способ получения детоксикантов тяжелых металлов

Формула изобретения

Способ получения детоксикантов тяжелых металлов, отличающийся тем, что дикарбоксипектовую и дикарбоксиальгиновую кислоты обрабатывают 1%-ным водным раствором твина-80 в массовом соотношении кислота : твин-80 соответственно 1: 0,6 и 1: 0,95 в течение 24 ч при 20-40^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к фармацевтической промышленности и касается способа получения лекарственных средств с выраженной детоксицирующей способностью.

Полиурониды (пектины, альгинаты), имеющие функциональные группы -СООН, -ОН, -СООСН₃, обладают сорбционными свойствами и могут выполнять роль ионообменников. Ионообменные свойства полисахаридов обусловлены наличием в них полигалактуроновой кислоты (в пектине), полигулуроновой и полиманнуроновой кислот (в альгинатах), которые по своей структуре представляют собой оптически активные природные катиониты.

В значительной степени всасывание полиуронидов связано с их растворимостью в воде. Пектины и альгинаты, характеризующиеся высоким содержанием свободных карбоксильных групп, как правило, очень мало растворимы в воде и, наоборот, высокоэтерифицированные полиурониды, лучше растворяясь в воде, обладают низкими сорбционными свойствами.

Описан способ получения альгината или галактурата кальция (авторское свидетельство СССР 1432064 A1. Способ получения альгината или галактурата кальция. /Коломейцев О.П., Гаврилова Н.Н., Муховиков В.В.), заключающийся во взаимодействии эмульсии альгината или галактурата натрия со стабилизированной микроэмульсией 40%-ного раствора хлорида кальция в масле. Альгинат или галактурат натрия подвергают взаимодействию в виде эмульсии их водных растворов в гидрофобной жидкости, стабилизированной поверхностно-активным веществом (ПАВ), а хлорид кальция используют в виде микроэмульсии, содержащей 4,8-5,6 об.% 40%-ного водного раствора хлорида кальция, 23-24 об.% ПАВ и 71-72 об.% гидрофобной жидкости. В качестве гидрофобной жидкости используют алканы состава С₁₃-C₁₆ или минеральное (вакцинное) масло, а в качестве ПАВ - оксиэтилированные эфиры жирных кислот и сорбита. Целевые продукты предназначены для использования их в качестве ионообменников.

Недостатками описанного способа являются: а) низкая растворимость в воде целевых продуктов, а значит незначительная всасываемость и сорбционная способность препаратов при пероральном применении их в качестве детоксикантов; б) применение алканов (пропадекан-гексадекан) в качестве гидрофобных жидкостей не возможно при терапии интоксикаций, т.к. они далеко небезразличны для организма человека, поскольку оказывают токсическое действие на функцию и структуру различных органов и систем.

Известен способ получения дикарбоксипектовой кислоты в качестве катионообменника путем окисления диальдегидпектовой кислоты бромом (авторское свидетельство СССР 207891. Способ получения катионообменника. /Ашубаева З.Д., Аймухамедова М.Б., Шелухина Н.П., Умаралиев Э.А.). Для осуществления способа сначала получают диальдегидпектовую кислоту. С этой целью 2 г пектовой кислоты обрабатывают при перемешивании в течение 16 ч при температуре 20-25^oС 100 мл 0,0435 моль/л раствором периодата калия, осаждают 1%-ным раствором соляной кислоты в ацетоне или спирте (на 1 г пектовой кислоты берется 1-1,5 л органического растворителя) и оставляют на холоду в течение 2-3 ч для полного осаждения. Осадок фильтруют, промывают 3-4 раза 1%-ным раствором соляной кислоты в ацетоне (спирте), затем ацетоном (спиртом) до удаления хлорид ионов. Далее 2 г полученного диальдегидпроизводного пектовой кислоты помещают в 100 мл воды, доводят раствором гидроксида натрия до рН 8-9 и приливают 2,5-3 мл брома. Смесь окисляют при перемешивании в течение 24 ч и температуре 20-25^oС. После истечения времени окисления деаэрацией из раствора удаляют бром, продукт осаждают 1%-ным раствором соляной кислоты в ацетоне (спирте) и реакционную смесь оставляют на ночь на холоду для удаления зольной составляющей. Полученный осадок фильтруют, промывают ацетоном (спиртом) до удаления хлорид ионов, сушат на воздухе. Данный способ получения катионообменника наиболее близок к предлагаемому и выбран за прототип. Целевой продукт - дикарбокcипектовая кислота - характеризуется химической формулой



Недостатком указанного способа является малая растворимость в воде дикарбоксипектовой кислоты (при температуре 20^oС 1 г кислоты растворяется в 970 мл воды), следовательно, низкая его всасываемость в биологических жидкостях организма и относительно невысокая комплексообразущая способность (1315,6 мг Рв²⁺/г). Полученная аналогичным способом дикарбоксиальгиновая кислота относится к очень малорастворимым веществам (при температуре 20^oС 1 г кислоты растворяется в 1750 мл воды) и имеет комплексообразующую способность 1541,9 мг Рв²⁺/г. Поскольку целевые продукты характеризуются малой растворимостью в воде, то их пероральное применение для медицинских целей в качестве антидотов тяжелых металлов ограничено.

Цель изобретения - повышение растворимости дикарбоксипроизводных кислот (пектовой, альгиновой) в воде для усиления их комплексообразующих свойств.

Поставленная цель достигается тем, что способ получения детоксикантов осуществляют путем обработки пектовой или альгиновой кислот раствором периодата калия, осаждения раствором соляной кислоты в спирте этиловом, фильтрации, промывки диальдегидпроизводных пектовой или альгиновой кислот, растворения последних в растворе гидроксида натрия, окисления бромом, осаждения, фильтрации, промывки, сушки дикарбоксипектовой и дикарбоксиальгиновой кислот с последующей обработкой продуктов 1%-ным водным раствором твина-80 (оксиэтилированный эфир жирных кислот и сорбита) в массовом соотношении дикарбоксипектовая кислота : твин-80 1:0,6, дикарбоксиальгиновая кислота : твин-80 1:0,95 в течение 24 ч при температуре 20-40^oС.

Целевые продукты по растворимости (Государственная фармакопея СССР, 1987. - М.: Медицина. - XI изд. - Вып.1. - С. 175-176) относятся к умеренно растворимым: при температуре 20^oС для растворения 1 г дикарбоксипектовой и дикарбоксиальгиновой кислот необходимо соответственно 60 и 95 мл 1%-ного водного раствора твина-80. Комплекоообразующая способность дикарбоксипектовой кислоты составляет 4759,1 мг Рв²⁺/г, дикарбоксиальгиновой кислоты 5257,7 мг Рв²⁺/г.

Для оценки ионообменных свойств полисахаридов используют показатель комплексообразующая способность (KС), который характеризует число мг катионов свинца, связанное 1 г полиуронида. Этот показатель определяют методом обратного комплексонометрического титрования (Компанцев В. А. , Кайшева Н.Ш., Гокжаева Л. П. , Сизова Н. М. Определение комплексообразующей способности пектинов и пектинсодержащих препаратов. /Охрана окружающей среды. - М.: ВИИТЭХИМ, 1991. - С. 25-27).

Количественное содержание целевых продуктов в растворах определяют по градуировочным графикам, построенным для дикарбоксипроизводных кислот в растворах соответствующих поверхностно-активных веществ (ПАВ). Для этого около 0,2 г (точная навеска) дикарбоксипроизводного пектовой или альгиновой кислоты растворяют при периодическом перемешивании в 100 мл 1%-ного водного раствора ПАВ, раствор выдерживают в течение суток при комнатной температуре и затем фильтруют через бумажный фильтр. Нерастворившиеся кислоты на фильтре высушивают и взвешивают для определения точной концентрации кислот в растворах. Затем последовательным разбавлением приготовленных растворов кислот растворами соответствующих ПАВ готовят серию растворов и измеряют оптическую плотность на спектрофотометре СФ-56М в кюветах с толщиной слоя 1 см для дикарбоксипектовой кислоты (ДКПК) и дикарбоксиальгиновой кислоты (ДКАК) соответственно при длинах волн: 257 нм (ПАВ - твин-80); 384 и 220 нм (ПАВ - КМЦ-500); 370 и 225 нм (ПАВ - желатоза); 390 и 210 нм (ПАВ - декстрин). Растворами сравнения служили соответствующие растворы ПАВ. Указанные максимумы поглощения были установлены в результате предварительного изучения спектров поглощения ДКПК и ДКАК в растворах различных ПАВ в области 190-1100 нм (фиг.1, 2).

Растворимость целевых продуктов определена по методике, приведенной в ГФ ХI (Государственная Фармакопея СССР, 1987. - M.: Медицина. - XI изд. - Вып. 1. - C. 175-176).

В результате исследований подобраны следующие оптимальные условия растворения ДКПК и ДКАК (табл.1-5, фиг.1, 2).

При выборе ПАВ использованы только гидрофильные вещества, т.е. вещества, обладающие сродством к воде. В водных растворах ПАВ движущей силой мицеллообразования являются гидрофобные взаимодействия углеводородных радикалов ПАВ за счет их взаимного сродства. Неполярные радикалы ПАВ объединяются друг с другом и достигают минимального контакта с водной средой. При определенной концентрации мицеллы - агрегаты из длинноцепочечных дифильных молекул или ионов. В водных растворах образуются прямые мицеллы, в которых гидрофобные углеводородные радикалы молекул ПАВ образуют внутреннюю область мицеллы - ее ядро, а полярные группы обращены к воде. Дикарбоксипроизводные пектовой или альгиновой кислот при солюбилизации располагаются в мицелле так, чтобы их углеводородный "хвост" находился внутри мицеллы, а полярная группа была обращена наружу. Поскольку целевые продукты содержат несколько полярных групп, то возможна и адсорбция на поверхности мицеллы (Хмельницкий Р.А. Физическая и коллоидная химия. - М.: ВШ, 1988. - С. 375-376).

Из табл. 1 видно, что для растворения 1 г ДКПК и ДКАК при температуре 20^oС оптимальным растворителем является из всех ПАВ твин-80, т.к. в этом случае требуется наименьший объем раствора. При этом солюбилизация целевых продуктов уменьшается с ростом молярной массы (М_(ДКПК)=3350 г/моль; М_(ДКАК)= 40000 г/моль).

С увеличением концентрации раствора ПАВ уменьшается объем раствора ПАВ, необходимый для растворения 1 г кислот, или увеличивается содержание солюбилизированных веществ, о чем свидетельствуют данные табл.2. Оптимальной концентрацией водного раствора твина-80, обеспечивающей растворение 1 г кислот, является концентрация 1,0%: в этом случае требуется минимальный объем раствора ПАВ. При дальнейшем увеличении концентрации твина-80 в растворе его объем для растворения 1 г целевых продуктов практически не изменяется.

Как следует из табл.3, оптимальным массовым соотношением для растворения ДКПК является соотношение ДКПК : твин-80 1:0,6; для растворения ДКАК соотношение 1:0,95.

Как видно из табл.4, максимальное количественное содержание дикарбоксипроизводных кислот в растворе достигается при продолжительности солюбилизации в течение 24 ч.

Как показывают данные табл.5, наиболее оптимальным температурным режимом солюбилизации является интервал от 20 до 40^oС: при этом содержание целевых продуктов в растворе максимальное. При снижении температуры эффективность солюбилизации падает. Уменьшение содержания кислот в растворе при повышенных температурах, по-видимому, связано с термической деструкцией кислот. Кроме того, повышение температуры усиливает тепловое движение молекул ПАВ, что препятствует их агрегации.

Предлагаемый способ получения детоксикантов поясняется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1. Около 2 г (точная навеска) пектовой кислоты обрабатывают при перемешивании в течение 16 ч при температуре 20^oС 100 мл 0,0435 моль/л раствора периодата калия. Затем к раствору добавляют 2 л 1%-ного раствора соляной кислоты в спирте этиловом и дли практически полного осаждения смесь оставляют на 3 ч при температуре 4^oС. Осадок фильтруют через плотный бумажный фильтр "синяя лента", трижды промывают сначала 1%-ным раствором соляной кислоты в спирте этиловом, а затем трижды спиртом этиловым (до отрицательной реакции на хлорид ионы с нитратом серебра в азотнокислой среде). Полученный осадок растворяют в 100 мл воды, при перемешивании на магнитной мешалке и с помощью 2 моль/л раствора гидроксида натрия доводят pH до 8, после чего к смеси приливают 3 мл брома (раствор окрашивается в красный цвет). Смесь окисляют при периодическом перемешивании на магнитной мешалке в течение 24 ч при температуре 20^oС. По истечении времени окисления из раствора деаэрацией удаляется бром (раствор становится бесцветным). Продукт осаждают 1%-ным раствором соляной кислоты в спирте этиловом в объемном соотношении 1: 3. Для полного осаждения смесь оставляют при температуре 4^oС в течение 12 ч. Полученный осадок дикарбоксипектовой кислоты фильтруют через бумажный фильтр "синяя лента", промывают на фильтре спиртом этиловым до отрицательной реакции на хлорид ионы, сушат на воздухе. Выход ДКПК составляет 0,9962 г.

Затем к ДКПК массой 0,9962 г приливают 59,77 мл 1,0%-ного водного раствора твина-80 (массовое соотношение ДКПК : твин-80 1:0,6), смесь периодически перемешивают на магнитной мешалке в течение 24 ч при температуре 20^oС.

Целевой продукт - раствор ДКПК - желтый прозрачный однородный раствор с содержанием ДКПК 1,65%. Для изучения физико-химических свойств ДКПК его выделяют обработкой раствора ДКПК трехкратным объемом спирта этилового, фильтруют, трижды промывают спиртом этиловым и сушат при температуре 70^oС. Целевой продукт характеризуется выраженной КС 4759,1 мг Рв²⁺/г и имеет ИК-спектр поглощения, представленный на фиг.3. Спектроскопическое исследование ДКПК проведено с помощью инфракрасного спектрографа ИКС-11 с призмой бромида калия. ИК-спектры ДКПК, полученные по способу-прототипу и предлагаемому способу, идентичны. На спектре наблюдается полоса поглощения 3380 см^-1, характерная для частот валентных колебаний ОН-групп в (-СНОН) и указывающая на внутримолекулярную водородную связь. В области 3050-3100 см^-1 имеется полоса поглощения, характеризующая наличие выраженных водородных связей. За счет образования карбоксильных групп у второго и третьего атомов углерода в спектре имеется интенсивная полоса поглощения в области 1740 см^-1 (полоса, характерная для частот валентного колебания связи Полоса поглощения в области 1640 см^-1 характерна для адсорбированной воды. В области 1460 см^-1 находится частота деформационных колебаний эфирных групп (вследствие наличия в кислоте некоторого количества ацетилированных вторичных спиртовых групп). В области 1380 см^-1 имеется полоса поглощения, относящаяся к частотам деформационного колебания вторичных спиртовых групп. Полосы поглощения при 1000-1200 см^-1 характерны для частот валентных колебаний С-O и С-С-связей.

Маточные спиртовые растворы подвергают обработке с целью регенерации из них спирта.

Пример 2. Получение ДКПК проводят аналогично примеру 1. Затем к ДКПК массой 0,9960 г приливают 66,4 мл 1,5%-ного водного раствора твина-80 (массовое соотношение ДКПК : твин-80 1:1), смесь периодически перемешивают в течение 35 ч при температуре 80^oС.

Целевой продукт - раствор ДКПК - желтый прозрачный однородный раствор с содержанием ДКПК 1,35%. Выделенная из раствора ДКПК характеризуется КС 4705 мг Рв²⁺/г.

Пример 3. Получение ДКПК проводят аналогично примеру 1. К ДКПК массой 0,9959 г приливают 49,80 мл 1,0%-ного водного раствора КМЦ-500 (массовое соотношение ДКПК : КМЦ-500 1:0,5), смесь периодически перемешивают в течение 20 ч при температуре 4^oС.

Целевой продукт - раствор ДКПК - желто-коричневый раствор, содержащий нерастворимую ДКПК в виде взвеси. Содержание в растворе ДКПК составляет 0,15%. KС выделенного продукта составляет 498,6 мг Рв²⁺/г.

Пример 4. Получение ДКАК проводят аналогично примеру 1. Выход ДКАК составляет 1,5002 г. К ДКАК приливают 142,52 мл 1,0%-ного водного раствора твина-80 (массовое соотношение ДКАК : твин-80 1:0,95), смесь периодически перемешивают на магнитной мешалке в течение 24 ч при температуре 20^oС.

Целевой продукт - раствор ДКАК - бесцветный прозрачный однородный раствор с содержанием ДКАК 1,04%. Выделенная из раствора ДКАК характеризуется выраженной КС 5257,7 мг Рв²⁺/г.

Пример 5. Получение ДКАК проводят аналогично примеру 1. К ДКАК массой 1,4995 г приливают 125,00 мл 1,2%-ного водного раствора твина-80 (массовое соотношение ДКАК : твин-80 1:1), смесь периодически перемешивают в течение 30 ч при температуре 60^oС.

Целевой продукт - раствор ДКАК - бесцветный прозрачный однородный раствор с содержанием ДКАК 0,86%. Выделенная из раствора ДКАК характеризуется КС 4354,8 мг Рв²⁺/г.

Пример 6. Получение ДКАК проводят аналогично примеру 1. К ДКАК массой 1,4990 г приливают 119,92 мл 1,0%-ного водного раствора КМЦ-500 (массовое соотношение ДКАК : КМЦ-500 1:0,8), смесь периодически перемешивают в течение 20 ч при температуре 4^oС.

Целевой продукт - раствор ДКАК - желтый раствор, содержащий в виде взвеси нерастворимую ДКАК. Содержание ДКАК в растворе составляет 0,37%. Выделенная из раствора ДКАК характеризуется КС 2102,8 мг Рв²⁺/г.

Таким образом, предлагаемый способ получения детоксикантов тяжелых металлов обеспечивает следующий положительный эффект:

1) повышение растворимости окисленных кислот в воде за счет введения в раствор ПАВ - твина-80: так, если растворимость в воде при 20^oС 1 г кислот, полученных по способу, принятому за прототип, составляет 970 мл воды (ДКПК) и 1750 мл вода (ДКАК), то в результате солюбилизации этих кислот твином-80 (предлагаемый способ) растворимость соответственно изменяется до 60 и 95 мл, т. е. концентрация насыщенных растворов ДКПК изменяется от 0,10 до 1,67% (увеличение растворимости составляет 16,7 раз), а концентрация растворов ДКАК - от 0,06 до 1,05% (увеличение в 17,5 раз);

2) улучшение всасываемости: растворимость веществ в воде и их всасываемость в биологических жидкостях взаимосвязаны, поэтому улучшение растворимости целевых продуктов в водной среде позволит повысить их всасываемость при терапии интоксикаций;

3) усиление КС препаратов: ДКПК и ДКАК, полученные по способу-прототипу, характеризуются КС (мг Рв²⁺/г) соответственно 1315,6 и 1541,9, а полученные по предлагаемому способу - соответственно 4759,1 и 5257,7, т.е. увеличение КС происходит в 3,6 и 3,4 раза;

4) использование нетоксичных добавок: применение твина-80 в качестве ПАВ для солюбилизации дикарбоксипроизводных кислот безопасно для организма человека, т.к. твин нетоксичен. Кроме того, он устойчив против воздействия микроорганизмов и в процессе хранения, не обладает запахом, окраской, доступен и наиболее эффективен как стабилизатор, солюбилизатор. Благодаря этим свойствам твины применяются в фармацевтической практике;

5) упрощенность и экономичность предлагаемого способа: не требуется применения дорогостоящих веществ, аппаратуры, трудоемкой технологии; кроме того, используются незначительные количества ПАВ в виде разбавленных растворов.