DE69911588T2

DE69911588T2 - Polysaccharidaspartat

Info

Publication number: DE69911588T2
Application number: DE69911588T
Authority: DE
Inventors: Dr. Gerhard Kretzschmar
Original assignee: Suedzucker AG
Current assignee: Suedzucker AG
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2019-07-01
Also published as: DE69911588D1; EP1065217B1; WO2001002442A1; EP1065217A1

Description

Hintergrund
Die vorliegende Erfindung betrifft neue, von Polysacchariden abgeleitete Biopolymere als erneuerbare Rohstoffe (RR; renewable resources). Gemäß einer in dem Dictionary of Renewable Resources, (N. Zoebelein, Hg., VCH Weinheim, 1997, Seite XIII) gegebenen Definition sind RR von Pflanzen und Tieren herrührende Produkte, die für industrielle Zwecke (Energie, funktionelle Anwendungen und chemische Abwandlung) verwendet werden, und auch Nahrungsmittelprodukte einschließen, die nicht zur Ernährung verwendet werden, ebenso wie Abfälle und Nebenprodukte zur Nahrungsmittelverarbeitung. Für chemische Anwendungen sind Produkte auf petrochemischer Basis vorherrschend, es gibt aber andere Gebiete, wo auf RR beruhende Materialien ihr Anwendungsgebiet haben, und dazwischen besteht ein breites Überlappungsgebiet, das weitgehend von Preisen und der Leistung der jeweiligen Materialien bei unterschiedlichen Anwendungen abhängig ist.
Es ist allgemein anerkannt, dass neue Produkte, billigere und ökologischer ausgerichtete Verfahren, ebenso wie neue Anwendungsgebiete die Verwendung von RR fördern könnten, wodurch die Bedeutung und die ökologischen Vorteile von Produkten, die aus RR abgeleitet sind, zunehmen. Indem ein gemäßigtes Ausmaß von Derivatisierung der RRs angewendet wird, können den natürlichen Produkten nahestehende Materialien hergestellt werden, die häufig besser in die biologischen Abbauzyklen passen als ein gänzlich synthetisches Produkt. Polysaccharide sind die am reichlichsten vorhandenen RRs, da sie Polymere aus einfachen monomeren Einheiten, Hexosen oder Pentosen sind, die durch glykosidische Bindungen verbunden sind. Die monomeren Gruppen können in langen, linearen Ketten angeordnet sein (zum Beispiel Amylose, Cellulose, Stärke) oder sie können verzweigt sein (Amylopektin, Pektine). Gemäß ihren wichtigsten biologischen Funktionen können die Polysaccharide eingeteilt werden in die

– Gerüst-Polysaccharide, die als mechanisch starre Baustrukturen dienen (zum Beispiel Cellulose, Hemicellulose, Pektine, Agar, Chitin),
– Nahrungspolysaccharide, die als Reserven für den Stoffwechsel dienen (zum Beispiel Stärken, Glykogen, Guargummi),
– schützende Polysaccharide als Ausscheidungen höherer Pflanzen (zum Beispiel Gummi arabicum, Traganth) oder als Exopolysaccharide des Bakterienwachstums (Dextran, Xanthan).
– Kleine, zyklische Polysaccharide wie zum Beispiel α, β oder γ-Cyclodextrine.

Die meisten natürlich vorkommenden Polysaccharide sind von hydrophiler Natur, wegen einiger vorhandener O-Funktionalität. Zum Beispiel wird die vielseitige Verwendbarkeit von Polysacchariden stark erhöht durch die Einführung von neutralen, sauren und alkalischen Substituenten, durch Vernetzung, durch Oxidation, durch Copolymerisation oder durch physikalische Abwandlung (Übersichtsartikel: W. Burchard, Polysaccharide, Eigenschaften und Nutzung, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, NY, Tokyo, 1985; Ullmann (5.) A25, 21–23).
Die bekannte Chemie der Polysaccharide kann unter Verwendung von Stärke als ein Bezugspunkt zusammengefasst werden, die chemische Reaktivität hauptsächlich ausgehend von den primären und sekundären OH-Gruppen und/oder den glykosidischen α-1,4- und α-1,6-Bindungen aufweist, wobei die primären OH-Gruppen die reaktivsten gegenüber elektrophilen Reagenzien sind. Die Literatur und die Patente, die den Stand der Technik auf diesem Gebiet, insbesondere die organischen und anorganischen Ester, die aus Stärken mittels Alkylierung und Esterbildung erhalten werden können, beschreiben, wurden von E. S. Lower zusammengetragen (Riv. Ital. Sostanze Grasse, 1996, 73 (4), 159–163).
Wie schon bemerkt, würde ein gemäßigtes Ausmaß von Derivatisierung der Polysaccharide Materialien ergeben, die den natürlichen Produkten nahe stehen, bei Bereitstellung von Vorteilen bezüglich biologischer Abbaubarkeit, Bioverträglichkeit und Ökologie. Dieser Vorteil könnte noch verstärkt werden, indem ein chemisches Modifizierungsmittel verwendet wird, das selbst ein Naturprodukt ist, zum Beispiel eine natürlich Aminosäure. Jedoch stellt der Stand der Technik kein Mittel bereit, ein Polysaccharid durch kovalente Bindung an Aminosäuren zu modifizieren, während sowohl die Polysaccharid- wie auch die Aminosäure-Gruppen unversehrt bleiben. Die bekannte Literatur nimmt sowohl auf Polysaccharide wie auch Aminosäuren nur Bezug in dem Zusammenhang von natürlich vorkommenden Glykoproteinen, gewissen natürlich vorkommenden biochemischen Systemen, in denen beide Materialien als chemisch nicht gebundene Bestandteile oder als Nahrungsbestandteile vorhanden sind. Zum Beispiel sind Stärke und Asparaginsäure oder ein Aspartatderivat (das Süßungsmittel Aspartame) in bestimmten Nahrungsmitteln enthalten ( DE 3542905 ).
Beschreibung der Erfindung
Überraschenderweise wurde gefunden, dass Asparaginsäure durch ein einfaches Zweistufen-Verfahren kovalent an Polysaccharide gebunden werden kann, umfassend (1) die bekannte Reaktion des Polysaccharides mit Maleinsäureanhydrid, und (2) durch Reaktion des Zwischenproduktes mit Ammoniak, unter Bildung der bisher unbekannten Polysaccharid-Aspartate der allgemeinen Formel (I):
wobei R Hydroxyl, ein Aspartatrest der Formel (II) und/oder eine glykosidische Bindung zu einer anderen Zuckermonomereinheit ist, und wobei n größer als 1 ist und der durch das Stammpolysaccharid-Ausgangsmaterial gegebenen durchschnittlichen Anzahl von Zuckereinheiten entspricht,
und wobei R¹ Wasserstoff, ein Metallkation, Ammonium, ein Di- oder Triethanolamin-Kation oder eine Vernetzungsstelle zu einer anderen Polysaccharidkette ist,
und wobei der Substitutionsgrad (DS) in Bezug auf das Verhältnis der Zuckermonomereinheiten, die mit den Resten (II) modifiziert sind, von DS 0,001 bis DS 3,0 variiert.
Der DS-Wert wird als der statistische Mittelwert verwendet, um den durchschnittlichen DS der gesamten Menge zu kennzeichnen, die einen unterschiedlichen Substitutionsgrad haben kann, der so klein wie 0,001 bis zu dem Maximalwert von drei sein kann; ohne Rücksicht auf die Anzahl an Saccharideinheiten oder die tatsächliche Reihenfolge der Substitution. Die allgemeine Formel (I) soll für Produkte stehen, bei denen die Substitution mit unterschiedlichen Substitutionsgraden an allen oder weniger als allen Saccharideinheiten in allen oder weniger als allen Saccharideinheiten stattfinden kann. Dies kann auf unterschiedliche Arten ausgedrückt werden, zum Beispiel durch Bezugnahme auf einen durchschnittlichen DS, einen pro durchschnittliche Saccharideinheit unterschiedlichen DS oder durch einen durchschnittlichen DS pro Saccharideinheit. Alle diese Begriffe schließen die vorstehenden Ideen ein.
Es wurde überdies gefunden, dass die Materialien (I) überraschenderweise als Inhaltsstoffe in Zusammensetzungen zur Behandlung von Boden und Saatgut nützlich sind, um die Austriebskraft der Sämlinge und das Pflanzenwachstum zu beschleunigen. Da die Materialien (I) nur aus natürlichen Materialien bestehen, nämlich einem natürlichen Polysaccharid und einem Aspartat, und weil die beiden Bestandteile durch enzymatisch spaltbare Esterbindungen und glykosidische Bindungen verbunden sind, sind sie auf natürliche Weise biologisch abbaubar und biologisch verträglich. Diese Merkmale legen nahe, dass die Materialien (I) für eine Vielzahl weiterer technischer Anwendungen verwendet werden können, die von Chromatographieträgern, Ionenaustauschern, Superabsorbern, Komplexierungsmitteln für Schwermetall- und Calciumionen (Kesselsteinverhinderer) bis hin zu Medikamentfreisetzungssystemen (DDS) reichen, um nur einige wenige zu nennen.
Im Folgenden wird die Erfindung ausführlich beschrieben:
Unter dem Ausdruck „Polysaccharide", wie in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, sind Verbindungen als eingeschlossen zu verstehen, die aus vielen, von zwei bis 100 000 oder sogar mehr Monosaccharideinheiten pro Molekül aufgebaut sind. Moleküle, in denen nur ein paar Monosaccharide (2–100) miteinander verbunden sind, werden häufig als Oligosaccharide bezeichnet. Weil jedoch dieser Ausdruck nicht streng definiert ist, hierin wird durchgehend der breitere Ausdruck Polysaccharid verwendet, der die kleinen Oligosaccharide einschließt. Im Allgemeinen sind diese Moleküle durch Glykosidbindungen miteinander verbunden. Ihre Molekulargewichte sind normalerweise höher als etwa 340 und reichen bis zu Millionen Dalton. Es sind normalerweise natürlich vorkommende Moleküle wie Maltose, Lactose, Sucrose, Stärke, Amylose, Glykogen, Cellulose, Chitin, Agar oder modifizierte Moleküle, wie die mittels Wärmebehandlung oder mit Säuren aus Stärken hergestellten Dextrine. Die Polysaccharide haben eine oder mehrere reaktive Hydroxylgruppen pro Monosaccharid-Einheit und sie können geradkettig, verzweigtkettig oder zyklisch sein.
Die bevorzugtesten Polysaccharide für die Zwecke dieser Erfindung sind Stärken und Stärkebestandteile wie Amylose und Amylopektin, Stärkederivate wie Dextrin, und Cellulose, Chitin und Chitosan. Eine große Vielfalt dieser Polysaccharide ist im Handel erhältlich. Einige für die Zwecke dieser Erfindung nützliche, im Handel erhältliche Stärken schließen die folgenden ein:

– in kaltem Wasser lösliche Maisstärken: Supramyl 130, Supramyl 131, (Amylum), Cerestar AJ 12014 (Cerestar);
– in Wasser quellfähige Maisstärke: Merigel 100 (Amylum);
– in heißem Wasser lösliche Maisstärke: Mylbond 100, Mylbond 111, Collofilm 124 (Amylum);
– in kaltem Wasser lösliche Kartoffelstärke: Aeromyl 115 (Südstärke), Paelli SA2 (Avebe);
– in kaltem Wasser quellfähige Kartoffelstärke: Paselli, WA4 (Avebe)
– in heißem Wasser lösliche Weizenstärke: Mylbond 210 (Amylum)
– in Wasser unlösliche Weizenstärke: Meritena 200 (Amylum)
– lösliche Stärken Extramyl M, E, D (Südstärke).

Einige für die Zwecke dieser Erfindung nützliche, im Handel erhältliche Dextrine sind entweder weiße Dextrine, gelbe Dextrine oder Britischgummi, in Abhängigkeit von dem Herstellungsverfahren aus Stärken, zum Beispiel die höher-, gelb-, dünn-, mittel- oder dick kochenden Kartoffeldextrine (Südstärke, Schrobenhausen, Deutschland). Zyklische Dextrine schließen zum Beispiel die von Aldrich, Fluka oder von Wacker (Burghausen, Deutschland) erhältlichen α-, β- und γ-Cyclodextrine ein.
Cellulose bedeutet jede der herkömmlichen und im Handel erhältlichen Formen von Cellulose, wie Holzzellstoff, Baumwolle, Hanf, Ramie oder zurückgewonnene Formen wie Reyon. Im ursprünglichen Zustand sind die Glukoseketten in hohem Maß über Wasserstoffbrücken verbunden, wobei sie mikrokristalline Bereiche bilden, die von amorphen Bereichen durchsetzt sind. Man weiß, dass die chemischen Reaktionen leichter in den amorphen Gebieten stattfinden. Die bindungsbrechende Wirkung der Modifizierungen führt zu wasserlöslichen Polymeren, wenn sie bis zur Vollständigkeit durchgeführt wird, zum Beispiel der allgemein als Klebstoffe verwendeten Hydroxyethylcellulose.
Die Reaktion von Polysacchariden wie Stärke und Cellulose mit Maleinsäureanhydrid wurde ausführlich beschrieben. Es wurden sowohl wässrige Basen wie organische Lösemittel verwendet, um die entsprechenden Polysaccharidmaleate herzustellen. Zum Beispiel wurden in EP 714 914 (Degussa) Stärkemaleate mit Substitutionsgraden von bis zu 1 in wässriger Base hergestellt, um Superabsorber herzustellen. In PL 165075 wurden Maleate von Stärke und Cellulose durch Umsetzen der Polysaccharide mit 1–3 Mol Maleinsäureanhydrid (bezogen auf eine Glukoseeinheit) in inerten Lösemitteln, zum Beispiel in Pyridin, hergestellt. Andere typische Verfahren schließen Reaktionen von Stärke mit Maleinsäureanhydrid in Formamid ( DE 1941887 , Mitsubishi Paper Mills) oder Aceton/Wasser ( JP 045005271 , Res. Inst. Prod. Develop.) und Reaktionen von Cellulose mit Maleinsäureanhydrid in KOAc/LiCl/Dimethylformamid (DMF) ( EP 319938 , Akzo) oder DMF/DMSO/AcNMe₂/N-Methylpyrrolidon ( JP 8148747 , Okura Ind.) ein. Versuche, ein β-Cyclodextrinmaleat aus β-Cyclodextrin und Maleinsäureanhydrid in Toluol oder in Dimethylformamid als Lösemittel herzustellen, wurden in US 3 453 260 beschrieben, wobei nur niedrige DS-Werte (< 0,2) von kaum definierten Produkten erreicht wurden, offensichtlich weil keine Basen-Katalysatoren verwendet wurden.
Jedes dieser Verfahren nach dem Stand der Technik kann in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um ein Polysaccharidmaleat herzustellen. Das für den Zweck dieser Erfindung bevorzugte Verfahren verwendet nichtwässrige Lösemittel, die berechnete molare Menge an Maleinsäureanhydrid (pro Monosaccharideinheit) um den gewünschten DS-Wert zu erreichen, und eine (in Bezug auf Maleinsäureanhydrid) äquimolare Menge eines basischen Metallsalzes (MX) wie Natriumhydrogencarbonat, Natriumcarbonat, Natriumacetat, Natriumformiat, Lithiumacetat oder Kaliumacetat, vorzugsweise Natriumhydrogencarbonat, Natriumcarbonat oder Natriumacetat. Die bevorzugten Lösemittel für den Zweck dieser Erfindung sind N,N-Dimethylformamid (DMF), N,N-Dimethylacetamid, Dioxan, N-Methylpyrrolidon (NMP), Dimethylsulfoxid (DMSO), Pyridin, Tetrahydrofuran (THF) oder Gemische dieser Lösemittel, vorzugsweise DMF, DMSO und NMP oder Gemische dieser Lösemittel. Die Reaktionstemperatur schwankt zwischen 20°C bis zu dem Siedepunkt des jeweiligen Lösemittelgemisches, vorzugsweise von 20°C bis 140°C.
Das Polysaccharidmaleat-Zwischenprodukt kann isoliert werden, jedoch ist das bevorzugte Verfahren, die nachfolgende Reaktion mit Ammoniak in dem selben Kolben und den gleichen Lösemitteln durchzuführen. Die Reaktion von Polysaccharidmaleaten mit Ammoniak ist bisher nicht beschrieben worden.
Erste Versuche, diese Reaktion in einem lösemittelfreien Verfahren nur mit Ammoniak durchzuführen, ergaben das Halbamid von Maleinsäure unter Rückgewinnung des Polysaccharids. Überraschenderweise konnte diese Abspaltungsreaktion in hohem Maß durch die Reaktion von Ammoniak in dem gleichen Lösemittel, das zur Herstellung des Polysaccharidmaleat-Zwischenproduktes verwendet wurde, unterdrückt werden. Die Reaktion des Polysaccharidmaleates mit Ammoniak wird durchgeführt, indem unmittelbar 1–5 Äquivalente (berechnet in Bezug auf Maleateinheiten) an Ammoniak der Reaktionsmischung bei 15°C–65°C zugesetzt werden, vorzugsweise bei Raumtemperatur. Bei Raumtemperatur (ca. 20°C) schwankt die Reaktionszeit von 1–48 Stunden, vorzugsweise wird die Reaktion nach etwa 2–18 Stunden beendet und das Produkt ausgefällt und mit Wasser und organischen Lösemitteln gewaschen, vorzugsweise mit Methanol oder Ethanol. Das Gegenion des Endproduktes (I) kann ausgetauscht werden, indem das Produkt mit einer einen Überschuss des betreffenden Metallsalzes enthaltenden Lösung gerührt wird, nachfolgendem Waschen mit Wasser und dann mit Methanol oder Ethanol. Das Produkt kann im Vakuum in einem Heizschrank getrocknet werden. Es kann durch IR-Spektroskopie, Elementaranalyse und Verseifung der Maleatesterbindungen mit einem Überschuss einer starken Base (NaOH, KOH) und darauffolgender Rücktitration der restlichen Base mit Säure (HCl, H₂SO₄) charakterisiert werden. Nur die Produkte (I) mit einer gewissen Wasserlöslichkeit können durch NMR charakterisiert werden. Jedoch kann der Reaktionsverlauf in mehr Einzelheiten untersucht werden, indem ein verhältnismäßig kleiner Saccharidvorläufer, zum Beispiel Sucrose, verwendet wird. In diesem Fall können die NMR- und Massenspektren aufgezeichnet und zugeordnet werden.
Typische Strukturen, die bei Verwendung einer Stärke, Amylose oder Dextrin als Vorläufer-Polysaccharid erhalten werden, werden in der nachstehenden Abbildung gezeigt. (Es werden DS = 0,5 oben und eine typische Vernetzungsgruppe unten gezeigt).
Die Eigenschaften von (I) hängen stark von dem DS-Wert ab: zum Beispiel stellt ein niedriger DS-Wert verhältnismäßig stärker wasserlösliche Materialien bereit, wogegen höhere DS-Werte Polymere mit schlechter Wasserlöslichkeit ergeben. Ein anderes strukturelles Merkmal der Materialien (I) ist das Vorhandensein einiger Vernetzungsgruppen, was zur Bildung von meistens wasserunlöslichen Materialien führt, wie in der vorstehenden Abbildung veranschaulicht. Diese Vernetzungsgruppen entstehen aus einem intermolekularen Angriff der Aspartat-Stickstoffe auf C-C-Doppelbindungen des Maleats.
Die Struktur der Vernetzungsgruppen wurde aus der Strukturanalyse der von Sucrose, die der gleichen Reaktionsfolge der vorliegenden Erfindung unterworfen worden war, erhaltenen Produkte abgeleitet, ebenso wie aus Elementaranalysen und Verseifungsäquivalenten, die benötigt wurden, die Aspartatesterbindungen zu spalten. In Übereinstimmung mit diesen Ergebnissen macht ein höherer Grad von Vernetzung die Materialien unlöslicher in Wasser. Ein anderes besonderes Merkmal der Verbindungen (I) von verhältnismäßig niedriger Wasserlöslichkeit ist ihre Neigung, Lösemittelgele zu bilden. Das Ausmaß der Vernetzung kann analytisch durch Vergleich des DS-Wertes des Maleatpolysaccharid-Zwischenproduktes (Einbeziehung der Maleatprotonen in das ¹H NMR-Spektrum) und des Stickstoffgehaltes der Endprodukte (I), wie mittels Elementaranalyse bestimmt, bestimmt werden.
Die strukturellen Merkmale in (I), die sowohl positiv (NH₃ ⁺) oder negativ (CO₂ ^–) geladene Gruppen entlang der Polymerkette aufgereiht bereitstellen, legen eine Vielfalt von technischen Anwendungen nahe:
Beispiele für Anwendungen der Verbindungen (I) schließen Superabsorber, Komplexierungsmittel (Kesselsteinverhinderer, lonenaustauscher, Ionenabsorber), Chromatographieträger und Systeme zur Medikamentfreisetzung ein, sind aber nicht darauf beschränkt.
Pharmazeutische Polymerzusammensetzungen, insbesondere Systeme zur Medikamentfreisetzung, beruhen auf biokompatiblen Polymeren (Polyaminosäuren oder Polysacchariden), die eine Polymermatrix umfassen, welche physikalisch oder chemisch gebundene aktive Inhaltsstoffe freisetzt (Beispiel: WO 9904824). Die neuen Materialien (I) stellen entweder ionische (Carboxylat oder Amino) oder potentielle kovalente Bindungsstellen für das ionische oder kovalente Anhängen von pharmazeutisch aktiven Inhaltstoffen bereit. Zum Beispiel kann eine Linkergruppe oder ein aktiver Inhaltsstoff, der eine Carboxylgruppe trägt, über die Aminogruppen in (I) durch die Wirkung von Amidbindungen angehängt werden, wohingegen eine Linkergruppe oder ein aktiver Inhaltsstoff, der Aminogruppen trägt, über die Carboxylgruppen in (I) durch die Wirkung von Amidbindungen angehängt werden kann. Eine andere Wahlmöglichkeit ist es, ein Aspartatderivat (I) aus einem Cyclodextrinausgangsmaterial herzustellen, um ein Freisetzungssystem bereitzustellen, das durch Einschluss in die Höhlung des Cyclodextrins einen aktiven Inhaltsstoff festhält. Cyclodextrine (CyDs) sind eine homologe Familie von zyklischen Polysacchariden, die aus α-(1-4)-verbundenen Glykopyranoseeinheiten aufgebaut sind. Die drei hauptsächlichen CyDs bestehen aus sechs (α-CyD), sieben (β-CyD) und acht (γ-CyD) Monosacchariduntereinheiten.
Unmodifizierte und modifizierte CyDs haben durch Bildung von Wirt/Gast-Einschlusskomplexen weltverbreitete medizinische Anwendung als Träger für Pharmazeutika, Geruchsstoffe und Biochemikalien gefunden (Übersicht: Medicinal Applications of Cyclodextrins, J. Szejtli, Medicinal Research Reviews, 14, 353, 1994). Die Anwendungen schließen allgemein die Komplexierung von Medikamenten durch Cyclodextrine, nichtkomplexierende Eigenschaften in Zubereitungen (Vehicula), direkte therapeutische Verwendungen (Intraperitoneale Dialyse, bei der Schockbehandlung) und nichttherapeutische Verwendung, zum Beispiel in Diagnostik und Chromatographie, ein.
Insbesondere die Komplexierung problematischer Medikamente und aktiver Inhaltsstoffe, die entweder schlecht löslich, instabil, reizend oder schlecht zuzubereiten sind. Für medizinische Zwecke sind jedoch nur einige wenige CyD-Derivate verwendbar, insbesondere die methylierten und β-CyDs, wegen Toxizitätsdaten und dem Fehlen der Verfügbarkeit in großen Mengen (J. Szejtli, Seite 356). Es wird daher erwartet, dass CyD-Aspartate gemäß der vorliegenden Erfindung aus den folgenden Gründen eine gangbare Alternative zu bekannten CyD-Derivaten bilden: Einerseits wurde gefunden, dass die über hydrolytisch labile Esterbindungen an die CyDs gebundenen Aspartatgruppen stark zu verbesserter Löslichkeit der CyD (und deren Komplexen) beitragen. Überraschenderweise übertraf die Löslichkeit des gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten β-CyD-Aspartates (mindestens 1 g/ml Wasser) die Löslichkeit der meisten bisher angegebenen löslichen Derivate (J. Szejtli, Seite 354). Löslichkeit ist von Bedeutung bei der Herstellung flüssiger Zubereitungen von Medikamenten, oder um die Bildung unlöslicher Kristalle von Cholesterinkomplexen zu verhindern (Nephrotoxizität und Hämolyse). Ferner ist das gemäß der vorliegenden Erfindung mittels einer sehr geradlinigen Synthese (Einkolbenreaktion) hergestellte β-CyD-Aspartat viel billiger als die anderen löslichen CyD-Derivate, die zugleich mit großen Mengen toxischer Abfälle als Nebenprodukte erhalten werden (J. Szejtli, Seite 357).
Andererseits kann weitgehende Vernetzung über die Aspartataminogruppe oder über verbliebene Maleatgruppen unlösliche, immobilisiertes CyD enthaltende Strukturen bilden, die zum Beispiel für chromatographische Zwecke, zur Beschleunigung der Wundheilung in ähnlicher Weise wie vernetzte Dextranpolymere (Debrisorb^®) oder zur Beladung mit Medikamenten oder Antiseptika geeignet sind. Da die Verbindungen (I), was die CyD-Aspartate einschließt, nur aus natürlichen Verbindungen (Polysaccharid und Asparaginsäure) zusammengesetzt sind, werden sie als von geringer toxikologischer Bedeutung und als leicht biologisch abbaubar betrachtet.
Insbesondere wurden die Materialien (I) überraschenderweise für nützlich als Inhaltsstoffe in Zusammensetzungen zur Boden- und Saatgutbehandlung zur Förderung des Sämlingsaustriebs und des Pflanzenwachstums befunden.
Da (I) nur aus natürlichen Materialien (Polysaccharid und Asparaginsäure) zusammengesetzt ist, wird erwartet, dass die Verbindungen (I) im Allgemeinen leicht biologisch abbaubar sind.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die folgenden ausführlichen Beispiele weiter beschrieben. Diese Beispiele sind nicht dazu gedacht, den Geltungsbereich der Erfindung, der in der vorstehenden Beschreibung dargelegt worden ist, zu begrenzen. Es versteht sich, dass bei Verbleib innerhalb des Geltungsbereiches der Erfindung viele Veränderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können.
Beispiel 1:
100 g (0,617 mol Glc) Supramyl 130 (Amylum Deutschland GmbH), getrocknet bei 60°C/1 mbar) wurden bei 70°C in N,N-Dimethylformamid (1000 ml) gelöst. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde Natriumacetat (50,6 g, 0,617 mol) zugesetzt, gefolgt von Maleinsäureanhydrid (60,5 g, 0,617 mol) in einer Portion unter Rühren. Das Rühren wurde 15 Minuten lang bei Raumtemperatur und 2 Stunden lang bei 80°C fortgesetzt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Gemisch mit gasförmigem Ammoniak (21,0 g, 1,23 mol) umgesetzt. Das Rühren wurde 2 Stunden lang fortgesetzt und das Gemisch dann über Nacht stehen gelassen. Ethylacetat (1000 ml) wurde zugesetzt, das Gemisch 15 Minuten lang gerührt und der Niederschlag durch Filtration gesammelt, mit Ethylacetat (2 × 200 ml) gewaschen und bei 80°C/20 mbar 12 Stunden lang getrocknet. Ausbeute: 239,2 g rohes, Ammoniumacetat enthaltendes Stärkeaspartat. Das Salz wurde durch Suspendieren des Niederschlages in Methanol/Wasser (ca. 10 ml/g), 30 Minuten langes Rühren und Sammeln des Produktes durch Filtration entfernt, um das gereinigte Stärkeaspartat (I) als ein Produkt geringer Wasserlöslichkeit zu erhalten (184 g nach Trocknung im Vakuum; 99%).
¹H NMR (Bruker WT 400, D₂O/NaOD; 400 MHz): 2,2–2,7 ppm (m, 2H, CH₂CO), 3,3–4,2 ppm (m, 7H, H-2, H-3, H-4, H-5, H-6, H-6', CHNH₂), 5,3–5,5 ppm (bs, 0,9H, H-1), 5,7–5,8 ppm (bs, 0,1 H, H-1). IR-Spektren (Perkin-Eimer FT-IR Spektrometer Paragon 1000, unter Verwendung einer ATR-Einheit): 3250, 3250 (br, CO₂ ^–, OH), 2930, 1725 (Ester-CO), 1627 (CO₂ ^–), 1575, 1400, 1348, 1152, 1078, 1002 cm^–1. CHN-Analyse: C (gefunden) 42,1%; H (gefunden): 5,2%, N (gefunden): 2,5%, Na (gefunden) 2,8%. Für eine Diskussion ähnlicher Ergebnisse, siehe die Beispiele 3–4.
Beispiel 2:
Kartoffeldextrin (40,0 g, 246 mmol Glc, gelb, mittelkochend, von Südstärke) wurde in N,N-Dimethylformamid (150 ml, Fluka Nr. 40248) bei 50°C gelöst. Dann wurden Maleinsäureanhydrid (12,1 g, 123 mmol; Merck Nr. 800408) und Natriumacetat (10,1 g, 123 mmol; Merck Nr. 106268) in Portionen zugesetzt. Die klare Lösung wurde weitere 4 Stunden lang bei 80°C gerührt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Reaktionsgemisch unter Rühren in 1-Butanol (500 ml, Riedel-deHaen Nr. 24124) gegossen. Der Niederschlag wurde zum Schluss mit Aceton (3 × 100 ml, Riedel-de-Haen Nr. 24201) gewaschen und dann 24 Stunden lang bei 60°C im Vakuum getrocknet, um 43,0 g eines Feststoffes zu ergeben. Wie erwartet, hatte das wasserlösliche Maleatdextrin-Zwischenprodukt einen DS-Wert von ca. 0,5, wie durch ¹H-NMR-Spektroskopie ermittelt wurde (400 MHz, D₂O, bestimmt durch Vergleich der integrierten olefinischen- und Glukoseprotonen).
Beispiel 3:
Die Reaktion von Kartoffeldextrin (50,0 g, 309 mmol Glc, gelb, mittelkochend, von Südstärke) in DMF, (400 ml), Maleinsäureanhydrid (30,3 g, 309 mmol) und Natriumacetat (25,3 g, 309 mmol) wurde, wie in dem vorhergehenden Beispiel 2 beschrieben, durchgeführt. Die darauffolgende Reaktion mit Ammoniak wurde dann in analoger Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt. Das Produkt wurde ausgefällt (500 ml Ethylacetat) und im Vakuum getrocknet, um das Dextrinaspartat (Ausbeute 90,9 g, 98%) zu ergeben. Das rohe Produkt wurde durch Waschen in Methanol (500 ml, Ausbeute 62,5 g) gereinigt. Waschen des rohen Produktes (10 g) mit Wasser (200 ml) und dann mit Methanol und Trocknen im Vakuum ergab 7,0 g eines gereinigten Dextrinaspartates. IR-Spektrum (Perkin-Eimer FT-IR Spektrometer Paragon 1000, unter Verwendung einer ATR-Einheit): Es wurden die folgenden, in dem Ausgangsmaterial nicht vorhandenen kennzeichnenden Banden beobachtet: 1729 (Ester-CO), 1632 (CO₂ ^–) cm^–1. CHN-Analyse: C (gefunden) 42,2%; H (gefunden): 6,0%, N (gefunden): 3,9%, Na (gefunden) 2,8%. Diese Zusammensetzung passt auf ein Polymer mit DS = 1,0, in dem etwa 40% von CO₂H in Wirklichkeit CO₂Na ist, was C 42%, H 5,1% N 4,9%, Na 3,2% (für C₁₀H_14,6NO₈Na_0,4, 284,7 pro Monomereinheit) erfordert. Einige Vernetzungsgruppen (=C₁₀H_14,1N_0,5O₈Na_0,4, 285,4) sind für den niedrigeren beobachteten Stickstoffgehalt verantwortlich. Nach Waschen des Polymers mit Ammoniumchlorid, wurde der Natriumgehalt auf 0,007 Gew.-% verringert, was die Ionenaustauschereigenschaften des Produktes demonstriert.
Beispiel 4:
Die Reaktion von Kartoffeldextrin (50,0 g, 309 mmol Glc, gelb, mittelkochend, von Südstärke) in DMF, (400 ml), Maleinsäureanhydrid (6,10 g, 62 mmol) und Natriumacetat (5,10 g, 62 mmol) wurde, wie in dem vorhergehenden Beispiel 3 beschrieben, durchgeführt. Die darauffolgende Reaktion mit Ammoniak wurde dann in analoger Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt. Das Produkt wurde ausgefällt (500 ml Ethylacetat) und im Vakuum getrocknet, um das Dextrinaspartat (64 g) zu ergeben. Das rohe Produkt wurde durch Waschen in Methanol (500 ml, Ausbeute 51,4 g) gereinigt. Waschen des rohen Produktes (10 g) mit Wasser (200 ml) und dann mit Methanol und Trocknen im Vakuum ergab 6,0 g eines gereinigten Dextrinaspartates. CHN-Analyse: C (gefunden) 42,8%; H (gefunden): 6,2%, N (gefunden): 1,8%, Na (gefunden) 1,3%. Diese Zusammensetzung passt auf ein Polymer mit DS = 0,2, in dem etwa 40% von CO₂H in Wirklichkeit CO₂Na ist, was C 43,7%, H 5,8% N 1,5%, Na 1,0% (für C₃₄H_54,6NO2₈Na_0,4, 934,1 pro 5 Monomereinheiten) erfordert. Einige Vernetzungsgruppen (=C₁₀H_14,1N_0,5O₈Na_0,4, 285,4) sind für den niedrigeren beobachteten Stickstoffgehalt verantwortlich. Nach Waschen des Polymers mit Ammoniumchlorid wurde der Natriumgehalt auf 0,007 Gew.-% verringert, was die Ionenaustauschereigenschaften des Produktes demonstriert.
Beispiel 5:
Sucrose (60,0 g, 0,175 mol) wurde bei 80°C in DMSO (150 ml) aufgelöst. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur wurde Natriumacetat (31,6 g, 0,386 mol) zugesetzt, gefolgt von Maleinsäureanhydrid (37,8 g, 0,386 mol) in einer Portion unter Rühren. Das Rühren wurde 10 Minuten lang bei Raumtemperatur und 2 Stunden lang bei 80°C fortgesetzt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Gemisch mit einem Überschuss von gasförmigem Ammoniak (etwa 20,0 g, 1,11 mol) umgesetzt, wobei die Temperatur am Anfang auf 60°C anstieg. Das Rühren wurde zwei Stunden lang fortgesetzt und das Gemisch dann über Nacht stehen gelassen. Das viskose, honigartige Produkt wurde mit Ethylacetat pulverisiert und getrocknet. Durch Gefriertrocknen aus Wasser wurde ein lösemittelfreies Produkt erhalten. Das auf einem Perkin-Eimer FT-IR Spektrometer aufgezeichnete IR-Spektrum (Paragon 1000; ATR-Einheit) zeigte die folgenden, in dem IR-Spektrum von Sucrose nicht vorhandenen, neuen Banden: 1726 (Ester-CO), 1629, 1565 (CO₂ ^–) cm^–1. Das ¹H-NMR-Spektrum des rohen Produktes wurde mit einem Bruker WT 400 (400 MHz, D₂O) aufgenommen. Es zeigte das Vorhandensein eines isomeren Gemisches und das Verschwinden der Maleatprotonen (siehe nachfolgendes Beispiel für die Zuordnung dieser Protonen). Zusätzlich wurde das Vorhandensein einer kleinen Menge (ca. 5%) des Halbamides von Maleat bei δ = 5,90, 6,40 ppm (2d, J = 10 Hz) ermittelt. Massenspektren und MS/MS-Kopplung wurden mit einem Finnigan LCQ-Ionenfallenspektrometer unter Verwendung von Elektrospray-Ionisierung (ESI) durchgeführt: negativer Modus: [M₁-H]^– = 456 (Monoaspartat M₁: C₁₆H₂₇NO₁₄; 457); [M₂-H]^– = 571 (di-Aspartat M₂: C₂₀H₃₂N₂O₁₇; 572); [M₃-H]^– = 896 (Vernetztes bis-Monoaspartat M₃: C₃₂H₅₁NO₂₈; 897). In dem positiven Modus sind die jeweiligen m/z bei 458, 773 und 898. MS/MS von m/z 897 führt zu m/z 554, 456, 341; m/z 571 führt zu 456, 438, 341; m/z 554 führt zu 456. Die Elementaranalyse des rohen Reaktionsproduktes war die folgende: C (gefunden) 36,0%; H (gefunden): 6,0%, N (gefunden): 3,1%, Na (gefunden) 4,8%. Das Produkt wurde mittels Chromatographie auf Biogel P2 (Wasser) weiter gereinigt, um einen angenehmen, süßschmeckenden flockigen weißen Feststoff zu ergeben. IR: 3230 (OH), 1726 (Ester-CO), 1620 (CO₂ ^–), 1381 cm^–1.
Massenspektroskopie unter den wie vorstehend beschriebenen Bedingungen (negativer Modus) zeigte vorwiegend m/z = 572 (C₂₀H₃₂N₂O₁₇; 572). Elementaranalyse ergab: C (gefunden) 37,5%; H (gefunden): 5,7%, N (gefunden): 3,5%, Na (gefunden) 3,7%. Diese Zusammensetzung passt auf ein Produkt mit DS = 2,0, in dem 50% von CO₂H in Wirklichkeit CO₂Na ist, was C 40,4%, H 5,2%, N 4,7%, Na 3,8% (für C₂₀H₃₁N₂O₁₇Na, 594,4) erfordert. Einige vernetzte Moleküle können für den niedrigeren beobachteten Stickstoffgehalt verantwortlich sein. Die Struktur des Produktes mit DS = 2 wird in der nachstehenden Abbildung gezeigt:
Beispiel 6:
Sucrose (60,0 g, 0,175 mol) wurde bei 80°C in DMSO (150 ml) aufgelöst. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur wurde Natriumacetat (31,6 g, 0,386 mol) zugesetzt, gefolgt von Maleinsäureanhydrid (37,8 g, 0,386 mol) in einer Portion unter Rühren. Das Rühren wurde 10 Minuten lang bei Raumtemperatur und 2 Stunden lang bei 80°C fortgesetzt. Das Produkt wurde mit Ethylacetat ausgefällt und unter Verwendung eines Ultra Turrax pulverisiert und sodann aus Wasser gefriergetrocknet. Das ¹H-NMR-Spektrum dieses Produktes wurde mit einem Bruker WT 400 aufgenommen (400 MHz, D₂O). Es zeigte das Vorhandensein eines isomeren Gemisches von Sucrosemaleaten: δ = 6,67 und 5,93 ppm (2 Multipletts von Maleatprotonen), 5,4 ppm (m, Glc-β-H1). Integration dieser Signale zeigte, dass der DS ungefähr 2,0 war.
Beispiel 7: (β-Cyclodextrinaspartat)

A) β-Cyclodextrin (Fluka Nr. 28707, 20,0 g, 0,018 mol) wurde in trockenen DMF (300 ml) bei 80°C aufgelöst. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur wurde Natriumacetat (11,6 g, 0,141 mol, 8,0 äquivalent) zugesetzt, gefolgt von Maleinsäureanhydrid (13,8 g, 0,141 mol, 8,0 äquivalent). Das Rühren wurde 120 Minuten lang bei 120°C und 2 Stunden lang bei 100°C unter Stickstoffatmosphäre fortgesetzt. Die nächste Reaktion mit Ammoniak konnte nach Abkühlen auf 45°C in demselben Kolben (B) durchgeführt werden. Alternativ konnte das β-CyD-Maleat-Zwischenprodukt durch Rühren in Ethylacetat (2 × 200 ml) und Methanol (2 × 100 ml) isoliert werden, um 30,0 g des rohen Produktes zu ergeben. Das ¹H-NMR-Spektrum dieses Produktes wurde mit einem Bruker WT 400 aufgenommen (400 MHz, D₂O): δ = 6,5 und 5,7 ppm (2"d", 2H, Maleat), 5,0 ppm (m, 1H, Glc-β-H1), 3,25–4,50 ppm (m, 6H). Integration dieser Signale zeigte, dass der DS ungefähr 0,9–1,0 war.
B) Nach Abkühlen auf 45°C wurde das Gemisch mit einem Überschuss von gasförmigem Ammoniak (etwa 20,0 g, 1,11 mol, 2 Stunden lang rühren) umgesetzt. Dann wurde das Gemisch über Nacht stehen gelassen. Das viskose honigartige Produkt wurde mit Ethylacetat und Methanol pulverisiert und getrocknet. Die Rohausbeute war 20,6 g. Löslichkeit in Wasser: 1,0 g Produkt ergab eine klare, viskose Lösung in 1 ml Wasser, wogegen nur bis zu 18 mg von β-Cyclodextrin in 1 ml Wasser gelöst werden konnten (J. Szejtli, Seite 357).

Die Struktur von Heptakis(6-O-β-aspartoyl)-Cyclomaltoheptaose (Cyclomaltoheptaose ist β-CyD) wird in der nachstehenden Abbildung gezeigt (DS 1,0):
Beispiel 8:

a) Herstellung einer Zubereitung zur Behandlung von Maissaatgut: 150 g technisches Casein von 90 mesh (Havero Hoogwegt) wurde langsam unter Rühren 850 ml Wasser zugesetzt, das 15 ml Glycerin (87% Merck) und 705 g Harnstoff (Merck) enthielt. Der pH-Wert wurde mit 25%iger Ammoniaklösung auf 9,0 eingestellt. Dann wurde Casein unter Rühren und Erwärmen auf 60°C sehr langsam zugesetzt, um die Bildung von Klumpen zu vermeiden (etwa 5– 10 g pro Minute). Während des Zusatzes des Caseins wurde der pH-Wert mittels der wässrigen Ammoniaklösung bei etwa 9,0 gehalten. Zu kräftiges Rühren würde Schäumen bewirken, was zur Bildung von Gasblasen in den Filmen führen könnte. Andererseits würde zu schwaches Rühren eine ineffiziente Bildung der gewünschten Proteindispersion bewirken. Nach vollständiger Dispergierung des Proteins wurde unter kräftigem Rühren bei 30°C sehr langsam eine 2%ige milchartige Dispersion von Ca(OH)₂ (1,5 g) zugesetzt. Dann wurde die Dispersion unter Rühren auf 60°C erwärmt. Nach Abkühlen auf Umgebungstemperatur wurde Kaliumsorbat (2,0 g, Nutrinova GmbH, Frankfurt) zugesetzt. Der pH-Wert war etwa 8–9. Unmittelbar nach der Herstellung dieser Dispersion, oder wahlweise vor ihrer Aufbringung auf das Saatgut, wurde das Polyepoxid-Reagens Kycoat^® (Hercules Corp., Siegburg, Deutschland) zugesetzt. Die Menge an Vernetzungsmittel wurde auf 20 Gew.-%, mit Bezug auf den Proteingehalt, eingestellt.
b) Herstellung einer Zubereitung zur Saatgutbehandlung, enthaltend Amisorb^®: Amisorb^® von Donlar Corporation (Chicago, USA; ein Beschleuniger der Nährsubstanzaufnahme) wurde durch gründliches Mischen des im Handel erhältlichen Konzentrates (es enthält etwa 50% an aktivem Inhaltsstoff) mit der gemäß a) hergestellten Dispersion hergestellt, um den Gehalt an Amisorb^® von 3,8 Gew.-% zu erhalten.
c) Herstellung einer Zubereitung zur Saatgutbehandlung, enthaltend (I): Verbindung (I) wurde gemäß Beispiel 1 hergestellt und gründlich mit der gemäß a) hergestellten Dispersion gemischt, um den Gehalt von 4,5 Gew.-% an (I) zu erhalten.
d) Behandlung von Saatgut: Eine Menge von 400 mg (500 μml) jeder Zusammensetzung wurde verwendet, um jeweils 100 g Mais-Saatgut zu behandeln. Zusätzlich wurden die Zusammensetzungen zur Behandlung mit Colanyl Red^® (Clariant, Muttenz) gemischt, um einen Gehalt an diesem Farbstoff von etwa 4,5 Gew.-% zu erhalten. Die Zubereitungen wurden auf das Saatgut unter Verwendung der Rotostat M150 Maschine von J. E. Elsworth Ltd. (Norfolk, UK) aufgebracht. Überprüfung des behandelten Saatgutes zeigte, dass die Beschichtungen gleichmäßig über das gesamte Oberflächengebiet des Saatgutes vorhanden waren.
e) Prüfung des behandelten Saatgutes: Das Pflanzenwachstum wurde in 3 Gruppen von Pflanztöpfen überwacht, die in jeder Gruppe 136 Pflanzen enthielten: Gruppe (1): unbehandelte Kontrollgruppe; Gruppe (2): mit Zubereitung (b), enthaltend Amisorb^®, behandelt; Gruppe (3): behandelt mit Zubereitung (c), enthaltend (I).

Es wurde unbehandelter, nicht sterilisierter Boden des in Frankfurt/Höchst (Deutschland) befindlichen Ackerlandes verwendet. Alle Pflanzen erhielten 8 Stunden pro Tag künstliches Sonnenlicht und einmal täglich 12,3 ml Wasser, entsprechend 450 mm/Jahr Niederschlag, bei einem Temperaturbereich von etwa 22–27°C. Nach 14 Tagen wurden die Pflanzen geerntet und Sämlingsanzahlen, Länge und Gewicht wurden unmittelbar bestimmt. Die in der Abbildung gezeigten Ergebnisse zeigen – innerhalb realistischer Fehlergrenzen – dass (I) (linke Balken) einen etwa gleichen Vorteil (verbesserte Kenngrößen der Sämlingstriebkraft) bereitstellt wie die den Bioregulator Amisorb^® enthaltende Behandlungszusammensetzung.
Beispiel 9:
Eine (I) enthaltende Behandlungszusammensetzung für Weizensaatgut: Eine Zubereitung zur Behandlung von Saatgut wurde analog zu Beispiel 8(a) hergestellt. Eine (I) enthaltende Zubereitung wurde gemäß Beispiel 8(c) durch gründliches Mischen mit (I) hergestellt, um einen Gehalt an aktivem Inhaltsstoff (I) von 5 Gew.-% zu erhalten. Weizensaatgut (Sommerweizen, Varietät Munk) wurde mit beiden Zubereitungen behandelt (siehe Beispiel 1) und das Pflanzenwachstum in 3 Gruppen von Pflanztöpfen, enthaltend 136 Pflanzen in jeder Gruppe, überwacht:
Gruppe (1): unbehandelte Kontrolle; Gruppe (2): nur mit Proteinzubereitung behandelt; Gruppe (3): mit 5 Gew.-% an (I) enthaltender Proteinzubereitung behandelt. Es wurde nicht-sterilisierter Boden von AgrEvo (Frankfurt, Deutschland), gemischt mit 2,4 g Blaukorn-Kunstdünger pro kg Boden, verwendet. Alle Pflanzen erhielten 8 Stunden pro Tag künstliches Sonnenlicht und einmal täglich 12,3 ml Wasser, entsprechend 450 mm/Jahr Niederschlag, bei einem Temperaturbereich von etwa 22–27°C. Nach 14 Tagen wurden die Pflanzen geerntet und Sämlingsanzahlen, Länge und Gewicht wurden unmittelbar bestimmt. Die in der Abbildung gezeigten Ergebnisse zeigen die verbesserte Sämlings-Austriebskraft für das Weizensaatgut, das mit der den aktiven Inhaltsstoff (I) enthaltenden Zubereitung behandelt worden war.

Claims

Polysaccharidaspartate der allgemeinen Formel (I)
wobei R Hydroxyl, ein Aspartatrest der Formel (II) und/oder eine glycosidische Bindung zu einer anderen Zuckermonomereinheit ist, und wobei n größer als 1 ist und der durch das Polysaccharid-Ausgangsmaterial gegebenen durchschnittlichen Anzahl von Zuckereinheiten entspricht, und wobei R¹ ein Wasserstoffatom, ein Metallkation, Ammonium, ein Di- oder Triethanolamin-Kation oder eine Vernetzungsstelle zu einer anderen Polysaccharidkette ist.
Polysaccharid-Aspartat nach Anspruch 1, wobei der Substitutionsgrad (DS) in Bezug auf das Verhältnis der Zuckermonomereinheiten, die mit den Resten (II) modifiziert sind, von DS 0,001 bis DS 3,0 variiert.
Polysaccharidaspartat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polysaccharid zu verstehen ist als die natürlich vorkommenden, aus von zwei bis 100 000 Monosaccharideinheiten pro Molekül bestehenden Produkte einschließend, vorzugsweise eine Stärke, Maltose, Glycogen, Dextrin, Amylose, Amylopektin, Cyclodextrin, Sucrose, Lactose, Dextran, Xanthan, Cellulose oder Chitin, am bevorzugtesten eine Stärke, Dextrin, Cyclodextrin, Cellulose oder Chitin.
Verfahren zur Herstellung von Polysaccharidaspartaten der Formel (I),
wobei R Hydroxyl, ein Aspartatrest der Formel (II) und/oder eine glycosidische Bindung zu einer anderen Zuckermonomereinheit ist, und wobei n größer als 1 ist und der durch das Stammpolysaccharid-Ausgangsmaterial gegebenen durchschnittlichen Anzahl von Zuckereinheiten entspricht, und wobei R¹ ein Wasserstoffatom, ein Metallkation, Ammonium, ein Di- oder Triethanolamin-Kation oder eine Vernetzungsstelle zu einer anderen Polysaccharidkette ist; indem zuerst ein Polysaccharid mit Maleinsäureanhydrid umgesetzt wird, und als zweites das gebildete Zwischenprodukt weiter mit 1–5 Äquivalenten Ammoniak umgesetzt wird (berechnet mit Bezug auf die Maleateinheiten), wobei die Reaktion entweder in einem organischen Lösemittel oder lösemittelfrei ausgeführt wird, und die Temperatur der Reaktionsmischung in dem Bereich von 15–65°C ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Reaktion mit Ammoniak in dem selben Lösemittel ausgeführt wird, das verwendet wird, um das Polysaccharidmaleat-Zwischenprodukt herzustellen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 oder 5, wobei die Reaktion bei Raumtemperatur durchgeführt wird, und die Reaktionszeit in dem Bereich von 1–48 Stunden liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, wobei der Substitutionsgrad (DS) in Bezug auf das Verhältnis der Zuckermonomereinheiten, die mit den Resten (II) modifiziert sind, von DS 0,001 bis DS 3,0 variiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, wobei die erste Reaktion zwischen dem Maleinsäureanhydrid und dem Polysaccharid in einem nichtwässrigen Lösemittel durchgeführt wird und eine äquimolare Menge (bezüglich des Maleinsäureanhydrids) eines basischen Metallsalzes MX (M = Alkalimetall, X = Anion) der Reaktionsmischung zugesetzt wird.
Verwendung des Polysaccharidaspartates der Formel (I) nach Anspruch 1 als Chromatographieträger, Ionenaustauschermaterial, Adsorptionsmaterial für Metallionen oder als ein Medikamentfreisetzungsmittel, oder in Zusammensetzungen zur Saatgutbehandlung oder zur Bodenbehandlung.
Zusammensetzung zur Bodenbehandlung, enthaltend 0,001–5 Gew.-% der Verbindung (I).
Zusammensetzung zur Saatgutbehandlung, enthaltend 0,01–35 Gew.-% der Verbindung (I).