigten Anhydrid vorhanden sind, verwendet und die Reaktionsmischung unter Stickstoffatomosphäre mehrere Stunden bei einer Temperatur zwischen 200C und 60° C, vorzugsweise 4 Stunden bei 50° C, hält.
7. Verwendung der Verbindungen nach Anspruch 1 zur Sequestrierung von Schwermetallionen in wäßriger Lösung.
8. Verwendung der Verbindungen gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von Filmen, die mit dem sie umgebenden Medium Wasserdampf austauschen können.
9. Verwendung nach Anspruch 8 zur Herstellung von kosmetischen oder pharmazeutischen Präparaten, die dazu bestimmt sind, der Haut Feuchtigkeit oder natürliche Bestandteile zuzuführen.
Additions-Reaktionen mit Aminsalzen vorzunehmen.
Es wurde nun ein Vsrfahren gefunden, mit dem man mit Chitosan Acylierungsreaktionen durchführen kann, die zu besonders interessanten Produkten führen. Die erfindungsgemäßen neuen Chitosanderivate sind Polymere, die aus Monomereneinheiten der Formeln
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