DE69000346T2

DE69000346T2 - Fluorierte mikroemulsion als sauerstoff-traeger.

Info

Publication number: DE69000346T2
Application number: DE9090303497T
Authority: DE
Inventors: Seang H Yiv
Original assignee: Affinity Biotech Inc
Current assignee: Affinity Biotech Inc
Priority date: 1989-04-03
Filing date: 1990-04-02
Publication date: 1993-02-25
Anticipated expiration: 2010-04-03
Also published as: IL93953A; CA2013593A1; ATE80999T1; JPH02298339A; IL93953A0; EP0391637A1; US4975468A; DE69000346D1; EP0391637B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein neues Tensid für Perfluorkohlenstoff- (PFC) Mikroemulsionen.
PFC-Emulsionen sind wohlbekannt und als Blutersatz und für andere medizinische Anwendungen vielversprechend. Mehrere für den Erfolg einer PFC-Emulsion kritische Eigenschaften sind in erster Linie auf das spezielle eingesetzte Tensid zurückzuführen. Zum Beispiel muß die Emulsion stabil sein, so daß sie über lange Zeiträume, vorzugsweise über viele Monate und bei Raumtemperatur, gelagert werden kann. Falls die Emulsionsteilchen während der Lagerung agglomerieren oder sich im schlimmsten Fall die Emulsion trennt, gibt es in den meisten Krankenhäusern kein Mittel, um sie wieder in den ursprünglichen Zustand zu emulgieren. Obwohl solche Faktoren wie etwa der spezielle PFC und die Menge an PFC zur Emulsionsstabilität beitragen, wird die Stabilität größtenteils durch das Tensid bestimmt.
Zusätzlich müssen die Emulsionsteilchen genügend klein sein, um die kleinsten Kapillaren zu passieren ohne sie zu verstopfen. Die geläufige Meinung ist, daß die PFC-Teilchen kleiner als 0,2 um, vorzugsweise kleiner als 0,1 um, sein sollten. Obwohl die endgültig erreichbare Teilchengröße etwas von der Energiezufuhr im Emulgierungsschritt abhängt, hängt sie hauptsächlich von dem spezifischen eingesetzten Emulgator ab.
Hinsichtlich der Stabilität und Teilchengröße ist die Emulsion idealerweise eine Mikroemulsion. Mikroemulsionen sind thermodynamisch stabil und verhalten sich wie Lösungen, d. h. wie eine einzige Phase. Sie sind auf dem Gebiet der erweiterten Ölgewinnung gut bekannt und haben bei PFC-Emulsionen einige Anerkennung erlangt; siehe z. B. US-3 989 843 an Pierre Chabert et al. Derartige Formulierungen können mit verhältnismäßig gelinder Bewegung gebildet werden und sind monatelang über einen bestimmten Temperaturbereich stabil. Über oder unter diesem Bereich zerfällt die Emulsion in zwei Phasen, wenn sie aber in den bestimmten Temperaturbereich zurückversetzt werden, kehren sie durch solch eine gelinde Bewegung wie Schütteln mit der Hand in die stabile Mikroemulsionsform zurück. Idealerweise umfaßt der Temperaturbereich der Stabilität die beabsichtigte Verwendung, welcher für eine innere medizinische Anwendung etwa 18-43ºC beträgt, d. h. von leicht über Raumtemperatur bis zur Temperatur hohen Fiebers.
Ein weiteres notwendiges Emulsionsmerkmal ist die offensichtliche übergeordnete Forderung an jede medizinische Zusammensetzung, daß sie nicht toxisch ist. Die Toxizität oder das Fehlen von Toxizität einer PFC-Emulsion ist zum großen Teil derjenigen des Tensids zuzuschreiben, da die vorstehend beschriebenen Fluorkohlenstoffe eine sehr geringe Toxizität zeigen. Die Tensidtoxizität ist im allgemeinen nicht vorhersehbar und zeigt wenig Bezug zu seiner Emulgierungsfähigkeit. Einige, wie etwa die Aminoxide, bilden vom streng technischen Standpunkt hervorragende Emulsionen, werden aber nichtsdestoweniger wegen ihrer im allgemeinen hohen Toxizität schnell ausgeschlossen.
Es gibt andere wichtige in vivo-Merkmale einer PFC-Emulsion. Eines ist die Neigung der Emulsion, eine Auszackung der roten Blutzellen zu bewirken. Auszackung ist eine Veränderung der Form dieser Zellen von im allgemeinen kreisförmig in eine Horn- oder Sternform. Die letzteren Zellen passieren die Arterien nicht so gut. Idealerweise bewirkt die PFC-Emulsion keinerlei Auszackung oder begrenzt sie wenigstens auf eine kurze Dauer, z. B. weniger als 30 Minuten.
Eine weitere in vivo-Eigenschaft ist das Fehlen einer Zusammenballung der PFC-Teilchen in der Emulsion. Dies bezieht sich auf die Neigung der Teilchen, in Anwesenheit von Blut Zusammenballungen von Teilchen zu bilden. Obwohl dieses Ansammeln in Zusammenballungen von dem Phänomen verschieden ist, wo mehrere Teilchen zu einem einzigen größeren Teilchen verschmelzen, besitzen diese Zusammenballungen die meisten derselben Nachteile; sie erhöhen die Emulsionsviskosität und sie durchqueren die Arterien auch nicht so gut.
Eine weitere notwendige Eigenschaft ist, daß die Emulsion keine Hämolyse hervorruft, welche ein Zerfall der Membran der roten Blutzellen mit einem damit verbundenen Verlust an Hämoglobin ist.
Die US-Patente 3 911 138 und 4 105 798 sind für den Stand der Technik kennzeichnend, welcher hauptsächlich auf die Verwendung von PFC-Emulsionen als Sauerstofftransportmittel in medizinischen Anwendungen gerichtet ist. Das in der früheren Arbeit verwendete Tensid war meistens ein durch die "Pluronics" (Wyandotte Chemical) veranschaulichtes Polyoxyethylen, als aber die Arbeiten fortschritten, wurde gefunden, daß die Pluronics wegen ihrer Neigung, Komplementaktivierung hervorzurufen, in der Toxizität nicht niedrig genug waren und keine Emulsion mit genügender Stabilität bildeten.
Das US-Patent 4 461 717 war ein erfolgreicher Versuch, die Emulsionsstabilität durch die Verwendung von Aminoxidtensiden zu verbessern. Obschon ein bedeutender Schritt vorwärts, besitzen die Emulsionen dieses Patents nicht die kennzeichnend guten Eigenschaften von Mikroemulsionen und zusätzlich läßt die Emulsionstoxizität noch viel Raum zur Verbesserung.
Das US-Patent 3 989 843 an Pierre Chabert et al. ist eines der frühen PFC-Mikroemulsionspatente. Dieses Patent offenbart die Fähigkeit, PFC-Mikroemulsionen durch Verwendung eines Gemisches von fluorierten Tensiden einer bestimmten Formel herzustellen, nämlich
CmF2m+1-(CH&sub2;)a-O-(C&sub2;H&sub4;O)nH
worin m = 4-10, a = 1-4 und n = 1-5 für einen Bestandteil des Tensidgemisches und 6-40 für den anderen.
Unglücklicherweise besitzen die Emulsionen dieses Patents noch eine zu hohe Toxizität. Siehe M decine et Arm es, Paris 1984, 12/2, welche über eine an der Universität von Nancy, Frankreich, mit den durch die vorstehende Formel beschriebenen Tensiden vom Ethertyp durchgeführte Arbeit berichtet. Von ihnen heißt es, daß sie sich als "sehr toxisch erwiesen" haben; id. auf Seite 105.
Wir haben gefunden, daß durch Vornahme einer kritischen Änderung bei den Tensiden des vorstehend bei Chabert et al. beschriebenen allgemeinen Typs eine im wesentlichen nichttoxische PFC-Mikroemulsion hergestellt werden kann, welche im wesentlichen alle vorstehend als bei PFC-Emulsionen notwendig und/oder wünschenswert beschriebenen Eigenschaften besitzt.
Genauer haben wir gefunden, daß, wenn ein tertiäres Kohlenstoff-Atom zwischen der fluorierten Alkylkette und Alkylenoxidkette angeordnet ist, eine beachtliche und überraschende Verbesserung bei den physikalischen Emulsionseigenschaften erhalten wird.
Der Perfluorkohlenstoff in der Emulsion ist im allgemeinen ein Perfluorcyclokohlenstoff, d. h. eine cyclische Kohlenstoffverbindung, welche Acryl- oder Alkyl-Seitenketten enthalten oder nicht enthalten kann. Die Verbindung kann mono-, di- oder polycyclisch sein, wie Cyclohexan oder die Perhydroderivate von Naphthalin und Phenanthren, hat aber gewöhnlich nicht mehr als 4 Ringe, vorzugsweise 2-3. Die Beschreibung des Cyclokohlenstoffs als Perfluor bedeutet, daß wenigstens 75%, vorzugsweise wenigstens 90%, noch bevorzugter wenigstens 99%, der Wasserstoff-Atome durch Fluor ersetzt worden sind. Für die erfolgreiche Verwendung als Blutersatz hat der Cyclokohlenstoff gewöhnlich 9-12 Kohlenstoff-Atome.
Typische Verbindungen des vorstehend beschriebenen Typs sind Perfluor-trimethylcyclohexan, -isopropylcyclohexan, -tetramethylcyclohexan, -1-methyl-4-isopropylcyclohexan, -n-butylcyclohexan, -decahydroacenaphthen, -decalin, -methyl- und -dimethyldecaline, -tetradecahydrophenanthren, -dodecahydrofluoren und -diisopropylcyclohexan.
Bevorzugte Cyclokohlenstoffe sind nichtaromatisierbare polycyclische Perfluorverbindungen mit zwei Brückenkopf-Kohlenstoff-Atomen, welche über eine wenigstens ein Kohlenstoff-Atom enthaltende Brücke verbunden sind. Unter dem Ausdruck "Brückenkopf-Kohlenstoff-Atom" wird ein an drei andere Kohlenstoffe in einer cyclischen Verbindung mit 2 oder mehr Ringen gebundenes Kohlenstoff-Atom verstanden. Unter dem Ausdruck "nichtaromatisierbar" wird eine polycyclische Perfluorverbindung verstanden, deren Ringstruktur nicht ohne Zerstörung ihrer ursprünglichen cyclischen Kohlenstoff-zu-Kohlenstoff- Bindungen aromatisiert werden kann.
Diese bevorzugten Verbindungen sind von Perfluordecalin und anderen vorstehend erwähnten, welche aromatisiert werden können, verschieden. Beispiele für diese bevorzugten Verbindungen sind die Perfluorderivate solcher polycyclischer C&sub9;-C&sub1;&sub2;-Verbindungen wie Bicyclononane (z. B. Bicyclo[3.3.3]nonan, 2,6-Dimethylbicyclo[3.3.1]nonan oder 3-Methylbicyclo[3.3.1]nonan), Adamantan, Methyl- und Dimethyladamantan, Ethyladamantan, Tetrahydrodicyclopentadien, Methyl- und Dimethylbicyclooctane, Pinan, Camphan, 1,4-6,9-Dimethanodecalin, Bicyclo[4.3.2]undecan und Bicyclo[5.3.0]decan oder deren Gemische. Sie können durch bekannte Mittel hergestellt werden.
Verbindungen dieses bevorzugten Typs werden im US-Patent 4 105 798 beschrieben.
Gewisse acyclische Perfluorkohlenstoffe sind auch in medizinischen Anwendungen verwendet worden oder zur Verwendung untersucht worden, am wichtigsten Perfluortributylamin, Perfluoroctan, 1,1,2-Trihydroperfluor-1-decen und 1,1,1,2-Pentahydroperfluordecan.
Die wäßrige Phase der Emulsion ist Wasser allein, aber oft ist es eine mit Blut isotone Kochsalzlösung, wie etwa Ringiers oder Tyrodes Lösung. Sie kann, falls gewünscht, auch ein therapeutisches Mittel, wie etwa irgendeinen der im US-Patent 4 742 050 beschriebenen Wirkstoffe, enthalten.
Die Tenside unserer Erfindung haben die folgende Struktur:
worin m 4-12 ist, n im Bereich von 5-30 ist, aber einen durchschnittlichen Wert (n) von 5-20, vorzugsweise 7-13, hat, jedes R unabhängig aus C1-5-Alkyl und Fluoralkyl ausgewählt ist und R' C&sub2;H&sub4; oder C&sub3;H&sub6; oder beides ist. Vorzugsweise ist m 6-10, R ist C1-3-Alkyl oder Fluoralkyl, bevorzugter CF&sub3; oder CH&sub3; und R' ist C&sub2;H&sub4;.
Wie nachstehend beschrieben wird, ist das Tensid gewöhnlich eine Kombination eines hydrophileren Bestandteils mit einem "hohen" n und einem weniger hydrophilen Bestandteil mit einem "niedrigen" n. Das durchschnittliche n ist der gewichtete Durchschnitt all der verschiedenen Werte für n in der gesamten Tensid-Zusammensetzung.
Das in der vorstehenden Formel gezeigte tertiäre Kohlenstoff- Atom ist zum Erlangen eines Tensids mit den Eigenschaften, welche wir beschreiben, wesentlich. Die benachbarten Rs sind vorzugsweise Alkyl, z. B. CH&sub3;, da der Vorläufer (z. B. Aceton) leichter herzustellen ist als der CF&sub3;-Vorläufer (Hexafluoraceton). Wenn es jedoch ein Alkyl ist, wie etwa CH&sub3;, dann ist Cm im allgemeinen 2-3 Kohlenstoff-Atome länger, um gleichwertige Tensid-Eigenschaften zu erhalten, wie wenn R CF&sub3; ist. In dieser Beziehung ist deshalb R vorzugsweise Fluoralkyl.
Es gibt mehrere Faktoren, welche bei der Herstellung unserer Mikroemulsionen beteiligt sind, auf der Grundlage der nachstehend dargestellten Richtlinien und Beispiele ist es aber nicht schwierig, die entsprechenden Bestimmungen durchzuführen.
Ein Faktor ist die Menge PFC. Große Mengen neigen dazu, größere Mengen Tensid zu erfordern. Normalerweise beträgt die Menge PFC 10-50% (an Volumen der gesamten Emulsion), vorzugsweise 10-30%. Das Tensid beträgt üblicherweise 1-10% (Gew./Vol., d. h. g Tensid/100 ml Emulsion) und vorzugsweise 2-5%.
Ein weiterer Faktor ist der Wert von n. Um diese Beziehung besser zu beschreiben, soll die Natur unserer Mikroemulsionen erklärt werden. Mikroemulsionen existieren im allgemeinen über einen bestimmten Temperaturbereich, d. h. bleiben eine einzige Phase und treten als Lösung auf. Außerhalb dieses Bereichs werden sie trübe, weil sich zwei sichtbare Phasen gebildet haben. Diese Zweiphasensysteme sind keine Mikroemulsionen, da, wie vorstehend angemerkt, eines der Merkmale von Mikroemulsionen ist, daß sie wie eine einzige Phase aussehen und auftreten.
Der Einfluß von n kann wie folgt erkannt werden. In der Diskussion, welche folgt, werden die Emulsionen, auf welche Bezug genommen wird, auf die folgende Weise hergestellt.
Das Tensid und PFC werden einem Glasbehälter zugesetzt, gefolgt von Kochsalzlösung bis insgesamt 100 ml. Die Kochsalzlösung ist 0,9%ig (Gew./Vol.). Die Mengen der anderen Bestandteile sind wie angegeben. Der PFC ist Methyladamantan (MA) oder Dimethyladamantan (DMA), wie angegeben, wobei in jedem auch Bicyclononane vorhanden sind. Diese Materialien sind wie im US-Patent 4 105 798 beschrieben. Im Tensid ist jedes R CF&sub3; und m ist 6. Der Wert von n ist wie angegeben. Der Behälter wird geschüttelt, während die Zutaten zugesetzt werden und das Gemisch danach auf 80ºC erhitzt wird. Das Gemisch wird auf Raumtemperatur abgekühlt und eine klare, bläuliche, einzige Phase Mikroemulsion wird erhalten. Bei Emulsionen der medizinischen Qualitätsstufe werden die folgenden zusätzlichen Schritte ausgeführt, obwohl dies bei den in den Tabellen 1 und 2 gezeigten Emulsionen und den daraus gezogenen Schlüssen nicht getan wurde und nicht notwendig ist. Die Emulsion wurde 30 Minuten bei 400 Upm zentrifugiert, um Staub zu entfernen, und die untersten 10% wurden verworfen. Dieses Verwerfen ist lediglich eine Vorsichtsmaßnahme, da kein Grund besteht zu glauben, daß die verworfenen 10% irgendwie anders waren als die anderen 90%, sicherlich nicht im PFC- oder Tensid-Gehalt. Die obersten 90% wurden durch ein 0,45 um Filter in eine sterilisierbare Flasche filtriert, welche dann durch einen Kronenkorken verschlossen und 15 Minuten bei 120-121ºC sterilisiert wurde. Die Flasche wurde unter Verwirbeln abgekühlt. Die Emulsion ist immer noch eine einzige Phase und sieht gleich aus wie vor dem Sterilisieren.
Laserlichtstreuung zeigt, daß die durchschnittliche Teilchengröße weniger als 0,1 um (sowohl vor als auch nach der Sterilisation) mit im wesentlichen keinen Teilchen über 0,3 um beträgt.
Die nachstehende Tabelle 1 zeigt den Trübungspunkt von wie vorstehend mit einer Mischung von Tensid 2 mit n = 8,5 (Bereich 7-11) und Tensid 3 mit n = 20 (Bereich 13-25) hergestellten 10%igen PFC-Emulsionen. In der Tabelle ist der Lösungsparameter (SP) die Menge PFC je g Tensid und ist ein Maß für die Wirksamkeit des Tensids. Tabelle 1 Gesamt-Gewichtsanteil Tensid g Tensid 3 PFC (10%) Trübungspunkt ºC SP
Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß bei einem vorgegebenen PFC höhere Werte für n (mehr Tensid 3) höhere Trübungspunkte (ein breiterer Mikroemulsions-Bereich) ergeben, was vorteilhaft ist, aber auch den Lösungssparameter erniedrigt, d. h. weniger PFC zugesetzt und immer noch eine Mikroemulsion erhalten werden kann.
Es ist anzumerken, daß es nahezu unerläßlich ist, daß die Mikroemulsion einen breiten Einzelphasen-Bereich mit einem Trübungspunkt von wenigstens 45ºC besitzt. Ein Patient mit 105ºF Fieber liegt bei 40ºC und es wäre tödlich, wenn sich die Emulsion innerhalb des Patienten in zwei Phasen trennen würde. Sie sollte auch bei 20ºC, wenig über Raumtemperatur, eine einzige Phase bleiben, um die normale, alltägliche Lagerung und Handhabung zu erleichtern.
Eine Reihe von 12,5%igen F-DMA-Emulsionen wurde mit demselben Tensid wie vorstehend, ausgenommen daß n = 8,5 (Bereich = 7- 11), hergestellt. Von 1 bis 3,5% schwankende Mengen Tensid wurden verwendet. Der Einzelphasen-Temperaturbereich wurde beobachtet. Diese Phase sieht wie Wasser aus und besitzt eine Viskosität von 1,5 *10&supmin;³ Pa (cp). Bei Temperaturen über dem Trübungspunkt wird die Emulsion rasch viel viskoser und wird danach zwei Phasen. Unter dem Trübungspunkt und wenn die Menge Tensid unter eine gewisse Mindesthöhe fällt, wird die Emulsion erneut zwei Phasen. Die ermittelte Mindesttemperatur betrug 20ºC. Tabelle 2 Prozent Tensid Einphasenbereich - ºC SP 1,30 und darunter zwei Phasen
Man beachte, daß obwohl der Einphasen-Bereich nicht so hoch wie in Tabelle 1 ist, der Lösungsparameter viel höher ist. Unter Verwendung eines höheren n in den Emulsionen von Tabelle 2, konnten die Ergebnisse denjenigen von Tabelle 1 angenähert werden.
Obwohl Tabelle 2 eine Einzelphasen-Mindesttemperatur von 20ºC zeigt, rührt dies nur daher, weil keine niedrigeren Messungen gemacht wurden, und sie sind tatsächlich bis hinunter zu 10ºC, oft 5-10ºC, eine einzige Phase. Tatsächlich können meine Emulsionen (z. B. Emulsion B, Tabelle 2) durch Erhöhen von n auf 10-12 mit dem äußerst guten Bereich von 20-45ºC, oft 5-50ºC, hergestellt werden. Dies ist mit dem in Beispiel 1 des '843 Patents von Chabert et al. offenbarten Bereich von 35-40ºC zu vergleichen. Chabert et al. erzielten auch nur einen Lösungsparameter von 6, was niedriger ist, als fast alle meine Emulsionen.
Wie vorstehend bemerkt, haben meine Mikroemulsionen eine viel niedrigere Toxizität als die "sehr toxischen" Mikroemulsionen von Chabert et al. Meine Emulsionen haben typische LD&sub5;&sub0; von mehr als 20 ml je Kilogramm, was, obschon nicht so gut, wie wir es gerne hätten, als nicht sehr toxisch beschrieben würde. Zusätzlich zeigen meine Emulsionen keine oder nur geringe Auszackung, Hämolyse oder Zusammenballung. Diese Merkmale, verbunden mit der mit meinen Emulsionen sehr kleinen Teilchengröße, was sie über viele Monate stabil macht, machen meine Emulsionen bei medizinischen Perfluorkohlenstoff-Emulsionen eine Größenordnung besser.
Mein Tensid kann durch bekannte Verfahren hergestellt werden, z. B. durch Ethoxylierung oder Propoxylierung des geeigneten Alkohols. Ein derartiges Verfahren wird in dem vorstehend erwähnten Patent von Chabert et al. offenbart. Dieses Verfahren ergibt jedoch kein so reines oder so gut definiertes Tensid wie das Vierstufenverfahren, das ich verwende und welches im wesentlichen jenes von B. Castro et al. in Medicine et armees, Paris, 1984, 12, 2, und in Tetrahedron, 39 (B) 1313, (1983) offenbarte ist.
Dieses Verfahren umfaßt die Umwandlung des geeigneten Glykols in das Monophosphoniumsalz, gefolgt von der Umsetzung dieses Salzes mit dem Natriumsalz des fluorierten Alkohols. Das spezifische Verfahren wird wie folgt beschrieben, in welchem zu Anschauungszwecken angenommen wird, daß Ethylenoxid das Glykol ist, d. h. R' = C&sub2;H&sub4;, daß m in der Tensidformel wie erwähnt 6 oder 8 ist, und daß R CF&sub3; ist. Solange nicht anders angegeben, werden die Reaktanden und anderen Materialien aus normalen Handelsquellen erhalten.

1. Herstellung des Alkohols CF&sub3;(CF&sub2;)&sub7;C(CF&sub3;)&sub2;OH

Ethylether und Tetrahydrofuran (THF) werden mit Lithiumaluminiumhydrid unmittelbar vor Gebrauch getrocknet und 300 ml von jedem werden einem 2 l-Kolben zugesetzt, welcher zuvor mit N&sub2; ausgeblasen worden ist. Der Kolben wird mit einem mechanischen Rührer und einem Zugabetrichter ausgerüstet und wird mit einem Trockeneis/Aceton-Bad auf -78ºC gekühlt. 181 ml einer 3M Lösung von C&sub2;H&sub5;MgBr in Ether (543 mM) werden dem Zugabetrichter zugesetzt. 2 ml der Lösung werden dem Kolben zugesetzt, um etwaige Wasserspuren zu entfernen. Der Ausschluß von Wasser ist für die Reaktion wesentlich.
452 Millimol (mM) C&sub8;F&sub1;&sub7;I werden in 150 ml trockenem THF gelöst und dem Kolben zugesetzt und der Inhalt des Kolben wird 5 Minuten gerührt, um Temperaturausgleich zu erreichen. Die verbliebenen 179 ml der 3M EtMgBr-Lösung werden dem Kolben langsam über 1,5 Stunden zugesetzt, wobei die Temperatur des Reaktionsgemisches unter -65ºC gehalten wird. Das Gemisch wird danach weitere 3 Stunden bei -78ºC gerührt. Das Reaktionsprodukt ist C&sub8;F&sub1;&sub7;MgBr plus Nebenprodukt C&sub2;H&sub5;I.
Hexafluoraceton (589 mM) wird mit flüssigem Stickstoff kondensiert und dem Reaktionsgemisch bei -78ºC zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wird dann mit konstantem Rühren langsam auf Raumtemperatur erwärmen gelassen. Die Lösungsmittel und etwaiges unumgesetztes C&sub3;F&sub6;O werden mittels Vakuum entfernt, was einen festen gelben Rückstand an rohem Mg-Salz des fluorierten Alkohols hinterläßt. Der Feststoff wird mit 500 ml 1,2N HCl vermischt und die entstandene untere organische Schicht, welche das schwerere fluorierte Material enthält, wird abgetrennt und beiseite gestellt.
Die verbliebene wäßrige HCl-Schicht wird zweimal mit 250 ml Ether gewaschen. Die zwei Etherextrakte werden mit der zuvor beiseite gestellten organischen Schicht vereinigt und das organische Material wird dann zuerst mit 150 ml Kochsalzlösung, darauf mit 150 ml Wasser gewaschen. Die gewaschene organische Schicht wird über MgSO&sub4; getrocknet, wonach der Ether im Vakuum entfernt wird, um einen flüssigen Rückstand an fluoriertem Alkohol zu hinterlassen. Der Rückstand wird mit 70 ml konzentrierter Schwefelsäure behandelt, um etwaiges Hydratisierungswasser aus dem Alkohol zu entfernen, da es andererseits nicht möglich wäre, im nächsten Reaktionsschritt das Natriumsalz des Alkohols zu bilden.
Die tiefrote, alkoholhaltige untere Schicht wird bei 133 Pa (1 mm Hg) destilliert und es werden 16 g (48,4% Alkohol) einer ersten Fraktion (Sdp. 36-44ºC) und 53 g (93,5% Alkohol) einer zweiten Fraktion (44-47ºC) abgenommen. Die Fraktionen wurden vereinigt und bei 3333 Pa (25 mm Hg) redestilliert, um 41 g einer 87-91ºC-Fraktion zu ergeben, welche 95,7% CF&sub3;(CF&sub2;)&sub7;C(CF&sub3;)&sub2;OH ist.

2. Herstellung des Alkohol-Natriumsalzes

Natriummetall wird Methanol zugesetzt, um eine 3,3M Lösung von CH&sub3;OH herzustellen. Als nächstes werden 41,2 mM C&sub6;F&sub1;&sub3; C(CF&sub3;)&sub2; OH einem mit einem Rührer ausgerüsteten und bei 0ºC gehaltenen 500 ml-Kolben zugesetzt. Dieser C&sub9;-Alkohol wird auf die in Abschnitt 1 vorstehend für einen C&sub1;&sub1;-Alkohol beschriebene Weise hergestellt. Der C&sub9;-Alkohol ist billiger und daher bevorzugt, beide sind aber technisch geeignet. Als nächstes werden 12,5 ml der vorstehenden CH&sub3;ONa-Lösung (41,2 mM) ohne Rühren zugesetzt. Nach 30 Minuten Rühren bei 0ºC wird das Gemisch auf Raumtemperatur aufwärmen gelassen, wonach das Rühren weitere 4 Stunden andauert. Als nächstes wird das CH&sub3;OH-Lösungsmittel im Vakuum entfernt und der entstehende Feststoff, das C&sub6;F&sub1;&sub3;C(CF&sub3;)&sub2;ONa-Salz, wird eine weitere Stunde einem Vakuum ausgesetzt, um das vollständige Entfernen von Lösungsmittel und von irgendwelchem anderem Flüchtigem sicherzustellen. Nach diesem 1-Stunden-Zeitraum werden dem Kolben 100 ml Dioxan zugesetzt.

3. Herstellung des Glykol-Phosphoniumsalzes

H(OCH&sub2;CH&sub2;)nOP(NMe&sub2;)&sub3;PF&sub6;

Einem mit einem Rührer ausgerüsteten 500 ml-Kolben werden 50 mM Polyethylenglykol (PEG) (nominales Mol.gew. = 400, n = 9), 125 ml CCl&sub4; und 40 ml THF zugesetzt. Der Kolben wird auf -40ºC gekühlt und 50 mM in 10 ml THF gelöstes 85%iges Hexamethylphosphortriamid [(CH&sub3;)&sub2;N]&sub3;P werden dem Kolben über einen Zeitraum von 1,5 Stunden zugesetzt, wonach das Reaktionsgemisch 1 Stunde bei -40ºC gerührt wird.
Der Inhalt des Kolbens wird in 150 ml Wasser gegossen. Es bilden sich zwei Schichten, eine wäßrige, das Produkt, das Monophosphoniumsalz von PEG, H(OCH&sub2;CH&sub2;)nOP(NMe&sub2;)&sub3;Cl&supmin;, enthaltende Schicht und eine organische Schicht. Die organische Schicht wird mit 100 ml Wasser gewaschen und dann verworfen und der wäßrige Extrakt wird mit der anderen wäßrigen Phase vereinigt. Die sich ergebende wäßrige Phase wird mit 100 ml Ether gewaschen und der Etherextrakt wird verworfen.
Eine wäßrige Lösung von 100 mM KPF&sub6; wird der wäßrigen Phase zugesetzt. Die wäßrige Phase wird sofort milchig, weil das Reaktionsprodukt nicht vollständig löslich ist. Die Suspension wird zweimal mit 150 ml CH&sub2;Cl&sub2; extrahiert und die das Produkt enthaltenden Extrakte werden vereinigt und über MgSO&sub4; getrocknet. Das Methylenchlorid-Lösungsmittel wird im Vakuum entfernt und es werden 28,1 g einer viskosen, öligen Flüssigkeit erhalten. Diese ölige Flüssigkeit ist das Phosphoniumsalz H(OCH&sub2;CH&sub2;)nOP(NMe&sub2;)&sub3;PF&sub6;.
Die IR-Analyse zeigt einen Peak bei 1640 cm&supmin;¹, was anzeigt, daß das Salz Wasser enthält. Die Abwesenheit von Wasser ist zwingend vorgeschrieben, um eine hohe Ausbeute bei der Reaktion dieses Salzes mit dem Natriumsalz des fluorierten Alkohols sicherzustellen. Um dieses Wasser zu entfernen, wird das Salz in CH&sub2;Cl&sub2; erneut gelöst, 2 g Kieselgel/g Salz werden zugesetzt und die Anschlämmung wird 5 Stunden gerührt und dann filtriert. Das Filtrat wird mit CH&sub2;Cl&sub2; gewaschen, wonach das Lösungsmittel im Vakuum entfernt wird. Das erhaltene Salz ist jetzt im wesentlichen wasserfrei.
Das vorstehende Verfahren schwankt leicht mit PEGs des nominalen Molekulargewichts 600, 800 und 1000. Anstatt eine einzige, viskose, ölige Schicht nach der Entfernung des CH&sub2;Cl&sub2; im Vakuum zu erhalten, werden zwei Schichten erhalten. Die obere Schicht, welche 80-95 Vol.-% des Gesamten beträgt, ist das viskose, ölige Produkt und sie wird von der unteren Schicht abgetrennt, welche verworfen wird. Danach ist das Verfahren das gleiche wie vorstehend beschrieben.

4. Herstellung des Tensids C&sub6;F&sub1;&sub3;C(CF&sub3;)&sub2;-(CH&sub2;CH&sub2;O)nH

Als nächstes wird das vorstehend beschriebene, in 50 ml Dioxan gelöste Phosphoniumsalz (32,4 g, 45,8 mM) dem das Natriumsalz des Alkohols enthaltenden Kolben zugesetzt und das Reaktionsgemisch wird 24 Stunden auf 60ºC erhitzt. Das Gemisch wird auf Raumtemperatur gekühlt und dann werden 200 ml 1,2N HCl zugesetzt. Die entstandene Lösung wird zweimal mit 150 ml Ether extrahiert, die Etherextrakte werden vereinigt und das vereinigte Etherprodukt wird über MgSO&sub4; getrocknet. Entfernen des Ethers im Vakuum lieferte 25,8 g rohes Tensid. Die Hauptverunreinigung ist der Perfluoralkohol, welcher durch Erhitzen im Vakuum von 0,133 Pa (0,001 mm Hg) auf 60ºC teilweise entfernt wird und darauf durch Leiten dieses Produktes durch eine Kieselgelsäule vollständig entfernt wird. Die Ausbeute an Tensid beträgt 50,9 Mol.-%, bezogen auf Perfluoralkohol.
Bei PEGs mit einem höheren als dem wie oben eingesetzten nominalen Molekulargewicht von 400 ist es gewöhnlich möglich, den Alkohol aus dem rohen Tensidprodukt durch Erhitzen auf 65-70ºC im Hochvakuum mit einem Kühlfinger zu entfernen und so die Kieselgelbehandlung zu vermeiden. Es ist für ein gutes Tensid wichtig, daß aller Alkohol und etwaiges Flüchtiges aus dem Tensid entfernt sind.
Die Polyethylen- oder -propylenglykole sind in verschiedenen Werten für n weitverbreitet im Handel erhältlich. Zum Beispiel hätte PEG 400 ein n von 9,1, da jede C&sub2;H&sub4;O-Einheit ein Molekulargewicht von 44 hat. Desgleichen hätte PEG 1000 ein n von 22,7. Das tatsächliche n weicht etwas von diesen nominalen Werten ab.
Bekanntlich liegt in einem Handelsprodukt ein Bereich von n vor. Demzufolge hatte ein typisches PEG 400 aufgrund der GC- Fläche die folgende Zusammensetzung n % PEG 400
Desgleichen hatte ein PEG 800 die folgende Verteilung: n % PEG 800
Die Fraktionen können getrennt werden und als solche verwendet werden, aber dies ist nicht erforderlich. Wenn das PEG jedoch verwendet wird, wie es ist, sollte man nicht vergessen, davon Kenntnis zu nehmen, daß die Verteilung von n im Tensidprodukt geringfügig anders als im PEG ist.
So hatte das vorstehend gezeigte PEG 400 in dem daraus hergestellten Tensid die folgende Verteilung. n 96 PEG 400
Der Grund für diesen Unterschied zwischen dem PEG und dem Tensid wird in der weniger als vollständigen Extraktion des Tensids aus dem Dioxan mit dem Ether (Stufe 4 vorstehend) gesehen. Die Wechselbeziehung zwischen der Anfangs- und der Endverteilung ist jedoch einfach zu bestimmen und stellt somit kein ernstes Problem dar.

Claims

1. Mikroemulsion, umfassend einen in Wasser dispergierten Perfluorkohlenstoff und ein Tensid mit der Formel

worin m 4-12 ist, R unabhängig aus C&sub1;&sub5; Alkyl und Fluoralkyl ausgewählt ist, R' aus der Gruppe aus C&sub2;H&sub4; und C&sub3;H&sub6; ausgewählt und n (im Durchschnitt) 5-30 ist.

2. Mikroemulsion gemäß Anspruch 1, welche 10-50% Perfluorkohlenstoff und 1-10% Tensid enthält.

3. Mikroemulsion gemäß einem der Ansprüche 1 und 2 mit einem einzigen Phasenbereich von wenigstens 20ºC bis 45ºC.

4. Mikroemulsion gemäß einem der Ansprüche 1, 2 und 3, worin R CH&sub3; oder CF&sub3; ist, R' C&sub2; H&sub4; ist und n 7-13 ist.

5. Mikroemulsion gemäß einem der Ansprüche 1-4, welche zusätzlich ein therapeutisches Mittel enthält.