DE1134180B - Verfahren zur Umwandlung von therapeutisch anwendbaren, in Wasser praktisch unloeslichen organischen Stoffen in ein echt wasserloesliches Produkt - Google Patents

Description

Bei zahlreichen organischen Verbindungen bildet deren Wasserunlöslichkeit ein schwerwiegendes Hindernis sowohl für die weitere Verarbeitung als auch für ihre Anwendung für therapeutische Zwecke. Bei vielen wichtigen Heilmitteln ist eine Applikation in wäßriger Lösung, die für die Resorption biologisch am günstigsten ist, z. B. durch intravenöse Injektion, bisher unmöglich.

In einigen Fällen hat man sich dadurch beholfen, daß man beispielsweise in Fettsäuremoleküle hydrophile Gruppen einführt, z. B. ein Polyoxymethylenderivat. Dabei muß aber eine wesentliche chemische Veränderung in Kauf genommen werden. Die so hergestellten Präparate sind unter der Bezeichnung »Tween's« bekannt. In anderen Fällen hat man wäßrige Emulsionen hergestellt, z. B. von verschiedenen Fetten sowie von Vitamin A. Abgesehen von der Instabilität ihres Dispersionsgrades besitzen solche Emulsionen keineswegs die Resorptionseigenschaften echter wäßriger Lösungen.

Die Erfindung zeigt einen neuen Weg zur Herstellung von wasserlöslichen Produkten für therapeutische Zwecke durch Umwandlung von in Wasser praktisch unlöslichen organischen Stoffen, die mindestens zwei Doppelbindungen, ausgenommen in aromatischen Kernen,, enthalten. Als Beispiele seien die nicht wasserlöslichen ungesättigten Fettsäuren, Fettsäureester, Ketone und Aldehyde sowie deren durch Substitution erhaltene Derivate genannt. Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die vorgenannten organischen Stoffe mit mindestens zwei Doppelbindungen ohne Zusatz von Oxydationsmitteln mit einem vielfachen Überschuß von Wasser mechanisch in innige Wechselwirkung gebracht werden und hiernach die den gebildeten Stoff in echter Lösung enthaltende wäßrige Phase von dem emulgierten Ausgangsmaterial abfiltriert wird.

Die innige Wechselwirkung zwischen den wasserunlöslichen Ausgangsstoffen und dem Wasser kann beispielsweise dadurch herbeigeführt werden, daß die Ausgangsstoffe mit Wasser unter möglichst hochtourigem Rühren bei Vermeidung von Blasenbildung behandelt werden. Die das lösliche Produkt enthaltende wäßrige Phase kann man zunächst absitzen lassen und dann filtrieren. Sie kann nach dem Abtrennen eingeengt werden, gegebenenfalls bis zur Gewinnung des reinen wasserlöslichen Reaktionsproduktes.

Die Wasseriösliehkeit der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenen Produkte beruht vermutlich auf der Einführung von Hydroxylgruppen an den Doppelbindungen.

Im allgemeinen genügt ein Rühren während 30 bis Verfahren zur Umwandlung von therapeutisch anwendbaren,

in Wasser praktisch unlöslichen organischen Stoffen in ein echt wasserlösliches Produkt

Anmelder:

Nitritfabrik

Gesellschaft mit beschränkter Haftung & Co., Feldkirchen bei München

Beanspruchte Priorität: Österreich vom 22. Januar 1954 (Nr. A 338)

Dr. Erwin Schauenstein, Graz (Österreich), ist als Erfinder genannt worden

150 Minuten bei einigen hundert Umdrehungen des Rührers in der Minute. Bei manchen Stoffen kann ein längeres Rühren notwendig sein. Das Wasser wird vorzugsweise in hohem Überschuß angewendet. Etwa der hundertfache Überschuß hat sich als zweckmäßig erwiesen, jedoch kann auch ein geringerer oder höherer Überschuß gewählt werden. In letzterem Fall muß allerdings eine oft unerwünschte Verdünnung in Kauf genommen werden.

Bei der Behandlung von Ausgangsstoffen, die bei Zimmertemperatur fest oder dickflüssig sind, empfiehlt sich die Durchführung des Verfahrens bei einer erhöhten Temperatur, bei welcher das Ausgangsmaterial genügend flüssig ist.

In manchen Fällen empfiehlt es sich, unter einem Schutzgas, z. B. in einer Stickstoffatmosphäre, zu arbeiten und Katalysatoren, wie Schwermetallionen, fernzuhalten. Die innige Wechselwirkung kann auch durch Schütteln herbeigeführt werden.

Nach dem Verfahren können sowohl einzelne, nichtwasserlösliche, ungesättigte Verbindungen als auch Gemische von solchen gemeinsam in wasserlösliche Produkte übergeführt werden. Liegen Gemische von Stoffen vor, welche teils nach dem Verfahren in eine wasserlösliche Form übergeführt werden können und teils, z. B. mangels der zwei Doppelbindungen, nicht in diese Form übergeführt werden können, so

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kann mittels des Verfahrens eine Selektion durch- neugebildeten Hydroxykörper zu mindestens 80 % ™

geführt werden. Reaktionsprodukt anwesend sein müssen.

Wie durch Tierversuche festgestellt werden konnte, Außerdem sind UV-spektrometrisch noch 5 % konsind die nach der Erfindung hergestellten wasser- jugierter Diene und 0,85 % konjugierter Triene nachlöslichen Reaktionsprodukte imstande, den oxydativen 5 zuweisen. Die Substanz ist glatt wasserlöslich. Kohlehydratstoffwechsel zu hemmen, was sich in einer . Glykogenspeicherung der Leber und einer Senkung Beispiel l des Blutzuckers äußert. Ein weiterer Effekt besteht in Ausgangsmaterial: Reinste 9,12-Linolsäure. Wasser einer Hemmung der Gärung von beispielsweise Mund- wie im Beispiel II.

bakterien sowie der Atmung und Gärung von Kar- io 0,10 g Linolsäure mit 160 ecm Wasser, wie im Bei-

zinomzellen. Auch im Vitalversuch ist eine Hemmung spiel II beschrieben, behandeln und aufarbeiten. Man

des Tumorwachstums festzustellen. erhält 0,022gwasserlösliche Substanz. Papierchromato-

Es ist nicht entscheidend, ob die Ausgangsstoffe als graphische und Infrarotsoektometische Untersuchung

solche für therapeutische Zwecke anwendbar sind, ergibt Anwesenheit von mindestens 80 % Hydroxyf ett-

sondern daß die nach dem Verfahren der Erfindung 15 säuren, und zwar vicinalen Dihydroxysäuren. UV-

gewonnenen wasserlöslichen Reaktionsprodukte einen Spektrum zeigt Anwesenheit von rund 10 % konjugiert-

therapeutischen Effekt haben. ungesättigten Säuren an. Titrimetrisch in reiner wäß-

. riger Lösung bestimmte Dissoziationskonstante liegt

Beispiel 1 bei ΙΟ"⁵, wie für Fettsäuren zu erwarten.

Ein aus reinem Leinöl gewonnenes Gemisch von 20 . .

Linolsäure, Linolensäure, Ölsäure und einem geringen Beispiel IV

Anteil gesättigter Fettsäuren wurde mit der hundert- Ausgangsmaterial: Reinstes Vitamin D₂. Wasser wie

fachen Menge frisch destillierten Wassers versetzt und im Beispiel II.

1 Stunde bei einer Temperatur von 60 bis 70° C 0,903 g Vitamin, gegebenenfalls in etwas reinstem gerührt. Die wäßrige Phase wurde abgeschieden. 25 Cyclohexyn gelöst, wird mit 100 ecm Wasser unter Das elektrometrisch bestimmte pn betrug 3,3 bis Stickstoff 1 Stunde bei 37⁰C gerührt. Es bildet sich 3,4 und beweist die Existenz einer echten wäßrigen eine sehr voluminöse, zähe, schaumige Masse, die Lösung. Dieser Befund wurde durch elektrometrische offenbar aus Polymerisationsprodukten besteht. Druck-Titration der wäßrigen Lösung bestätigt. Aus der filtration unter Stickstoff auf Seitz-Filter liefert daraus Titrationskurve ergibt sich ein Wert für die elektro- 30 eine glasklare, gelbe Lösung. Der Trockenrückstand lytische Dissoziationskonstante der gelösten Substanz aus dieser Lösung ist eine braune, glasig-spröde bis von 2 · 10~⁵. kristalline Masse (0,0184 g). Starke positive Reaktion Nach dem Verdunsten des Wassers erhält man eine auf Hydroxygruppen. Die mit Acetanhydrid und klare hellgelbe, glasig-amorphe Masse, die sich in Titration der gebildeten Essigsäure ermittelte OH-Zahl Wasser, wenn auch schwer, löst. In wäßriger Phosphat- 35 liegt bei 11 %·

lösung erfolgt sofort eine klare Lösung in beliebiger Im Verein mit dem UV-Spektrum läßt dieser Wert

Konzentration. Die aus der wäßrigen Lösung zu die Aussage zu, daß bier ein Gemisch von mono- und

gewinnenden Anteile des Ausgangsfettsäuregemisches di-hydroxylierten Produkten vorliegt oder, genauer

liegen zwischen 2 und 13% der eingewogenen Menge. ausgedrückt, ein Gemisch von Substanzen, die zu der

Bei einem Vergleich des Spektrogramms des Aus- 40 bereits anfangs im Molekül vorhandenen einen

gangsmaterials mit dem Spektrogramm der wäßrigen Hydroxygruppe noch eine bzw. zwei weitere OH-

Lösung zeigte sich, daß beide Kurven die typischen Gruppen aufgenommen haben, streng genommen also

Maxima der 2fach und 3fach konjugiert ungesättigten ein Gemisch von Di- und Tri-Hydroxyverbindungen.

Fettsäuren vom Typ der 9,11-Linolsäure und der Von dem konjugierten Trien des Ausgangsmaterials

9,11,13-Linolensäure aufweisen, 45 ist in der Substanz nichts mehr nachzuweisen. Das

Bei der kryoskopischen Molekulargewichtsbestim- Reaktionsprodukt ist außerordentlich leicht wasser-

mung der wäßrigen Fettsäurelösungen ergeben sich löslich.

Erhöhungen des Gefrierpunktes. Beispiel V

Beispiel II 5° Reinstes Vitamin-A-Azetat wurde mit hundertfacher

Menge bidestillierten, luftfrei unter Stickstoff gekochten

Ausgangsmaterial: Reinster 9,12-Linolsäureäthyl- Wassers 1 Stunde unter Stickstoff gerührt (37⁰Q. ester, luftfreies, bidestilliertes Wasser. Abtrennen der Emulsion durch Seitz-Filter, bis eine

0,1665 Ester mit 400 ecm Wasser 7 Tage bei 50⁰C wasserklare Lösung erhalten wird. Das UV-Spektrum mit etwa 1500 Umdrehungen pro Minute unter Stick- 55 der wäßrigen Lösung ergibt: Vom ursprünglich einstoff rühren. Milchige Emulsion absitzen lassen, 3mal gesetzten konjugierten Pentaen des Vitamins A nichts durch Blauband, 2mal durch Schleicher-Schüll Nr. 602-h mehr zu sehen, dafür konjugierte Tri- und Diene, filtrieren, trübe Flüssigkeit im Vakuum bei 50°C ein- Trockenrückstand der wäßrigen Lösung ist eine braune, dunsten bis zur Trockene, Rückstand mit 50 ecm glasige Masse, die sich mit Wasser in jedem Verhältnis warmen Wassers einige Stunden digerieren, Filtrieren 60 löst, einen Gehalt von 1,9 % konjugierten Trienen und durch Seitz-Filter. Man erhält eine vollkommen klare, 1,7% konjugierten Dienen und reichlich OH-Gruppen gelbe, auch von mikroskopisch erkennbaren Öltröpf- aufweist. (Papiertest mit Perjodat und Stärke.) chen freie Lösung, in der 0,043 g gelöste Substanz ent- In diesem Fall ist festzuhalten, daß auch hier die

halten sind (etwa 26% des Ausgangsmaterials). Das Reaktion mit dem Wasser zu einer Hydroxylierung Präparat gibt im Ultrarotspektrum und mit dem 6g der Doppelbindung geführt haben muß, wodurch das Tüpfeltest mit KJO₄ und Stärke alle eindeutigen und Reaktionsprodukt wasserlöslich wurde, daß aber vom sicheren Charakteristika einer Hydroxyverbindung, ursprünglichen Präparat — in diesem Fall dem wobei das Spektrum die Aussage ermöglicht, daß die Vitamin A—praktisch nichts mehr übriggeblieben ist.

An poly-ungesättigten Anteilen sind lediglich insgesamt etwa 4 % konjugierter Triene und Diene nachzuweisen. Der Rest dürfte weit höher hydroyliert worden sein, was sich mit der besonderen Reaktionsfähigkeit der höheren Konjuene ohne weiteres erklären läßt.

Auch Vitamin A zeigt also die Hydroxylierung der Doppelbindungen, nur geht hier die Hydroxylierung so weit, daß ein nicht angegriffenes Ausgangsprodukt nicht mehr nachweisbar ist.

Beispiel VI

0,7 g Progesteron, gegebenenfalls in Cyclohexan gelöst, werden mit je 30 ecm Wasser (wie Vitaminen A) nacheinander je 1 Stunde gerührt. Die optisch klare wäßrige Phase zeigt ein scharfes UV-Maximum bei 41500 crn^¹, das konjugierten Dienen entspricht. Hier ist offenbar, wie bei den Fettsäuren und deren Estern, chemisch nicht verändertes Ausgangsprodukt in echte Lösung gegangen, wobei wiederum hydroxylierte Anteile des Ausgangspräparates als Lösungsvermittler wirken, da der Trockenrückstand der Wasserphase wiederum einen deutlich positiven Test auf OH-Gruppen gab.

Beispiel VII

Ausgangsmaterial: Arachidonsäuremethylester. Jodzahl 304, Reinheit: 90%·

Ansatz: Ig Ester in 50 ml reinstem destilliertem Wasser bei 40°C unter Luftzutritt mit einer Tourenzahl von 1800 bis 2000 U/Minute dauernd rühren, wobei zweckmäßig nur Glasgeräte verwendet werden. Rührdauer 40 Stunden, da sich durch Entnahme und Untersuchung von Proben bei dieser Dauer ein maximaler Gehalt an wasserlöslichen Hydroxyperoxyden ergibt.

Nach Abschalten des Rührers wird die sehr dichte, milchige Öl-in-Wasser-Emulsion erst durch Faltenfilter, dann durch Schott-Glasfritte G V nitriert, wobei eine völlig blanke wäßrige Phase erhalten wird. Sie enthält die wasserlöslichen Reaktionsprodukte, die im wesentlichen aus den Halbestern von Dicarbonsäuren, hydroxylierten Fettsäureestern und Esterhydroperoxyden bestehen.

Da sich die sauren Bestandteile in den biologischen Versuchen zur Erprobung der tumorhemmenden Wirkung des Reaktionsproduktes als toxisch erwiesen haben, müssen die gebildeten wasserlöslichen Säuren aus dem Reaktionsprodukt entfernt werden. Dies geschieht durch Versetzen der gekühlten, blanken wäßrigen Phase mit gekühlter wäßriger Natriumbicarbonatlösung, bis ein pH-Wert von 7 erreicht ist. Hierauf wird die wäßrige Phase 5mal mit Chloroform extrahiert und die wäßrige Phase, die nun die Natriumsalze der gebildeten Fettsäuren enthält, verworfen.

Im Chloroform sind jetzt die sowohl wasser- als auch lipidlöslichen Hydroxyfettsäureester und die Esterhydroperoxyde enthalten. Beide können nach Abdampfen des Chloroforms im Vakuum und nachfolgendes, mehrstündiges, gelindes Schütteln des Trockenrückstandes mit destilliertem Wasser neuerlich in wäßrige Lösung gebracht werden. Die Konzentration solcher Lösungen (Lösung II genannt) beträgt im Durchschnitt 0,2%· Sie enthält somit das von den toxischen Bestandteilen befreite wasserlösliche Gesamt-Reaktionsprodukt, das aus Hydroxyfettsäureestern und Esterhydroperoxyden besteht und pro Rühransatz in summa 7 bis 8 % des eingesetzten Ausgangsmaterials ausmacht. Wird das gleiche Ausgangsmaterial mehrmals mit frischem Wasser gerührt, so kann praktisch das ganze Ausgangsmaterial in das wasserlösliche Reaktionsprodukt übergeführt werden.

Im vorgenannten wasserlöslichen, entsäuerten Reaktionsprodukt wurden die Hydroxygruppen an Hand des stark positiven Farbtestes mit KJO₄ und Stärke nach Winsauer sowie mittels des Ultrarotabsorptionsspektrums nachgewiesen. Der Gehalt an Hydroperoxydgruppen wurde durch Aufnahme des Polarogramms sowie nach der Methode mit Ferro-Ion nach Hartmann nachgewiesen und quantitativ bestimmt. Im Durchschnitt enthält Produkt pro Milligramm 16 bis 22 Gamma Peroxydsauerstoff.

Beispiel VIII

Ausgangsmaterial: Linolensäuremethylester. Jodzahl 260,0 (theoretisch: 260,4).

Ansatz: Ig Ester in 50 ml destilliertem Wasser rühren, wie im Beispiel VII beschrieben. Rührdauer 48 Stunden, da sich durch Entnahme und Untersuchung von Proben bei dieser Dauer ein maximaler Gehalt an wasserlöslichen Hydroperoxyden ergibt. Aufarbeitung wie im Beispiel VII beschrieben.

Konzentration von Lösung II: 0,16%· Die Summe aus wasserlöslichen Hydroxyfettsäureestern und Esterhydroperoxyden pro Rühransatz macht 8,5 % des Ausgangsmaterials aus.

Peroxydsauerstoff: 21,8 Gamma pro Milligramm Gemisch.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Umwandlung von therapeutisch anwendbaren, in Wasser praktisch unlöslichen organischen Stoffen, die mindestens zwei Doppelbindungen, ausgenommen in aromatischen Kernen, enthalten wie nichtwasserlösliche, ungesättigte Fettsäuren, Fettsäureester, Ketone und Aldehyde und deren durch Substitution erhaltene Derivate in ein echt wasserlösliches Produkt, dadurch gekenn zeichnet, daß die wasserunlöslichen Stoffe ohne Zusatz von Oxydationsmitteln mit einem vielfachen Überschuß von Wasser mechanisch in innige Wechselwirkung gebracht werden und die den Stoff in echter Lösung enthaltende wäßrige Phase von dem emulgierten Ausgangsmaterial abfiltriert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung der nichtwasserlöslichen Stoffe mit Wasser durch möglichst hochtouriges Rühren unter Vermeidung von Blasenbildung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die abgetrennte wäßrige Phase eingeengt wird, gegebenenfalls bis zur Gewinnung der reinen wasserlöslichen Substanz.

© 209 62S/252 7.