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Zur Selenmangeltherapie geeignete Selen-Derivate und deren Zubereitungen.
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Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Selenmangelerscheinungen in
lebenden Organismen wie Menschen, Tieren, Pflanzen und Bekterien. Insbesondere bezieht
sie ich auf die Behebung solcher Mangelerscheinungen durch Zufuhr bestimmter Selenverbindungen,
welche die notwendige physiologische Aktivität besitzen, gleichzeitig aber relativ
ungiftig sind.
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Es ist bekannt, daß eine Anzahl von Elementen für normales Wachstum
und Entwicklung von lebenden Organismen notwendig ist, wobei von diese Elementen
aber lediglich Spuren benötigt werden. ür viele Schwermetalle, wie z. B. Kupfer,
Zink, Cobalt, Mangan und viele andere ist schon seit langer Zelt bekannt, daß sie
benötigt werden. Für andere Elemente ist erst in den letzten Jahren erkannt worden,
daß sie in Spuren essentiell sind. Ein solches Element ist fielen, und obwohi es
in höheren Konzentrationen toxisch ist, ist ganz allgemein eine bestimmte Minimalmenge
für das gute Wachstum und die Entwicklung von lebenden Organismen notwendig. Wie
nicht anders zu erwarten, variieren die Mangelsymptome von Spezies zu spezies. ei
vielen Warmblütern (Mensch und Tier) äußert sich ein Selenmagel durch Symptome wie
lebernekrosen, Muskeldystrophie, Myodegeneratio cordis, exudative Diathose etc.
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Leider ist es nicht möglich, einfach durch Verabreichen einer üblichen
einfachen Selenverbindung an Organismen das Problem der Selenmangelerscheinungen
zu beheben.
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Für einen bestimmten Organismus besteht im allgemeinen eine gro3e
Spanne hinsichtlich der wirksamen Kunzentration einer bestimmten Verbindung. Dies
hat zur Folge, daß viele Selenverbindungen in der Praxis nicht zur Behebung; von
Selenmangelerscheinungen benutzt werden können, weil es notwendig ist, einen Sicherheitsfaktor
in der Behandlung zu beachten. Es ist nämlich unter Bedingungen der Praxis unmöglich,
die gesamte verabreichte. Selenmenge exakt zu messen. Wenn z. B. die Mangelerscheinung
durch Zugabe einer Selenverbindung zum Tierfutter
behoben werden
soll, können die Freßgewonheiten der Einzeltiere so stark differieren, daß keine
befriedigende Kontrolle der Gesamtselenaufnahme eines Einzeltieres mög lich ist.
Die gleiche Situation ergibt sich, wenn der zu behandelnde Organismus eine Pflanze
ist und das Selen als Bestandteil eines Düngemittels verabreicht wird, das dafür
benutzt wird, das Selen der Pflanze zuzuführen, insbesondere, wenn die Möglichkeit
besteht, daß dieses Lüngemittel von Tieren aufgenommen werden kann. Der Selenbedarf
von I1irroorganissen, insbesondere sclchen, die in den Fermentationsindustrien eingesetzt
werden, ist oft schwer befriedigend zu decken.
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Aus diesen Gründen ist es sefir erwünscht, Selenverbindungen zur Verfügung
zu haben, welche Selenmengelerscheinungen in einem relativ niedrigen Konzentrationsbereich
korriegieren können, aber welche gleichzeitig nur in sehr viel höheren Konzentrationsbereichen
toxische symptome auslösen.
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Zur Erläuterung soll hier festgestellt werden, daß in vielen Fällen,
in denen ein Organismus die umotone eines Selenmangels zeigt, die Ursache nicht
in einer Fehlen des Selens in Jeglicher Form im Nahrungsangebot des Organismus liegen
nuß, sondern ebenso auch in einer störung der ibsorption oder in einer Stoffwechsel
störung liegen kann, aufgrund derer das Seien in der speziellen, dem Organismus
zur Verfügung stehenden, F or.n nicht hinreichend ausgewertet werden kann. Dementsprechend
wird in der vorliegenden Anmeldung und den Ansprüchen der Ausdruck "Selermangel"
so verstanden, daß er neben einem unzureichenden belenangebot auch die Fälle einschließt,
in denen die Absorption oder Verwertbarkeit gestört ist. Aufgrund der ausgezeichneten
Verwertbarkeit der zum Bereich der Erfindung gehörenden speziellen Verbindungen
sind diese im besonderen Naße auch für die Therapie solcher Fälle von Selenmangel
geeignet.
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Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend, verschiedene Selenverbindungen
mit großer Wirksamkeit bei der Therapie von Selenmangelerscheinungen in lebenden
Organismen zur Verfügung zu stellen, die gleichzeitig eine geringe Toxizität aufweisen.
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Weiterhin gehört es zim Gegenstand der Erifindung, Mittel zu schaffen,
lebenden Organismen solche Nährstoffe zuzufügen, welche ohne toxisches Risiko Selenmangelerscheinungen
beheben.
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ist anderen Worten heißt das, daß aufgrund der vorliegenden f indung,
die noch näher dargestellt werden wird, Selen an Organismen mit Selenmangel in der
Form einer organischen Selenverbindung, die aus den in der folgenden Tabelle 1 zusammengestellten
Verbindungen ausgewnhlt ist, verabreicht werden kann. Die erfindungsgemäße VerbIndung
kann den Organismen auf einer Anzahl von verschiedenen Wegen zugefügt werden, wobei
die jeweils zweckmäßigere von der Art des Organismus abhängt. Im allgemeinen kann
die ausgewählte Verbindung oder ein Gemisch von menreren dieser Verbindungen dem
Futter bzw. Nährmedium für den Organismus zugefügt werden, z. B. dem flüssigen Medium,
in dem der betreffende Mikroorganismus gezüchtet wird oder dem flüssigen oder festen
Nährmedium, das Pflanzen verabreicht wird, wie z.B. als Zusatzstoff zu einem Düngemittel
oder zur Gießwasser. Handelt es sich bei dem Organismus um ein Tier, so wird die
ausgewählte oelenverbindung beispielsweise mit dem Futter verabreicht. Die betreffende
Selenverbindung oder Mischungen davon können gewünschtenfalls in einigen fällen
(insbesondere bei Menschen) dem Organismus auch direkt zugeführt werden, beispielsweise
durch Injektion oder in Form einer oral zu verabreichenden Tablette, Lösung oder
dergl.
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Tabelle 1 Name LD50 ED 50 Therapeu Index Seleno-bis-(acetyl-L-asparagin)
2048 10 205 Seleno-bis-(acetyl-=-alanin) 1024 6,1 170 Seleno-bis-(acetyl-L-glutamisäure)
1024 7,5 136 Seleno-bis-(acetylglycin) 512/1024 7,5 78-136 Seleno-bis-(acetyl-L-isoleucin)
800 7,3 110 Seleno-bis-(acetyl-X-threonin) 1024 9,8 105 Seleno-bis-(acetyl-L-valin)
512 5,4 95 Seleno-bis-(acetyl-L-phenylalanin) 512 6,1 84 Seleno-bis-(acetyl-L-leucin)
600 9,7 62 Seleno-bis-(acetyl-L-trypthophan) 256/512 8,2 31-62
Name
LD50 ED50 Therapeutischer Index Seleno-bis-(acetyl-L-tyrosin) 256 11,7 22 Seleno-bis-(propionyl-L-valin)
512/1024 5 102-204 Seleno-bis(valeryl-L-valin) 256/512 6 44- 88 3-propionamido-seleno-propionsäure
350 5,5 100,0 2,2'-Seleno-bis-acetamid 2240 45 50,5 4,4'-Seleno-bis-n-butyramid
96 7,92 12,0 4-Carboxy-butan-selenige Säure Hydronitrat 17,9 1,20 14,8 3-Chlorbenz-l-selenige
saure 40,0 1,2 3D,3 Di-(2-chlorbenzyl)-monoselenid 13,1 0,74 17,7 Di-(4-chlorbenzyl)-monoselenid
17,0 1,07 17,0 Di-(4-chlorbenzyl)-diselenid 3R,0 1,1 32,0 2-Benzylseleno-propionsäure
32-128 2,4 13,3 4-Benzyl-seleno-(2,2'-dimethyl)-buttersaure 32-128 9,4 5,4-13,6
5-(4-Nitrobenzyl-seleno)-valeriansäure 46 3,0 15 3-(4-Brombenzyl-seleno)-isobuttersäure
45 2,0 22,5 5-(4-Brombenzyl-seleno)-3-methylvaleriansäure 16- 32 2,0 8-16 8-(4-Brombenzyl-seleno)-caprylsäure
32 2,1 15,2 2-(1-Naphthylmethylseleno)-propionsäure 64-128 6 11-22 2-(2-Naphthylmethylseleno)-n-buttersäure
64-128 10 6,4-12,8 3-Indolyläthylseleno-essigsäure .64-128 9 7,1-14,2 In der Tabelle
1 werden die Resultate von Fütterungsversuchen an Ratten wiedergegeben, welche entsprechend
Proc.Soc.Exp.Biol.
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Med.80, 319 (1952) durchgeführt wurden. Die Grunddiät war frei von
biologisch aktivem Selen und die verschiedenen in Tabelle 1 aufgeführten Selenverbindungen
wurden im hinblick auf ihre Wirksamkeit bei der Behebung der Symptome des Selenmangels
geprüft, welche in diesen Fall in Form von Lebernekrosen auftraten. Dazu wurden
die Testsubstanzen in die Diät in der Größenordnung von Mikrogramm Selengehalt/100
g Diät eingearbeitet.
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Die mit "ED50" überschriebene Spalte der Tabelle 1 zeigt die Dosis
der betreffenden Verbindung in Mikrogramm Selengehalt/100 g Diät, welche 50 % Schutz
gegen Lebernkrosen bewirkte. Nähere Angaben für die Durchführung von Experimenten
dieses allgemeinen Typs sind der arbeit Schwarz und Foltz "Faktor 3 Activity of
selenium compounds", Journal of Biological Chemistry, 233, 245 (1958), zu entnehmen.
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Die mit "LD" überschriebene Spalte der Tabelle 1 zeigt die Menge Selen
in Milligramm pro kg Körpergewicht in Form der betreffenden Verbindung, welche bei
intraperitonealer Injektion für 50 % der Ratten tödlich ist. In einigen fällen war
die Toxizität so niedrig, daß die toxischen Dosen nicht intraperitoneal inliziert
werden konnten. In diesen Fällen eine Minimumzahl angegeben.
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Die mit "therapeutischer Index" überschriebene Spalte der Tabelle
1 gibt die Werte an, die durch Dividieren des LD50-Wertes durch den ED50-Wert erhalten
wurden. Betrachtet man die Tabelle 1, so ergibt sich zunächst, daß ein beträchtlicher
Bereich für den ED50-Wert besteht, der von etwas weniger als 1 bis zu Werten von
mehr als Hundert reicht, jedoch ist ein beträchtlicher Bereich ebenso für die LD50-Werte
erkennbar und fiir alle Verbindungen der Tabelle 1, deren Verwendung einen Teil
den vorliegenden Erfindung darstellt, ist der Bruch der beiden Wwerte, d. h. der
therapeutische Index relatIv hoch und tatsächlich nicht weniger als etwa 10, im
Gegenteil sogar in einigen Fällen höher als 100. Beispielsweise wird von der ersten
der in Tabelle 1 aufgeführten Verbindungen nur eine Menge von 10 Mikrogramm (bezogen
auf den Selengehalt) auf 100 g Futter benötigt, um 50 /o Schutz gegcn Lebernekrosen
zu erreichen, jedoch muß man unter den Bedingungen des Experimentes 2048 Milligram
injizieren, bevor 50 ,0 der Tiere sterben. Der "therapeutische Index" ist daher
205. Die. stellt einen sehr großer "Sicherheitsfaktor" dar, insbesondere in Anbetracht
des Umstandes, daß der ED50-Wert in Mikrogramm-Mengen bestimmt wurde, während der
LD50-Wert mit Milligram-Mengen ermittelt wurde.
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Alle in Tabelle 1 aufgeführten Verbindungen sind dadurch ausgezeichnet,
daß sie einen hohen therapeutischen Index zeiten; daß dieser therapeutische Index
nicht generell für bestimmte ,elenverbindungen auftritt, ergibt sie aus der folgenden
Tabelle 2, in der einige Verbindungen, die auch in Tabelle 1 aufgeführt sind, mit
einigen chemisch eng verwandten Verbindungen vergleichen werden.
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Beispielsweise beträgt der LD50-Wert für das aufgeführte Buttersäure
analogen 181, was beträchtlicn er ist als der Wert 71 für die Valeriansäureverbindung.
Jedoch ist der ED50-Wert ca. 19-fach höher, so daß der therapeutische Index nur
3,6 beträgt statt des für die Valeriansäureverbindung zutreffenden Wertes 26,3.
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Eine ähnliche Situation trifft auch für die vier folgenden in Tabelle
2 aufgeführten Verbindungen zu, welche eine homologe serie von Verbindungen darstellt.
Die Acetamid- und Butyramidderivate, die ebenso in Tabelle 1 aufgeführt sind, Haben
hohe therapeutische Indices, während die Propion- und Valeramid-Verbindungen recht
niedrige therapeutische Inaices naben und nicht in Tabelle 1 aufgeführt sind.
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Tabelle 2 Name LD50 ED50 Therapeu Index Seleno-bis-n-valeriansaure
71 2,7 26,3 Seleno-bis-n-buttersaure 181 50,8 3,6 2,2'-Seleno-bis-acetamid 2240
401 50,5 3,3-Seleno-bis-n-propionamid 9 4,3 2,25 4,4'-Seleno-bis-n-butyranid 96
7,92 12,0 5,5'-Seleno-bis-n-valeramid 12 1,95 6,0 Zwar zeigt Tabelle 1 den ert der
Erfindung bei Anwendung an ratten jedoch spielt Selen generell eine fundamentale
Rolle in lebenden Organismen. Daher sind die Verbindungen der Tabelle 1 generell
an lebenden Organismen anwendbar. In diesem Zusammenhang sei noch einmal darauf
hingewiesen, daß belen ein essentieller aktor für
die Entwicklung
und das Sberleben der verschiedensten Spezies darstellt, wie z. B. Fische, Geflügel,
Magetiere und Wiederkäuer.
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Kürzlich wurde gezeigt, daß Selen für die Aktivität des Enzyms Glutathlonperoxidase
essentiell ist, welc'n s weit verbreitet und wahrscheinlich allgemein im Tierreich,
aber auch im Menschen vorkonnt.
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Wie sich aus Tabelle 1 ergibt, zeigen die von Aminosäuren abgeleiteten
Verbindungen, d. h. die aus Seleno-bis-(acetyl-L-asparagin), Seleno-bis-(acetyl-L-alanin),
Seleno-bis-(acetyl-L-glutaminsäure), Seleno-bis-(acetylglycin), Seleno-bis-(acetyl-L-thereonin),
Seleno-bis-(acetyl-L-valin), Seleno-bis-(acetyl-L-phenylalanin), Seleno-bis-(acetyl-L-leucin),
Seleno-bis-(acetyl-L-tryptophan), Seleno-bis-(acetyl-L-tyrosin), Seleno-bis-(acetyl-L-valin)
und beleno-bis-(valeryl-L-valin) bestehende Gruppe von Verbindungen einen besonders
günstigen- therapeutischen index. I)iese Gruppe von Verbindungen wird daher bevorzugt.
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Die Verabreichung der erfindungsgemäßen Selenverbindungen der Tabelle
1 an lebende Organismen hängt von den Einzelumständen und dem Typ des Organismus
ab, wie bereits kurz erwähnt wurde. Z.B.
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ist es im allgemeinen, wenn die Verabreichung an ein Tier erfolgen
soll, ein zweckmäßiges Vorgehen, die Verbindung dem Futter zuzumischen. Die benötigte
Menge variiert von spezies zu spezies und hängt in übrigen in gewissem Ausmaße z.
B. davon ab,welche Menge Selen den Tier bereits zur Verfügung steht, sowie von einen
Unvermögen oder Erschwernis der Selenverwertung durch das Tier. Die allgemeine Größenordnung
der Ni-gen, die angewendet werden müssen, kann jedoch aus Tabelle 1 entnommen werden,
da sich daraus ergibt, daß Quantitäten in der Größenordnung von Mikrogramm/100 g
Futter üblich sind. Natürlich wird der in der Tier-und Pflanzenernährung Erfahrene
verstehen, daß die Dosis den entsprechenden Umstanden angepaßt werden muß, genauso
wie der erfahrene Veterinär bei der Verabreichung einer beliebigen Therapie an ein
entsprechendes Tier alle maßgeblichen Faktoren In Betracht zieht und die zu verabreichende
Menge des Therapeutikums entsprechend diesen Faktoren festlegt.
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In einigen Fällen, beispielsweise wenn ein einen Selenmangel zeigender
menschlicher oder tierischer Patient therapeutisch behandelt werden soll, ist es
angezeigt, die ausgewählte Verbindung oder das Gemisch von Verbindungen der Tabelle
1 in dosierten Zubereitungsformen zu verabreichen. Zu diesem Zweck wird die gewünschte
Dosis der ausgewählten Verbindung (oder des ausgewählten Verbindungsgemisches) in
einen pharmazeutisch anwenbaren Träger eingearbeitet. Für feste Dosierungsformen
wie z. B.
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Tabletten oder Kapseln kann der Trägerstoff einer der üblich benutzten
Stoffe seln wie z. B. Lactose, tärke, Glukose usw.
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Für die parenterale Therapie kann die Dosisform eine Ampulle darstellen,
die die entsprechende Verbindung (oder ein Gemisch solche: Verbindungen) in einem
geeigneten flüssigen Medium, wie z.B. physir logische Kochsalzlösung, Sesamöl usw.
enthält. Die Menge der ausgewählten Verbindung bzw. des Gemisches davon muß für
jede Linzeldosis natürlich auf der Basis der Wirkungsstärke der Verbinaung, der
durchschnittlichen Größe der zu behandelnden Patienten und der vorgesehenen Therapiehäufigkeit
angepaßt werden.
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Für die Behandlung der aus Selenmangel re-ultierenden Muskeldystrophie
des Schafes kann man beispielsweise -0 mg der an erster Stelle der Tabelle 1 aufgeführten
Verbindung mit 500 mg lactose in eine Kapsel füllen und erhält so eine therapeutische
Zubereitung für eine einzeln zu verabreichende Dosierungsform.
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Die verschiedenen hierin offenbarten Selenverbindungen sind alle in
an sich bekannter Weise erhalten worden. Die für diese Klasse von Verbindungen üblichen
präparativen Methoden sind in der Litera tur beispielsweise in folgenden Arbeiten
beschrieben worden: Arne Fredga: Uppsala Universitets Årsskrift 1935 [5] Studien
über Selen-di-karbonsäurn und Diselen-di-karbonsäuren.
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Arne Fredga: Svensk Kemisk Tidskrift 42, t6 (1930) Über einige neue
Selenderiivate aliphatischer Karbonsäuren.
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Arne Fredga: ibid 48 91 (1936) Eine Methode zur Darstellung von karbonsäuren
organischer Selenide
Arne Fredga und Gerd Bendz: ibid 54 119 (1942)
über einige r-Selenderivate der n-Buttersäure.
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R. Lesser u. R. Weiss: Berichte der d.ch.Ges. 57 1077 (1924).
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Beispiel 1 Herstellung von Seleno-bis- (propionyl-L-valin) 7.7 g (0.05
mol) Rongalite (Natriumformaldehydsulphoxilat-Monohydrat), 100 ml Wasser und 6 g
(0.15 mol) Natriumhydroxid wurden in einen 300 ml Erlenmeyer-Kolben gegeben, der
mit einem Glasstopfen verschlossen war. Bei der Durchführung dieser Operationen
wurde das Gemisch gerührt und der Kolben wurde verschlossen gehalten, wenn keine
Zugaben erfolgten. Zu diesem Gemisch wurden 3.95 g pulverisiertes elementares Selen
(0.05 Grammatom) gegeben. Das Element wird langsam reduziert, und das Gemisch wird
rötlich braun und klar (Lösung I).
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20.7 g (0.1 mol) N-(3-Chlorpropionyl)-L-valin wurden in 100 ml Wasser
unter Rühren gelöst. Die Lösung wurde in einem Eisbad gehalten und durch Zugabe
einer 20igen wässrigen Lösung von Kaliumcarbonat auf pH 8 eingestellt. Die klare
Suspension wurde unverzüglich zur Lösung I gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde huber
Nacht bei Zimmertemperatur gerührt.
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Anschließend wurde das Reaktionsprodukt in ein 500 ml Becherglas,
das in einem Eisbad gekühlt war, gegossen und durch tropfenweise Zugabe von konzentrierter
Salzsäure auf pH-3 (Kongo) eingestellt.
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Das gewünschte Produkt schied sich als Feststoff ab. Die Flüssigkeit
wurde filtriert, und der Feststoff wurde in Methanol gelöst.
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Das gewünschte Produkt wurde aus Methanol und Petroläther umkristallisiert.
F. 68°C. Ausbeute: 55,S.
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In analoger Weise wurden nach dem gleichen Verfahren weitere Verbindungen
gemäß der Erfindung hergestellt. Die chemischenBezeichnungen und die Schmelzpunkte
dieser Verbindungen sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt:
TABELLE
Nr. Verbindung Schmelzpunkt (unkorrigiert) in °C 1 Seleno-bis-(acetyl-L-asparagin)
235 (Hydrochlorid) 2 Seleno-bis-(acetyl-L-alanin) 132 3 Seleno-bis-(acetyl-L-glutaminsäure)
143 4 Seleno-bis-(acetyl-glycin) 185 - 186 5 Seleno-bis-(acetyl-L-isoleucin) 230
- 235 (Hydrochlorid) 82 (freie Base) 6 Seleno-bis-(acetyl-L-threonin) 75 7 Seleno-bis-(acetyl-L-valin)
155 8 Seleno-bis-(acetyl-L-phenylalanin) 102 - 105 9 Seleno-bis-(acetyl-L-leucin)
90 - 92 10 Seleno-bis-(acetyl-L-tryptophan) 160 11 Seleno-bis-(acetyl-L-tyrosin)
165 12 Seleno-bis-(3-propionyl-L-valin) 68 13 Seleno-bis-(valeryl-L-valin) 82