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Verfahren zur Herstellung von Natriumsalzen blutgerinnungshemmender
Dextranschwefels äureester Die Erfindung hat die Herstellung von Schwefelsäureestern
der Carboxyalkylcarbonsäuredextrane, wie Carboxymethyl-, Carboxyäthyl- und Carboxypropyldextran
zum Ziel, die bei einem beträchtlich niedrige rem Schwefelgehalt als analoge Schwefelsäureester
starke heparinoide Wirkung aufweisen.
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Es ist bekannt, daß Polysaccharid-Polyschwefelsäureester blutgerinnungshemmende
Wirkung besitzen (z. B. deutsche Patentschriften 954592 und 970 763).
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Es ist ferner bekannt, daß die meisten dieser Stoffe so toxisch sind,
daß sie therapeutisch nicht verwendet werden können (Karrer et. al. Helv. Chim.
Acta 27 (1944), S. 1422 ff.).
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Nach Winterstein (A.Winterstein, Thromb.
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Diath. haem. Vol. 2, Nr. 5/6 [1958], S. 428 ff.) ist ein Polysaccharid-Polyschwefelsäureester
um so wirksamer, je höher sein Molekulargewicht (Kohlenhydratkette) und je höher
sein Schwefelgehalt ist. Die Toxizität erhöht sich sich bei synthetischen Präparaten
analog: Je höher das Molekulargewicht und je höher der Schwefelgehalt, desto toxischer
das Präparat. Es hat nicht an Versuchen gefehlt, die Toxizität durch Einhalten eines
bestimmten, relativ niedrigen Molekulargewichtsbereiches zu verringern. Derartige
Verfahren sind z. B. Gegenstand der deutschen Patentschriften 954592 und 970763,
wodurch bestimmte methodische Maßnahmen ein Molekulargewicht des Dextransulfats
von vorzugsweise 7500 erreicht wird.
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An der Cellulose wurde gefunden, daß die Toxizität ihrer Schwefelsäureester
durch Einführung von Carboxymethylgruppen und pOxyäthylgruppen vermindert werden
kann (schweizerische Patentschrift 235 956).
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Allen diesen Verfahren gemeinsam ist die Tendenz, die heparinoide
Wirksamkeit durch Einhalten eines optimalen Schwefelgehaltes zu gewährleisten und
die damit verbundene Toxizität durch andere Maßnahmen, nämlich Senkung des Molekulargewichtes
oder Einführung von Carboxymethyl- bzw. p-Oxyäthylgruppen zu verringern.
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Die wenn auch geringe Hemmwirkung neutraler Polysaccharide auf die
Gerinnung und ihre mögliche Verstärkung durch andere saure Gruppen als SO3H-Gruppen
fand bisher in dem hier interessierenden Zusammenhang noch keine Beachtung. Aus
der Anwendungspraxis von klinischem Dextran, besonders bei postoperativen Indikationen,
ist bekanntgeworden, daß die Blutungszeit auffallenderweise verlängert wird (U.
Jacobäus, Acta med. Scand. Suppl. 322 [1957], S. 93). Die Erscheinung ist für Dextran-Infusionslösungen
charakteristisch.
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Bei der Überprüfung dieses Phänomens wurde
überraschenderweise gefunden,
daß es durch Einführung von Carboxyalkylgruppen in das Dextranmolekül erhöht wird.
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Bei der Kombination dieses Effektes mit der an sich bekannten blutgerinnungshemmenden
Wirkung von Dextransulfaten wurde festgestellt, daß erfindungsgemäß hergestellte
Carboxyalkyldextran-Polyschwefelsäureester mit einem wesentlich niedrigeren Schwefelgehalt
als analog hergestellte Dextranpolyschwefelsäureester eine gleichwertig starke heparinoide
Wirksamkeit ausüben.
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Dadurch wird ein nicht bekannter Weg zur Herstellung von Polysaccharid-Polyschwefelsäureestern
mit heparinoider Wirkung beschritten. Im spezifischen Falle des Dextrans läßt sich
die schwefelenthaltende Komponente, die SO3H-Gruppe wesentlich verringern und somit
die ihr zugeschriebene toxische Wirkung.
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Der damit verbundene Verlust an gerinnungshemmender Wirksamkeit läßt
sich durch Einführung von sauren Gruppen, wie Carboxymethyl-, Carboxyäthyl-und Carboxypropylgruppen
ausgleichen.
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In der Abbildung sind Ergebnisse dieser Substitution von SO3H-Gruppen
durch saure Gruppen hinsichtlich der Recalsifizierungszeit am Humanplasma dargestellt.
Es handelt sich bei diesem Vergleich um zwei Gruppen von Derivaten. Die beiden Gruppen
werden jeweils aus den gleichen Ausgangsmaterialien (Dextran) hergestellt. Bei der
ersten Gruppe wurde höhermolekulares Dextran (mittleres Molekulargewicht
75
000), bei der zweiten Gruppe niedermolekulares Dextran (mittleres Molekulargewicht
30 000) verwendet. Es geht aus den Kurven klar hervor, daß der Verlust an Schwefel
durch die Einführung der sauren Carboxymethylgruppen kompensiert bzw. überkompensiert
wird. Bei der ersten Gruppe enthält das Carboxymethyldextransulfat 34,9 0/0 Schwefel
weniger als das entsprechende Dextransulfat; bei der zweiten Gruppe enthält das
Carbóxymethyldextransulfat 33,7 O/o Schwefel weniger als das entsprechende Dextransulfat.
Der Substitutionsgrad fl (für COOH-Gruppen) liegt beim ersten Carboxymethyldextransulfat
bei 0,471, beim zweiten Carboxymethyldextransulfat bei 0,503. Analoge Ergebnisse
wurden bei der Messung der Thrombinzeit gefunden. Alle diese Produkte erwiesen sich
als nicht toxisch. Der Schwefelgehalt der erfindungsgemäß hergestellten Präparate
liegt mindestens um ein Drittel niedriger als der der bekannten wirksamen Präparate.
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Es gibt zwei Wege zur Herstellung der Verfahrensprodukte. -Man kann
die Carboxyalkylierung des Dextrans durchführen und anschließend sulfurieren; es
kann aber auch der umgekehrte Weg beschritten werden, d.h., daß man erst die Sulfurierung
und dann die Carboxymethylierung durchführt.
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Beispiel 1 Herstellung von Carboxymethyldextransulfat-Natrium a)
200 gDextran (mittleres Molekulargewicht 000) wird mit 630 ml destilliertem Wasser
angerührt. Dann werden 630 ml 400/oige Natronlauge zugesetzt und so lange gerührt,
bis sich das Dextran vollständig gelöst hat. Danach werden unter Rühren portionsweise
300 g Monochloressigsäure eingetragen. Die Temperatur des Reaktionsgemisches darf
dabei nicht über 200 C ansteigen. Man läßt den Ansatz über Nacht stehen und fällt
dann mit Methanol das Carboxymethyldextran-Natrium aus. Das Produkt wird durch mehrfaches
Umfällen gereinigt. Man erhält 255 g des Natriumsalzes mit einem Substitutionsgrad
von 0,471. b) Zu 800 ml absolutem Pyridin werden unter Rührung und Kühlung mit Methanol-Kohlensäure
180 ml Chlorsulfonsäure getropft. Örtliche Überhitzungen, kenntlich durch Verfärbung
der gebildeten Pyridmiumsalze, wurden vermieden. Nach Entfernung des Kühlbades werden
die ausgeschiedenen Pyridiniumsalze durch Erwärmen auf 60 bis 700 C größtenteils
in Lösung gebracht. Dann werden 120 g des. getrockneten, fein pulverisierten Carboxymethyldextran-Natriums
unter Rühren eingetragen. Die Temperatur wird nunmehr auf 75 bis 800 C gebracht
und unter Rühren 4 Stunden beibehalten. Man läßt das Reaktionsgemisch über Nacht
bei Zimmertemperatur stehen. Danach wird die Reaktionsmasse in 1 1 Eiswasser eingerührt.
Die Pyridiniumsalze werden durch Zugabe von 400/oiger Natronlauge zersetzt. Das
abgeschiedene Pyridin wird abgetrennt, das Natriumsalz des Carboxymethyldextransulfats
mit Methanol gefällt, mehrfach umgefällt und dann der Dialyse unterworfen. Das Dialysat
wird bei 40 bis 500 C im Vakuum bis zur sirupösen Konsistenz eingedampft.
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Das sirupöse Produkt wird in Methanol eingerührt, unter Methanol gegebenenfalls
zerkleinert, mit Aceton und Äther gewaschen und anschließend getrocknet. Ausbeute
an Natriumsalz: 160 g. Der Schwefelgehalt beträgt 10,8 ozon bezogen auf das Natriumsalz.
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Beispiel 2 Herstellung von Carboxymethyldextransulfat-Natrium a)
200 gDextran (mittleres Molekulargewicht 75 000) werden mit 630ml destilliertem
Wasser angerührt.
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Dann werden 630 ml 400/oige Natronlauge zugesetzt und so lange gerührt,
bis sich alles Dextran gelöst hat. Danach werden portionsweise 300 g Monochloressigsäure
eingetragen. Die Temperatur des Reaktionsgemisches darf dabei nicht über 200 C steigen.
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Man läßt den Ansatz 3 Tage bei Zimmertemperatur stehen und fällt dann
das gebildete Carboxymethyldextran-Natrium mit Methanol aus. Das Produkt wird durch
mehrfaches Umfällen gereinigt. Man erhält 360 g des Natriumsalzes mit einem Substitutionsgrad
von 0,693. b) Aus 800 ml absolutem Pyridin und 180 ml Chlorsulfonsäure wird analog
Beispiel 1 das Pyridiniumsulfurierungsgemisch hergestellt. In die bei 60 bis 700
C größtenteils gelösten Pyridiniumsalze werden 120 g des obigen getrockneten und
fein pulverisierten Carboxymethyldextran-Natriums eingebracht und 4 Stunden bei
75 bis 800 C sulfuriert. Die Aufarbeitung des Reaktionsproduktes sowie dessen Reinigung
erfolgt analog Beispiel 1. Man erhält 150 g des Natriumsalzes mit einem Schwefelgehalt
von 10,4 O/o.
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Beispiel 3 Herstellung von Carboxymethyldextransulfat-Natrium a)
200 gDextran (mittleres Molekulargewicht 30000) werden mit 630ml destilliertem Wasser
angerührt.
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Dann werden 630 ml 400Jnige Natronlauge zugesetzt und bis zur Lösung
des Dextrans gerührt. Nachdem sich alles Dextran gelöst hat, werden 300 g Monochloressigsäure
portionsweise eingetragen, wobei die Temperatur des Reaktionsgemisches nicht über
200 C steigen darf. Man läßt den Ansatz uber Nacht stehen, fällt das gebildete Carboxymethyldextran-Natrium
mit Methanol aus und reinigt es durch mehrfaches Umfällen. Man erhält 260 g des
Natriumsalzes mit einem Substitutionsgrad von 0,560. b) Aus 800 ml absolutem Pyridin
und 180 ml Chlorsulfonsäure wird analog Beispiel 1 das Pyridiniumsulfurierungsgemisch
hergestellt. In die bei 60 bis 700 C größtenteils in Lösung gebrachten Pyridiniumsalze
werden 120 g des obigen getrockneten und fein pulverisierten Carboxymethyldextran-Natriums
eingetragen und 4 Stunden bei 75 bis 800 C sulfuriert. Die Aufarbeitung des Reaktionsproduktes
erfolgt analog Beispiel 1. Man erhält 130 g des Natriumsalzes mit einem Schwefelgehalt
von 10,76 O/o.
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Beispiel 4 Herstellung von Carboxypropyldextransulfat-Natrium a)
200 gDextran (mittleres Molekulargewicht 13 000) werden mit 644 ml destilliertem
Wasser angerührt und mit 644 ml 400/oiger Natronlauge versetzt. Nachdem das Dextran
unter Rühren vollständig in Lösung gebracht wurde, wurden 528 g 1Z-Brombuttersäure
portionsweise eingetragen. Die Temperatur des Reaktionsgemisches wurde auf unter
200 C gehalten. Man
läßt den Ansatz einen Tag stehen und fällt das
gebildete Carboxymethyldextran-Natrium mit Methanol aus und reinigt es durch mehrfaches
Umfällen. Ausbeute: 110 g. b) Aus 665 mol absolutem Pyridin und 150 ml Chlorsulfonsäure
wurde analog Beispiel 1 das Pyridiniumsulfurierungsgemisch hergestellt. In die bei
60 bis 703 C größtenteils in Lösung gebrachten Pyridimumsalze wurden 100 g des getrockneten
und fein pulverisierten Carboxypropyldextran-Natriums eingerührt und anschließend
4 Stunden bei 75 bis 800 C sulfuriert.
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Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches sowie dessen Reinigung erfolgt
analog Beispiel 1. Man er-
hält 60 g des Natriumsalzes mit einem Schwefelgehalt von
11,3 °/o.