DE2222733C3

DE2222733C3 - Chitosan-Derivate und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE2222733C3
Application number: DE2222733A
Authority: DE
Inventors: Henri Paris Sebag; Guy Montjay-La-Tour Vanlerberghe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-05-10
Filing date: 1972-05-09
Publication date: 1981-01-29
Also published as: CH562260A5; AR199080A1; SE392471B; CA993870A; FR2137684B1; ATA403072A; FR2137684A1; AT336795B; NL7206250A; US3879376A; DE2222733B2; GB1387883A; BE783199A; DE2222733A1

Description

CH, OH

OH

CH₂OH

O— (A)

Die vorliegende Erfindung betrifft neue makromolekulare Verbindungen, die sich von Chitosan ableiten, und die besonders vorteilhafte sowohl filmbildende Eigenschaften als auch Sequestrierungs- bzw. Maskierungseigenschaften für Schwermetallionen, wie Eisen- und Kupferionen, aufweisen.

Chitosan ist ein Deacetylierungsprodukt des Chitins, eines natürlichen Polyglucosamins, dessen Amingruppen acetyliert sind und das man in gewissen Pilzen sowie in den Panzern der Krebstiere findet.

Da die Deacetylierung des Chitins durch alkalische Reagentien nicht vollständig erfolgen kann, enthält das Chitosan, das als Ausgangsprodukt für die erfindungsgemäßen Verbindungen dient, in seinem Molekül sowohl freie Aminreste als auch Acetylaminreste. Man bestimmt den Deacetylierungsgrad des Chitins durch Bestimmung des Prozentsatzes der sich in dem Molekül befindlichen freien Base, der im allgemeinen unterhalb 95% liegt, durch Titration.

Das Chitosan ist aufgrund der Anwesenheit dieser freien Amingruppen ein kationisches Polymeres, das den Hauptnachteil hat, in alkalischem Medium unlöslich zu sein.

Die bekannten Chitosan-Derivate, die durch Alkylierung dieser Verbindung erhalten werden, unterscheiden sich, was ihre Löslichkeit in alkalischem Medium anbelangt, kaum vom Chitosan selbst.

Um diese Eigenschaft des Chitosans zu verbessern, wurde versucht, sein Molekül anderen Modifikationen zu unterwerfen. Die Schwierigkeiten, die dabei zu überwinden waren, erklären sich hauptsächlich aus der Tatsache, daß das Chitosan nur in saurem Medium in Form von Salzen löslich ist. Es ist bekannt, daß es im allgemeinen sehr schwierig ist, Kondensations- oder

CH₂OH

NH₁

45

in statistischer Verteilung aufgebaut sind, wobei die Mengenanteile dieser drei Einheiten 5 bis 30% für A, 5 bis 40% für B und 30 bis 90% für C betragen. In der Formel C bedeutet R einen Rest der Formel

55 Ri

-C=CH-

R₂ R₄
-C-CH-

oder

65 v„ Γ12 O C Γ12

wobei Ri ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet, R2, Rj und R₄, die gleich oder verschieden sein

können, jeweils ein Wasserstoffatom, eine Methyl-, Hydroxy-, Acetoxy- oder Aminogruppe, eine Monoalkylamino- oder eine Dialkylaminogruppe, deren Alkylreste gegebenenfalls durch ein oder mehrere Stickstoffatome unterbrochen und/oder gegebenenfalls mit einer oder mehreren Amino-, Hydroxyl-, Mercapto-, Carboxyl-, Alkylmercapto-, oder Sulfonsäuregruppen substituiert sind, eine Alkylmercaptogruppe, deren Alkylgruppe eine Aminogruppe trägt, oder auch einen Rest eines Oligopeptids, wie Glutathion, oder eines Hydrolyseproduktes eines Proteins bedeuten, wobei mindestens einer der Reste R2, R3 und R» ein Wasserstoffatom bedeutet und die Reste R2 und R3 außerdem zusammen einen Methylenrest bilden können.

Die sauren und basischen Gruppen, die in dem Molekül der erfindungsgemäßen Polymeren vorliegen, können in wäßriger Lösung ionisieren und ergeben Salze, entweder zwischen zwei Einheiten B und C oder innerhalb ein und derselben Einheit C.

Diese gleichen ionisierten Formen liegen auch in Gegenwart von anorganischen oder organischen Säuren oder Basen vor. Die mit diesen Säuren oder Basen gebildeten Sah;e sind ebenfalte Teil der vorliegenden Erfindung.

Diese Salze können erhalten werden mit Säuren, wie Chlorwasserstoffsäure, Phosphorsäure, Essigsäure, Milchsäure, Weinsäure oder Zitronensäure, oder auch mit Basen, wie Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd, Ammoniak, Kalk, Magnesia, Alkanolamines Wie Triäthanolamin, Triisopropanolamin, Aminomethylpropanol oder Aminomethylpropandiol, oder auch mit Aminosäuren und insbesondere den Aminosäuren mit Basischem Charakter, wie Lysin oder Arginin.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen werden hergestellt, indem man das Chitosan mit einem gesättigten oder ungesättigten Dicarbonsäureanhydrid der allgemeinen Formeln

R₁-C.

co

=CH
CO

(IH)

CO

-CH
CO

(IV)

CH₂ CH₂

CO

worin Ri die oben angegebenen Bedeutungen besitzt und R'₂, R'j und R'₄, die gleich oder verschieden sein können, ein Wasserstoffatom oder einen Methyl-, Hydroxy- oder Acetoxyrest bedeuten, wobei mindestens einer dieser Reste ein Wasserstoffatom ist und die Reste R'2 und R'j au3;rdem zusammen einen Methylenrest bilden können, acyliert und gegebenenfalls, falls man ein ungesättigtes Anhydrid verwendet hat, das erhaltene Produkt einer Additionsreaktion mit Ammoniak oder einem primären oder sekundären Amin unterwirft.

Die Acylierungsreaktion des Chitosan erfolgt, indem man zu einer wäSrigen Lösung eines Chitosansalzes mil einer Konzentration von 1 bis 20 Gew.-%, abwechselnd und portionsweise einerseits eine verdünnte Lösung einer Base, die dazu bestimmt ist, die Aminfunktionen des Chitosan freizusetzen und die gebildete Säure in ein Salz zu überführen, und andererseits das oben beschriebene Anhydrid gibt Man führt die Reaktion zwischen 10 und 50° C und vorzugsweise zwischen 15 und 30⁰C durch unter Verwendung von 03 bis 2 Mol

Anhydrid pro Äquivalent des im Chitosan anwesenden Amins, wenn es sich um ein gesättigtes Anhydrid handelt, bzw. von 1 bis 2 Mol, falls es sich um ein ungesättigtes Anhydrid handelt Bei dieser Umsetzung kann das Anhydrid entweder in Form von Pulver oder in Form einer Lösung in einem iner.>ii Lösungsmittel, wie beispielsweise Dioxan, Tetrahydrofuran oder Äthylacetat, verwendet werden.

Die Addition der Base, die die teilweise Ausfällung des Chitosan bewirkt, erfolgt in heterogenem Medium.

Daniber hinaus sind die Anhydride in Wasser instabile Verbindungen, die zu den entsprechenden Disäuren hydrolysieren können, und so eine Nebenreaktion hervorrufen. Trotz dieser ungünstigen Bedingungen ist der Acylierungsprozentsatz, berechnet auf der Basis des Säure-Index entsprechend dieser Nebenreaktion, im allgemeinen größer als 70%.

Die bei dieser Acylierungsreaktion verwendeten Chitosansalze sind beispielsweise das Hydrochlorid oder das Acetat, während die Basen Natrium- oder Kaliumhydroxyd, oder auch vorzugsweise die sauren oder neutralen Natrium- oder Kaliurncarbonate sein können.

Die Verwendeten gesättigten Anhydride können beispielsweise

Bernsteinsäureanhydrid,

Acetoxybernsteinsäureanhydrid,
Methylbernsteinsäureanhydrid,
Diacetylweinsäureanhydrid, oder
Diglycolsäureanhydrid

sein. Die verwendeten ungesättigten Anhydride können beispielsweise

Maleinsäureanhydrid,
Itaconsäureanhydrid oder
Citraconsäureanhydrid

sein.

Falls das Ausgangsanhydrid ungesättigt ist, kann man der Acylierungsreaktion eine Additionsreaktion folgen lassen, mit der man eine Reihe sehr verschiedener Produkte erhalten kann.

Die erfindungsgemäßen Additionsrsaktionen sind meist bei pH-Werten oberhalb 7 durchführbar und erfolgen bei Temperaturen zwischen 20⁰C und 6O⁰C während mehrerer Stunden und vorteilhafterweise unter Stickstofatmosphäre.

Die Amin-Reagentien, die in diesen Umsetzungen verwendet werden, werden abhängig von den gewünschten Eigenschaften in einer Menge von 0,1 bis 10 Mol pro Mol ungesättigter Einheiten eingesetzt. So kann man beispielsweise bei polyfunktionellen Reagen-

tien abhängig vor, dieser Anzahl an Mol mobile und klare Lösungen, Gele oder aber Verbindungen, die aufgrund einer zu bedeutenden Vernetzung nicht mehr wasserlöslich sind, erhalten.

Die bei den erfindungsgemäßen Additionsreaktionen verwendeten Reagentien können
Ammoniak, Mono- oder Polyamine, wie

Methylamin. Äthylamin, Propylamin.

Butylamin, Hexylamin, Octylamin,

Dimethylamin. Diethylamin, Äthylendiamin.

Hexamethylendiamin, Diäthylentriamin.

Triäthylentetramin.Tetraäthylenpentamin,
Alkanolamine, wie

Monoäthanolamin,

Isopropanolamin,

Diäthanolamin.
Mercaptoamine, wie

jJ-Mercaptoäthylamin,
Amine mit sauren Funktionen, wie

Glykokoll, Alanin,

Leucin, Isoleucin, Valin,

Asparaginsäure, Glutaminsäure,

Serin, Lysin, Cystein, Methionin,

Cysteinsäure[HO₃S-CH₂CH(NH₂)-COOH]

Penicillamin,

Taurin, Methyltaurin oder auch komplexere Verbindungen mit Polypeptidketten, wie

Glutathion und die Proteinhydrolysate,
sein. Wenn man ein Mercaptoamin verwendet, kann die Addition an der Doppelbindung sowohl durch die Aminwie durch die Mercaptogruppe erfolgen.

Besonders bevorzugte derartige Amine sind: Äthanolamin, Tryptophan, Glykokoll. Glutathion, Cystein, Penicillamin, Methionin, Methyltaurin, Glutaminsäure, Asparaginsäure, Leucin, Tyrosin, Ammoniak, Methylamin, Dimethylamin, Diäthanolamin, Äthylendiamin. Sarcosin, Serin.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen werden Chitosane mit 70 bis 95% freien Amingruppen verwendet. Der Prozentsatz derartiger Amingruppen kann auf bekannte Weise durch Auflösen einer Probe in einer bekannten Überschußmenge Chlorwasserstoffsäure, die mit einer Natronlaugelösung zurücktitriert wird, bestimmt werden.
Die für die erfindungsgemäßen Zwecke verwendba-

**on PUitAcono lrs\nr»A*t οι·«-»Κ οKViör»r»!<r κλπ rlar Y/ickrvpit-J»*

ihrer Lösungen gewählt werden. Die Viskosität ihrer 2%igen Lösungen in 3%iger Essigsäure, gemessen bei 25⁰C nach 24 Stunden, kann von 3 bis 130 mPa · s variieren.

Alle nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Verbindungen können aus ihrer wäßrigen Lösung durch Änderung des pH-Wertes und/oder durch Zugeben eines Lösungsmittels, wie Alkohol oder Aceton, ausgefällt oder durch andere Verfahren, wie Dialyse oder Leiten über ein lonenaustauscherharz, isoliert werden.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind in alkalischem Medium löslich. Sie fallen meist zwischen pH 4 und pH 6 aus, einige davon solubilisieren sich in einem Überschuß Säure.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen stellen PoIyampholyte dar, die besonders vorteilhafte sowohl filmbildende Eigenschaften als auch Sequestrierungseigenschaften für Schwermetallionen aufweisen.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen haben eine besonders ausgeprägte sequestrierende Wirkung für Schwermetallionen, wie Eisen- und Kupferionen, und dies bei besonders geringen Konzentrationen. Diese Ionen, die im allgemeinen aus den Wasserleitungsrohren stammen, sind in verschiedenen industriellen Bereichen besonders störend, da sie die Bildung von Niederschlägen hervorrufen und die Oxydationsreaktionen beschleunigen können. Daher ist auch ihre Entfernung besonders erwünscht.

Darüber hinaus bleiben die erfindungsgemäßen

» Verbindungen in Anwesenheit von Erdalkali-Ionen in Lösung, was sie sehr vorteilhaft von natürlichen Polymeren, wie den Alginaten, unterscheidet, die in wäßriger Lösung in Gegenwart dieser Ionen ausfallen.

Die Kombination dieser beiden Eigenschaften »estattet den erfindungsgemäßen Verbindungen eine besonders interessante Anwendung als Sequestriermittel für Schwermetallionen in der Nahrungsmittel- der pharmazeutischen und der Textil-Industrie. Ihre sequestrierende Eigenschaft in Gegenwart von Erdalkahionen erlaubt auch ihre Verwendung in Detergent-Mitteln, wobei ihr ampholyter Charakter gestattet, sie sowohl mit kationischen, anionischen und auch nicht-ionischen Detergentien zu verwenden. Bei diesen Anwenduingsarten haben sie, verglichen mit gebräuchlichen Sequiistrie-

rungsmitteln, wie Äthylendiamintetraessigsäure, den Vorteil, daß sie in deutlich geringeren Mengen verwendet werden können.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen haben darüber hinaus filmbildende Eigenschaften. Sie ergeben

2^r> durch Eindampfen ihrer wäßrigen Lösung vollkommen transparente, relativ harte und nicht klebende, je nach den Verbindungen plastische oder spröde Filme, die mit der Umgebang Wasserdampf austauschen können ohne ihre Eigenschaften zu verlieren.

ίο Diese Eigenschaft, verbunden mit der Eigenschaft, die die meisten erfindungsgemäßen Verbindungen aufweisen, aus ihren wäßrigen Lösungen bei pH-Werten zwischen 4 und 6, nämlich im pH-Bereich der Haut, auszufallen, ermöglicht eine sehr interessante Verwendung bei der Herstellung von kosmetischen oder pharmazeutischen Präparaten, die die Haut befeuchten oder ihr natürliche Bestandteile zuführen sollen.

Derartige kosmetische Mittel enthalten die erfindungsgemäßen Verbindungen in einer Menge von 0,1

bis 20 Gew.-% und vorzugsweise von 0,25 bis lOGew.-o/o.

Creme, Lotion, oder Gel, aber auch in Form von Ölen und Aerosolmitteln vorliegen.

Die neuen Chitosan-Derivate werden auch bei der Herstellung von Bademitteln und Deodorantien verwendet.

Die nachstehenden Beispiele 1 und 2 erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Herstellung des Kondensationsprodukts
von Chitosan mit Maleinsäureanhydrid

(Verbindung 10)

Zu 20 g Chitosan mit einer Viskosität (gemessen an einer 2%igen Lösung in 3%iger Essigsäure nach 24 Stunden bei 25"C) von 3,5 mPa - s (96 Milliäquivalenten an Amingruppen), dispergiert in 200 ml Wasser, gibt man 8 ml konz. Chlorwasserstoffsäure, um die freien

f,5 Aminfunktionen exakt zu neutralisieren, wobei man bis zur völligen Auflösung rührt Gegebenenfalls kann man filtrieren, um die nicht gelösten Chitosanteilchen abzutrennen.

Dann gibt man bei gewöhnlicher Temperatur abwechselnd und m 4 gleichen Teilen einerseits 164 g (192 Milliäqimalente) einer Natriumbicarbonatlösung mit 1,16 Miiliäquivalrnten/g und andererseits 9,4 g (96 Millimol) Maleinsäureanhydrid in Pulverform zu. Die Zugabe jeder Teilmenge dauert 5 bis 10 Minuten, die Ze^i. bstände zwischen der Zugabe von 2 Teilmengen betragen 30 bis 45 Minuten.

Nach beendeter Reaktion mißt man den Gehalt an Säure, der sich mit 0.03 Milliäquivalenti.i/g ergibt, was einer Gesamtacidität von 123 Milliäquivalenten entspricht

Die Menge an Base, die zugegeben wird, ist die stöchiometrische Menge, die notwendig ist, um auf einmal die zur Bildung des Chitosansalzes verwendete Chlorwasserstoffsäure und das gebildete Maleinsäuremonoamid zu neutralisieren.

Dip Cipcamtariililät entspricht daher der Hydrolysen-Nebenreaktion. Der Umsetzungsgrad dieser Nebenre-

aktion beträgt

12,5 χ 100

96

= 13%

und folglich beträgt der Kondensationsgrad von Maleinsäureanhydrid mit Chitosan 87%.

Man isoliert die hergestellte Verbindung in Form der Säure, indem man 190 ml I n-Chlorwasserstoffsäure zugibt. Man filtriert den Niederschlag ab, saugt ihn ab, wäscht ihn mit Wasser und dann mit Aceton und trocknet ihn.

Das vollkommen trockene Produkt kann gemahlen werden und liegt in Form eines sehr leicht getönten weißen Pulvers vor.

Nach der gleichen Arbeitsweise wurden weitere Verbindungen hergestellt Die Ausgangsprodukte und die Reaktionsbedingungen sind in der nachstehenden Tabelle I angegeben.

Tabelle I

Polymeres Reagens	Konz.	K ondensations-R eagens	Molver	Tempe	Dauer	Lösungsmittel	Verbin
	des		hältnis	ratur		für Ausfällung	dung Nr.
	Poly			C	Stunden
	meren

Chitosan 3,5 mPa · s
Chitosan 33 mPa · s
Chitosan 117 mPa-s
Chitosan 3,5 mPa · s
Chitosan 33 mPa · s
Chitosan 117 mPa-s
Chitosan 3,5 mPa · s

cnitosan j,3 mPa · s
Chitosan 33 mPa · s
Chitosan 33 mPa · s
Chitosan 117 mPa-s
Chitosan 3,5 mPa · s

5%	Maleinsäureanhydrid	1	20	3	bis 4	V/asser (HCI)	10
3,5%	Maleinsäureanhydrid	1	20	3	bis 4	V/asser (HCI)	20
2%	Maleinsäureanhydrid	1	20	3	bis 4	V/asser (HCl)	30
5%	Itaconsäureanhydrid	1	20	3	bis 4	Alkohol	40
3,5%	Itaconsäureanhydrid	1	20	3	bis 4	-	50
2%	Itaconsäureanhydrid	1	20	3	bis 4	Alkohol	60
	Bernsteinsäure	0,5	20	3	bis 4	-	70
	anhydrid
4,5%	Bernsteinsäure	1	*li)*	8		Wasser (HCO	70 Λ
	anhydrid
4,5%	Bernsteinsäure	0,5	25	8		V/asser (HCl)	80
	anhydrid
3,5%	Bernsteinsäure	1	25	8		V/asser (HCI)	80 A
	anhydrid
2%	Bernsteinsäure	1	20	3	bis 4	Alkohol	90
	anhydrid
4,5%	Citraconsäure-	1,2	25	8		-	100
	anhydrid

Beispiel 2

Herstellung des Additionsprodukts

von Verbindung 10, hergestellt gemäß Beispiel 1,

mitGIykokoll

Man dispergiert 7 g der Verbindung 10, entsprechend 20 Milliäquivalenten, in 40 ml Wasser, dann gibt man 10 ml 2 η-Natronlauge zu, um sie zu neutralisieren und zu solubilisieren. Zu der so erhaltenen Lösung gibt man 13 g Glykokoll (20 Milliäquivalente) gelöst in 10 ml 2 n-Natronlauge.

Dann erhitzt man die Reaktionsmischung unter Stickstoffatmosphäre 1 Stunde auf 50° C.

Die so erhaltene Verbindung ist in alkalischem und saurem Medium löslich. Sie kann in wäßriger Lösung gehalten oder durch Ausfällen, entweder in Form des Natriumsalzes durch Zugabe von Alkohol oder am isoelektrischen Punkt durch Zugabe von Chlorwasserstoffsäure, in wäßrigem oder wäßrigalkohoüschern Medium isoliert werden.

Nach der gleichen Verfahrenweise wurden auch die in Tabelle II aufgeführten Verbindungen hergestellt

Tabelle II

Il

Polymeres Konz. des Additionsreagens
Reagens Polymeren

Molverhnltnis Temperatur

Dauer

Stunden

Lösungsmittel für Ausfällung

Verbindung Nr.

10	12	Athanolamin	1	,2	1	,2	3	60	5	in dieser	Äthanol	11
10	10	Tryptophan			3	25	70	Äthanoi	11 A
10	10	Glykokoll		,1	1	50	1	-	12
10	4,5	Glutathion*)			1	25	24	Äthanol	12 A
10	7	Cystein			1	20	1	Äthanol	13
10	5	Penicillamin**)			1	25	72	Äthanol	13 A
10	10	Methionin			1	60 bis 90	10	-	14
10	8	Methyltaurin			0,14	50 bis 70	9	-	15
10	18	Glutaminsäure			10	55 bis 60	10	Wasser (HCl)	16
10	10	Asparaginsäure			1,5	25	10	Wasser (HCI)	17
				1			+ Äthanol
10	12	Leucin		25	24	Äthanol	18
10	4	Tyrosin		80 bis 85	5	-	19
20	10	Ammoniak	50	120	-	21
20	12	Methylamin	20	24	-	22
20	10	Dimethylamin	20	20	-	23
20	5	Diethanolamin	60	60	-	24
20	10	Glykokoll	60	21	-	25
20	15	Asparaginsäure	80	36	-	26
20	10	Cystein	20	72	-	27
40	8	Äthylendiamin	90	3	Aceton	41
40	8	Sarcosin	35	24	Äthanol	42
40	5	Serin	60	20	Äthanol	43
40	5	Cystein	50	5	-	44
*) Zur Kondensation neutralisiert man nur 1	von 2 Säureeinheiten des Glutathions.
**) Das Penicillamin wird in Wasser in Form	von Säure solubilisiert und wird	Form zur Reaktion gebracht

Bestimmung des Komplexbildungsvermögens der erfindungsgemäßen Chitosanderivate gegenüber

Eisen(III)-Ionen

Es wird die Menge Chelatisierungsmittel ermittelt, die erforderlich ist, um die Ausfällung von Eisen(III)-Hydroxid in alkalischem Mileu während einer bestimmten Zeit zu verhindern. Getestet werden die Verbindungen Nr. 11, 12, 13, 16, 12A, 70 und 44. Als Vergleichsverbindung wird Äthylendiamintetraessigsäure (EDTA) verwendet.

Man verwendet folgende Lösungen; 50

a) eine 2%ige Natriumcarbonatlösung,

b) eine Lösung von FeCh · 6 H₂O;

2,428 g in 100 ml, das entspricht 500 mg Fe^{3 +}

c) Lösungen der Chelatisierungsmittel: 2000 ppm (0,2%).

Arbeitsweise

In ein 150-ml-Becherglas gibt man nacheinander die Lösung des Chelatisierungsmittels (die Menge wird entsprechend der gewünschten Endkonzentration variiert) und so viel Wasser, daß man 89 ml Lösung erhält; anschließend werden 1 ml der Eisen(III)-Lösung (was einer Endkonzentration von 50 ppm Fe³⁺ entspricht) und dann unter Rühren 10 ml der Natriumcarbonatlösung zugegeben, der End-pH beträgt 103 bis 10,7.

Man iäßi bei Raumtemperatur stehen. Nach 16 Stunden und 40 Stunden stellt man anhand einer eventuellen Ausfällung von Fe(OH)₃ fest, welche Menge Chelatisierungsmittel erforderlich ist, um diese Ausfällung zu verhindern.

In der folgenden Tabelle III sind in Kolonne 1 die getesteten Verbindungen, in Kolonne 2 die Zahl der Carboxylfunktionen, die diese Verbindungen aufweisen, und in den Kolonnen 3 und 4 die Mengen Chelatisierungsmittel in ppm angegeben, die erforderlich sind, um eine Ausfällung von Eisen(III)-Hydroxid zu verhindern. Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Verbindungen in wesentlich niedrigerer Konzentration als Äthylendiamintetraessigsäure die Ausfällung des Eisens verhindern.

Tabelle ΠΙ

Verbindung

Zahl der ppm Chelatisierungsmitte! zur Verhin-

COOH-Funk- derung der Ausfällung von Fe(OH)., tionen

nach 16 Stunden nach 40 Stunden

Vergleichsverbindung	4	200 <c< 300	300<c<400
Äthylendiamintetraessigsäure
Verbindung Nr. II	1	60<r<100	60<c<100
Verbindung Nr. 12	2	20 <c< 40	40<c< 60
Verbindung Nr. 13	2	60 <c <100	100 <r <200
Verbindung Nr. 16	3	60 <c<100	100<c<200
Verbindung Nr. 12 A	3	40<c< 60	60<c<100
Verbindung Nr. 70	1	60 <c<100	50 <c <100
Verbindung Nr. 44	2	4ö <c < 6ö	oö <c <iöö

Die nachfolgenden Verwendungsbeispiele 3 — 23 erläutern die Herstellung von kosmetischen Präparaten, die die erfindungsgemäßen Verbindungen enthalten.

Beispiel 3

Herstellung einer weich machenden Abschminkmilch

Diese Milch, die folgende Zusammensetzung in Gew.-°/o hat

Polyoxyäthyienstearat 3,0

Glycerinmonostearat(»Arlacel 165«) 3,0

Vaselinöl 36,2

selbstemulgierbares Purcellinöl 2,0

Lanolin 2,0

Carboxyvinylpolymere(»Carbopol 941«) 0,1

Triäthanolamin 0,13

Verbindung 70A 0,6

Rosenwasser 3,0

rConaci viel uiigsiihuei
soviel wie erforderlich
Parfüm soviel wie erforderlich
entmineralisiertes Wasser,
soviel wie erforderlich,

wird folgendermaßen hergestellt:

Man schmilzt die Fettkörper (Polyoxyäthyienstearat, Glycerinmonostearat, Vaselineöl, Purcellinöl und Lanolin) und gibt diese Mischung zu einer Lösung von »Carbopol 941«, die man durch Auflösen des Carbopol in einer Teilmenge Wasser und anschließendes Neutralisieren mit dem Triäthanolamin erhalten hat, und bildet dann die Emulsion, indem man gut rührt

Man dispergiert die Verbindung 70 A sorgfältig im Rest des Wassers und neutralisiert mit Triäthanolamin, dann gibt man das Rosenwasser zu, in dem man das Konservierungsmittel gelöst hat

Schließlich verdünnt man die vorstehende Emulsion mit der Lösung der Verbindung 70 A und parfümiert das Ganze.

Trägt man diese Milch auf die Haut auf, so gibt sie ein Gefühl von Frische und Weichheit

Beispiel 4

Nach dem gleichen Verfahren wie für die Milch gemäß Beispiel 3 stellt man eine feuchtigkeitsspendende 30

35

und schützende Schminkgrundlage her, die folgende Zusammensetzung in Gew.-% hat:

Stearinsäure 2,0 Hexamethyl-2,6,10,15,19,23-tetracosan

(Perhydrosqualen) C₃₀H₆₂ 20,0

Glycerinmonostearat (»Arlacel 165«) 2,0

Triäthanolamin 1,0

Methyl-p-hydroxybenzoat 03

Carboxyvinyl-Polymere (»Carbopol 941«) 03

Triäthanolamin 03

Verbindung 70 A 1,0

Parfüm 03 entmineralisiertes Wasser
soviel wie erforderlich

40

Diese Grundlage ist leicht verteilbar und gewährleistet einen guten Hautscl'utz.

Beispiel 5

Nach dem Herstellungsverfahren für die M'!ch gemäß Beispiel 3 stellt man eine weich machende Creme für die Beine her, die zuvor enthaart wurden, die folgende Zusammensetzung in Gew.-°/o hat:

50

55

60

65

Festtsäureester (Purcellinöl)	2,0
Vaselinöl	7,0
Isopropylmyristat	13
Hexamethyl-2,6,10,15,19,23-tetracosan
(Perhydrosqualen) C30H62	33
»Amerchol L101«
(Extrakt von Lanolinalkoholen)	03
Stearinsäure	1,4
Glycerinmonostearat	2,0
Hexadecylalkohol	ί,Ο
reiner Cetylalkohol	0,2
Konservierungsmittel	03
Carboxyvinylpolymere (»Carbopol 941«)	0,25
Triäthanolamin	0,25
Parfüm, soviel wie erforderlich
Triäthanolamin	0,7
Verbindung 10	23
entmineralisiertes Wasser
soviel wie erforderlich für	100%

Trägt man diese Creme auf die Haut auf, so verleiht sie ein Gefühl der Weichheit

Beispiel 15

Nach der Hersteilungsmethode für die Milch gemäß Beispiel 3 stellt man eine Handcreme her, die folgende Zusammensetzung in Gew.-% hat:

Paraffine!	20,0
Stearinsäure	6,0
Triäthanolamin	3.0
Glycerinmonostearat	2,0
Soja-Lecithin	1,0
Verbindung 10	3,0
Parfüm soviel wie erforderlich
Konservierungsmittel,
soviel wie erforderlich
Wasser soviel wie erforderlich für	100°/(

15

Diese Creme dringt sehr gut ein und verleiht der Haut einige Minuten nach dem Auftragen eine schöne Weichheit

Beispiel 7 Herstellung eines After-Shave Gels

Dieses Gel, das folgende Zusammensetzung in Gew.-% hat:

25

Verbindung 80	0,25	30
CarfaopoI934	0,25
Triäthanolamin	0375
Propylenglycol	5,0
Konservierungsmittel
soviel wie erforderlich		35
Parfüm soviel wie erforderlich
Wasser soviel wie erforderlich
wird wie folgt hergestellt:

Vaselinöl	94
Oleinalkohol	1,0
Glycerinmonostearat	1,0
Stearinsäure	1.0
Carboxyvinyl-Polymere (»Carbopol 941«)	0,15
Triäthanolamin	0,65
Propylenglycol	2.0
Konservierungsmittel	0.3
Verbindung 10	0.4
entmineralisiertes Wasser
soviel wie erforderlich für	100%

einen Teil des Wassers, Triäthanolamin und das Propylengiycol enthält. Dann emulgiert man 10 Minuten lang.

Dann verdünnt man die so erhaltene Creme mit einer Lösung der durch Triäthanolamin neutralisierten Verbindung 10 in 30 ml entmineralisiertem Wasser und kühlt schließlich auf 25° C ab.

Diese Creme verteilt sich sehr leicht und verleiht der Haut ein Gefühl der Weichheit.

Man mischt eine Lösung von Verbindung 80, die man durch Dispergieren dieser Verbindung in einem Teil w Wasser und anschließendes Neutralisieren durch Triäthanolamin erhalten hat, und das mit Triäthanolamin neutralisierte »Carbopol 934« in Propylenglycol. Dann gibt man das in Wasser gelöste Konservierungsmittel zu und parfümiert.

Trägt man dieses Gel auf die Haut auf, so verleiht es ein Gefühl der Frische.

Beispiel 8

Herstellung einer Creme für den Körper mit folgender Zusammensetzung in Gew.-%:

Beispiel 9 Herstellung einer Feuchtigkeitslotion

Diese Lotion folgender Zusammensetzung in Gew.-%

Hamameliswasser 50,0 Verbindung 80 !,0 Aminomethylpropanol 0,3 Konservierungsmittel

soviel wie erforderlich

Parfüm soviel wie erforderlich Wasser soviel wie erforderlich

wird wie folgt hergestellt:

Man löst das Konservierungsmittel in Wasser. Man dispergiert die Verbindung 80 in einem Teil des Wassers. Dann löst man das Aminomethylpropanol in dem verbleibenden Wasser. Man mischt die drei Lösungen und neutralisiert mit Aminomethylpropanol. Dann gibt man das Hamameliswasser zu und parfümiert.

Trägt man diese Lotion auf die Haut auf, so verleiht sie ei η Gefühl der Frische.

Beispiel 10 Herstellung einer schützenden Schönheitscreme

Zusammensetzung in Gew.-%	15,0
Paraffinöl	5,0
Stearinsäure	24
Triäthanolamin	3,0
Cetylalkohol	2,0
Verbindung 10

Parfüm soviel wie erforderlich

iConsefvicrungsmitiei

soviel wie erforderlich

Wasser soviel wie erforderlich für

100%

Beispiel It

Man stellt ein parfümiertes Badeöl her, das folgende Zusammensetzung in Gew.% hat:

Man arbeitet wie folgt:

Man mischt die Fettkörper und das Konservierungsmittel und gießt diese Phase in das Carbopolgel, das Propylenglycol Isopropylmyristat Verbindung 70 A Parfüm, soviel wie erforderlich Konservierungsmittel soviel wie erforderlich Wasser soviel wie erforderlich für

8,0

1.0

10,2

100%

030 265/103

Man löst die Verbindung 70 A in Wasser nachdem man mit Aminomethylpropanol neutralisiert hat und gibt dann die anderen Bestandteile zu.

Beispiel 12

Man stellt eine Badecreme folgender Zusammensetzung in Gew.-% her:

Paraffinöl Cetylstearylalkohol Sorbitanmonostearat

polyoxyäthylenisiertes

Sorbitanmonolaurat Verbindung 70 A Parfüm, soviel wie erforderlich Konservierungsmittel

soviel wie erforderlich

Wasser soviel wie erforderlich für

40,0 3,0 3,0

4,0 4,0

100%

10

15

20

Die neuen Chitosanderivate können auch in filmbildende Produkte, wie Präparate zur Färbung der Haut, in deodorierende Produkte und in Fleckschutzmittel aufgenommen werden.

Beispielsweise kann man anführen:

30

35

40

Beispiel 13

Man stellt ein filmbildendes Produkt mit folgender Zusammensetzung in Gew.-% her:

Verbindung 70 A 3

Triethanolamin soviel wie erforderlich für pH 7 oder basische Aminosäuren Propylenglycol 6

Titandioxyd 8

Pigmente soviel wie erforderlich Carboxymethylcystein 1

Hexachlorophen 0,1

p-Hydroxybenzoesäurepropylester 03

steriles, entmineralisiertes Wasser soviel wie erforderlich für 100%

Dieses Produkt wird in der Hautpflege verwendet.

Beispiel 14

Herstellung von Deodorants für die Intimpflege in Form von Aerosolschaum

Verbindung 10 3 Triäthanolamin oder basische -,5 Aminosäuren soviel wie erforderlich für pH 7 Laurylsulfat 30

Lanolin 2

hypoallergenes Parfüm soviel wie erforderlich steriles Wasser

soviel wie erforderlich für 100

Zur Herstellung dieses Aerosolpräparats werden verwendet

obenstehende flüssige Mischung 90

Treibgas, Fl 14/Fl 2 in einer Menge 50/50 10

Beispiel 15 Schützende Lotion

Man stellt ein Mittel mit folgender Zusammensetzung in Gew.-% her:

Verbindung 70 A 0,5 Triäthanolamin, soviel wie erforderlich

für ph 7 oder basische Aminosäuren

Propylenglycol 30

steriles Wasser

soviel wie erforderlich für 100

Beispiel 16

Nach der gleichen Arbeitsweise wie für die Milch gemäß Beispiel 3 stellt man eine schützende Tagescreme folgender Zusammensetzung in Gew.-% her:

Stearinsäure 2,00 Perhydrosqualen

(Handelsbezeichnung »COSBIOL«) 20,00

Glycerinmonostearat · 2,00 Triethanolamin ί,ΟΟ Konservierungsmittel 030

»Carbopol941« 030

Verbindung 11 A 1,00

Parfüm 030

entmineralisiertes Wasser

soviel wie erforderlich für 100

Diese Creme gewährleistet einen guten Schutz der Haut.

Beispiel 17

Man stellt eine After-Shave Flüssigkeit her mit folgender Zusammensetzung in Gew.-%

Verbindung 44 »Carbopol 934« Triäthanolamin Propylenglycol Konservierungsmittel soviel wie erforderlich Parfüm soviel wie erforderlich Farbstoff soviel wie erforderlich steriles entmineralisiertes Wasser soviel wie erforderlich für

030 0,25 0,25 5,00

100

Man arbeitet wie folgt:

Man mischt eine Lösung der Verbindung 44, die durch Dispergieren dieser Verbindung in einem Teil des Wassers und anschließendes Neutralisieren mit Triäthanolamin in Propylenglycol erhalten werden ist. Dann gibt man das in Wasser gelöste Konservierungsmittel und anschließend das Parfüm zu.

Beispiel 18

Man stellt eine schützende Creme folgender Zusammensetzung in Gew.-% her:

Paraffinöl Stearinsäure Triäthanolamin Cetylalkohol Verbindung 18 Parfüm soviel wie erforderlich Konservierungsmittel

soviel wie erforderlich

Wasser soviel wie erforderlich für

15,0 5,0

23 3,0 2,0

100

Beispiel 19

Man stellt ein Badeprodukt folgender Zusammensetzung in Gew-%

Propylenglycol Isopropylmyristat Verbindung t3, neutralisiert mit Aminomethylpropanol Parfüm soviel wie erforderlich Konservierungsmittel

soviel wie erforderlich

Wasser soviel wie erforderlich für

8.0 1,0

10,2

100

10

nach folgendem Verfahren her:

Man löst die Verbindung 13 in Wasser nach Neutralisierung mit Aminomethylpropanol und gibt dann die anderen Bestandteile der Formulierung zu.

Beispiel 20

Herstellung eicer Badecreme folgender Zusammensetzung in Gew.-%

Paraffinöl 40,00 Mischung von Fettalkoholen mit

16 bis 18 Kohlenstoffatomen

(»Lanette 0«) 3,00

Sorbitanmonostearat (»Arlacel 60«) 3,00 Sorbitanmonolaurat (»Tween 20«) 4,00 Verbindung 42 4,00 Parfüm soviel wie erforderlich Konservierungsmittel

soviel wie erforderlich

Wasser soviel wie-srforderlicw für 100

20

25

30

Man arbeitet wie folgt:

Man schmilzt die Fettkörper bei 75° C Man solubilisiert die Verbindung 42 in Wasser mit dem Konservierungsmittel, dann, erhitzt man auf 75° C Man mischt die Lösungen unter Rühren. Nach Abkühlen nimmt man das Parfüm auf.

Beispiel 21

Nach dem gleichen Verfahren wie für die Milch gemäß Beispiel 3 stellt man eine regenerierende Nachtcreme folgender Zusammensetzung in Gew.-% her:

Glycerinmonostearat 4,00 Perhydrosqualen

(Handelsbezeichnung »COSBIOL«) 9,00

Vaselinöl 32,00

Stearinsäure 2,00 Verbindung 70 A 5,00

Parfüm 0,30

Konservierungsmittel 0,300 Triäthanölamin 0,.O

entmineralisiertes Wasser

soviel wie erforderlich für 100

Beispiel 22

Man stellt eine regenerierende Lotion her, die folgende Zusammensetzung in Gew.-% hat:

Verbindung 12 A Rosenwasser Konservierungsmittel soviel wie erforderlich Farbstoff soviel wie erforderlich Parfüm soviel wie erforderlich steriles entmineralisiertes Wasser soviel wie erforderlich für

2,00 50,00

100

Man arbeitet wie folgt:

Man löst das Konservierungsmittel in Wasser, dann die Verbindung 12 A. Dann gibt man das Rosenwasser und das Parfüm zu. Dann filtriert und coloriert man.

35

Beispiel 23

Nach dem gleichen Verfahren wie für die Milch gemäß Beispiel 3 stellt man eine Schminkgrundlage folgender Zusammensetzung in Gew.-% her:

polyoxyäthylenisierter (10 Mol Cetyläther(»BRIJ56«) polyoxyäthylenisierter (10 Mol) Stearyläther(»BRIJ76«)

Stearinsäure

Vaselinöl

Glycerinmonostearat Hexadecylalkohol

Cetylalkohol Triäthanölamin Konservierungsmittel

»Carbopol941« Verbindung 16 2,00 Parfüm

entmineralisiertes Wasser 2,00 soviel wie erforderlich

2,00 20,00 2,00 0,50 030 1,30 0,30 030 1,00 030

Claims

Patentansprüche:

1. Makromolekulare, von Chitosan abgeleitete Verbindungen, aufgebaut aus 5—30 Mol-% Einheiten der allgemeinen Formel

CH₂OH

O— (A),

5—40 Mol-% Einheiten der allgemeinen Formel CH₂OH

(B)

H NH₂

30—90 Mol-% Einheiten der allgemeinen Formel CH₂OH

Methylgruppe bedeutet, R2, Rj und Ri, die gleich oder verschieden sein können, jeweils ein Wasserstoffatom, eine Methyl-, Hydroxy-, Acetoxy- oder Aminogruppe, eine Monoalkylamino- oder eine Dialkylaminogruppe, deren Alkylreste gegebenenfalls durch ein oder mehrere Stickstoffatome unterbrochen und/oder gegebenenfalls mit einer oder mehreren Amino-, Hydroxy-, Mercapto-, Carboxyl-, Alkylmercapto- oder Sulfonsäuregruppen substituiert sind, eine Alkylmercaptogruppe, deren Alkylgruppe eine Aminognippe trägt, oder auch einen Rest eines Oligopeptids oder eines Hydrolyseproduktes eines Proteins bedeuten, wobei mindestens einer der Reste R₂, R3 und R₄ ein Wasserstoffatom bedeutet und die Reste R2 und R3 auch zusammen einen Methylenrest bilden können, sowie die von diesen Verbindungen mit basen oder Säuren gebildeten Salze.

2. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen gemäß Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Chitosan, das aus 70 bis 95% Einheiten B und 5 bis 30% Einheiten A besteht, mit einem gesättigten oder ungesättigten Dicarbonsäureanhydrid der allgemeinen Formeln

R, C=

CO \

R₂ ^--C-

co

=CH CO

RJ -CH

I co

O—

(C)

CH₂ CH₂

CO \

CO

in statistischer Verteilung, wobei R in der Formel C für

-C=CH-R₂ R₄

-C-CH-

CH₂ O CHj —

steht und wobei Ri ein Wasserstoffatom oder eine

worin Ri die in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen besitzt und R'2, R'3 und R\ die gleich oder verschieden sein können, ein Wasserstoffatom oder einen Methyl-, Hydroxy- oder Acetoxyrest bedeuten, wobei mindestens einer dieser Reste ein Wasserstoffatom ist und die Reste RS und R'3 außerdem zusamme» einen Methylenrest bilden können, acyliert und anschließend, falls man ein ungesättigtes Anhydrid verwendet hat, gegebenenfalls das erhaltene Produkt einer Additionsreaktion mit Ammoniak oder mit einer Verbindung mit primärer oder sekundärer Aminogruppe unterwirft 3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Acylierung in der Weise durchführt, daß man zu einer I- bis 20gew.-%igen wäßrigen Lösung eines Chitosansalzes bei 10 bis 5O⁰C, vorzugsweise 15 bis 30⁰C, abwechselnd und in Teilmengen, einerseits eine Base in wäßriger verdünnter Lösung und andererseits das Dicarbonsäureanhydrid in Pulverform oder in Lösung in einem inerten Lösungsmittel gibt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Acylierung mit einem ungesättigten Anhydrid 1 bis 2 Mol Anhydrid pro Äquivalent des im Chitosanmolekül vorliegenden Amins verwendet

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Acylierung mit einem gesättigten Anhydrid 03 bis 2 Mol Anhydrid pro Äquivalent in dem Chitosanmolekül enthaltenem Amin verwendet ι ο

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Durchführung der Additionsreaktion 0,1 bis 10 Mol Amin pro Mol ungesättigte Einheiten, die in dem Chitosanmolekül nach der Acylierung mit dem ungesättigten Anhydrid vorhanden sind, verwendet und die Reaktionsmischung unter Stickstoffatomosphäre mehrere Stunden bei einer Temperatur zwischen 20⁰C und 6O⁰C, vorzugsweise^ Stunden bei 50° C, hält

7. Verwendung der Verbindungen nach Anspruch 1 zur Sequestrierung von Schwermetallionen in wäßriger Lösung.

8. Verwendung der Verbindungen gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von Filmen, die mit dem sie umgebenden Medium Wasserdampf austauschen können.

9. Verwendung nach Anspruch 8 zur Herstellung von kosmetischen oder pharmazeutischen Präparaten, die dazu bestimmt sind, der Haut Feuchtigkeit oder natürliche Bestandteile zuzuführen.

Additions-Reaktionen mit Aminsalzen vorzunehmen.

Es wurde nun ein Verfahren gefunden, mit dem man mit Chitosan Acylierungsreaktionen durchführen kann, die zu besonders interessanten Produkten führen.

Die erfindungsgemäßen neuen Chitosanderivate sind Polymere, die aus Monomereneinheiten der Formeln