СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКИСЛЕННОГО ДЕКСТРАНА
METHOD OF OXIDISED DEXTRAN PRODUCING

Изобретение относится к способу получения окисленного декстрана, содержащего альдегидные группы, который может применяться в качестве носителя и модификатора биологически активных веществ и фармацевтических субстанций.
Из уровня техники известен способ получения диальдегиддекстрана по патенту РФ №2087146 (опубл. 20.08.1997 г. ), включающий окисление декстрана.
Окисление декстрана ведут периодатом натрия, что приводит к образованию в диальдегиддекстране йодсодержащих примесей, которые обладают токсическим действием и снижают эффективность использования диальдегиддекстрана в составе лекарственного препарата. Кроме того, данный метод многостадиен и трудоемок, что ограничивает перспективы его использования для промышленной реализации.
Известен принятый за прототип способ получения диальдегиддекстрана по евразийскому патенту №011718 (опубл. 28.04.2009 г. ), включающий окисление водного раствора декстрана с молекулярной массой 20-75 кДа раствором перманганата калия в среде уксусной кислоты при нагревании, отстаивание и фильтрование раствора от примесей, выделение окисленного декстрана этанолом и сушку.
Недостатками данного способа являются: низкая производительность из-за использования низкоконцентрированного исходного раствора декстрана; большие потери продукта до 25%, которые образуются при масштабировании известного способа в промышленных условиях; избыток уксусной кислоты придает продукту характерный для уксусной кислоты запах, что говорит о наличии непрореагировавшей кислоты; продукт плохо растворим в воде; использование бумажного фильтра не обеспечивает требуемой степени очистки раствора диальдегиддекстрана от диоксида марганца; использование высоких температур при выделении этанолом снижает безопасность процесса из-за наличия паров спирта; ввиду того, что данный процесс требует использования большого количества этанола на единицу продукции, стоимость продукции очень высока и требует разработки новых решений для ее снижения; неполнота выделения всех фракций окисленного декстрана (только средне- и высокомолекулярные), что ведет к недостаточно высокому выходу целевого продукта.
Задачей настоящего технического решения является разработка высокопроизводительного, экономически привлекательного и более безопасного способа получения окисленного декстрана, пригодного к использованию как в лабораторных, так и в промышленных условиях, позволяющего получать окисленный декстран, применимый в фармацевтической, косметической и пищевой отраслях промышленности, с более высоким выходом за счет создания условий для максимально возможного выделения всех фракций окисленного декстрана, не только средне- и высокомолекулярных, но и низкомолекулярных, исключающего потери окисленного декстрана, при одновременном повышении органолептических свойств окисленного декстрана и его растворимости в воде.
Поставленная задача решается способом получения окисленного декстрана, включающим окисление водного раствора декстрана с молекулярной массой 20-75 кДа раствором перманганата калия в среде уксусной кислоты при нагревании, отстаивание и фильтрование раствора от примесей, выделение окисленного декстрана этанолом и сушку. Особенность заключается в том, что используют исходный декстран в виде 20-25% водного раствора, уксусную кислоту в концентрации 32-34% в количестве 0,005-0,1% от исходного объема раствора декстрана, раствор перманганата калия в концентрации 2% в количестве 20-25% от массы сухого декстрана в растворе, а этанол в концентрации 95-96% при соотношении этанола к жидкости (1,4-1,6):1.
В частности, для снижения энергозатрат и повышения безопасности окисление декстрана ведут при температуре 60-70°C. В частности, для улучшения очистки фильтрование раствора окисленного декстрана от примесей проводят на мембранном микрофильтре. В частности, предпочтительно сушку окисленного декстрана проводить в вакуум-сушильном шкафу при температуре 60-85°C, так как это снижает температуру испарения влаги, а улавливание спиртосодержащих паров повышает безопасность процесса.
Заявляемый способ позволяет полноценно выделять не только средне- и высокомолекулярные фракции окисленного декстрана, но и низкомолекулярные (определено в соответствии с ФСП 42-0088063400), что увеличивает выход целевого продукта на 20% по сравнению с прототипом, в промышленных условиях обеспечивает повышение производительности технологического процесса в 2,5 раза, снижение расхода этанола на единицу продукта на 60%, снижение себестоимости продукта на 30%, позволяет получать легко растворимый окисленный декстран (в прототипе - малорастворимый) и исключить запах, характерный для уксусной кислоты.
Режимы осуществления предлагаемого способа являются оптимальными для достижения всего комплекса заявляемых преимуществ.
Снижение концентрации водного раствора декстрана приведет к снижению производительности способа. При увеличении концентрации водного раствора декстрана свыше заявленной верхней границы, в виду высокой вязкости раствора процесс растворения декстрана, окисления и фильтрования будет не выполним.
Снижение содержания уксусной кислоты ниже нижнего предела от исходного раствора декстрана не позволит обеспечить нужный pH раствора. Увеличение содержания уксусной кислоты выше высшего заявленного предела приведет к тому, что в окисленном декстране будет присутствовать не прореагировавшая кислота, и продукт будет иметь характерный уксусный запах.
Если использовать соотношение этанола к жидкости менее 1,4:1, то при выделении будут потери окисленного декстрана, связанные с его неполным осаждением. Если соотношение будет большим, чем 1,6:1, то произойдет перерасход этанола и удорожание целевого продукта.
Раствор перманганата калия концентрацией 2% добавляют в количестве 20-25% от массы сухого декстрана в растворе. Если добавить раствор перманганата калия менее 20% от массы сухого декстрана в растворе, то реакция окисления не пройдет, если более 25%, то излишнее количество непрореагировавшего перманганата калия будет загрязнять продукт.
Именно 2%-ный раствор перманганата калия удобен в применении потому, что сухой перманганат калия в таком объеме легко растворим. Если готовить более концентрированный раствор с меньшим содержанием воды, то перманганат калия трудно растворить. Если готовить менее концентрированный раствор с большим содержанием воды, то это снизит технологичность ввиду необходимости применения емкостей большего объема.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления заявляемого способа.
Пример 1. В лабораторном стакане готовят 20% раствор декстрана с молекулярной массой 20-75 кДа и нагревают его на водяной бане до 60°C. В раствор добавляют уксусную кислоту с концентрацией 33% в количестве 0,005% от объема исходного раствора декстрана. Водный раствор перманганата калия концентрацией 2% добавляют в количестве 20-25% от массы сухого декстрана в растворе. Процесс окисления ведут при температуре 60°C. Реакционную смесь после выпадения коричневато-черного осадка отстаивают, затем осветленную часть сливают для фильтрования в вакуумный фильтр, где в качестве фильтровального материала используют микрофильтрационную мембрану. В завершении отфильтровывают осадок. Выделение окисленного декстрана из водного раствора 20% проводят этанолом 95% в соотношении этанола к жидкости 1,6:1, при этом температура выделения составляет 40°C. Сушку целевого продукта проводят в вакуум-сушильном шкафу при температуре 60°C. Сухой окисленный декстран измельчают на мельнице до порошка с частицами нужного размера. Выход целевого продукта составляет 96%, продукт легко растворим в воде (определяли по ОФС 42-0049-07) и не имеет характерного для уксусной кислоты запаха.
Пример 2. В аппарате с мешалкой готовят 23% раствор декстрана с молекулярной массой 20-75 кДа и нагревают его до 65°C. В раствор добавляют уксусную кислоту с концентрацией 34% в количестве 0,01% от объема исходного раствора декстрана. Водный раствор перманганата калия концентрацией 2% добавляют в количестве 25% от массы сухого декстрана в растворе. Процесс окисления ведут при температуре 65°C. Реакционную смесь после выпадения коричневато-черного осадка отстаивают, затем осветленную часть сливают для фильтрования в вакуумную воронку, где в качестве фильтровального материала используют микрофильтрационную мембрану. В завершении отфильтровывают осадок. Выделение окисленного декстрана из водного раствора 23% проводят этанолом 96% в соотношении этанола к жидкости 1,5:1, при этом температура выделения составляет 40°C. Сушку целевого продукта проводят в вакуум-сушильном шкафу при температуре 75°C. Сухой окисленный декстран измельчают на мельнице до порошка с частицами нужного размера. Выход целевого продукта составляет 95%, продукт легко растворим в воде (определяли по ОФС 42-0049-07) и не имеет характерного для уксусной кислоты запаха.
Пример 3. В аппарате с мешалкой готовят 25% раствор декстрана с молекулярной массой 20-75 кДа и нагревают его до 70°C. В раствор добавляют уксусную кислоту с концентрацией 32% в количестве 0,007% от объема исходного раствора декстрана. Водный раствор перманганата калия концентрацией 2% добавляют в количестве 23% от массы сухого декстрана в растворе. Процесс окисления ведут при температуре 70°C. Реакционную смесь после выпадения коричневато-черного осадка отстаивают, затем осветленную часть сливают для фильтрования в вакуумную воронку, где в качестве фильтровального материала используют микрофильтрационную мембрану. В завершении отфильтровывают осадок. Выделение окисленного декстрана из водного раствора 25% проводят этанолом 96% в соотношении этанола к жидкости 1,4:1, при этом температура выделения составляет 40°C. Сушку целевого продукта проводят в вакуум-сушильном шкафу при температуре 85°C. Сухой окисленный декстран измельчают на мельнице до порошка с частицами нужного размера. Выход целевого продукта составляет 95,5%, продукт легко растворим в воде (определяли по ОФС 42-0049-07) и не имеет характерного для уксусной кислоты запаха.
В примерах указан интервал молекулярной массы исходного декстрана, так как в исходном декстране присутствует весь диапазон значений молекулярной массы, а не какое-либо одно конкретное значение.
Предложенный способ получения окисленного декстрана практически реализуем, технологически целесообразен и позволяет удовлетворить давно существующую потребность в решении поставленной задачи.