PL172513B1

PL172513B1 - Sposób otrzymywania wodoroasparaginianu lub asparaginianu miedzi o wysokiej czystosci PL

Info

Publication number: PL172513B1
Application number: PL29049391A
Authority: PL
Inventors: Jerzy Konarski; Krystyna Radomska
Original assignee: Krystyna Radomska
Priority date: 1991-05-31
Filing date: 1991-05-31
Publication date: 1997-10-31
Also published as: PL290493A1

Abstract

1. Sposób otrzymywania wodoroasparaginianu lub asparaginianu miedzi o wysokiej czystosci, znamienny tym, ze reakcje kwasu asparaginowego lub jego soli z wodorotlenkiem, zasadowym weglanem, octanem lub chlorkiem miedzi prowadzi sie w wodzie stosowanej w ilosci nie wiekszej niz konieczna do rozpuszczenia substratów, w temperaturze 70-100 C, mieszanine poreakcyjna chlodzi sie, a produkt w nowej postaci trójwodzianu wodoro- asparaginianu miedzi lub trójwodzianu asparaginianu miedzi po odsaczeniu przemywa sie woda i suszy w temperaturze 40-80°C. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania wodoroasparaginianu lub asparaginianu miedzi o wysokiej czystości, w nowej postaci trójwodzianów, przeznaczonego zwłaszcza do stosowania w charakterze suplementu w przypadku niedoboru miedzi w organizmie ludzkim.

Prowadzone obecnie na szeroką skalę badania nad rolą mikroelementów dowiodły, że miedź jest ważnym biopierwiastkiem spełniającym wiele funkcji w fizjologii człowieka. Miedź jest składnikiem różnych białek i metaloenzymów. Dwa najważniejsze z nich, biorące udział w przemianie aerobowej to oksydaza cytochromu C i aktywowana przez jony miedzi i cynku dysmutaza nadtlenkowa DOS, która bierze udział w detoksykacji organizmu z form rodnikowych, powstałych zarówno w wyniku procesów metabolicznych jak i zanieczyszczeń egzogennych.

W organizmie dorosłego człowieka znajduje się od 100 do 150 mg miedzi, która rozmieszczona jest w przeważającej ilości w mięśniach, a także w wątrobie, mózgu i kościach. Miedź występuje także w krwinkach i surowicy. Ustalony doświadczalnie bilans miedziowy wykazuje, że średnia dawka dla dorosłego człowieka wynosi 2,5 mg na dobę, a dla małych dzieci i niemowląt 0,05 mg/kg masy ciała. Jej toksyczne działanie objawia się dopiero przy przyjęciu 250-300 mg w ciągu doby. Do niedawna dzienne zapotrzebowanie na miedź było pokrywane przez podaż w diecie. Obecnie obserwuje się jej deficyt na skutek zubożenia gleb w ten pierwiastek i antagonistycznego działania rtęci, ołowiu i kadmu oraz spożywania dużej ilości żywności przetworzonej.

Stąd też stwierdza się niedobory tego pierwiastka w organizmie ludzkim, co w konsekwencji prowadzić może do anemii, degradacji układu nerwowego, demineralizacji kości, problemów z reprodukcją, zaburzeń krążenia, tętniaków w arteriach i sercu, podwyższonego poziomu cholesterolu we krwi, zaburzeń odporności, owrzodzeń żołądka, względnie słabego usieciowania naczyń krwionośnych.

Aby chronić społeczeństwo przed skutkami niedoboru biopierwiastków, w tym również miedzi, współczesna medycyna światowa rozwiązuje ten problem przez wprowadzenie brakujących metali do organizmu w formie suplementów. Stosowana dotychczas w preparatach witaminowo-mineralnych sól nieorganiczna miedzi, głównie siarczan, nie spełnia żądanych wymogów. Ulega on w żołądku hydrolizie tworząc podrażniający śluzówkę przewodu pokarmowego mocny kwas. Okazało się, że niektóre aminokwasy, peptydy i białka tworzą z metalami związki kompleksowe bądź chelaty, które to połączenia zapewniają najlepsze przyswajanie danego biometalu przez komórki i tkanki.

172 513

Wśród aminokwasów wymogi te doskonale spełnia kwas asparaginowy. Na przykład asparaginian magnezu jest 2-3 razy lepiej przyswajalny niż siarczan czy chlorek. Stwierdzono, że również miedź w kompleksach i chelatach z kwasem asparaginowym, jest lepiej przyswajalna przez organizm niż jej sole nieorganiczne, a poza tym wykazuje brak szkodliwych działań ubocznych.

Znane sposoby otrzymywania asparaginianów biometali polegają na reakcji kwasu asparaginowego z tlenkiem lub wodorotlenkiem odpowiedniego metalu w różnych specyficznych warunkach, takich jak temperatura reakcji, wydzielanie i suszenie produktu.

Z opisu patentowego RFN nr 2.752.287 znany jest sposób wytwarzania wodoroasparaginianów, przy czym w przykładach wspomnianego opisu zilustrowano reakcje kwasu asparaginowego z tlenkami lub wodorotlenkami sodu, magnezu, potasu, cynku, litu i wapnia. Otrzymane roztwory soli poddaje się w tym procesie suszeniu rozpyłowemu w temperaturze 500-20°C celem uzyskania produktu w postaci krystalicznego proszku.

Sposób otrzymywania asparaginianu miedziowego przedstawiono w Acta Chim. Hung. 1985, 120, 143. Polega on na tym, że kwas asparaginowy rozpuszcza się w roztworze NaOH i miesza z roztworem siarczanu miedziowego. Osad odsącza się, przemywa mieszaniną wodaaceton (1:1) i suszy na powietrzu.

Natomiast w J. Am. Chem. Soc. 78(1956) 2372, podano sposób wytwarzania półwodnego D,L-wodoroasparaginianu miedziowego. W procesie tym do roztworu octanu miedziowego dodaje się w temperaturze 75°C kwas asparaginowy, roztwór szybko sączy się i wlewa do metanolu. Wytrącony osad po odsączeniu przemywa się metanolem i suszy w temperaturze pokojowej', w próżni, nad pięciotlenkiem fosforu.

W obydwu powyższych metodach do wytrącania i/lub przemywania produktu stosuje się rozpuszczalniki organiczne, od których to pozostałości trzeba zawsze uwolnić końcową, farmaceutycznie dopuszczalną postać leku. Ponadto rozpuszczalniki te są drogie, toksyczne, stwarzające zagrożenie w procesie produkcyjnym, a dodatkowo zanieczyszczają środowisko.

Otrzymane sposobem według wynalazku trójwodziany asparaginianu i wodoroasparaginianu miedzi są nowymi związkami chemicznymi, jak również nową formą suplementu dla uzupełnienia niedoboru miedzi w organizmie. Nowy jest również sposób otrzymywania wspomnianych trójwodzianów asparaginianu lub wodoroasparaginianu miedzi.

Sposób według wynalazku umożliwia wytworzenie asparaginianu lub wodoroasparaginianu miedzi o wysokiej czystości, w nowej postaci trójwodzianów, o lepiej wykształconych kryształach w prostym procesie nie wymagającym stosowania rozpuszczalników organicznych, z pominięciem procesu suszenia rozpyłowego.

Według wynalazku sposób otrzymywania wodoroasparaginianu lub asparaginianu miedzi o wysokiej czystości polega na tym, że reakcję kwasu asparaginowego lub jego soli z wodorotlenkiem, zasadowym węglanem, octanem lub chlorkiem miedzi prowadzi s ię w wodzie stosowanej w ilości nie większej niż konieczna do rozpuszczenia substratów, w temperaturze 70-W0°C, mieszaninę poreakcyjną chłodzi się, a produkt w nowej postaci trójwodzianu wodoroasparaginianu miedzi lub trójwodzianu asparaginianu miedzi, po odsączeniu przemywa się wodą i suszy w temperaturze 40-80°C. Jak wynikło z prowadzonych badań stosunek molowy reagentów czyli kwasu asparaginowego lub jego soli do wodorotlenku, zasadowego węglanu, octanu bądź chlorku miedzi wynosi odpowiednio 4:1 do 1:1.

W procesie według wynalazku można stosować kwas asparaginowy lub jego sól na przykład z metalem alkalicznym, zwłaszcza z sodem lub potasem.

Mieszaninę poreakcyjna korzystnie jest schłodzić do temperatury pokojowej.

Sposobem według wynalazku trójwodziany wodoroasparaginianu lub asparaginianu miedzi otrzymuje się z wysoką przekraczającą 97% wydajnością. Efektem sposobu według wynalazku jest otrzymanie asparaginianu lub wodoroasparaginianu miedzi o wysokiej czystości w nowej postaci trójwodzianu asparaginianu lub wodoroasparaginianu miedzi w nowej formie połączeń chelatowych.

W przypadku chelatu trójwodzianu asparaginianu miedzi jon miedzi jest połączony w chelacie z obydwoma grupami karboksylowymi kwasu asparaginianu a jednocześnie tworzy wiązanie koordynacyjne z grupą aminową i tlenami wody, powodując rozerwanie wewnątrz4

172 513 cząsteczkowego wiązania wodorowego. Fakty te znajdują potwierdzenie w wynikach badań spektralnych otrzymanego nowego związku w obszarze podczerwieni. Porównując spektrofotogramy przedstawione jako lig. 1 - kwas asparaginowy i fig. 3 - trójwodzian asparagimanu miedzi widać w obszarze 1200-400 cm1 pasmo charakterystyczne dla jonu NH3+ występujące w a-aminokwasach (fig. 1) i dla grupy aminowej związanej wiązaniem koordynacyjnym z jonem Cu⁺²(fig. 3). Występowanie asparaginianu miedzi w postaci trójwodzianu dokumentuje załączony spektrofotogram przedstawiony na fig. 3 w postaci silnie poszerzonego pasma w obszarze 3000-3600 cm^.

Natomiast fig. 2 przedstawiająca wodoroasparaginian miedzi w nowej postaci trójwodzianu, w chelacie wskazuje poszerzone pasma w obszarze 3100-3400'¹ charakterystyczne dla wiązania wodorowego międzycząsteczkowego z zaangażowaniem grupy aminowej i cząsteczek wody hydratacyjnej. Wskazuje to na fakt, że w trójwodzianie wodoroasparaginianu miedzi dwie cząsteczki kwasu asparaginowego są połączone z jonem miedzi, a cząsteczki wody tworzą międzycząsteczkowe wiązania wodorowe z grupami aminowymi.

Wiadomo, iż chelaty biopierwiastków są znac/.nie lepiej przyswajalne od ich związków kompleksowych i soli nieorganicznych. Niżej podane przykłady ilustrują sposób według wynalazku.

Przykład I. Do naczynia zawierającego 80 cm³ wody wprowadza się 10,65 g (0,08 mola) kwasu asparaginowego. Całość ogrzewa się do temperatury 70°C i porcjami dodaje się 4,5 g (0,02 mola) zasadowego węglanu miedziowego CuCO3 · Cu(OH)₂. Po dodaniu zasadowego węglanu miedzi temperaturę mieszaniny reakcyjnej podnosi się do 80°C i utrzymuje ją przez około pół godziny. Następnie mieszaninę chłodzi się i odsącza wydzielony osad trójwodzianu wodoroasparaginianu miedziowego, przemywa wodą i suszy w temperaturze 40°C. Otrzymuje się 15,06 g (wydajność 98,6%) trójwodzianu wodoroasparaginianu miedziowego o wzorze Cu(C4H₆NO4)2 · 3H2O w postaci kryształów. Ciężar cząsteczkowy 381,74.

Analiza elementarna:	H₂O
Cu	N
Obliczono % 16,63	7,33	14,14
Znaleziono % 16,7	7,5	14,4

Przykład II. Do naczynia zawierającego 100 cm3 wody wprowadza się 10,65 g (0,08 mola) kwasu asparaginowego. Całość ogrzewa się do 70°C i porcjami dodaje się 9,1 g (0,08 mola) zasadowego węglanu miedziowego CuCO3-Cu(OH)2. Temperaturę mieszaniny reakcyjnej podnosi się do 80°C i utrzymuje ją przez około pół godziny. Następnie całość chłodzi się do temperatury otoczenia. Otrzymany produkt odsącza się, przemywa wodą i suszy w temperaturze 60°C. Otrzymuje się 19,3 g trójwodzianu asparaginianu miedziowego o wzorze CUC4H5NO4 · 3H2O, w postaci kryształów. Wydajność procesu 97,0%. Ciężar cząsteczkowy 248.62.

Analiza elementarna:
Cu	N	H2O
Obliczono % 25,56	5,63	21,72
Znaleziono % 25,8	5,42	21,3

o

Przykład III. Do naczynia zawierającego 150 cm wody wprowadza się 13,3 g (0,1 mola) kwasu asparaginowego. Mieszaninę ogrzewa się do temperatury 70°C i porcjami dodaje się 4,88 g (0,05 mola) wodorotlenku miedziowego Cu(OH)2. Po odsączeniu, przemyciu i wysuszeniu osadu jak w przykładzie I, uzyskuje się 17,95 g trójwodzianu wodoroasparaginianu miedziowego o wzorze Cu(C4H6NC4)2-3 H2O, w postaci kryształów. Wydajność reakcji 94,05%. Wyniki analizy elementarnej jak w przykładzie I.

Przykład IV. Do naczynia zawierającego 120 cm3 wody dodaje się 13,3 g (0,1 mola) kwasu asparaginowego. Mieszaninę ogrzewa się do temperatury 70°C i porcjami dodaje się 9,98 g (0,05 mola) octanu miedziowego Cu(CH3COO)₂-H2O. Po odsączeniu, przemyciu i wysuszeniu osadu w sposób jak w przykładzie I uzyskuje się 18,5 g trójwodzianu wodoroasparaginianu miedziowego Cu(C4H6NO)2-3H2O, w postaci krystalicznej. Wydajność reakcji 96,9%.

Przykład V. Do naczynia zawierającego 80 cm3 wody wprowadza się 6,65 g (0,05 mola) kwasu asparaginowego. Mieszaninę ogrzewa się do temperatury 70°C i porcjami

172 513 dodaje się 9.98 g (0,05 mola) octanu miedziowego CuCChhCOOh-hO. Postępując jak w przykładzie II, po odsączeniu, przemyciu i wysuszeniu osadu uzyskuje się 11,9 g trójwodzianu asparaginianu miedziowego o wzorze CUC4H5NO43H2O, w postaci krystalicznej. Wydajność reakcji 95,7%. Wynik analizy elementarnej jak w przykładzie II.

Przykład VI. Do naczynia zawierającego 100 cm³ wody wprowadza się 4 g (0,1 mola) NaOH a następnie 13,3 g (0,1 mola) kwasu asparaginowego. Mieszaninę ogrzewa się do temperatury 40°C i mieszając dodaje 8,5 g (0,05 mola) chlorku miedziowego CuChUIPO. Całość utrzymuje się w podanej temperaturze przez około 15 minut, po czym chłodzi się do temperatury otoczenia.

Wytrącony osad odsącza się, przemywa wodą i suszy w temperaturze 40°C. Otrzymuje się 17,2 g trójwodzianu wodoroasparaginianu miedziowego Cu(C4H6NO)2-3H2O, w postaci krystalicznej. Wydajność reakcji 90,1%.

Fia.t.

172 513

FIG. 3. OH

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób otrzymywania wodoroasparaginianu lub asparaginianu miedzi o wysokiej czystości, znamienny tym, że reakcję kwasu asparaginowego lub jego soli z wodorotlenkiem, zasadowym węglanem, octanem lub chlorkiem miedzi prowadzi się w wodzie stosowanej w ilości nie większej niż konieczna do rozpuszczenia substratów, w temperaturze 70-100°C, mieszaninę poreakcyjną chłodzi się, a produkt w nowej postaci trójwodzianu wodoroasparaginianu miedzi lub trójwodzianu asparaginianu miedzi po odsączeniu przemywa się wodą i suszy w temperaturze 40-80°C.
2. Sposób według zastrz, 1, zna^nienny ty^n, ze stosunek irtolowy reagentów kwasu asparaginowego lub jego soli do wodorotlenku, zasadowego węglanu, octanu bądź chlorku miedzi wynosi odpowiednio 4:1 do 1:1.