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"Procédé pour la préparation d'esters polysulfu- riques de glycanes"
La présente invention est relative à un nouveau procédé pour la préparation d'estersipolysulfuriques de glycanes. Ce procédé consiste à faire agir sur un glycane neutre, sur un glycane renfermant des groupes acides ou basiques ou sur un sel d'un de ces glycanes, du N-sulfo- trioxyde de pyridinium ou de l'oléum, en présence de formamide agissant comme solvant, éventuellement en chauffant.
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Les glycanes, c'est-à-dire les polysaccharides, envisagés comme matières de départ, peuvent être utilisés soit comme tels ou sous forme de sels.
Comme glycanes neutres, on peut utiliser, par exemple, le lévane, de l'amidon partiellement dégradé et d'autres substances analogues, tandis que, comme @ glycanes renfermant des groupes 'acides ou basiques, on peut utiliser, par exemple, la chitosane, l'acide chon- droitine-sulfurique et d'autres 'substances analogues.
Les glycanes renfermant des groupés aoides ou basiques sont utilisés, de préférence, sous forme de leurs sels.
Les sels dont on peut faire usage, sont, par exemple, les sels alcalins d'aoides polyuroniques tels que les acides pectinique, alginique, etc., ou des sels de sucres polyaminés tels que le formiate,' l'acétate ou le chlorhydrate de chitosane, etc. La chit,osane repré, sente une matière de départ préférée, en particulier sous forme de ses sels tels que le formiate. Les sels de chitosane peuvent être obtenus par fusion alcaline de chitine commerciale exempte de carbonate, selon les in- dications de Lowy (Biochem. Zeitschrift 23, 47 [1910]), dissolution subséquente de la chitosane résultante, débarrassée de l'alcali, dans des acides aqueux tels que les acides chlorhydrique, formique, acétique, etc., et précipitation par des agents précipitants miscibles à l'eau tels que l'acétone, le méthanol, etc.
Selon le'degré de polymérisation que devra présenter le produit final, les glycanes peuvent être soumis, avant la sulfatation, à une dégradation par- tielle hydrolytique, thermique'ou oxydative, par des
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i'lébhodcn oonl1lll'u. Si l'an veut obtenir dun jirodu 1 1; sul- fatés pJ'68('n'!.:U1 un d c ii r é de polymériffat-iun moyen, on peut SOllJlH:1ttl'e les produ:itn de :ru.a.f6a(,iorr i une dégrada- tion hydrolytique, thermique ou oxydative, par exemple à l'aide de peroxyde d'hydroe aqueux ou par des t<ii <J<os> ou des alcalis, selon des méthodes connues. Pour obtenir un degré de polymérisation plus' uniforme, on peut aussi fractionner les produits de manière connue, par exemple par précipitation ou dissolution fractionnée.
Le cas échéant, ce fractionnement peut aussi être effectué avant la sulfatation.
Selon un mode d'exécution du prooédé faisant l'objet de la présente invention, on dissout le glycane et le N-sulfotrioxyde de pyridinium, soit ensemble ou séparément, dans de la formamide; lorsque les deux ma- tières de départ sont dissoutes séparément, les solutions obtenues sont ensuite mélangées. La solution de réaction est chauffée pour accélérer la réaction, la température étant maintenue, de préférence entre 30 et 110 C Au cours de la réaction les groupes hydroxyle du glycane subissent une sulfatation.
Le degré de sulfatation et, 'par conséquent, la teneur en soufre du produit de la réaction sont fonction des conditions de réaction choi- sies, en particulier de la quantité de N-sulfotrioxyde de pyridinium utilisée, et peuvent varier dans de larges limites*
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Selon un autre modo d' e:xécl1.tion du procédé Bui- vant la pr4,sen.bc invention, on fait agir de l'ol'um, h b8f';e température, 111rr le i<1-,yoeaiie u le sel de glycane dissous dans de la 1.'ormnmj dn, 'en 5ovmetEant le mélange.
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à une agitation prolongée. On peut cependant aussi ajou- ter la solution formamidique du glyoane ou du sel de glyoane à un mélange fondu d'oléum et de pyridine et chauffer le mélange pendant quelque temps.
Si le glyoane choisi comme matière de départ renferme des groupementsamino primaires, une formylation partielle des groupements amino.se produit pendant la réaotion de sulfatation, les groupements hydroxyle étant simultanément sulfatés. Le degré de sulfatation peut être contrôlé à l'aide de la teneur en soufre et est fonotion, dans de larges limites, de la quantité de N- sulfotrioxyde de pyridinium ou d'oléum utilisée, de la température de sulfatation et du temps de sulfatation.
Le degré de formylation peut être déterminé soit direc- tement, par un dosage des groupements formyliques, soit indirectement, par un dosage des groupements amino libres résiduels.
L'élaboration des polyesters sulfuriques obte" nus par le procédé suivant la présente invention peut se faire de manière connue,'par exemple en précipitant les polyesters sulfuriques dans le 'mélange réaotionnel à l'aide d'un précipitant miscible à l'eau, par exemple du méthanol, en transformant les polyesters sulfuriques précipités en leurs sels sodiques, par exemple en ajus- tant le PH à environ 9 à l'aide de soude caustique, et en purifiant ces sels sodiques; par exemple par une nou- velle opération de,dissolution et de précipitation ou par transformation en un sel d'alcaloïde difficilement soluble.
.Un avantage particulier du procédé suivant la présente invention réside dans'le. fait que - ainsi qu'on
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l'a déjà mentionné - ce procédé permet de varier à désir, dans de larges limites, la teneur en groupements formyliques des polyesters sulfuriques de glycanes renfermant des groupements amino. Ainsi, on peut augmenter la teneur en groupements N-formyliques en faisant usage de N-sulfo- trioxyde de pyridinium ou d'un mélange d'oléum et de pyridine à.une température élevée ou en utilisant des sels de glycanes d'aoides faibles, tandis qu'en opérant sans pyridine et en utilisant des sels de glyoanes d'aci- des forts, on obtient des produits faiblement formylés.
On peut donc varier à désir la teneur des produits en groupements aminb libres en utilisant des sels d'acides forts et en variant la quantité de pyridine mise en oeuvre.
Le degré de dégradation des polymérisats est caractérisé viscosimétriquement par l'indice de viscosité [n] ("intrinsic visoosity"). L'indice de viscosité est défini par l'équation suivante:
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7 - lim 0 speo ' o 0 - 17. L -, 1(. 0 ,0 L c... Spec - , 1ê 0 - - "9f7 '( rel .. 1, et #L = viscosité de la solution #o = viscosité du solvant c = concentration en g/100 com.
La valeur limite [#] est déterminée graphique- ment, par 'exemple en portant #spec/c en fonction de c.
Les mesures de viscosité sont effectuées l'aide d'un viscosimètre Ostwald, à 25 C. A titre de solvant, on utilise une solution de NaCl 0,5 N.
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Les esters polysulfuriques de glyoanes obtenus par le procédé suivant la présente invention sont des substances polydispersées. Par conséquent, il est utile, en particulier lorsqu'on fait intervenir une opération de dégradation, de soumettre les produits obtenus à un fractionnement, soit avant ou après la sulfatation, mais en tous cas après la dégradation, et de choisir les fraotions qui permettront d'obtenir des produits pos- sédant les propriétés voulues. Dans ce but, on frac- tionne soit le glycane sous forme de ses sels soit 1,'ester polysulfurique de glyoane, de préférence sous forme d'un sel aloalin.
Pour effectuer .oe fractionnement, on dissout la matière polydispersée dans de l'eau et on ajoute à la solution des quantités de-plus en plus élevées d'un: précipitant miscible à l'eau tel que, par exemple, le méthanol, l'éthanol, l'acétone, etc., les fraotions individuelles étant précipitées dans l'ordre de leurs poids .moléculaires décroissants en fonc- tion de l'augmentation de la quantité du précipitant.
Ainsi, la précipitation des fractions à poids molé- culaire élevé ne demande que peu de précipitant, tandis que pour précipiter les fractions à poids moléculaire bas, il faut ajouter des quantités de précipitant plus élevées. Les fraotions individuelles sont séparées.
Les esters polysulfuriques de glycanes obtenus par le pro'oédé suivant la présente invention sont utili- sés, de préférence sous forme des-sels alcalins, à des fins thérapeutiques. Ils exeroent un effet inhibiteur
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sur la coagulation sanguinc et se caractérisent par une toxicité faible.
Les exemples suivants illustreront! la présente invention, sans toutefois la limiter.
Exemple 1
De la chitosane préparée à partir de chitine (South African Products Limited, Cape Town) selon la méthode de löwy (Bioohem. Z. 23, 47 {1910]) est dissout( dans de l'acide formique éte.ndu, précipitée par de l'acétone, en agitant, broyée et séchée.-Le formiate de chitosane obtenu présente un indice de viscosité [#] de 0,8 (dans une solution de NaCl 0,5 N) et un pouvoir rotatoire [a]20d de -24,2 (c = 0,5 dans une solution de NaCl 0,5 N), l'indice de viscosité étant défini par l'équation indiquée ci-dessus.
On dissout 240 parties en poids du formiate de ohitosane ainsi obtenu dans 2400 parties en volume d'eau, en agitant-, on chauffe la solution dans un ther- mostat à 70 0, on y ajoute 48 parties en volume de perhydrol à 30 % et on agite le mélange pendant 3 heures à cette température. Ensuite, on concentre sous vide le mélange réactionnel à 1200 parties en volume et on y ajoute 7000 parties en volume d'acétone pour provoquer une précipitation. Par séchage et broyage du précipité, on obtient 230 parties en poids de formiate de chitosane dégradé présentant un indice de viscosité de 0,23 (dans une solution de NaCl 0,5 N) ,et un pouvoir rotatoire [Ó]20D de -19,4 (o = 1 dans une solution de NaCl 0,5 N).
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On dissout 100 parties en poids de ce formiate de chitosane dégradé et 500 parties en poids de N-sulfo- trioxyde de pyridinium dans 750 parties en volume de formamide. On chauffe la solution pendant 3 heures sur un bain de vapeur et ensuite on la laisse reposer pen- dant la nuit à la température ambiante. On ajoute ensuite du méthanol à la solution de sulfatation pour provoquer une préoipitation, on reprend dans de l'eau et on ajuste le pH à 9 à l'aide de soude caustique.
Après une nouvelle précipitation, on reprend le sel sodique brut dans de l'eau, l'ester polysulfurique étant ensuite précipité à l'aide de chlorhydrate de narcotine, à pH 5, en agitant et refroidissant avec de l'eau glacée. le sel de naroo- tine est ensuite mis en 'suspension dans du oarbonate de soude et lasuspension 'est agitée longuement pour obtenir une solution de l'ester polysulfurique de ohitosane sous forme de sel sodique. On neutralise la solution par de l'acide acétique et on'précipite l'ester polysulfurique de chitosane à l'aide.de méthanol.
Après une nouvelle opé- ration de dissolution et repréoipitation de la manière décrite ai-dessus, on .obtient un ester polysulfurique de chitosane qui présente une teneur en soufre de 12,5 %,
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une teneur en groupes òymyliques 'de 7,6 %, une teneur en azote de 3,9 %,un pouvoir rotatoire [Ó]20D de -19 (c= 1 dans du NaCo 0,5 N) et un'indice de viscosité [#] de 0,063 '(dans du NaC1 0,5 N).
Exemple 2 On dissout 10 parties en poids d'acide
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ahondxc3.tine-suluricue (préparé à partir de trachées; CJ 0,35 (dans du NaCl 0,5 N), 1 a..0 -. -270 (0 == 1 Bzz-7 0,35 (dans Naos 0,5 ÎJD .27
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dans du NaOl 0,5 N) et 20 parties en poids de N-sulfo- trioxyde'de pyridinium à l'aide de 50 parties en volume do formamide sur un bain de vapeur et on laisse reposer la solution pendant 2 heures.
L'élaboration du produit de la réaction est effectuée selon les indications don- nées dans l'exemple 1, toutefois sans procéder à la pré- cipitation du sel de narcotine.'On obtient ainsi 10 par- 'ties en poids d'ester polysulfurique d'aoide chondroitine- sulfurique présentant une teneur en soufre de 11,08 %, un indice de viscosité [#] de 0,205 (dans du NaCl 0,5 N) et un pouvoir rotatoire [Ó]20D de =14 (o = 2 dans du NaC1 0,5 N).
Exemple 3
On dissout 5 parties en poids d'inuline ("Alant Staroh", Fisoher Scientific Co., Pittsburgh, U. S.A.) et 20 parties en poids de N-sulfotrioxyde de pyridinium dans 50 parties en volume de formamide, on chauffe la solution obtenue pendant 2 1/4 heures à 6000 et on élabore le produit de la réaction selon les indi- cations données'dans l'exemple 1, mais sans précipitation du sel de narcotine, L'ester polysulfurique d'inuline obtenu (11 parties en'poids) présente une teneur en soufre de 15,5 T.
Exemple 4
On dissout 3 parties en poids de dextrane (résidu provenant de l'évaporation,d'une solution
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d'infusion commerciale "Maorodex", Pharmaoin Stockholm;.
Z5-7 = 0,19 eans du NaCl 0,5 N), a7D0= +1740 ( o = 2 dans du NaCl 0,5 N)) dans 30 parties en volume de form- amide, en chauffant, et on ajoute à la solution résul-
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tante une solution de 15 parties en poids de N-sulfotrioxyde de pyridinium dans 30 parties en volume de formamide. On chauffe la solution obtenue pendant 4 heures à 85 C et on la laisse reposer pendant la nuit à la température ambiante.
Par élaboration et purification du produit de la réaction à l'aide du sel de narcotine, selon les indications données dans l'exemple 1, on obtient 4,2 parties en poids d'un ester polysulfurique de dextrane présentant une teneur en souffre de 15,3%, un indice de viscosité [#] de 0,20 (dans du .
20 NaC1 0,5 N) et un pouvoir rotatoire [Ó]D de +123 (c = 2 dans du NaCl 0,5 N).
Exemple 5
On dissout 10 parties en poids d' ouate de carboxy- cel lose (produit de la "Tennessee Eastman Corporation", USA) dans 100 parties en volume de.formamide, en chauf- fant sur un bain de vapeur. On ajoute à la solution 50 parties en poids de N-sulfotrioxyde de pyridinium et on chauffe le mélange pendant 2 heures à 85 C. En élaborant le produit de la réaction selon les indications données dans l'exemple 1, on obtient 4 parties en poids d'un ester poly- sulfurique de carboxycellulose présentant une teneur en soufre de 7,2% et un indice de viscosité[#] de 0,125 (dans du NaCl 0,5.N).
Exemple 6
On dissout 10 parties en poids d'amidon de pomme de terre dans 200 parties en volume de formamide, en chauffant sur un bain de vapeur. On obtient ainsi un gel épais, Lorsqu'on ajoute 50 parties en poids de N-sulfotrioxyde de pyridinium, le gel se liquéfie et forme une solution lim- pide. Après chauffage pendant 2 heures à 80 C, on laisse
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reposer la solution pendant la nuit à la température am- biante. En élaborant le produit de la réaction de la manière décrite dans l'exemple 1, on obtient 11 parties en poids d'un ester polysulfurique d'amidon présentant une teneur en soufre de 13,6%, un pouvoir rotatoire [Ó]20D de +114 (c = 1, dans du NaC1 0,5 N) et un indice de viscosité [#] de 0,26 (dans du NaCl 0,5 N).
Exemple 7
On met en suspension 10 parties en poids d'alginate sodique commercial dans 200 parties en volume de formamide, pour obtenir une masse gonflée, partiellement dissoute.
Dans cette suspension, on verse une solution, chauffée à
80 C, de 50 parties en poids de N-sulfotrioxyde de pyri- dinium dans 100 parties en volume de formamide, le mélange de sulfatation se transformant en une solution. Après chauffage pendant 2 heures à 85 C on laisse reposer la . solution pendant la nuit à la température ambiante et ensuite on élabore le produit de la réaction de la manière décrite dans l'exemple 1. On obtient ainsi 8 parties d'un ester poly- sulfurique d'acide alginique présentant une teneur en soufre de 10,7%, un.pouvoir rotatoire [#] 20D de -93,70 (c = 1, dans du NaC1 0,5N) et un indice de viscosité [3} de 1;0 (dans du NaCl 0,5 N).
@
Exemple 8
On,dissout 10 parties en poids de lévane (fraction d'une préparation obtenue à partir de sucre de canne à l'aide de' Bac. subtilis; voir J. Aschner et al., Nature 139, 27 (1942) [#] = 0,10 (dans du NaCl 0,5 N) et ;7 20 -38,4 (c = 1, dans du NaC1 0,5 #)) dans 50 parties en
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volume de formamide, en chauffant sur un bain de vapeur.
La solution obtenue est additionnée d'une solution de 50 parties en poids de N-sulfotrioxyde de pyridinium dans 50 parties en volume de formamide et chauffée pendant 1 heure à 80 C. On laisse reposer pendant la nuit et ensuite on élaboi le produit de la raaction de la manière décrite dans l'exemp' 1. On obtient ainsi 12,8 parties en poids d'un.ester polysul furique de lévane présentant une teneur en soufre de 19%, un indice de viscosité [#] de 0,025 (dans du NaC1 0,5 N) et un pouvoir rotatoire [Ó]20D de -14,6 (c = 2, dans du NaCl 0,5 N).
Exemple 9
On met en suspension, en agitant vigoureusement, 10 parties en poids de pectine dans 300 parties en volume de formamide et on chauffe la suspension pendant 3 heures à 800 C. Ensuite, on ajoute 50 parties en poids de N-sulfotrio- xyde de pyridinium et on chauffe le mélange pendant 2 heures sur un bain de vapeur.
En élaborant le produit de la réaction de la manière décrite dans l'exemple 1, on obtient 11, 5 parties en poids d'un ester polysulfurique de pectine présen- tant une teneur en soufre de 12,9%, un indice de viscosité [#] de 1,05 (dans.du NaC1 0,5 N) et un pouvoir rotatoire [Ó]20D de +170,5 (c = 1, dans du NaC1 0,5 N):
Exemple 10
On dissout, en agitant, 240 parties en poids de formiate de chitosane, [#] = 0,80 (dans du NaCl 0,5 N), dans 2400 parties en volume d'eau chaude, on porte la solu- tion à 70 0-.dans un thermostat et On'µ ajoute 48 parties en* volume de peroxyde d'hydrogène à 30% On chauffe le mélange
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pendant 3 heures à 70 C, la température s'élevant passa- gèrement à 80 C. Ensuite, on concentre la solution de réac- tion à 1200 parties, sous pression réduite, et on ajoute 7000 . parcies en volume d'acétone au concentrat pour provoquer une précipitation. Le formiate de chitosane dégradé obtenu est essoré, séché et broyé.
Le rendement en formiate de chitosane dégradé se monte à 230 parties en poids; [#] = 0,23 (dans du
NaCl 0,5 N).
On dissout 5 parties de ce formiate de chLtosane dégradé dans 50 parties en volume de formamide et on ajoute, en refroidissant efficacement et en agitant, à 5-10 C, un total de 10 parties en volume d'oléum. Ensuite, on agite pendant 20 heures à 25 C. On ajoute 300 parties en volume de méthanol au mélange de sulfatation pour provoquer une précipitation. On essore le précipité et on le lave au méthanol.
Après reprise du produit lavé dans 40 parties en volume d'eau, on ajiste le pH à 9 en ajoutant de la soude caustique concen- trée et on reprécipite par 300 parties en volume de méthanol.
On dissout le sel sodique obtenu dans 100 parties en volume deau On ajuste le pH de la solution à 5 à l'aide d'acide chlorhydrique et on ajoute un peu de glace. A partir de cette solution, on précipite le sel de narcotine en ajoutant une solu- tion.de 10 parties en poids de chlorhydrate de narcotine dans 100 parties en volume d'eau.
Le sel de narcotine obtenu. est lavé à fond aved de l'eau glacée et ensuite décompo- sé par une solution de carbonate de sodium à 10%, en agitant pendant 20 heures.,Après essorage,.on ajuste le pH du fil- trat à 6 par de, l'acide acétique glacial, on concentre à 15 parties en volume sous pression réduite et on ajoute du méthanol pour précipiter 3,8 parties,en poids d'un ester polysulfurique de chitosane qui présente un pouvoir rotatoire [Ó]20D de -13,6 (c = 2, dans du NaC1 0,5 N), un indice de
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viscosité [#] de 0,13 (dans du NaC1 0,5 N), une teneur en groupes formyle de 2,6%, une teneur en azote total de
3,7%, une teneur en azote selon Van Slyke de 1.9% et une te- neur en soufre de 14,
fil.
Exemple 11 @
On dissout 5 parties en poids de formiate de chitosane dégradé ([#]= 0,23, dans du NaCl 0,5 N) dans 50 parties en volume de formamide et on introduit la ,solution obtenus dans un mélange fondu obtenu en ajoutant, goutte à goutte et en refroidissant vigoureusement, 10 parties en volume d'oléum à 50 parties en volume de pyridine. Le mé- lange oléum-pyridine se dissout dans la solution formamidique.
La solution de réaction est agitée pendant 2 heures à 90 C
En élaborant le produit.de la réaction de la manière décrite dans l'exemple 10, on obtient 5,5 parties en poids d'un ester polysulfurique de chitosane présentant un pou- voir rotatoire [Ó]20D de -300 (c = 2, dans du NaCl 0,5 N), un indice de.viscosité [#] de 0,12 (dans du NaCl 0,5 N), une teneur en azote . selon Van Slyke de 0,14% et une teneur en soufre de 13,02%.
Exemple 12 ,
On dissout 10 parties en poids d'acide chondroitine- sulfurique partiellement dégradé ({#}= 0,20) dans 100 parties en volume de formami e, en chauffant sur un bain de vapeur. On ajoute à la solution, goutte à goutte et en re- froidissant à 5-10 c avec l'eau glacée, 20 parties en vo- lume d'oléum et on continue agiter le mélange pendant environ 24 heures, à la température ambiante (20 C).
En.élaborant le
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produit de la réaction selon les Indications données dans l'exemple 10, on obtient environ 10 parties en poids d'ester polysulfurique de chondroitine présentant un pouvoiir rotatoire La 720 de -10 (c=1, dans du NaCl 0,5 N), un indice de viscosité' [#] de 0,09 (dans du NaCl 0,5 N). et une teneur en soufre de 15,09%
Exemple 13
On dissout, en agitant, 10 parties en poids de levane partiellement dégradé ([#] = 0,10 (dans du NaC1 0,5 N), La-76 = -38,5 (c = 2, dans du NaC1 0,5 N)) dans 100 parties en volume de formamide.
On ajoute à la solution, goutte à goutte et en refroidissant avec de la glace (tem- pérature de réaction 5 à 10 C), 20 parties en volume d'oléum, on continue à agiter le mélange pendant environ 24 heures à la température ambiante et on élabore le produit de la réaction de la manière décrite dans l'exemple 10. On ob- tient ainsi 6 parties en poids d'un ester polysulfurique de lévane présentant un indice de viscosité [#] de 0,023 (dans du NaCl 0,5 N), un pouvoir rotatoire [Ó]20D de -4,70 (c = 2, dans du NaC1 0,5 N) et une teneur en soufre de 18,9%.
Exemple 14
On dissout, en agitant et en chauffant faiblement, 8 parties en poids d'amidon partiellement dégradé , ([#] = 0,04 (dans du NaC1 0, 5 N)0 dans environ 100 parties en volume de formamide et on ajoute à la solution, goutte àgoutte et en refroidissant avec de la glace,. 16 parties en volume
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d'oléum. On agite le mélange pendant 24 heures à la tem- pérature ambiante et on élabore le produit de la réaction selon les indications données dans l'exemple 10. L'ester polysulfurique d'amidon ainsi obtenu présente un pouvoir ro- tatoire [Ó]20D de +80 (c = 2, dans du NaCl 0,5 N), un indice de viscosité [#] de 0,037 (dans du NaCl 0,5 N) et une teneur en soufre de 19,3%.
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"Process for the preparation of polysulphuric esters of glycans"
The present invention relates to a new process for the preparation of estersipolysulphuric glycans. This process consists in causing pyridinium N-sulfotrioxide or oleum to act on a neutral glycan, on a glycan containing acid or basic groups or on a salt of one of these glycans, in the presence of formamide. as a solvent, optionally with heating.
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Glycans, i.e. polysaccharides, contemplated as starting materials, can be used either as such or in the form of salts.
As neutral glycans, for example, levan, partially degraded starch and the like can be used, while as glycans containing acidic or basic groups, for example, chitosan can be used. , chon-rightin-sulfuric acid and other like substances.
Glycans containing acid or basic groups are preferably used in the form of their salts.
Salts which can be used are, for example, alkali salts of polyuronic acids such as pectinic, alginic, etc., or salts of polyamino sugars such as formate, acetate or hydrochloride. chitosan, etc. Chit, osane is represented, is a preferred starting material, particularly in the form of its salts such as formate. Chitosan salts can be obtained by alkaline fusion of commercial chitin free of carbonate, according to the indications of Lowy (Biochem. Zeitschrift 23, 47 [1910]), subsequent dissolution of the resulting chitosan, free of alkali, in aqueous acids such as hydrochloric, formic, acetic, etc., and precipitation by water-miscible precipitating agents such as acetone, methanol, etc.
Depending on the degree of polymerization that the final product will have to exhibit, the glycans may be subjected, before sulfation, to partial hydrolytic, thermal or oxidative degradation by agents.
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i'lebhodcn oonl1lll'u. If the year wants to get dun jirodu 1 1; sul- fatés pJ'68 ('n'!.: U1 a dc ii re of polymerization-ia means, we can SOllJlH: 1ttl'e the produ: itn de: ru.a.f6a (, iorr i a degrada- hydrolytic, thermal or oxidative option, for example using aqueous hydroe peroxide or with t <ii <J <os> or alkalis, according to known methods. To obtain a more uniform degree of polymerization, it is necessary to can also fractionate the products in known manner, for example by precipitation or fractional dissolution.
If necessary, this fractionation can also be carried out before the sulfation.
According to one embodiment of the prooédé forming the subject of the present invention, the glycan and the pyridinium N-sulfotrioxide are dissolved, either together or separately, in formamide; when the two starting materials are dissolved separately, the solutions obtained are then mixed. The reaction solution is heated to accelerate the reaction, the temperature being maintained, preferably between 30 and 110 ° C. During the reaction the hydroxyl groups of the glycan undergo sulfation.
The degree of sulfation and therefore the sulfur content of the reaction product will depend on the reaction conditions chosen, in particular the amount of pyridinium N-sulfotrioxide used, and can vary within wide limits *
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According to another modo d 'e: xécl1.tion of the process using the pr4, sen.bc invention, the ol'um, h b8f'; e temperature, 111rr the i <1-, yoeaiie u the glycane salt dissolved in 1.'ormnmj dn, '5ovmetEant the mixture.
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to prolonged agitation. However, the formamide solution of glyoane or the glyoane salt can also be added to a molten mixture of oleum and pyridine and the mixture heated for some time.
If the glyoane selected as the starting material contains primary amino groups, partial formylation of the amino groups occurs during the sulfation reaction, the hydroxyl groups being simultaneously sulfated. The degree of sulfation can be controlled with the help of the sulfur content and is dependent, within wide limits, on the amount of pyridinium or oleum N-sulfotrioxide used, the sulfation temperature and the sulfation time. .
The degree of formylation can be determined either directly, by assaying the formyl groups, or indirectly, by assaying the residual free amino groups.
The production of the sulfuric polyesters obtained by the process according to the present invention can be carried out in a known manner, for example by precipitating the sulfuric polyesters in the reaction mixture using a water-miscible precipitant, for example methanol, by converting the precipitated sulfuric polyesters into their sodium salts, for example by adjusting the pH to about 9 using caustic soda, and by purifying these sodium salts; for example by a new operation of, dissolution and precipitation or by transformation into a sparingly soluble alkaloid salt.
.A particular advantage of the process according to the present invention resides in the. so that - as we
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already mentioned - this process makes it possible to vary as desired, within wide limits, the content of formyl groups in sulfuric polyesters of glycans containing amino groups. Thus, the content of N-formyl groups can be increased by making use of pyridinium N-sulfotrioxide or a mixture of oleum and pyridine at an elevated temperature or by using salts of weak acid glycans. while operating without pyridine and using glyoan salts of strong acids, weakly formylated products are obtained.
The content of the products of free aminb groups can therefore be varied as desired by using salts of strong acids and by varying the amount of pyridine used.
The degree of degradation of the polymerizates is characterized viscosimetrically by the viscosity index [n] ("intrinsic visoosity"). The viscosity index is defined by the following equation:
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7 - lim 0 speo 'o 0 - 17. L -, 1 (. 0, 0 L c ... Spec -, 1ê 0 - - "9f7' (rel .. 1, and #L = viscosity of the solution # o = viscosity of the solvent c = concentration in g / 100 com.
The limit value [#] is determined graphically, for example by setting # spec / c against c.
The viscosity measurements are carried out using an Ostwald viscometer, at 25 ° C. As solvent, a 0.5N NaCl solution is used.
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The polysulphuric esters of glyoans obtained by the process according to the present invention are polydispersed substances. Consequently, it is useful, in particular when a degradation operation is involved, to subject the products obtained to a fractionation, either before or after the sulphation, but in any case after the degradation, and to choose the fraotions which will allow to obtain products with the desired properties. For this purpose, either the glycan is fractionated in the form of its salts or the polysulfuric ester of glyoane, preferably in the form of an aloaline salt.
To effect fractionation, the polydispersed material is dissolved in water and increasing amounts of a water-miscible precipitant such as, for example, methanol, water are added to the solution. ethanol, acetone, etc., the individual fractions being precipitated in the order of their decreasing molecular weights as the amount of the precipitant increases.
Thus, the precipitation of the high molecular weight fractions requires little precipitant, while to precipitate the low molecular weight fractions larger amounts of precipitant must be added. Individual fraotions are separate.
The polysulphuric esters of glycans obtained by the process according to the present invention are used, preferably in the form of the alkali salts, for therapeutic purposes. They exert an inhibitory effect
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on blood coagulation and are characterized by low toxicity.
The following examples will illustrate! the present invention, without however limiting it.
Example 1
Chitosan prepared from chitin (South African Products Limited, Cape Town) according to the löwy method (Bioohem. Z. 23, 47 (1910]) is dissolved (in ete.ndu formic acid, precipitated by acetone, with stirring, crushed and dried.-The chitosan formate obtained has a viscosity number [#] of 0.8 (in a 0.5 N NaCl solution) and a rotatory power [a] 20d of - 24.2 (c = 0.5 in a 0.5N NaCl solution), the viscosity index being defined by the equation given above.
240 parts by weight of the ohitosan formate thus obtained are dissolved in 2400 parts by volume of water, with stirring, the solution is heated in a thermostat at 70 ° C., 48 parts by volume of 30% perhydrol are added thereto. and the mixture is stirred for 3 hours at this temperature. Then, the reaction mixture was concentrated in vacuo to 1200 parts by volume and 7000 parts by volume of acetone was added thereto to cause precipitation. By drying and grinding the precipitate, 230 parts by weight of degraded chitosan formate are obtained, having a viscosity index of 0.23 (in a 0.5 N NaCl solution), and a rotatory power [Ó] 20D of -19. , 4 (o = 1 in 0.5N NaCl solution).
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100 parts by weight of this degraded chitosan formate and 500 parts by weight of pyridinium N-sulfotrioxide are dissolved in 750 parts by volume of formamide. The solution is heated for 3 hours on a steam bath and then allowed to stand overnight at room temperature. Methanol is then added to the sulfation solution to cause preoipitation, the mixture is taken up in water and the pH is adjusted to 9 using caustic soda.
After further precipitation, the crude sodium salt is taken up in water, the polysulfuric ester then being precipitated with the aid of narcotine hydrochloride, at pH 5, with stirring and cooling with ice water. the narotin salt is then suspended in sodium bicarbonate and the suspension is stirred for a long time to obtain a solution of the polysulfuric ester of ohitosan as the sodium salt. The solution is neutralized with acetic acid and the polysulfuric ester of chitosan is precipitated with methanol.
After a further dissolving and reproipitation operation in the manner described above, a polysulphuric ester of chitosan is obtained which has a sulfur content of 12.5%,
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an òymyl group content of 7.6%, a nitrogen content of 3.9%, a rotatory power [Ó] 20D of -19 (c = 1 in 0.5 N NaCo) and a viscosity index [#] of 0.063 '(in 0.5N NaCl).
Example 2 10 parts by weight of acid are dissolved
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ahondxc3.tine-suluricue (prepared from tracheae; CJ 0.35 (in NaCl 0.5 N), 1 a..0 -. -270 (0 == 1 Bzz-7 0.35 (in Naos 0 , 5 ÎJD .27
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in 0.5N NaOl) and 20 parts by weight of pyridinium N-sulfotrioxide using 50 parts by volume of formamide on a steam bath and the solution is allowed to stand for 2 hours.
The reaction product is worked up according to the indications given in Example 1, however without precipitation of the narcotine salt. 10 parts by weight of polysulfuric ester are thus obtained. chondroitin-sulfuric acid having a sulfur content of 11.08%, a viscosity index [#] of 0.205 (in 0.5 N NaCl) and a rotatory power [Ó] 20D of = 14 (o = 2 in 0.5N NaCl).
Example 3
5 parts by weight of inulin ("Alant Staroh", Fisoher Scientific Co., Pittsburgh, USA) and 20 parts by weight of pyridinium N-sulfotrioxide are dissolved in 50 parts by volume of formamide, the solution obtained is heated for 2 1/4 hours at 6000 and the reaction product is prepared according to the indications given in Example 1, but without precipitation of the narcotine salt, The polysulfuric ester of inulin obtained (11 parts by weight) has a sulfur content of 15.5 T.
Example 4
3 parts by weight of dextran (residue resulting from evaporation, of a solution
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commercial infusion "Maorodex", Pharmaoin Stockholm ;.
Z5-7 = 0.19 eans of 0.5 N NaCl), a7D0 = +1740 (o = 2 in 0.5 N NaCl)) in 30 parts by volume of form-amide, while heating, and add to the resulting solution
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a solution of 15 parts by weight of pyridinium N-sulfotrioxide in 30 parts by volume of formamide. The resulting solution was heated for 4 hours at 85 ° C. and left to stand overnight at room temperature.
By working up and purifying the reaction product using the narcotine salt, according to the indications given in Example 1, 4.2 parts by weight of a polysulfuric dextran ester having a sulfur content of 15 are obtained. , 3%, a viscosity index [#] of 0.20 (in du.
0.5N NaCl) and a rotatory power [Ó] D of +123 (c = 2 in 0.5N NaCl).
Example 5
10 parts by weight of carboxycellulose wadding (product of the "Tennessee Eastman Corporation", USA) are dissolved in 100 parts by volume of formamide by heating on a steam bath. 50 parts by weight of pyridinium N-sulfotrioxide are added to the solution and the mixture is heated for 2 hours at 85 ° C. By working out the reaction product according to the indications given in Example 1, 4 parts by weight are obtained. of a poly-sulfuric ester of carboxycellulose having a sulfur content of 7.2% and a viscosity number [#] of 0.125 (in 0.5.N NaCl).
Example 6
10 parts by weight of potato starch are dissolved in 200 parts by volume of formamide, by heating on a steam bath. A thick gel is thus obtained. When 50 parts by weight of pyridinium N-sulfotrioxide are added, the gel liquefies and forms a clear solution. After heating for 2 hours at 80 C, it is left
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stand the solution overnight at room temperature. By working up the reaction product as described in Example 1, 11 parts by weight of a starch polysulphuric ester are obtained having a sulfur content of 13.6%, a rotatory power [Ó] 20D of +114 (c = 1, in 0.5N NaCl) and a viscosity index [#] of 0.26 (in 0.5N NaCl).
Example 7
10 parts by weight of commercial sodium alginate are suspended in 200 parts by volume of formamide, to obtain a swollen, partially dissolved mass.
Into this suspension is poured a solution, heated to
80 ° C. of 50 parts by weight of pyridinium N-sulfotrioxide in 100 parts by volume of formamide, the sulfation mixture turning into a solution. After heating for 2 hours at 85 C is allowed to stand. solution overnight at room temperature and then the reaction product is worked up as described in Example 1. There are thus obtained 8 parts of a poly-sulfuric ester of alginic acid having a sulfur content of 10 , 7%, a rotatory power [#] 20D of -93.70 (c = 1, in 0.5N NaCl) and a viscosity index [3} of 1.0 (in 0.5N NaCl) .
@
Example 8
10 parts by weight of levan (fraction of a preparation obtained from cane sugar using 'Bac. Subtilis; see J. Aschner et al., Nature 139, 27 (1942) [#]) are dissolved. = 0.10 (in 0.5 N NaCl) and; 7 20 -38.4 (c = 1, in 0.5 # NaCl)) in 50 parts
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volume of formamide, heating on a steam bath.
The solution obtained is added to a solution of 50 parts by weight of pyridinium N-sulfotrioxide in 50 parts by volume of formamide and heated for 1 hour at 80 C. The mixture is left to stand overnight and then the product is produced from the mixture. reaction in the manner described in Example 1. 12.8 parts by weight of a polysul furic ester of levan having a sulfur content of 19%, a viscosity index [#] of 0.025 (in 0.5N NaCl) and an optical rotation [Ó] 20D of -14.6 (c = 2, in 0.5N NaCl).
Example 9
10 parts by weight of pectin in 300 parts by volume of formamide are suspended, with vigorous stirring, and the suspension is heated for 3 hours at 800 C. Then 50 parts by weight of pyridinium N-sulfotrioxide are added. and the mixture is heated for 2 hours on a steam bath.
By working up the reaction product as described in Example 1, 11.5 parts by weight of a polysulphuric pectin ester having a sulfur content of 12.9%, a viscosity index [ #] of 1.05 (in 0.5 N NaC1) and an optical rotation [Ó] 20D of +170.5 (c = 1, in 0.5 N NaC1):
Example 10
240 parts by weight of chitosan formate, [#] = 0.80 (in 0.5N NaCl), are dissolved, with stirring, in 2400 parts by volume of hot water, the solution is brought to 70. 0-. In a thermostat and On'µ add 48 parts by * volume of 30% hydrogen peroxide The mixture is heated
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for 3 hours at 70 ° C., the temperature rising briefly to 80 ° C. Then, the reaction solution is concentrated to 1200 parts under reduced pressure and 7000 is added. parsed by volume of acetone in the concentrate to cause precipitation. The degraded chitosan formate obtained is drained, dried and ground.
The yield of degraded chitosan formate amounts to 230 parts by weight; [#] = 0.23 (in
0.5N NaCl).
5 parts of this degraded chltosan formate are dissolved in 50 parts by volume of formamide and added, with effective cooling and stirring, at 5-10 C, a total of 10 parts by volume of oleum. Then, it is stirred for 20 hours at 25 ° C. 300 parts by volume of methanol are added to the sulfation mixture to cause precipitation. The precipitate is filtered off and washed with methanol.
After taking up the washed product in 40 parts by volume of water, the pH is added to 9 by adding concentrated caustic soda and reprecipitated with 300 parts by volume of methanol.
The sodium salt obtained is dissolved in 100 parts by volume of water. The pH of the solution is adjusted to 5 with hydrochloric acid and a little ice is added. From this solution the narcotine salt is precipitated by adding a solution of 10 parts by weight of narcotine hydrochloride in 100 parts by volume of water.
The narcotine salt obtained. is washed thoroughly with ice-cold water and then decomposed with 10% sodium carbonate solution, with stirring for 20 hours. After draining, the pH of the filtrate is adjusted to 6 by. glacial acetic acid, concentrated to 15 parts by volume under reduced pressure and methanol added to precipitate 3.8 parts, by weight of a polysulfuric ester of chitosan which exhibits a rotatory power [Ó] 20D of -13, 6 (c = 2, in 0.5 N NaCl), an index of
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viscosity [#] of 0.13 (in 0.5N NaCl), a formyl content of 2.6%, a total nitrogen content of
3.7%, a nitrogen content according to Van Slyke of 1.9% and a sulfur content of 14,
wire.
Example 11 @
5 parts by weight of degraded chitosan formate ([#] = 0.23, in 0.5N NaCl) are dissolved in 50 parts by volume of formamide and the solution obtained is introduced into a molten mixture obtained by adding, dropwise and while cooling vigorously, 10 parts by volume of oleum to 50 parts by volume of pyridine. The oleum-pyridine mixture dissolves in the formamide solution.
The reaction solution is stirred for 2 hours at 90 ° C.
By working up the reaction product as described in Example 10, 5.5 parts by weight of a polysulfuric ester of chitosan with a 20D [Ó] rotary power of -300 (c = 2) are obtained. , in 0.5N NaCl), a viscosity number [#] of 0.12 (in 0.5N NaCl), nitrogen content. according to Van Slyke of 0.14% and a sulfur content of 13.02%.
Example 12,
10 parts by weight of partially degraded chondroitin-sulfuric acid ({#} = 0.20) are dissolved in 100 parts by volume of formami e, heating on a steam bath. 20 parts by volume of oleum are added dropwise to the solution, cooling to 5-10 c with ice-water, and the mixture is stirred for about 24 hours at room temperature ( 20 C).
By. Developing the
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product of the reaction according to the indications given in Example 10, approximately 10 parts by weight of polysulphuric ester of chondroitin having a rotational power La 720 of -10 (c = 1, in 0.5 N NaCl) are obtained, a viscosity index '[#] of 0.09 (in 0.5N NaCl). and a sulfur content of 15.09%
Example 13
10 parts by weight of partially degraded levan ([#] = 0.10 (in 0.5 N NaCl), La-76 = -38.5 (c = 2, in NaCl 0) are dissolved, with stirring, 5 N)) in 100 parts by volume of formamide.
20 parts by volume of oleum are added to the solution dropwise and while cooling with ice (reaction temperature 5 to 10 ° C.), the mixture is stirred for about 24 hours at room temperature. and the reaction product is worked up as described in Example 10. There is thus obtained 6 parts by weight of a polysulphuric ester of levan having a viscosity number [#] of 0.023 (in NaCl 0, 5 N), an optical rotation [Ó] 20D of -4.70 (c = 2, in 0.5 N NaCl) and a sulfur content of 18.9%.
Example 14
8 parts by weight of partially degraded starch, ([#] = 0.04 (in 0.5N NaCl) 0 in about 100 parts by volume of formamide are dissolved with stirring and gentle heating and added to the solution, drip and cooling with ice, 16 parts by volume
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oleum. The mixture is stirred for 24 hours at room temperature and the reaction product is worked up according to the indications given in Example 10. The polysulfuric starch ester thus obtained exhibits a rotatory power [Ó] 20D. of +80 (c = 2, in 0.5N NaCl), a viscosity index [#] of 0.037 (in 0.5N NaCl) and a sulfur content of 19.3%.