DE924211C - Verfahren zur Herstellung von Polyschwefelsaeureestern von Polygalakturonsaeuremethylestern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Polyschwefelsäureestern von Polygalakturonsäuremethylestern Es ist bekannt, daß Pektine, die als Methylester von Polygalakturonsäuren mit verschiedenem Veresterungsgrad aufgefaßt werden, in saure Polyschwefelsäureester mit heparinähnlichen biologischen Eigenschaften übergeführt werden können.
• Die Herstellung dieser Polyschwefelsäureester erfolgte bisher durch Behandlung von Pektin oder von Abbauprodukten des Pektins mit Chlorsulfonsäure in Pyridin, wobei Reaktionstemperaturen um I00° zur Anwendung kamen. Es wurden dabei Verbindungen erhalten, welche die Blutgerinnung in vitro und in vivo hemmen, jedoch eine erhebliche Toxizität besitzen. Insbesondere steht ihre Schockwirkung einer klinischen Anwendung als Antikoagulantia und Antithrombotica im Wege. Nur durch Anwendung umständlicher Reinigungs- und Fraktionierungsmethoden konnten Produkte gewonnen werden, die in beschränktem Ausmaß eine therapeutische Verwendung fanden. Es mußte dabei besondere Mühe und Sorgfalt auf die vollständige Abtrennung des äußerst giftigen Pyridins verwendet werden, welches durch den hochmolekularen sauren Polyschwefelsäureester nicht nur unter Salzbildung, sondern auch adsorptiv gebunden wird.
• Außerdem tritt bei der Veresterung mit Chlorsulfonsäure in Pyridin eine teilweise Umwandlung der Carbomethoxygruppen der Polygalakturonsäuremethylester in freie Carboxylgruppen ein, welche sich auf die Verträglichkeit der derart gewonnenen Polyschwefelsäureester bzw. ihrer im Organismus entstehenden Abbauprodukte ungünstig auswirkt.
• Es wurde nun gefunden, daß man von schädlichen Verunreinigungen weitgehend freie Polyschwefelsäureester von Polygalakturonsäuremethyl- estern (Pektin und Abbauprodukten desselben) mit einem hohen Gehalt an Methoxylgruppen erhält, wenn man die Polygalakturonsäuremethylester bei niedriger Temperatur mit Chlorsulfonsäure in Formamid als mineralsäurebindendem Stoff, vorzugsweise mit einem vorher bereiteten Gemisch von Chlorsulfonsäure und Formamid, behandelt. Beim Eintragen von Pektin oder einem partiellen Abbauprodukt von Pektin in ein solches Gemisch von geeigneter Zusammensetzung tritt bei Zimmertemperatur unter teilweiser Umwandlung des Formamids in Ammoniumsalze in wenigen Stunden eine weitgehende Veresterung ein, wobei direkt ein Produkt mit einem Schwefelgehalt von 12 /o und mehr entsteht.
• Das zur Veresterung einer gegebenen Pektinmenge verwendete Quantum an Chlorsulfonsäure sowie das Mischungsverhältnis von Chlorsulfonsäure zu Formamid sind für dieReaktionsgeschwindigkeit, für die Ausbeute an wirksamer Substanz und für die Toxizität derselben von Bedeutung. Die Veresterung muß schonend vorgenommen werden, um eine Spaltung von Carbomethoxygruppen und damit eine Verringerung des Gehalts an Methoxylgruppen nach Möglichkeit zu vermeiden. Zur Veresterung von I Gewichtsteil Polygalakturonsäuremethylester verwendet man mit Vorteil I,5 bis 3 Volumteile Chlorsulfonsäure im 5- bis I2fachen ihres Volumens an Formamid, wobei man insbesondere dann relativ mehr Formamid verwendet, wenn man zugleich eine im Verhältnis zum Polygalakturonsäuremethylester größere Menge Chlorsulfonsäure anwendet. Anstatt weniger Stunden läßt man in diesem Fall das Reaktionsgemisch länger einwirken, bei etwa 20 bis 250 z. B. 24 und noch mehr Stunden, und erhält so Produkte, deren Methoxylgruppengehalt besonders wenig herabgesetzt worden ist.
• Die Isolierung des Reaktionsproduktes kann in einfacher Weise, z. B. durch Eingießen des Reaktionsgemisches in Alkohol und Abfiltrieren des Niederschlags, vorgenommen werden. Man erreicht damit bereits eine sehr weitgehende Abtrennung der übrigen Bestandteile des Reaktionsgemisches.
• Weitere Bemühungen zum Zweck der Entfernung von adsorptiv gebundenen Begleitstoffen erübrigen sich, weil diese in den in Frage kommenden geringen Mengen für die Toxizität des Reaktionsprodukts bedeutungslos sind. Durch Umsetzung mit Natriumcarbonat oder Natriumbicarbonat können die Natriumsalze der sauren Polygalakturonsäuremethylester - polyschwefelsäureester in einfacher Weise gewonnen werden. Der Methoxylgehalt der Reaktionsprodukte entspricht nahezu demjenigen der Ausgangsstoffe.
• Für das erfindungsgemäße Veresterungsverfahren kommen Pektine aus Früchten, Blättern und anderen Pflanzenteilen in Frage sowie die partiellen Abbauprodukte dieser Pektine. Es ist klar, daß die Veresterung sich nicht bei allen Ausgangsstoffen genau gleich durchführen läßt und daß man durch Vorversuche die günstigsten Reaktionsbedingungen feststellen muß.
• Die Verwendung von partiellen Abbauprodukten des Pektins als Ausgangsstoffe ist unter anderem deshalb von Interesse, weil die daraus erhältlichen sauren Polyschwefelsäureester im Gegensatz zu den aus Pektin hergestellten auch in höherer Konzentration nichtviskose wäßrige Lösungen ergeben, so daß diese sauren Polyschwefelsäureester in viel kon zentrierterer Lösung injizierbar sind. Die Vorteile des neuen schonenden Sulfatierungsverfahrens können bei seiner Anwendung auf Abbauprodukte des Pektins naturgemäß nur dann voll zur Geltung kommen, wenn die Abbauprodukte selber noch einen hohen Gehalt an Methoxylgruppen aufweisen, d. h. wenn bei ihrer Gewinnung nicht bereits eine beträchtliche Spaltung von Carbomethoxygrupppen eingetreten ist.
• Aus diesem Grunde sind als Polygalakturonsäuremethylester zur Veresterung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren solche Pektine besonders ge eignet, welche kurze Zeit mit Pektinase in niedriger Konzentration bei einem pH-Wert von 2 bis 3 vorbehandelt worden sind. Unter den genannten Bedingungen erfolgt nämlich eine teilweise Aufspaltung der Pektinkette unter völliger Schonung der Carbomethoxygruppe, was vermutlich darauf zurückzuführen ist, daß hierbei die Pektinase hohe Aktivität zeigt, während die Pektase, welche eine schwer völlig abtrennbare Verunreinigung käuflicher Pektinasepräparate bildet, praktisch inaktiv ist.
• Unter Verwendung von in der genannten Weise vorbehandelten Pektinen als Ausgangsstoffe erhält man saure Polyschwefelsäureester von Polygalakturonsäuremethylestern von hoher blut gerinnungshemmender Wirkung und niedriger Toxizität. Die wäßrigen Lösungen solcher sauren Polyschwefelsäureester besitzen eine niedrige Viskosität, so daß sie in Konzentrationen von loO/c und mehr noch dünnflüssig und gut injizierbar sind.
• Die Viskosität der Endprodukte ist ganz allgemein abhängig von der Viskosität der Ausgangsstoffe; durch die Wahl von nicht abgebautem Pektin oder verschieden stark abgebauten Pektinen als Ausgangsstoffen hat man es in der Hand, Endprodukte mit mehr oder weniger großer Viskosität und entsprechender Kettenlänge zu erhalten. Die Dauer der blutgerinnungshemmenden Wirkung nimmt ab mit abnehmender Viskosität, was je nach den Umständen vorteilhaft oder nachteilig sein kann. Bei kurzer Wirkungsdauer ist die Blutgerinnungsverzögerung leichter steuerbar und beim Eintreten von Zwischenfällen rascher aufhebbar; andererseits gestattet eine längere Wirkungsdauer eine Verminderung der Anzahl der Injektionen.
• Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Teile bedeuten darin Gewichtsteile.
• Beispiel I 50 Teile Citruspektin mit einem Methoxylgehalt von 6,79ovo werden mit I Teil Pectinol Ioo D (Handelspektinase, Röhm & Haas, Philadelphia) gut gemischt, darauf mit 500 Volumteilen 0,4 n-Essigsäure bei Zimmertemperatur (230) angerührt und während I Stunde geschüttelt. Hierauf erhitzt man zur Zerstörung der Pektinase. Sobald die Temperatur von 600 erreicht ist, wird durch Zugabe von 10 Teilen Natriumacetat und. 480 Volumteilen n-Natronlauge auf einen pH-Wert von 6 eingestellt, auf 8o bis go0 weitererhitzt und nach Zusatz von 5 Teilen Aktivkohle durch Kieselgur filtriert. Zum Filtrat gibt man das doppelte Volumen Methanol und filtriert den Niederschlag ab. Nach dem Waschen mit Methanol und Äther wird im Vakuum getrocknet, wobei man 3I Teile eines nahezu farblosen Pulvers erhält.
• 5 Teile dieses Pektinabbauproduktes werden in 25 Volumteilen Formamid gelöst und bei 100 in ein Gemisch von 45 Volumteilen Formamid und II Volumteilen Chlorsulfonsäure eingetragen. Unter gutem Rühren hält man während 6 Stunden die Temperatur auf 200 und gießt dann das Gemisch in 400 Volumteile Methanol. Der sich bildende farblose Niederschlag wird abfiltriert, zuerst mit Methanol, dann mit Ather gewaschen und anschließend in I40 Teilen 0,5 n-Natriumbicarbonatlösung gelöst. Nun wird im Vakuum bei 14 mm Hg eingedampft, bis an Hand der Nesslerreaktion festgestellt werden kann, daß alles Ammoniak ausgetrieben ist. Dann neutralisiert man durch Zusatz von 23 Teilen 2 n-Essigsäure und erhitzt nach Zugabe von 6 Teilen Kieselgur kurze Zeit auf dem Wasserbad. Nach dem Filtrieren kann der saure Polyschwefelsäureester durch Mischen des Filtrates mit dem 5fachen Volumen Methanol als Natriumsalz ausgefällt werden. Die Fällung wird abfiltriert, zuerst mit Methanol, dann mit Äther gewaschen und im Vakuum getrocknet. Man erhält dabei 6 Teile einer in Wasser sehr leicht löslichen, farblosen Substanz mit einem Methoxylgehalt von 3,960/0 und einem Schwefelgehalt von I2,50/o.
• An Stelle von Citruspektin kann man auch Apfelpektin verwenden. Für die Vorbehandlung des Pektins wird im Rahmen dieser Erfindung Schutz nicht begehrt.
• Beispiel 2 5 Teile Citruspektin werden in 20 Volumteilen Formamid gelöst bzw. suspendiert und bei I50 rasch in ein Gemisch von Io,5 Volumteilen Chlorsulfonsäure und 50 Volumteilen Formamid eingetragen.
• Hierauf wird das Gemisch während 5 Stunden bei 220 gerührt. Dann gießt man es in 500 Volumteile Methanol und filtriert den entstandenen Niederschlag ab, wäscht ihn mit Methanol und Äther und löst ihn darauf in I70 Volumteilen 0,4 n-Natriumbicarbonatlösung. Unter Zugabe von wenigen Tropfen Oktylalkohol wird nun das Ammoniak durch Vakuumdestillation vollständig entfernt.
• Dann stellt man die Lösung mittels Essigsäure auf Pn 6 ein, erhitzt nach Zugabe von 6 Teilen Kieselgur zum Sieden und filtriert heiß. Durch Eingießen des Filtrates in das 5fache Volumen Methanol fällt man den Polyschwefelsäureester des Pektins aus, filtriert ihn ab, wäscht ihn zunächst mit Alkohol, dann mit Äther und trocknet im Vakuum.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Herstellung von Polyschwefelsäureestern von Polygalakturonsäure methylestern durch Behandlung mit Chlorsulfonsäure in Gegenwart eines mineralsäurebindenden Stoffes bei niedriger Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß als mineralsäurebindender Stoff Formamid verwendet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß Polygalakturonsäuremethylester verestert werden, die kurze Zeit mit Pektinase in niedriger Konzentration bei einem pH-Wert von 2 bis 3 vorbehandelt worden sind.