DE968752C - Verfahren zur Herstellung von Chondroitinpolyschwefelsaeureestern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Chondroitinpolyschwefelsäureestern Die Herstellung von Polyschwefelsäureestern der Chondroitinschwefelsäure ist seit langem bekannt (S. Bergström, Z. physiol. Chem., 238, I63 [I936]).
• Das ursprüngliche Verfahren von Bergström ist seither schon wiederholt, auch mit gewissen Varianten, nachgearbeitet worden (P. Karrer, Helv. Chim. Acta 26, I309 [I94]; E. Husemann und andere, Z. Ges.
• Exp. Med., 114, 722 [I945]; J. Piper, Acta Pharm.
• Toxicol., 2, 3I7 [I946], Nr. 4). Alle diese Verfahren haben bis jetzt zu keinem klinisch verwertbaren Antikoagulans geführt, weil die Produkte zu toxisch waren.
• F. Patat und K. Vogler (Helv. Chim. Acta, 35, I29 [I952]) haben festgestellt, daß die Toxizität von modellmäßigen Polyschwefelsäureestern des Polyvinylalkohols eine Funktion des Polymerisationsgrades ist und daß sie sich mit dem Polymerisationsgrad kontinuierlich ändert. Ein ähnliches Verhalten, d. h. ein allmählicher Übergang zu weniger toxischen Produkten bei fallendem Polymerisationsgrad, war somit auch bei den partiell abgebauten Chondroitinpolyschwefelsaureestern zu erwarten. Auch die gerinnungshemmende Wirkung von bisher bekannten Produkten nimmt mit fallendem Polymerisationsgrad ab, wobei sich zwischen den Kurven der Toxizität und der gerinnungshemmenden Aktivität eine weitgehende Parallelität erkennen läßt.
• Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß bei einem Schwefelgehalt von I3,5 bis I4,5 °/o die genannte Parallelität im Bereich der Viskositätszahlen [N] von 0,07 bis 0,045 verschwindet. Während die Kurve der Gerinnungshemmung keine Änderung ihrer Steilheit erfährt, fällt dieToxizitätskurve im genannten Viskositätsbereich steil ab. Unterhalb dieses Viskositätsbereiches sind die Chondroitinpolyschwefelsäureester praktisch nicht toxisch, während sie oberhalb dieses Viskositätsbereiches ihrer Toxizität wegen unbrauchbar sind. So geht z. B. ein Hund bei täglicher Injektion von 20 mg pro kg Tiergewicht eines abgebauten Chondroitinpolyschwefelsäureesters mit einer Viskositätszahl [11] von 0,07 und einem Schwefelgehalt von I401o binnen I2 Tagen unter starker Gewichtsabnahme zugrunde, während unter gleichen Bedingungen 20 mg pro kg eines abgebauten Chondroitinpolyschwefelsäureesters mit der Viskositätszahl [X7] von 0,038 und einem Schwefelgehalt von I4°1o mehr als 40 Tage reaktionslos und unter Gewichtszunahme vertragen werden.
• Die gerinnungshemmende- Wirkung nimmt beim Durchlaufen des genannten Viskositätsbereiches nur wenig ab, und ein entsprechender Sturz wie bei der Toxizität wird nicht beobachtet. Dementsprechend besitzen die Chondroitinpolyschwefelsäureester mit einer Viskositätszahl [g] von 0,045 bis 0,03 eine erhebliche therapeutische Breite, während diejenigen mit einer Viskositätszahl [ > 0,07 zutoxisch sind, um überhaupt für therapeutische Zwecke in Frage zu kommen. Die Produkte des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Viskositätszahlen von 0,045 bis o,o3 und einem Schwefelgehalt von 12 bis 15 01o weisen überdies gegenüber lipämischem Plasma eine gute Klärwirkung auf. Sie können deshalb als Mittel gegen Arteriosklerose verwendet werden.
• Die genannten Chondroitinpolyschwefelsäureester mit großer therapeutischer Breite werten erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß man Chondroitinschwefelsäure nach an sich bekannten Methoden derart einem partiellen Abbau und einer Sulfatierung unterwirft, daß das Endprodukt eine Viskositätszahl [11] von 0,045 bis 0,030 und einen Schwefelgehalt von 12 bis 15 01o aufweist.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann im einzelnen wie folgt durchgeführt werden: Chondroitinschwefelsäure, hergestellt aus Knorpel, beispielsweise nach der Vorschrift von K. H. Meyer und anderen (Helv.
• Chim. Acta, 3I, I402 [I948], wird hydrolytisch, z. B. mittels Säuren oder Alkalien, auf einen niedrigeren Polymerisationsgrad gebracht. Dieser Polymerisationsgrad wird viskosimetrisch gemessen.
• Alle Viskositätsmessungen werden zweckmäßiger weise mit Ostwaldschen Viskosimetern bei 25° ausgeführt. Die im folgenden verwendeten viskosimetrischen Begriffe sind wie folgt definiert: Viskositätszahl (Intrinsic viscosity): [X7] = lim t/spez eo C wobei rspez = - re1 1 ist und rL die Viskosität der Lösung, 110 die Viskosität des Lösungsmittels (0,05 n-NaCl) und c die Konzentration in glroo ccm bedeutet.
• Der Grenzwert [s9] wird graphisch bestimmt, indem man rs,,,.lc bei verschiedener Konzentration, z. B.
• 2,1 und 0,5 glloo ccm, mißt und als Funktion von c aufträgt. Der Grenzwert wird durch Extrapolation auf unendliche Verdünnung erhalten.
• Um ein Endprodukt mit der gewünschten Viskositätszahl zu erhalten, müssen die Bedingungen der Abbaureaktion und der Sulfatierung entsprechend aufeinander abgestimmt werden. Der Grad, bis zu dem die Chondroitinschwefelsäure hydrolytisch abgebaut werden muß, ist bedingt durch Temperatur und Dauer der darauffolgenden Sulfatierung, da die letztere den Polymerisationsgrad des Endproduktes ebenfalls beeinflußt. So wird z. B. bei einer Sulfatierungsdauer von 3 Stunden und einer Sulfatierungstemperatur von 90" (Volumverhältnis Chlorsulfonsäure zu Pyridin 1: 3) die Chondroitinschwefelsäure zweckmäßigerweise derart hydrolytisch abgebaut, daß das teilweise abgebaute Produkt vor der Sulfatierung eine Viskositätszahl [X1] von 0,II besitzt. Ein solches Produkt kann erhalten werden, indem man eine ro0i0ige wäßrige Lösung von Chondroitinschwefelsäure mit verdünnter Salzsäure bei 70" während etwa 5 Stunden erhitzt. Bei tieferen Temperaturen sind für die Abbaureaktion längere und bei höheren Temperaturen entsprechend kürzere Reaktionszeiten erforderlich. Die Hydrolysedauer ist natürlich auch abhängig vom Viskositätsgrad des Ausgangsmaterials, der je nach der Gewinnungsart verschieden sein kann. Man kann den Abbau auch durch Erwärmen der Chondroitinschwefelsäure in alkalischer Lösung durchführen.
• Zur Sulfatierung der abgebauten Chondroitinschwefelsäure kann man im einzelnen z. B. so vorgehen, daß man das Abbauprodukt bei 80" unter Rühren in ein teilweise geschmolzenes Gemisch von Pyridin und Chlorsulfonsäure (Volumverhältnis 3: 1) einträgt. Nach dem Eintragen wird das Gemisch vorzugsweise während 3 Stunden bei go" und nachher noch während 2 Stunden ohne Wärmezufuhr weitergerührt.
• Nach einer anderen Ausführungsform können der Abbau und die Sulfatierung in einer einzigen Stufe durchgeführt werden, indem man auf Chondroitinschwefelsäure bei 105 bis II5" während 2 bis 3 Stunden eine Mischung von Pyridin und Chlorsulfonsäure einwirken läßt. Es ist zweckmäßig, die unabgebaute Chondroitinschwefelsäure bei go" in das Pyridin-Chlorsulfonsäure-Gemisch einzutragen und das Ge- misch während 211, Stunden bei 1100 und anschließend während 2 Stunden ohne Wärmezufuhr zu rühren.
• Die Aufarbeitung des Sulfatierungsgemisches, das nach der einen oder anderen der beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens erhalten wird, erfolgt zweckmäßigerweise so, daß der hochpolymere Anteil des Sulfatierungsproduktes mit Methanol oder mit einem anderen geeigneten Fällungsmittel, wie z. B.
• Äthanol oder Aceton, gegebenenfalls unter Zusatz von Natriumacetat zwecks Erleichterung der Fällung, zur Abscheidung gebracht wird. Der Niederschlag wird mit dem Fällungsmittel gewaschen und in wenig Wasser gelöst, worauf die Lösung mit Alkali, z. B. mit Natriumhydroxyd, auf PEI g eingestellt wird.
• Diese Lösung des rohen Alkalisalzes des Chondroitinpolyschwefelsäureesters wird erneut mit Methanol, gegebenenfalls unter Zusatz von Natriumacetat, ausgefällt und erneut in Wasser gelöst. Der Lösung wird zuerst Eis und dann unter Rühren eine Lösung eines Alkaloids, z. B. eine konzentrierte Lösung von Narcotinhydrochlorid, zugesetzt, um das Alkalisalz des Chondroitinpolyschwefelsäureesters in das betreffende Alkaloidsalz, z. B. in das Narcotinsalz, überzuführen. Das Alkaloidsalz wird durch Zentrifugieren oder Filtrieren isoliert, mit Wasser gut ausgewaschen und durch Eintragen in eine Alkalilösung, z. B. in eine Natriumcarbonatlösung, entweder bei Zimmertemperatur oder auch bei etwas höherer Temperatur in das Alkalisalz zurückverwandelt. Das ausgeschiedene Alkaloid wird abfiltriert und gut gewaschen. Das Filtrat wird mit Eisessig neutralisiert, nötigenfalls eingeengt, und mit Methanol oder einem anderen der obengenannten, mit Wasser mischbaren Fällungsmittel versetzt, um eine Fällung zu erhalten. Diese Ausfällung kann nötigenfalls zwecks Reinigung oder Fraktionierung wiederholt werden.
• Die so erhaltenen Verfahrensprodukte haben einen Schwefelgehalt von etwa I401, und eine Viskositätszahl [8] von 0,045 bis 0,03 und sind im allgemeinen polydispers. Die Polydispersität läßt sich dadurch vermindern, daß man höher- oder niedermolekulare Anteile in an sich bekannter Weise durch Fraktionierung entfernt.
• Beispiel I Man löst I,8 kg Chondroitinschwefelsäure ([N] = 0,35; [a]D°= = - 27° (C = 2, in 0,5 n-NaCl) in I7,I 1 Leitungswasser, erhitzt die Lösung in einem geeigneten Kolben auf 70°, gibt 560 ccm konzentrierte Salzsäure zu und rührt das Gemisch 280 Minuten bei konstant gehaltener Temperatur. Sodann wird die Reaktionslösung mit etwa 700 ccm konzentrierter Natronlauge neutralisiert, wenn nötig filtriert, auf ein Volumen von 41 eingedampft und mit 301Methanol, in denen 600 g Natriumacetat gelöst sind, versetzt. Der dabei ausfallende Niederschlag wird abgetrennt und getrocknet. Ausbeute I,6 kg; [g] = o,Ios.
• Nun werden 7,8 1 von über Kalilauge getrocknetem Pyridin in einem I2-l-Dreihalskolben in einem Kältebad unter Rühren auf - 5" abgekühlt. Anschließend läßt man aus einem Tropftrichter und unter ständigem Rühren innerhalb 3 Stunden 2,6 1 destillierte Chlorsulfonsäure eintropfen. Die Temperatur soll dabei 80" nicht übersteigen.
• Nach dem Eintropfen wird die teilweise flüssige Sulfatiermischung mit vorgeheiztem Wasser unter Rühren bei 80" geschmolzen und portionsweise unter kräftigem Rühren mit I,3 kg der partiell abgebauten Chondröitinschwefelsäure ([fl] = o,Io5) versetzt. Die Temperatur steigt dabei auf 900. Bei dieser Temperatur wird das Reaktionsgemisch 3 Stunden und anschließend noch 2 Stunden ohne Wärmezufuhr weitergerührt. Der noch 50°-warmen Sulfatiermischung werden 40 1 Methanol, in denen I kg Natriumacetat gelöst ist, unter Rühren zugesetzt, um den polymeren Anteil des Sulfatierungsproduktes auszufällen. Man läßt das Gemisch 15 Minuten stehen, worauf der größte Teil der überstehenden Mutterlauge mittels eines Siphons entfernt und der Rückstand abgenutscht wird.
• Der Rückstand wird in etwa 3 1 Leitungswasser gelöst, worauf die Lösung durch Zugabe von etwa 700 ccm konzentrierter Natronlauge auf pH g eingestellt und erneut mit etwa' 25 1 Methanol versetzt wird. Der Niederschlag wird abgenutscht und mit gut Methanol gewaschen. Anschließend wird das rohe Natriumsalz des Sulfatierungsproduktes in 15 1 destilliertem Wasser gelöst. Der Lösung werden 3 kg Eis und anschließend eine Lösung von 3,9 kg Narcotinhydrochlorid in 8 1 destilliertem Wasser unter kräftigem Rühren zugesetzt. Nach einiger Zeit entfernt man die überstehende Flüssigkeit mittels eines Siphons und rührt das zurückgebliebene Narcotmsalz dreimal mit je 6 1 destilliertem Wasser aus. Man läßt das Narcotinsalz sich absetzen und entfernt das Waschwasser möglichst gut mittels eines Siphons. Sodann gibt man dem ausgewaschenen Narcotinsalz 8 1 Wasser und 800 g wasserfreies Natriumcarbonat zu und rührt das Gemisch während 18 Stunden bei Zimmertemperatur. Anschließend wird das abgeschiedene Narcotin abfiltriert, das Filtrat mit Eisessig neutralisiert und auf ein Volumen von 3 1 eingeengt.
• Dem Konzentrat werden 25 1 Methanol zugesetzt.
• Der ausgefällte Niederschlag wird abgenutscht und getrocknet, gegebenenfalls zwecks Reinigung nochmals gelöst und ausgefällt. Ausbeute: o,6 kg eines Chondroitinpolyschwefelsäureesters mit einer Viskositätszahl [X7] von 0,040 und einem Schwefelgehalt von 14,40/0.
• Beispiel 2 Einem gemäß Beispiel 1 hergestellten und unter Rühren bei go" geschmolzenen Gemisch von 2,4 1 Chlorsulfonsäure und 7,2 1 Pyridin werden langsam, d. h. innerhalb 30 Minuten, I,2 kg nicht abgebauter, feingemahlener Chondroitinschwefelsäure ([?1] = 0,35) zugesetzt. Die Temperatur steigt dabei auf 1100. Das Gemisch wird dann während 2114 Stunden bei dieser Temperatur und anschließend während 2 Stunden ohne Wärmezufuhr gerührt. Anschließend wird die etwa 50° warme Sulfatiermischung nach den Angaben des Beispiels I aufgearbeitet. Ausbeute: I,02 kg eines Chondroitinpolyschwefelsäureesters mit einer Viskositätszahl [11] von 0,038 und einem Schwefelgehalt von 14 O/o.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Chondroitinpolyschwefelsäureestern durch partiellen Abbau und Sulfatierung von Chondroitinschwefelsäure, dadurch gekennzeichnet, daß man Chondroitinschwefelsäure nach an sich bekannten Methoden derart einem partiellen Abbau und einer Sulfatierung unterwirft, daß das Endprodukt eine Viskositätszahl [N] von 0,045 bis 0,03 und einen Schwefelgehalt von 12 bis 15% aufweist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldung H I25I7 IVc / 120; Helvetica Chimica Acta, 35, S. 574 bis 588 (I952).