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Verfahren zur Herstellung von wenig toxischen Calcium-Glucoheptonat-Komplexsalzen
des Streptomycins und Dihydrostreptomycins Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Herstellung neuer, kristalliner, wenig toxischer Streptomycin- und
Dihydrostreptomycin-Glucoheptonat-Komplexsalzen.
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Es ist bekannt, daß Streptomycin und Dihydrostreptomycin bei Verabreichung
in verhältnismäßig hohen Dosen und über längere Zeit neurotoxische Erscheinungen
verursachen, die ihre therapeutische Verwendung begrenzen. Die Herstellung von wenig
toxischen Verbindungen, die eine Erhöhung der Dosen und eine Verlängerung der Therapie
erlauben, ist daher von großer Bedeutung.
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Man hat bereits Versuche zur Entgiftung von Streptomycin- und Dihydrostreptomycinsalzen
durchgeführt, z. B. durch Überführung der genannten Verbindungen in Pantothenate.
Wie aus der weiter unten folgenden Vergleichstabelle ersichtlich ist, besitzen die
erfindungsgemäß herstellbaren Calcium-Glucoheptonat-Komplexsalze jedoch eine geringere
Toxizität als die bekannten Komplexverbindungen des Streptomycins und Dihydrostreptomycins.
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Es wurde nun gefunden, daß beim Versetzen von Streptomycin- oder Dihydrostreptomycinsulfat
mit einer äquivalenten Menge Calcium-Glucoheptonat in Wasser überraschenderweise
kein Calciumsulfat ausfällt, was in Anbetracht der geringen Wasserlöslichkeit des
Calciumsulfates zu erwarten wäre. Vielmehr bildet sich ein lösliches Komplexsalz,
das aus seiner wäßrigen Lösung durch Zusatz eines mit Wasser mischbaren organischen
Lösungsmittels, z. B. Methanol oder Aceton, isoliert werden kann.
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Unter der vorliegend verwendeten Bezeichnung »Glucoheptonate" sind
die Komplexsalze der im Handel erhältlichen Glucoheptonsäure zu verstehen. Diese
Säure wird bekanntlich aus d-Glucose über ihr Cyanhydrin hergestellt und besteht
aus d-Gluco-d-guloheptonsäure (a-d-Glucoheptonsäure) neben kleinen Mengen von d-Glucod-idoheptonsäure
(ß-d-Glucoheptonsäure). Ähnliche Komplexsalze werden auch mit allen bekannten Glucoheptonsäuren
erhalten.
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Die Komplexsalze der Erfindung können in folgender Weise hergestellt
werden.
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Eine wäßrige Lösung von Streptomycin- oder Dihydrostreptomycinsulfat
und eine wäßrige Lösung einer äquivalenten Menge Calcium-Glucoheptonat werden miteinander
vermischt und die entstandene Lösung im Vakuum auf eine Konzentration von etwa 1
Mol Komplexsalz je 6 bis 81 Wasser eingeengt, wobei eine Temperatur von 40°C nicht
überschritten wird. Zur konzentrierten Komplexsalzlösung werden schnell 4 bis 6
Volumteile eines wasserlöslichen organischen Lösungsmittels, z. B. eines niederen
aliphatischen Alkohols, Dioxans, Acetons oder deren Mischungen gegeben. Das abgeschiedene
Produkt wird abgesaugt und im Vakuum getrocknet.
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Man kann aber auch zu einer konzentrierten wäßrigen Lösung von Calcium-Glucoheptonat
eine äquivalente Menge Streptomycin- oder Dihydrostreptomycinsulfat geben. Die Wassermenge
wird dabei so berechnet, daß am Ende eine Lösung von 1 Mol Komplexsalz in 6 bis
81 Wasser entsteht. Das Komplexsalz wird dann wie oben angegeben isoliert.
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Nach einer weiteren Verfahrensweise wird eine wäßrige Lösung von Glucoheptonsäure
einer dicken wäßrigen Suspension von Calciumhydroxyd bis zur Erreichung eines neutralen
pH-Wertes (5 bis 7) zugegeben. Der entstandenen Lösung wird dann eine äquivalente
Menge Streptomycin- oder Dihydrostreptomycinsulfat zugesetzt. Auch in diesem Falle
wird die Wassermenge in der Weise berechnet, daß eineEndkonzentration von 1 Mol
Komplexsalz in 6 bis 81 Wasser entsteht. Die Isolierung wird wie oben beschrieben
ausgeführt.
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Das nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellte Streptomycin-Glucoheptonat-Komplexsalz
ist ein weißes, kristallines Pulver. Seine Bruttoformel ist C84H162Ca3N14084S3,
sein Molekulargewicht 2928,76. Der theoretischeStreptomycingehaltbeträgtungefähr
397y/mg. Der pH-Wert einer 2000000 y/mg Streptomycin enthaltenden wäßrigen Lösung
beträgt 5,95 :t 0,1. Das Komplexsalz ist in Wasser sehr gut löslich, in niederen
aliphatischen Alkoholen, Aceton und Dioxan jedoch fast unlöslich.
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Das Dihydrostreptomycin-Glucoheptonat-Komplexsalz ist ebenfalls ein
weißes, kristallines Pulver. Seine Bruttoformel ist C84H1ssCa3N140$4S3, sein Molekulargewicht
2932,77. Der theoretische Dihydrostreptomycingehalt
beträgt ungefähr
398 y/mg.DerpA-Werteiner 200000y/mg Dihvdrostreptomycin enthaltenden wäßrigen Lösung
beträgt 6,0 + 0,1. Das Komplexsalz ist in Wasser sehr gut löslich, in niederen aliphatischen
Alkoholen, Aceton und Dioxan dagegen fast unlöslich.
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Die wäßrigen Lösungen der neuen Komplexsalze färben sich beim Stehen
nicht braun. Das unterscheidet sie von den üblichen wäßrigen Lösungen des Streptomycin-
bzw. Dihvdrostreptomy cinsulfats oder -hydrochlorids.
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Es ist bekannt, daß sich die chronische Toxizität von Streptomycin
und Dihydrostreptomycin durch schwere Schäden des achten Gehirnnervenpaares, Gleichgewichtsstörungen
und Taubheit äußert.
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Die außerordentlich geringe chronische Toxizität der Streptomycin-
und Dihydrostreptomycin-Glucoheptonat-Komplexsalze wurde mit der von Ballard und
Mitarbeitern, J. Amer. Pharmac. Assoc., Bd. 45, 1956, S. 181, beschriebenen Goldfisch-Methode
untersucht.
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Vier Gruppen von je zehn Goldfischen wurden in wäßrige Lösungen von
Streptomycin-, Dihydrostreptomycinsulfat, Streptomyciu- und Dihydrostreptomycin-Glucoheptonat-Komplexsalz
eingetaucht; eine fünfte Gruppe von zehn Goldfischen diente als Kontrolle.
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Die folgende Tabelle gibt die Ergebnisse, die bei Verwendung der vier
Substanzen in Konzentrationen von 200, 500 und 1000 mg/1 in ionenfreiem Wasser erhalten
wurden, wieder. Wenn nicht anders angegeben, zeigt die Tabelle die nach 10 Tagen
beobachteten Werte.
| Konzen- Galvano- Flossensenkung °% |
| tration tropische Sterb@ich- |
| mg/1 Reaktion" Rücken- Schwanz- keit °/° |
| flosse flosse |
| Kontrolle ...................................... 0 1 0 0 0 |
| i |
| Streptomycinsulfat .............................. 200 1,5 100
i 50 30 |
| 500 2,5 100 i 100 70 |
| Dihy drostreptomycinsulfat . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 500 2,8 90 50 0 |
| 1000 2,8 100 100 10 |
| Streptomycin-Glucoheptonat-Komplexsalz ........ 200 1,05 10
10 0 |
| 500 1,2 40 10 0 |
| 1000 1,2 50 10 0 |
| Dihydrostreptomycin-Glucoheptonat-Komplexsalz ... 500
1,2 10 0 0 |
| 1000 1,2 10 0 0 |
| 2000 1,2 10 0 0 |
| Die Werte stellen das Verhältnis zwischen der Reaktion am 7.
Tage und dem Anfangswert (1) dar. |
| Besonders interessant sind aber die nach 50 Tagen beobachteten
Ergebnisse, die in der folgenden Tabelle dargestellt sind |
| Konzen- Galvano- Flossensenkung °/° |
| Sterblich- |
| tration tropische Rücken- I Schwanz- keit °/ |
| mg/1 Reaktion ° |
| flossen I flossen |
| Kontrolle ...................................... 0 1 0 0 0 |
| Streptomycinsulfat ............................. 500 6,0 100
j 100 80 |
| Dihydrostreptomycinsulfat ....................... 500 5,0 100
100 40 |
| 1000 6,0 100 100 50 |
| Streptomycin-Glucobeptonat-Komplexsalz ......... 500 1,5 50
10 0 |
| 1000 1,5 50 10 0 |
| Dihydrostreptomycin-Glucoheptonat-Komplexsalz ... 500
1,0 10 0 0 |
| 1000 1,0 10 5 0 |
| 2000 1,0 10 I 5 0 |
Die außerordentlich niedrige chronische Toxizität der neuen Komplexsalze wurde auch
an Fröschen untersucht. Die Frösche u-urden in Lösungen eingetaucht, die verschiedene
Konzentrationen an Streptomycinsulfat, Dihydrostreptomycinsulfat, Streptomycin-Glucoheptonat-Komplexsalz
und Dihydrostreptomycin.-Glucoheptonat-Komplexsalz enthielten. Die Sterblichkeit
ist in 0/a in der folgenden Tabelle zusammengefaßt, die Streptomycinsulfat mit Streptomycin-Glucoheptonat-Komplexsalz
vergleicht.
| Konzentration Sterblichkeit (°/°) nach Tagen |
| Substanz mg/1 5 I 10 I 15 ; 20 25 1 30 35 , 40
: 45 ; 50 |
| Tagen |
| I |
| Streptomycinsulfat . . . . . . . . . 50 0 25I _ 77 95 100 |
| 100 0 77 100 - |
| 200 0 100 - - |
| Streptomycin-Glucoheptonat- |
| Komplexsalz ............. 1000 0 0 f 0 0 0 25 50 65
80 100 |
| 1500 0 0 0 0 25 75I 80I 85 90 100 |
| I I |
Diese erhebliche Toxizitätsverminderung beschränkt sich nicht auf
die chronische Toxizität, sondern betrifft auch die akute Toxizität bei Tieren.
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In der folgenden Tabelle ist die Toxizität der Komplexsalze mit derjenigen
von Streptomycin- und Dihydrostreptomycinsulfat und anderen bekannten Streptomycin-
und Dihydrostreptomycinsalzen verglichen.
| LD;o bei Mäusen nach |
| Verabreichung von |
| 0,5 ccm wäBriger Lösung') |
| intravenös subkutan |
| Streptomycinsulfat ... 90 bis 110 I 600 bis 700 |
| Streptomycin- |
| Leucinat2) . . . . . . . . . . 150 bis 160 j 850 bis 900 |
| Streptomycin-Zri C12 3) . 125 bis 135 900 bis 950 |
| Streptomycin- |
| Zn-Gluconat4) ....... 160 bis 180 1250 bis 1300 |
| Streptomycin- |
| Pantothenat2) ....... 100 bis 120 580 bis 600 |
| Streptomycin-Ca-Gluco- |
| heptonat-Komplexsalz 180 bis 200 I 1400 bis 1500 |
| Dihydrostreptomycin- |
| sulfat . . . . . . . . . . . . . . 120 bis 140 1100 bis 1300 |
| Dihydrostreptomycin- |
| Leucinat2) . . . . . . . . . . 190 bis 200 1400 bis 1450 |
| Dihydrostreptomycin- |
| ZnC12 3) . . . . . . . . . . . . 195 bis 205 1500 bis 1550 |
| Dihydrostreptomycin- |
| Pantothenat2) ....... 130 bis 150 I 1250 bis 1300 |
| Dihydrostreptomycin- |
| Ca-Glucoheptonat- |
| Komplexsalz . . . . . . . . 240 bis 260 1800 bis 1900 |
11 Die Werte sind in mg Streptomycin bzw. Dihydrostreptomycin (freie Base) ausgedrückt.
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") Beschrieben in Arzneimittelf., Bd. 5, 1955, S. 170 bis 176. ")
Nach Beispiel 1 der deutschen Auslegeschrift 1 002 336 hergestellt.
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4) Nach Beispiel 5 der deutschen Auslegeschrift 1 002 336 hergestellt.
Die neuen Komplexsalze ermöglichen in bequemer Weise die gleichzeitige Verabreichung
von Streptomycin bzw. Dihydrostreptomycin und Calciumionen. Diese gleichzeitige
Verabreichung kann nicht dadurch erreicht werden, daß man z. B. eine Lösung aus
den üblicherweise verwendeten anorganischen Streptomycin- bzw. Dihydrostreptomycinsalzen,
z. B. dem Sulfat und einem wasserlöslichen Calciumsalz, z. B. dem Chlorid, herstellt,
da sich in diesem Fall sofort Calciumsulfat abscheiden würde. Selbstverständlich
können für die therapeutische Anwendung trockene Mischungen, die geeignete Mengen
von Streptomycin- oder Dihydrostreptomycinsulfat und Calcium-Glucoheptonat enthalten,
hergestellt und unmittelbar vor Gebrauch in Wasser gelöst werden. Dabei wird eine
frische Lösung des Komplexsalzes erhalten, die sich in keiner Weise von den Lösungen
unterscheidet, die aus einem nach den oben angegebenen Verfahren hergestellten Komplexsalz
bereitet werden können.
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Die neuen Streptomycin- und Dihydrostreptomycin-Glucoheptonatkomplexe
können allein oder in Verbindung mit anderen Streptomycin- oder Dihydrostreptomycinsalzen,
wie dem Sulfat, dem p-Aminosalicylat, dem Pantothenat und/oder dem Salz mit Brenztraubensäureisonicotinoylhydrazon,
verabreicht werden. In jedem Falle erniedrigen sie die chronische Toxizität der
bekannten Salze wesentlich.
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Sie können auch mit anderen Calciumsalzen, mit anderen Antibiotika,
z. B. mit Penicillinsalzen und/oder mit anderen pharmakologisch wirksamen Substanzen
kombiniert werden. Ihren pharmazeutischen Zubereitungen können auch verdickende,
stabilisierende, benetzende oder puffernde Stoffe zugesetzt werden.
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In Anbetracht ihrer geringen Toxizität können die neuen Komplexsalze
in täglichen Dosen angewendet werden, die weit über den gewöhnlichen täglichen Streptomycin-
und Dihydrostreptomycindosen liegen. Tägliche Dosen von 5 g z. B., die einen Gehalt
von etwa 2 g Streptomycin oder Dihydrostreptomycin entsprechen, können Menschen
intramuskulär injiziert werden, ohne daß hierbei die neurotoxischen Erscheinungen
beobachtet werden, die mit der bisher üblichen Art der Streptomycin-bzw. Dihydrostreptomycinverabreichung
verbunden sind.
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Die Komplexsalze sind auch für die intrathekale Anwendung geeignet,
wobei in physiologischer Lösung gelöste tägliche Dosen von bis zu 20 mg verwendet
werden können. Auch die intrapleurale Verabreichung erwies sich als sehr geeignet,
wobei in physiologischer Lösung gelöste tägliche Dosen. bis zu 3 bis 4 g keine toxischen
Folgen haben.
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Lösungen von 200 bis 300 mg in 1 bis 2 ccm physiologischer Lösung
wurden auch mit Erfolg als Aerosole verwendet.
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Beispiel 1 Zu einer Lösung von 145,75g Streptomycinsulfat in 1000
ccm Wasser «Tird eine Lösung von 147,13 g Calcium-Glucoheptonat in 1000 ccm Wasser
gegeben. Die entstandene, leicht opalisierende Lösung wird mittels eines Seitz-Filters
sterilisiert und auf dem Wasserbad bis zu einem Volumen von 700 ccm eingeengt, wobei
40°C nicht überschritten werden. Die Mischung wird auf Raumtemperatur abgekühlt,
dann werden schnell 3S00 ccm sterilisiertes Methanol zugefügt, wobei sich weiße
Kristalle abscheiden. Die Masse wird 30 Minuten gerührt, dann wird der Niederschlag
abgesaugt, mit kaltem sterilisiertem Methanol gewaschen und im Vakuum bei 40'C bis
zu konstantem Gewicht getrocknet. Ausbeute 280 g (95,5 % der Theorie) Streptomycin-Glucoheptonat-Komplexsalz.
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Aus der Analyse ergibt sich ein Streptomycingehalt von 376 y/mg, der
94,7 % der Theorie entspricht. Auf dieser Basis beträgt die Ausbeute 90,5
% der Theorie.
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Beispiel 2 Zu einer Lösung von 147,13 g Calcium-Glucoheptonat in 700
ccm Wasser werden portionsweise unter Rühren 145,95 g Dihydrostreptomycinsulfat
gegeben. Die entstandene klare Lösung wird mittels eines Seitz-Filters sterilisiert,
dann werden 41 Dioxan zugegeben, wobei sich ein weißer Niederschlag bildet. Die
Masse wird 30 Minuten gerührt, dann wird der Niederschlag abgesaugt, mit Dioxan
gewaschen und im Vakuum bei 40°C getrocknet. Ausbeute 284 g (97 °/o) Dihydrostreptomycin-Glucoheptonat-Komplexsalz.
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Aus der Analyse ergibt sich ein Dihydrostreptomycingehalt von 382
y/mg, der 96 % der Theorie entspricht. Auf dieser Basis beträgt die Ausbeute
93 % der Theorie. Beispiel 3 Zu einer Suspension von 22,2g Calciumhydroxyd
in 50 ccm Wasser wird unter Rühren schnell eine Lösung von 13S,6 g Glucoheptonsäure
in 750 ccm Wasser gegeben; der endgültige pH-Wert der entstandenen klaren Lösung
beträgt 7,5.
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Dieser Lösung werden portionsweise 145,75 g Streptomycinsulfat zugefügt.
Die entstandene Lösung wird mittels eines Seitz-Filters sterilisiert und mit 3500
ccm Aceton verdünnt, wobei sich ein schwerer, weißer Niederschlag
bildet.
Die Masse wird 30 Minuten gerührt, dann wird der Niederschlag abgesaugt und im Vakuum
bei 40°C getrocknet. Ausbeute 275 g Streptomycin-Glucoheptonat-Komplexsalz mit 385
y/mg Streptomycingehalt (90,8 °(o der Theorie).