ES2553978T3 - Método de producción de un polirrotaxano hidrófilo modificado - Google Patents
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Abstract
Un método de producción de un polirrotaxano hidrófilo modificado, que comprende: una etapa de modificación hidrófila de preparación de una solución de un polirrotaxano hidrófilo modificado al modificar todos o parte de los grupos hidroxi sobre una ciclodextrina de un polirrotaxano con grupos de modificación hidrófilos, el polirrotaxano que contiene la ciclodextrina, un polietilenglicol incluido en las cavidades de las moléculas de ciclodextrina de forma ensartada y un grupo de terminación que se coloca en cada extremo del polietilenglicol e impide la disociación de las moléculas de ciclodextrina del polietilenglicol; y una etapa de secado en la que la solución preparada del polirrotaxano hidrófilo modificado se forma en estado de película delgada y se seca.
Description
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DESCRIPCION
Metodo de produccion de un polirrotaxano hidrofilo modificado Campo tecnico
La presente invention se refiere a un metodo para la produccion de un polirrotaxano hidrofilo modificado. Antecedentes en la tecnica
En los ultimos anos se han desarrollado "geles de anillos deslizantes", nuevos geles diferentes de los geles flsicos y geles qulmicos. Un compuesto que se usa para dichos geles de anillos deslizantes y que esta captando la atencion es un polirrotaxano reticulado.
Un polirrotaxano reticulado tiene una estructura en la que moleculas lineales se enhebran a traves de moleculas clclicas de manera ensartada y las moleculas clclicas son moviles a lo largo de las moleculas lineales (presenta un efecto polea). El efecto polea permite que el polirrotaxano reticulado sea viscoelastico y distribuya uniformemente la fuerza de traction aplicada al mismo. El polirrotaxano reticulado por tanto tiene pocas probabilidades de presentar grietas o defectos, es decir, tiene unas caracterlsticas excelentes que los pollmeros reticulados convencionales no tienen. Dicho polirrotaxano reticulado se puede obtener poniendo un grupo de termination en cada extremo de una molecula lineal de pseudopolirrotaxanos e impidiendo la disociacion de las moleculas clclicas de pseudopolirrotaxanos, y reticulando los polirrotaxanos resultantes. Los pseudopolirrotaxanos tienen una molecula lineal que se incluye en las cavidades de las moleculas clclicas de manera ensartada.
Para las moleculas clclicas del polirrotaxano, de forma favorable se usan ciclodextrinas. La ciclodextrinas, no obstante, contienen un gran numero de grupos hidroxi y estos grupos hidroxi estan firmemente unidos entre si por una gran fuerza del enlace de puentes de hidrogeno. Por tanto, el polirrotaxano resultante apenas se disuelve en agua, limitando su rango de aplicacion.
La Bibliografla de patente 1 desvela un polirrotaxano hidrofilo modificado que se disuelve en agua o en un disolvente de base acuosa, que puede ampliar el rango de aplicacion a revestimientos, adhesivos, y similares. El polirrotaxano hidrofilo modificado normalmente se produce modificando los grupos hidroxi sobre una ciclodextrina de un polirrotaxano con grupos de modification hidrofilos en un disolvente, produciendo as! un polirrotaxano hidrofilo modificado en estado de solution acuosa. Esta solution acuosa del polirrotaxano hidrofilo modificado se puede usar tal cual, es decir, en estado de solucion sin secar. Cuando se requiere una solucion del polirrotaxano hidrofilo modificado que tenga una mayor concentration que la solucion obtenida, no obstante, es necesario un proceso complicado para su concentracion. Ademas, en particular si a la solucion del polirrotaxano hidrofilo modificado se le ha de atribuir otra funcion mediante modificacion qulmica y la solucion contiene agua, el agua en la solucion puede inhibir la reaction de modificacion qulmica, limitando su rango de aplicacion. Para impedir esto, la Bibliografla de patente 1 desvela un metodo de produccion de un polirrotaxano hidrofilo solido modificado mediante criodesecacion de una solucion del polirrotaxano hidrofilo modificado.
Listado de citas
- Bibliografla de patente
Bibliografla de patente 1: JP 2007-63412 A (Publication Kokai japonesa N° 2007-63412)
Sumario de la invencion
- Problema tecnico
Cuando una solucion de un polirrotaxano hidrofilo modificado se seca para producir un polirrotaxano hidrofilo solido modificado a escala industrial, dicho metodo de criodesecacion como se desvela en la Bibliografla de patente 1 requiere grandes costes para el equipo y para el funcionamiento del equipo. Ademas, la criodesecacion no es adecuada para secar dicha solucion diluida del polirrotaxano hidrofilo modificado como se desvela en la Bibliografla de patente 1 debido a que requiere una gran cantidad de tiempo.
Por otra parte, un metodo de secado tal como el secado al vaclo provoca que el polirrotaxano hidrofilo modificado resultante se agregue. Por tanto, para disolver eficazmente el polirrotaxano hidrofilo agregado modificado en agua o en disolvente a base de agua sin grumos es necesario un proceso complicado tal como la trituration del polirrotaxano hidrofilo agregado modificado en un polvo, y a continuation el ajuste de las partlculas del polvo hasta un tamano adecuado mediante clasificacion y similar.
La presente invencion tiene por objetivo resolver estos problemas y proporcionar un metodo de produccion de un polirrotaxano hidrofilo modificado que permita la produccion de un polirrotaxano hidrofilo modificado seco de una
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forma industrialmente ventajosa.
- Solucion al problema
La presente invencion se refiere a un metodo de produccion de un polirrotaxano hidrofilo modificado, que incluye: una etapa de modificacion hidrofila de preparacion de una solucion de un polirrotaxano hidrofilo modificado mediante la modificacion de un polirrotaxano que incluye una ciclodextrina, un polietilenglicol incluido en las cavidades de las moleculas de ciclodextrina de forma ensartada, y un grupo de terminacion que se coloca en cada extremo del polietilenglicol e impide la disociacion de las moleculas de ciclodextrina del polietilenglicol, dicha modificacion del polirrotaxano que se realiza modificando todos o parte de los grupos hidroxi sobre la ciclodextrina con grupos de modificacion hidrofilos; y una etapa de secado en la que la solucion preparada del polirrotaxano hidrofilo modificado se forma en estado de pellcula delgada y se seca.
La presente invencion se describe con detalle a continuacion.
Los presentes inventores han comprobado que metodos de secado tales como el secado al vaclo provocan la agregacion en el polirrotaxano hidrofilo modificado resultante, y ademas, la estabilidad de almacenamiento del polirrotaxano hidrofilo modificado puede ser insuficiente. Por ejemplo, cuando se produce un polirrotaxano hidrofilo modificado mediante secado al vaclo a 40 °C a menos de 100 °C, calentando la solucion hasta el punto de ebullicion del agua y a continuacion secando a presion normal, o similar, la estabilidad de almacenamiento se empobrece notablemente y tiende a producirse la descomposicion a una temperatura de almacenamiento de 30 °C a 40 °C. Esto provoca el aislamiento de la ciclodextrina en la que todos o parte de los grupos hidroxi se modifican con grupos de modificacion hidrofilos (de aqul en lo sucesivo, tambien denominada ciclodextrina modificada). El aislamiento de la ciclodextrina modificada provocada por la descomposicion del polirrotaxano hidrofilo modificado degrada las caracterlsticas del polirrotaxano reticulado resultante, limitando el rango disponible de sus diversas aplicaciones.
Los presentes inventores realizaron estudios exhaustivos y comprobaron que, al secar una solucion de un polirrotaxano hidrofilo modificado, un metodo en el que la solucion del polirrotaxano hidrofilo modificado se forma en estado de pellcula delgada permite la produccion de un polirrotaxano hidrofilo modificado seco excelente en su estabilidad de almacenamiento de una forma industrialmente ventajosa. As! se ha completado la presente invencion.
El metodo de produccion de un polirrotaxano hidrofilo modificado de la presente invencion incluye una etapa de modificacion hidrofila de preparacion de una solucion de un polirrotaxano hidrofilo modificado al modificar un polirrotaxano que incluye una ciclodextrina, un polietilenglicol incluido en las cavidades de las moleculas de ciclodextrina de forma ensartada, y un grupo de terminacion que se coloca en cada extremo del polietilenglicol e impide la disociacion de las moleculas de ciclodextrina del polietilenglicol, la modificacion del polirrotaxano que se realiza modificando todos o parte de los grupos hidroxi sobre la ciclodextrina con grupos de modificacion hidrofilos. A traves de la etapa de modificacion hidrofila, el polirrotaxano se conforma en un polirrotaxano hidrofilo modificado soluble en agua o en un disolvente de base acuosa.
El polirrotaxano normalmente se produce mediante las siguientes etapas: una etapa de inclusion en la que un polietilenglicol que tiene un grupo reactivo en cada extremo se mezcla con una ciclodextrina en un medio acuoso para formar una dispersion acuosa de un pseudopolirrotaxano, la dispersion acuosa que contiene partlculas de pseudopolirrotaxano en las que se incluye el polietilenglicol en las cavidades de las moleculas de ciclodextrina de forma ensartada; una etapa de secado de la dispersion acuosa de un pseudopolirrotaxano para producir un solido del pseudopolirrotaxano; y una etapa de terminacion en la que el pseudopolirrotaxano se hace reaccionar con un compuesto que contiene un grupo de terminacion que tiene un grupo reactivo con el grupo reactivo del solido del pseudopolirrotaxano, que introduce el grupo de terminacion en cada extremo del polietilenglicol incluido en las cavidades de las moleculas de ciclodextrina.
El polietilenglicol (de aqul en lo sucesivo, tambien denominado PEG) preferentemente tiene un peso molecular promedio en peso de 1000 a 500.000, mas preferentemente de 10.000 a 300.000, e incluso mas preferentemente de 10.000 a 100.000. Un peso molecular promedio en peso del PEG inferior a 1000 puede producir malas caracterlsticas de un polirrotaxano reticulado en el que el polirrotaxano hidrofilo modificado resultante se encuentra reticulado. Un peso molecular promedio en peso del PEG superior a 500.000 provoca una viscosidad demasiado elevada de la solucion del polirrotaxano producido en la etapa de modificacion hidrofila, que puede inhibir una reaccion uniforme.
El peso molecular promedio en peso en el presente documento es un valor equivalente de polietilenglicol determinado midiendo mediante cromatografla de permeacion de gel (GPC). Una columna usada para la determinacion del peso molecular promedio en peso equivalente de polietilenglicol mediante GPC es, por ejemplo, TSKgel SuperAWM-H (producto de TOSOH CORPORATION).
El PEG puede tener un grupo reactivo en cada extremo, y el grupo reactivo se puede introducir mediante un metodo convencional.
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El grupo reactivo se puede modificar convenientemente dependiendo del grupo de terminacion a usar. Ejemplos del grupo reactivo incluyen, pero no estan limitados en particular, grupos hidroxi, grupos amino, grupos carboxilo, y grupos tiol. En particular se prefiere un grupo carboxilo. Ejemplos del metodo de introduccion de un grupo carboxilo en cada extremo incluyen un metodo de oxidacion de cada extremo usando TEMPO (radicales de 2,2,6,6-tetrametil- 1-piperidiniloxi) e hipoclorito sodico.
En la etapa de inclusion, la relacion ponderal entre el PEG y la ciclodextrina preferentemente es de 1:2 a 1:5, mas preferentemente de 1:2,5 a 1:4,5, incluso mas preferentemente de 1:3 a 1:4. Un peso de la ciclodextrina inferior al doble del peso del PEG puede reducir el numero (es decir, la cantidad de inclusion) de moleculas de ciclodextrina que incluyen el PEG. Un peso de la ciclodextrina superior a cinco veces el peso del PEG no incrementa adicionalmente la cantidad de inclusion, y por tanto no es rentable.
Ejemplos de la ciclodextrina incluyen a-ciclodextrina, p-ciclodextrina, Y-ciclodextrina, y derivados de estas ciclodextrinas. La a-ciclodextrina se prefiere en particular en terminos de propiedades de inclusion. Estas ciclodextrinas se pueden usar solas o en combinacion.
Ejemplos del medio acuoso incluyen agua, y mezclas acuosas de agua y un disolvente organico acuoso tal como DMF y DMSO. En particular, se prefiere el agua.
La unica condicion necesaria para mezclar el PEG y la ciclodextrina en la etapa de inclusion es mezclarlos en el medio acuoso anterior. Preferentemente, el PEG y la ciclodextrina se disuelven en el medio acuoso. Especlficamente, el PEG y la ciclodextrina se anaden al medio acuoso y esta premezcla normalmente se calienta de 50 °C a 100 °C, preferentemente de 60 °C a 90 °C, y mas preferentemente de 70 °C a 80 °C, de manera que los componentes se disuelven en el medio acuoso. Esto proporciona una solucion mezclada esencialmente transparente.
El enfriamiento de la solucion mezclada resultante del PEG y la ciclodextrina precipita partlculas de pseudopolirrotaxano del PEG y la ciclodextrina, dando lugar a una dispersion acuosa basicamente blanca del pseudopolirrotaxano
La solucion mixta preferentemente se enfrla hasta una temperatura de punto final de 0 °C a 30 °C, mas preferentemente de 1 °C a 20 °C, incluso mas preferentemente de 1 °C a 15 °C. Una temperatura de punto final de la solucion mezclada inferior a 0 °C puede congelar la dispersion acuosa del pseudopolirrotaxano hasta reducir su fluidez. Una temperatura de punto final de la solucion mezclada superior a 30 °C puede no precipitar suficientemente las partlculas de pseudopolirrotaxano.
El tiempo para retener el estado fluido de la dispersion acuosa resultante de un pseudopolirrotaxano despues de que la solucion mezclada se haya enfriado hasta la temperatura deseada normalmente es de varios segundos a una semana, y preferentemente de varias horas a tres dlas.
La concentracion de pseudopolirrotaxano de la dispersion acuosa de un pseudopolirrotaxano (de aqul en lo sucesivo, tambien denominada "concentracion de solidos de la dispersion acuosa de un pseudopolirrotaxano") preferentemente es del 5 al 25 % en peso, mas preferentemente del 5 al 20 % en peso, e incluso mas preferentemente del 10 al 20 % en peso. Una concentracion de solidos de la dispersion acuosa de un pseudopolirrotaxano inferior al 5 % en peso no es rentable. Una concentracion de solidos de la dispersion acuosa de un pseudopolirrotaxano superior al 25 % en peso puede reducir la fluidez de la dispersion acuosa de un pseudopolirrotaxano, provocando dificultades para secar la dispersion.
En la etapa de secado, la temperatura de secado para la dispersion acuosa de un pseudopolirrotaxano preferentemente es de 70 °C a 200 °C, mas preferentemente de 70 °C a 180 °C, e incluso mas preferentemente de 70 °C a 170 °C. Una temperatura de secado para la dispersion acuosa de un pseudopolirrotaxano inferior a 70 °C en la etapa de secado puede provocar un secado insuficiente. Una temperatura de secado para la dispersion acuosa de un pseudopolirrotaxano superior a 200 °C en la etapa de secado puede provocar la descomposicion del pseudopolirrotaxano, posiblemente reduciendo la relacion de inclusion que se describe posteriormente.
La etapa de terminacion se puede llevar a cabo mediante un metodo convencional, y en terminos de reactividad y estabilidad del enlace qulmico, se prefiere en particular un metodo de terminacion de reaccion de un pseudopolirrotaxano que tiene un grupo carboxilo en cada extremo del PEG con una adamantano amina o una de sus sales como agente terminal.
En la etapa de modificacion hidrofila, los grupos hidroxi sobre la ciclodextrina de un polirrotaxano se pueden modificar con grupos de modificacion hidrofilos mediante un metodo convencional.
Ejemplos especlficos del grupo de modificacion hidrofilo incluyen, pero no estan limitados en particular a, grupos carboxilo, grupos acido sulfonico, grupos ester del acido sulfurico, grupos esteres del acido fosforico, grupos amino primarios a terciarios, bases de amonio cuaternarias, y grupos hidroxialquilo. Se prefieren los grupos hidroxialquilo
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resultantes de una reaccion con un compuesto tal como oxido de propileno, en vista de la diversidad de la reaccion en la slntesis de un polirrotaxano reticulado.
En la etapa de modificacion hidrofila, los grupos hidroxi sobre una ciclodextrina de un polirrotaxano se modifican con grupos de modificacion hidrofilos mediante disolucion, por reaccion suave, del polirrotaxano en un disolvente tal como DMSO o una solucion acuosa alcalina y la reaccion del polirrotaxano con un compuesto que tiene un grupo de modificacion hidrofilo. En particular, el disolvente preferible usado en la etapa de modificacion hidrofila es una solucion acuosa de hidroxido sodico.
Por ejemplo, la slntesis de un polirrotaxano hidrofilo modificado mediante la adicion de oxido de propileno se realiza de la forma siguiente. Se disuelve un polirrotaxano en una solucion acuosa de hidroxido sodico. Se le anade oxido de propileno y la mezcla se agita para que reaccione entre temperatura ambiente y 50 °C durante varias horas hasta un dla. Con ello, se obtiene una solucion acuosa esencialmente transparente de un polirrotaxano hidrofilo modificado al cual se le anade oxido de propileno.
La concentracion del polirrotaxano hidrofilo modificado en la solucion del polirrotaxano hidrofilo modificado (de aqul en lo sucesivo, tambien denominada "concentracion de solidos de la solucion del polirrotaxano hidrofilo modificado") preferentemente es del 5 al 25 % en peso, mas preferentemente del 5 al 20 % en peso, e incluso mas preferentemente del 5 al 15 % en peso. Una concentracion de solidos de la solucion del polirrotaxano hidrofilo modificado inferior al 5 % en peso no es rentable. Una concentracion de solidos superior al 25 % en peso incrementa la viscosidad de la solucion del polirrotaxano hidrofilo modificado, que puede provocar dificultades para formar la solucion en estado de pellcula delgada en la etapa de secado.
Los presentes inventores tambien han comprobado que la adicion de un quelante metalico y/o un antioxidante a una solucion del polirrotaxano hidrofilo modificado y a continuacion la formacion de la mezcla en estado de pellcula delgada previene mas eficazmente la descomposicion del polirrotaxano hidrofilo modificado durante la etapa de secado y del polirrotaxano hidrofilo modificado seco resultante con el tiempo durante su almacenamiento.
Ejemplos especlficos y preferibles del quelante metalico incluyen quelantes metalicos de acidos aminopolicarboxllicos tales como acido etilendiaminotetraacetico (EDTA), acido ciclohexanodiaminotetraacetico (CDTA), acido nitrilotriacetico (NTA), acido trietilentetraaminohexaacetico, acido iminodiacetico (IDA), acido dietilentriaminopentaacetico, acido N-(2-hidroxietil)etilendiaminotriacetico, eter de glicol del acido diaminotetraacetico, acido L-glutamico-acido diacetico, acido L-aspartico-acido N,N-diacetico, y una de sus sales. Ejemplos preferibles del antioxidante incluyen polifenoles tales como acido rosmarlnico (extracto de romero), catequina, epicatequina, galocatequina, galato de catequina, galato de epicatequina, galato de galocatequina, galato de epigalocatequina, epigalocatequina, acido tanico, galotanino, elagitanino, acido cafeico, acido dihidrocafeico, acido clorogenico, acido isoclorogenico, acido gentlsico, acido homogentlsico, acido galico, acido elagico, rutina, quercetina, quercetagina, quercetagetina, gosipetina, antocianina, leucoantocianina, proantocianidina y enocianina.
La cantidad de quelante metalico preferentemente es del 0,001 al 5 % en peso, mas preferentemente del 0,005 al 2 % en peso, e incluso mas preferentemente del 0,01 al 1 % en peso, basado en el peso del polirrotaxano hidrofilo modificado. La cantidad del antioxidante preferentemente es del 0,001 al 5 % en peso, mas preferentemente del 0,005 al 2 % en peso, e incluso mas preferentemente del 0,01 al 1 % en peso, basado en el peso del polirrotaxano hidrofilo modificado. El quelante metalico o el antioxidante en una cantidad superior al 5 % en peso no mejoran adicionalmente el efecto previsto, y por tanto no es rentable.
La solucion resultante del polirrotaxano hidrofilo modificado se purifica mediante una tecnica de purificacion convencional tal como dialisis o reprecipitacion. A continuacion el producto purificado se seca, produciendo as! un solido del polirrotaxano hidrofilo modificado.
El metodo de production de un polirrotaxano hidrofilo modificado seco de la presente invention incluye una etapa de secado en la que la solucion preparada del polirrotaxano hidrofilo modificado se forma en estado de pellcula delgada y se seca.
Un polirrotaxano hidrofilo modificado producido mediante un metodo convencional se descompone con el tiempo durante su almacenamiento. Esto se atribuye presumiblemente a la cadena de una pequena cantidad de oxirradicales generados por calentamiento y similar. En contraste, en el metodo de produccion de un polirrotaxano hidrofilo modificado de la presente invencion, una solucion del polirrotaxano hidrofilo modificado se forma en estado de pellcula delgada y se seca momentaneamente en una etapa de secado. Esto permite evitar un calentamiento excesivo en la etapa de secado y da lugar a un tiempo de exposition corto al calor. Presumiblemente esto impide la generation de radicales en la etapa de secado, y con ello se mejora significativamente la estabilidad de almacenamiento.
La solucion del polirrotaxano hidrofilo modificado se forma en estado de pellcula delgada mediante un metodo tal como revestimiento por pulverization, revestimiento por centrifugation, o revestimiento por inmersion.
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Cuando la solucion del polirrotaxano hidrofilo modificado se forma en estado de pellcula delgada, el espesor de la pellcula delgada formada preferentemente es de 0,1 a 2 mm, mas preferentemente de 0,1 a 1 mm, e incluso mas preferentemente de 0,1 a 0,5 mm. Un espesor de la pellcula delgada formada del polirrotaxano hidrofilo modificado inferior a 0,1 mm puede reducir el rendimiento horario, que es antieconomico. Un espesor de la pellcula delgada formada del polirrotaxano hidrofilo modificado superior a 2 mm puede dar lugar a un secado insuficiente.
El metodo para controlar el espesor de la pellcula delgada formada del polirrotaxano hidrofilo modificado depende de factores tales como el tipo de secador a usar. En el caso del secador de tambor mencionado posteriormente, por ejemplo, el espesor se puede controlar de forma conveniente modificando condiciones tales como el intervalo del tambor, la velocidad de rotacion del tambor, y la velocidad de alimentacion de la solucion del polirrotaxano hidrofilo modificado.
Ejemplos del secador usado en la etapa de secado incluyen secadores de tambor y secadores de pellcula delgada centrlfugos. En particular, se prefiere un secador de tambor debido a que la estructura del dispositivo es simple en comparacion y sencilla de mantener.
En el caso de un tambor secador, por ejemplo, la solucion del polirrotaxano hidrofilo modificado se aplica a la superficie del tambor calentado a formar en estado de pellcula delgada, y a continuation se evapora rapidamente hasta sequedad. El producto seco se raspa de forma continua con una cuchilla montada fija mientras el tambor realiza una rotacion, de forma que se obtiene un polirrotaxano hidrofilo modificado seco.
La temperatura de secado en la etapa de secado preferentemente es de 70 a 200 °C, mas preferentemente de 90 a 180 °C, e incluso mas preferentemente de 100 a 170 °C. Una temperatura de secado inferior a 70 °C puede dar lugar a un secado insuficiente. Una temperatura de secado superior a 200 °C puede descomponer el polirrotaxano hidrofilo modificado hasta reducir la relation de inclusion.
La presion en el sistema secador en la etapa de secado no esta limitada en particular, pero normalmente es una presion proxima a presion atmosferica. Tambien es posible el secado al vaclo. El secado preferentemente se realiza a una presion igual o inferior a presion atmosferica.
El tiempo de secado de la pellcula delgada formada del polirrotaxano hidrofilo modificado normalmente es de varios segundos a varios minutos, y para la supresion del aislamiento de las moleculas de ciclodextrina modificada, preferentemente es de diez minutos o mas corta, mas preferentemente de cinco minutos o mas corta, e incluso mas preferentemente de dos minutos o mas corta. Un tiempo de secado demasiado corto de la pellcula delgada formada del polirrotaxano hidrofilo modificado da lugar a un secado insuficiente.
De acuerdo con el metodo de production de un polirrotaxano hidrofilo modificado de la presente invention, la relacion de inclusion del polirrotaxano hidrofilo modificado seco resultante puede ser del 6 al 60 %. Una relacion de inclusion inferior al 6 % puede no proporcionar un efecto polea suficiente al polirrotaxano hidrofilo modificado reticulado resultante obtenido mediante reticulation del polirrotaxano hidrofilo modificado seco. Una relacion de inclusion superior al 60 % puede producir una disposition excesivamente densa de las moleculas de ciclodextrina modificadas, que son moleculas clclicas, de manera que la movilidad de las moleculas de ciclodextrina modificadas se reduce. Para proporcionar una movilidad adecuada y una relacion de inclusion superior a las moleculas de ciclodextrina modificadas, la relacion de inclusion preferentemente es del 15 al 40 %, y mas preferentemente del 20 al 30 %.
En el presente documento la relacion de inclusion se refiere a una relacion de la cantidad de inclusion de moleculas de ciclodextrina que incluyen un PEG a la cantidad de inclusion maxima de las moleculas de ciclodextrina para un PEG. La relacion de inclusion se puede controlar opcionalmente modificando la relacion de mezcla del pEg a la ciclodextrina o el tipo de medio acuoso. La cantidad de inclusion maxima se refiere al numero de moleculas de ciclodextrina en el caso del estado densamente empaquetado en el que una molecula de ciclodextrina incluye dos unidades de repetition del PEG.
La relacion de inclusion se puede medir mediante RMN 1H. Especlficamente, la relacion de inclusion se puede calcular disolviendo el polirrotaxano en DMSO-d6, sometiendo la solucion a medicion usando un dispositivo de medicion de RMN (producto de Varian Technologies Japan Ltd., "VARIAN Mercury-400BB"), y comparando el valor integrado de la ciclodextrina de 4 a 6 ppm y el valor integrado de la ciclodextrina y el pEg de 3 a 4 ppm. El polirrotaxano hidrofilo modificado se produce modificando los grupos hidroxi sobre una ciclodextrina de un polirrotaxano con grupos de modification hidrofilos. Por tanto, la relacion de inclusion del polirrotaxano hidrofilo modificado es la misma que la relacion de inclusion del polirrotaxano.
Cuando el numero maximo de grupos hidroxi modificables de una ciclodextrina de un polirrotaxano es 1, el grado de modificacion del polirrotaxano hidrofilo modificado seco resultante por el metodo de produccion de un polirrotaxano hidrofilo modificado de la presente invencion preferentemente es de 0,1 o superior, mas preferentemente de 0,2 o superior, e incluso mas preferentemente de 0,4 o superior. Un grado de modificacion del polirrotaxano hidrofilo modificado seco inferior a 0,1 proporciona una solubilidad insuficiente en agua o en un disolvente de base acuosa,
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generando posiblemente materia fina insoluble.
El numero maximo de grupos hidroxi modificables de una ciclodextrina en el presente documento se refiere al numero de todos los grupos hidroxi incluidos en el polirrotaxano antes de su modificacion. El grado de modificacion en el presente documento se refiere a la relacion del numero de grupos hidroxi modificados al numero de todos los grupos hidroxi. El grado de modificacion del polirrotaxano hidrofilo modificado seco se puede calcular disolviendo una solucion del polirrotaxano hidrofilo modificado seco en DMSO-d6, sometiendo la solucion a medicion usando un dispositivo de medicion de RMN (producto de Varian Technologies Japan Ltd., "VARIAN Mercury-400BB"), y comparando el valor integrado de grupos hidroxipropilo de 0,7 a 1,3 ppm y el valor integrado de ciclodextrina y grupos hidroxipropilo de 4,2 a 6,2 ppm.
- Efectos ventajosos de la invencion
La presente invencion proporciona un metodo de production de un polirrotaxano hidrofilo modificado seco, que permite la produccion de un polirrotaxano hidrofilo modificado seco excelente en su estabilidad de almacenamiento de una forma industrialmente ventajosa.
Descripcion de las realizaciones
La presente invencion se describe a continuation con mayor detalle en base a los ejemplos que, no obstante, no estan destinados a limitar el ambito de la presente invencion. En lo que sigue, se produjo un PEG que tiene un grupo carboxilo en cada extremo mediante la oxidation de un PEG de acuerdo con el metodo descrito en el documento WO 05/052026A.
(Ejemplo 1)
(1) Preparation de PEG que tiene un grupo carboxilo en cada extremo por oxidacion de PEG con TEMPO
En un recipiente de reaction de 200 l se cargaron 100 l de agua, y se disolvieron en ella 10 kg de un PEG (peso molecular promedio en peso: 35.000), 100 g de TEMPO (radicales de 2,2,6,6-tetrametil-1-piperidiniloxi), y 1 kg de bromuro sodico. A la solucion se le anadieron 5 l de una solucion acuosa disponible en el mercado de hipoclorito sodico (concentration efectiva de cloro: 5 %), y la mezcla resultante se agito a temperatura ambiente durante 30 minutos. Se anadio una cantidad de 5 l de etanol para descomponer el exceso de hipoclorito sodico y detener la reaccion.
La separation por extraction usando 50 l de cloruro de metileno se repitio tres veces para extraer los componentes exceptuando las sales minerales, y a continuacion el cloruro de metileno se evaporo al vaclo. Asl, se obtuvieron 10 kg de un PEG que tiene un grupo carboxilo en cada extremo.
(2) Preparacion de una dispersion acuosa de pseudopolirrotaxano usando a-ciclodextrina y PEG que tiene un grupo carboxilo en cada extremo
Una cantidad de 325 l de agua se anadio a 10 kg del PEG preparado que tiene un grupo carboxilo en cada extremo. A continuacion, se anadieron 40 kg de a-ciclodextrina a la mezcla y la mezcla resultante se calento a 70 °C para su disolucion. La solucion se enfrio a 4 °C mientras se agitaba, con lo que se precipito una dispersion acuosa lechosa de pseudopolirrotaxano.
(3) Secado de la dispersion acuosa de pseudopolirrotaxano
Usando un secador de pulverization atomizador de boquilla (producto de Ohkawara Kakohki Co., Ltd., "L-8"), se secaron por pulverizacion 400 kg de la dispersion acuosa de un pseudopolirrotaxano a una temperatura de entrada del secador de pulverizacion de 165 °C y una temperatura de salida de 90 °C a presion normal. Asl, se obtuvieron 50 kg de un pseudopolirrotaxano pulverizado.
(4) Termination del pseudopolirrotaxano usando un sistema de reaccion de adamantano amina y reactivo de BOP
En un recipiente de reaccion de 500 l, se disolvieron 500 g de adamantano amina en 170 l de dimetilformamida (DMF) a temperatura ambiente. A continuacion, se anadieron 50 kg del pseudopolirrotaxano pulverizado al recipiente y la mezcla se agito. Posteriormente, se anadio una solucion en la que se hablan disuelto 1,3 kg de reactivo de BOP (hexafluorofosfato de benzotriazol-1-il-oxi-tris(dimetilamino)fosfonio) en 80 l de DMF al reactor, y la mezcla se agito. Al reactor tambien se le anadio una solucion en la que se hablan disuelto 500 ml de diisopropiletilamina en 80 l de DMF, y la mezcla se agito a temperatura normal durante toda la noche.
La mezcla resultante se filtro. Al residuo se le anadieron 300 l de agua caliente (70 °C), la mezcla se agito bien, y la mezcla resultante se filtro. Este proceso se repitio tres veces. El residuo resultante se seco al vaclo, y con ello al final se obtuvieron 30 kg de polirrotaxano purificado.
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(5) Hidroxipropilacion de grupos hidroxi de ciclodextrina
En un recipiente de reaccion de 500 l se disolvieron 180 l de agua, 10 kg de hidroxido sodico, y 30 kg del polirrotaxano purificado. A la solucion se le anadieron 60 kg de oxido de propileno y la mezcla se agito a temperatura ambiente en atmosfera de nitrogeno durante toda la noche. La mezcla resultante se neutralizo con una solucion acuosa 1 mol/l de HCl. A continuation, la mezcla se diluyo con agua para su purification, produciendo as! 400 kg de una solucion acuosa del polirrotaxano hidrofilo modificado con una concentration de solidos del 10 % en peso.
(6) Secado de la solucion acuosa de polirrotaxano hidrofilo modificado
La solucion acuosa preparada del polirrotaxano hidrofilo modificado (60 kg) se seco en un secador de doble tambor (producto de Katsuragi Industry Co., Ltd., tipo: D-0303) a una temperatura superficial del tambor de 120 °C y a una velocidad de rotation del tambor de 1 rpm (tiempo de secado: 40 segundos). Durante el secado, la solucion del polirrotaxano hidrofilo modificado se aplico al tambor para que se formase en estado de pellcula delgada con un espesor de 0,5 mm. El producto secado se raspo de forma continua con una cuchilla montada fija, obteniendo as! 6,2 kg de polirrotaxano hidrofilo modificado (perdida en el secado: 2,8 % en peso). El polirrotaxano hidrofilo modificado seco resultante tenia una relation de inclusion del 27 %, y no se detecto ciclodextrina modificada libre. El polirrotaxano hidrofilo modificado seco resultante tenia un grado de modification de 0,5.
El contenido de ciclodextrina modificada libre se refiere a la relacion en porcentaje en peso del contenido de ciclodextrina modificada libre al polirrotaxano hidrofilo modificado seco, y se puede calcular a partir de la formula siguiente.
Contenido de ciclodextrina modificada libre [%] = (peso de moleculas de ciclodextrina modificadas libres en polirrotaxano hidrofilo modificado seco/peso de polirrotaxano hidrofilo modificado seco) x 100
El peso de las moleculas de ciclodextrina modificada libre en el polirrotaxano hidrofilo modificado seco se determino mediante el metodo de calibration absoluto de analisis de cromatografia de liquidos.
La determination se realizo usando un cromatografo de liquidos de alto rendimiento (producto de Waters Corporation, "Alliance 2695").
(Ejemplo 2)
Se obtuvo un polirrotaxano hidrofilo modificado en una cantidad de 6,0 kg (perdida en el secado: 1,8 % en peso) de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto por que en el secado de la solucion acuosa del polirrotaxano hidrofilo modificado la temperatura superficial del tambor se modifico a 180 °C y la velocidad de rotacion del tambor se modifico a 2 rpm (tiempo de secado: 20 segundos). Durante el secado, el espesor de la pelicula delgada formada del polirrotaxano hidrofilo modificado aplicado al tambor fue de 0,3 mm. De acuerdo con la misma medicion que en el Ejemplo 1, el polirrotaxano hidrofilo modificado seco resultante tenia una relacion de inclusion del 23 %, un contenido de ciclodextrina modificada libre del 0,1 % en peso, y un grado de modificacion de 0,5.
(Ejemplo 3)
Se obtuvo un polirrotaxano hidrofilo modificado en una cantidad de 6,0 kg (perdida en el secado: 4,0 % en peso) de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto por que en el secado de la solucion acuosa del polirrotaxano hidrofilo modificado la temperatura superficial del tambor se modifico a 90 °C y la velocidad de rotacion del tambor se modifico a 0,5 rpm (tiempo de secado: 80 segundos). Durante el secado, el espesor de la pelicula delgada formada del polirrotaxano hidrofilo modificado aplicado al tambor fue de 0,1 mm. De acuerdo con la misma medicion que en el Ejemplo 1, el polirrotaxano hidrofilo modificado seco resultante tenia una relacion de inclusion del 28 % y no se detecto ciclodextrina modificada libre. El grado de modificacion era de 0,5.
(Ejemplo 4)
Se obtuvo un polirrotaxano hidrofilo modificado en una cantidad de 6,0 kg (perdida en el secado: 2,8 % en peso) de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto por que en el secado de la solucion acuosa del polirrotaxano hidrofilo modificado, se anadio acido rosmarinico (extracto de romero, producto de Mitsubishi Kagaku Foods Corporation, "RM-21 Base") en una cantidad del 0,01 % en peso basado en el peso del polirrotaxano hidrofilo modificado antes de que se llevase a cabo el secado en un secador de doble tambor. Durante el secado, el espesor de la pelicula delgada formada del polirrotaxano hidrofilo modificado aplicado al tambor fue de 0,5 mm. Segun las mismas mediciones que en el Ejemplo 1, el polirrotaxano hidrofilo modificado seco resultante tenia una relacion de inclusion del 28 % y no se detecto ciclodextrina modificada libre. El grado de modificacion era de 0,5.
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(Ejemplo 5)
Se obtuvo un polirrotaxano hidrofilo modificado en una cantidad de 6,0 kg (perdida en el secado: 2,8 % en peso) de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto por que, en el secado de la solucion acuosa del polirrotaxano
hidrofilo modificado, se anadio acido galico en una cantidad del 0,01 % en peso basado en el polirrotaxano hidrofilo
modificado antes de que se llevase a cabo el secado en un secador de doble tambor. Durante el secado, el espesor de la pellcula delgada formada del polirrotaxano hidrofilo modificado aplicado al tambor fue de 0,5 mm. Segun las mismas mediciones que en el Ejemplo 1, el polirrotaxano hidrofilo modificado seco resultante tenia una relacion de inclusion del 28 % y no se detecto ciclodextrina modificada libre. El grado de modificacion era de 0,5.
(Ejemplo 6)
Se obtuvo un polirrotaxano hidrofilo modificado en una cantidad de 6,0 kg (perdida en el secado: 2,8 % en peso) de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto por que, en el secado de la solucion acuosa del polirrotaxano
hidrofilo modificado, se anadio EDTA en una cantidad del 0,01 % en peso basado en el peso del polirrotaxano
hidrofilo modificado antes de que se llevase a cabo el secado en un secador de doble tambor. Durante el secado, el espesor de la pellcula delgada formada del polirrotaxano hidrofilo modificado aplicado al tambor fue de 0,5 mm. Segun las mismas mediciones que en el Ejemplo 1, el polirrotaxano hidrofilo modificado seco resultante tenia una relacion de inclusion del 28 % y no se detecto ciclodextrina modificada libre. El grado de modificacion era de 0,5.
(Ejemplo 7)
Se obtuvo un polirrotaxano hidrofilo modificado en una cantidad de 6,0 kg (perdida en el secado: 2,8 % en peso) de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto por que, en el secado de la solucion acuosa del polirrotaxano hidrofilo modificado, se anadio acido dietilentriaminpentaacetico en una cantidad del 0,01 % en peso basado en el peso del polirrotaxano hidrofilo modificado antes de que se llevase a cabo el secado en un secador de doble tambor. Durante el secado, el espesor de la pellcula delgada formada del polirrotaxano hidrofilo modificado aplicado al tambor fue de 0,5 mm. Segun las mismas mediciones que en el Ejemplo 1, el polirrotaxano hidrofilo modificado seco resultante tenia una relacion de inclusion del 28 % y no se detecto ciclodextrina modificada libre. El grado de modificacion era de 0,5.
(Ejemplo comparativo 1)
Se obtuvo un polirrotaxano hidrofilo modificado agregado en una cantidad de 95 g (perdida en el secado: 5 % en peso) de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto por que, en el secado de la solucion acuosa del polirrotaxano hidrofilo modificado se criodeseco 1 kg de la solucion acuosa del polirrotaxano hidrofilo modificado (secado de -10 °C a 20 °C durante 48 horas). Segun las mismas mediciones que en el Ejemplo 1, el polirrotaxano hidrofilo modificado agregado resultante tenia una relacion de inclusion del 23 % y un contenido de ciclodextrina modificada libre del 0,1 % en peso. El grado de modificacion del polirrotaxano hidrofilo modificado pulverizado era de 0,5.
(Ejemplo comparativo 2)
Se obtuvo un polirrotaxano hidrofilo modificado agregado en una cantidad de 94 g (perdida en el secado: 4 % en peso) de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto por que, en el secado de la solucion acuosa del polirrotaxano hidrofilo modificado se criodeseco 1 kg de la solucion acuosa del polirrotaxano hidrofilo modificado a 20 °C durante 96 horas usando un secador al vacio. Segun las mismas mediciones que en el Ejemplo 1, el polirrotaxano hidrofilo modificado agregado resultante tenia una relacion de inclusion del 23 %, un contenido de ciclodextrina modificada libre del 1,5 % en peso y un grado de modificacion de 0,5.
(Ejemplo comparativo 3)
Se obtuvo un polirrotaxano hidrofilo modificado agregado en una cantidad de 94 g (perdida en el secado: 3 % en peso) de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto por que, en el secado de la solucion acuosa del polirrotaxano hidrofilo modificado se criodeseco 1 kg de la solucion acuosa del polirrotaxano hidrofilo modificado a 60 °C durante 48 horas usando un secador al vacio. Segun las mismas mediciones que en el Ejemplo 1, el polirrotaxano hidrofilo modificado agregado resultante tenia una relacion de inclusion del 23 %, un contenido de ciclodextrina modificada libre del 2 % en peso y un grado de modificacion de 0,5.
(Ejemplo comparativo 4)
Se obtuvo un polirrotaxano hidrofilo modificado agregado en una cantidad de 94 g (perdida en el secado: 2 % en peso) de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto por que, en el secado de la solucion acuosa del polirrotaxano hidrofilo modificado se criodeseco 1 kg de la solucion acuosa del polirrotaxano hidrofilo modificado a 60 °C durante 24 horas a presion atmosferica en un secador de gas caliente. Segun las mismas mediciones que en el Ejemplo 1, el polirrotaxano hidrofilo modificado agregado resultante tenia una relacion de inclusion del 23 %, un
contenido de ciclodextrina modificada libre del 48 % en peso y un grado de modificacion de 0,5.
<Evaluacion>
5 Cada polirrotaxano hidrofilo modificado obtenido en los ejemplos y ejemplos comparativos se almaceno en un bano termostatico a 40 °C. El contenido de ciclodextrina modificada libre se midio los dlas 30 y 120 mediante cromatografla llquida de alto rendimiento (producto de Waters Corporation, "Alliance 2695"). La Tabla 1 muestra los resultados y valores medidos inmediatamente despues de su produccion.
10 _____________________________________[Tabla 11_____________________________________
- Inmediatamente despues de la produccion Dla 30 Dla 120
- Ejemplo 1
- No detectado 2 % en peso 5 % en peso
- Ejemplo 2
- 0,1 % en peso 3 % en peso 8 % en peso
- Ejemplo 3
- No detectado 1 % en peso 2 % en peso
- Ejemplo 4
- No detectado 0,4 % en peso 0,8 % en peso
- Ejemplo 5
- No detectado 0,4 % en peso 0,8 % en peso
- Ejemplo 6
- No detectado 0,8 % en peso 1,5 % en peso
- Ejemplo 7
- No detectado 0,6 % en peso 1,2 % en peso
- Ejemplo Comparativo 1
- 0,1 % en peso 3 % en peso 11 % en peso
- Ejemplo Comparativo 2
- 1,5 % en peso 8 % en peso 17 % en peso
- Ejemplo comparativo 3
- 2 % en peso 22 % en peso 42 % en peso
- Ejemplo Comparativo 4
- 48 % en peso 85 % en peso 90 % en peso
Aplicabilidad industrial
La presente invencion proporciona un metodo de produccion de un polirrotaxano hidrofilo modificado, que permite la 15 produccion de un polirrotaxano hidrofilo modificado seco excelente en su estabilidad de almacenamiento de una forma industrialmente ventajosa.
Claims (5)
- 101520REIVINDICACIONES1. Un metodo de produccion de un polirrotaxano hidrofilo modificado, que comprende:una etapa de modificacion hidrofila de preparation de una solution de un polirrotaxano hidrofilo modificado al modificar todos o parte de los grupos hidroxi sobre una ciclodextrina de un polirrotaxano con grupos de modificacion hidrofilos, el polirrotaxano que contiene la ciclodextrina, un polietilenglicol incluido en las cavidades de las moleculas de ciclodextrina de forma ensartada y un grupo de termination que se coloca en cada extremo del polietilenglicol e impide la disociacion de las moleculas de ciclodextrina del polietilenglicol; y una etapa de secado en la que la solucion preparada del polirrotaxano hidrofilo modificado se forma en estado de pellcula delgada y se seca.
- 2. El metodo de produccion de un polirrotaxano hidrofilo modificado de acuerdo con la revindication 1, en el que el polietilenglicol tiene un peso molecular promedio en peso de 1.000 a 500.000.
- 3. El metodo de produccion de un polirrotaxano hidrofilo modificado de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que la etapa de secado se realiza a una temperatura de secado de 70 °C a 200 °C.
- 4. El metodo de produccion de un polirrotaxano hidrofilo modificado de acuerdo con las reivindicaciones 1, 2 o 3, en el que la presion en el sistema secador en la etapa de secado es igual o inferior a la presion atmosferica.
- 5. El metodo de produccion de un polirrotaxano hidrofilo modificado de acuerdo con las reivindicaciones 1, 2, 3 o 4, en el que el tiempo de secado en la etapa de secado es de dos minutos o inferior.
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