ОКСОГЕКСАМЕРНЫЕ ЦИРКОНИЕВЫЕ АНТИПЕРСПИРАНТНЫЕ СОЛИ ОКТААМИНОКИСЛОТ
OXO-HEXAMERIC ZIRCONIUM ANTIPERSPIRANT SALTS OF OCTAAMINO ACIDS

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ПАТЕНТНЫЕ ЗАЯВКИ
Эта заявка заявляет приоритет предварительной патентной заявки США № 60/974101, поданной 21 сентября 2007 года, которая приведена здесь в качестве ссылки.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Известен ряд статей, которые описывают различные циркониево-алюминиевые соли глицина и способы их получения. В типичных алюминиево-циркониево-глициновых (сокращенные здесь «ZAG», «ZAG-комплексы» или «AZG») антиперспирантных активных частицах циркониевые частицы увеличивают эффективность из-за их более высокого соотношения заряд/размер, что приводит к их свойству подвергаться быстрому гидролизу. Эффективность ZAG зависит, главным образом, от распределения размеров циркония, т.е. однообразные и небольшие циркониевые частицы будут значительно увеличивать эффективность из-за сильной склонности циркония подвергаться гидролизу даже в диапазоне пониженных pH (pH больше, чем от 0 до 3). Глицин в качестве ингибитора гелеобразования широко применяют в антиперспирантных солях для предотвращения дальнейшего гелирования или осаждения циркония (Zr), чем увеличивают эффективность. Клинически было показано, что, как правило, чем меньше частицы, тем выше воздействие на уменьшение потовыделения.
Ряд усилий был направлен на то, (1) как отбирать компоненты ZAG, которые оказывают влияние на действие этих веществ в качестве антиперспирантов и дезодорантов, и (2) как манипулировать этими компонентами для достижения и поддержания присутствия меньших типов этих компонентов. Однако при этом никакой очищенной фазы циркониевой соли глицина (сокращенно здесь как «ZG») не выделяли и об этом не сообщали.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение преодолевает проблемы и недостатки, связанные с применяемыми в настоящее время антиперспирантными активными частицами (ZAG), которые быстро гидролизуются, путем предоставления синтетического способа получения небольших и стабилизированных оксогексамерных циркониево-октааминокислотных частиц, таких как циркониево-глициновые (ZG), со значительно ослабленным свойством образования высокомолекулярных циркониевых комплексов.
Изобретение отчасти основано на обнаружении, что наименьшая оксогексамерная циркониевая соль октааминокислоты обладает повышенной стабильностью и эффективностью циркониево-аминокислотных частиц для составов антиперспирантных и/или дезодорантных композиций для улучшения эффективности и увеличения срока годности.
В одном варианте осуществления изобретение включает процесс получения оксогексамерной циркониевой соли октааминокислоты, процесс включает
a) смешивание циркония (Zr), аминокислоты и неорганической кислоты (MA) в молярном соотношении 1:от около 1 до около 15:от около 1,5 до около 3 для образования смеси;
b) необязательно, фильтрование смеси; и
c) необязательно, высушивание смеси.
6
8
y
2
n
n
y
В другом варианте осуществления оксогексамерная циркониевая соль октааминокислоты имеет молекулярную формулу оксо-[Zrаминокислота]·X·HO, где «Zr» представляет собой цирконий, «X» представляет собой анион неорганической кислоты и где  и  представляют собой численные значения от 0 до 20.
В другом варианте осуществления оксогексамерный циркониево-октаглициновый кластерный катион имеет структуру, как показано на фиг.1A и 1B.
В другом варианте осуществления способ получения антиперспирантного активного циркониево-алюминиево-аминокислотного соединения включает стадии
a) смешивания оксогексамерной циркониевой соли октааминокислоты в водном растворе;
3
b) примешивание хлоргидрата алюминия (ACH) и/или хлорида алюминия (AlCl) к раствору оксогексамерной циркониевой соли октааминокислоты для образования смеси и
c) высушивание смеси для получения циркониево-алюминиевой соли аминокислоты;
3
где молярное соотношение цирконий-аминокислоты к ACH и/или AlCl составляет 1:от около 1,2 до около 1:5.
В других вариантах осуществления вышеприведенных вариантов осуществления аминокислота представляет собой глицин.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для облегчения более полного понимания настоящего описания далее приведена ссылка на сопроводительные чертежи. Эти чертежи не следует истолковывать как ограничивающие настоящее раскрытие, они лишь являются типичными.
6
8
Фиг.1A представляет собой структуру кластерного катиона оксо-ZrGly. Противоионы и молекулы растворителя опущены для ясности. Код штриховки представляет собой цирконий (диагональные линии, идущие слева сверху - направо книзу); кислород (диагональные линии, идущие снизу слева - кверху направо); азот (шахматная доска); углерод (наполовину черные, наполовину белые) и атомы водорода (не заштрихованы) на атомах углерода и азота для заполнения валентности для каждого атома. Четыре атома кислорода (02, 02A, 02B и 02C) показаны с неполными валентностями. Они могут быть заполнены атомами водорода или связаны с другой структурой.
Фиг.1B представляет собой структуру с указанными атомами водорода.
6
8
6
8
6
8
6
8
3
2
TM
TM
TM
Фиг.2 представляет собой структуру, полученную порошковой рентгеновской дифрактометрией от K-альфа излучения меди: A) кристалла оксо-ZrGly, B) порошка SUMMIT Z576 (ZAG) (от Summit Research Labs, Huguenot, N.Y.), C) физической смеси кристалла оксо-ZrGlyи SUMMIT Z576, D) кристалла оксо-ZrGly и SUMMIT Z576 (ZAG), выделенного из его водного раствора; E) смеси кристалла оксо-ZrGly и AlCl·6HO, выделенного из его водного раствора.
6
8
Фиг.3 представляет собой SEC- (a) и HPLC- (b) хроматограмму раствора оксо-ZrGly.
TM
6
8
Фиг.4 представляет собой SEC-хроматограммы (a) раствора REACH 908 по сравнению с (b) смесью ACH 301 с кластерным катионом оксо-ZrGly.
6
8
Фиг.5 представляет собой SEC-хроматограммы растворов ACH 301 с кластерным катионом оксо-ZrGly (a) первоначально и (b) после 5 часов выдерживания.
6
8
TM
Фиг.6 представляет собой SEC-хроматограммы после 5 часов выдерживания для (a) AP4G, (b) смеси ACH 301 с кластерным катионом оксо-ZrGly и (c) SUMMIT Z576.
TM
6
8
Фиг.7 представляет собой SEC-хроматограммы (a) SUMMIT Z576 и (b) смеси ACH 301 с кластерным катионом оксо-ZrGly.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Если не указано особо, все процентные содержания и количества, выраженные здесь и в других местах описания, следует рассматривать как относящиеся к массовому процентному содержанию. Также термин «около» при использовании применительно к диапазону значений следует рассматривать как относящийся либо к значению в диапазоне, либо к обоим значениям в диапазоне. Как используют повсюду, диапазоны используют для описания всех до единого значений, которые находятся внутри диапазона. Любое значение внутри диапазона может быть выбрано в качестве границы диапазона. Кроме того, все цитированные здесь ссылки настоящим включены в качестве ссылок в полном объеме. В случае конфликта между определением в настоящем описании и определением в цитированной ссылке регулирует настоящее описание.
Термин «антиперспирант» определен в 21 С.F.R. 350,3. Как применяют здесь, термин «стабилизированный» означает, что небольшой циркониево-глициновый комплекс, образованный с аминокислотой глицин, сохраняет приблизительно то же количество небольших циркониевых частиц, которое присутствовало в первоначальном образце, что оценивали путем эксклюзионной хроматографии «SEC» после, по меньшей мере, 30 дней выдерживания при комнатной температуре.
-
2-
-
4
3
Как применяют здесь, термин «неорганическая кислота» означает кислоту, полученную от неорганических минералов путем химической реакции, как противоположную органическим кислотам. Неограничивающие примеры включают следующие кислоты: соляную кислоту, бромистоводородную кислоту, азотную кислоту, фосфорную кислоту, серную кислоту, борную кислоту, фтористоводородную кислоту и перхлорид. В другом варианте осуществления неорганическая кислота представляет собой, по меньшей мере, одну кислоту, выбранную из Cl, или SO , или NO .
Термин «кристалл» относится к форме твердого состояния материи, которое отлично от ее аморфного твердого состояния. Кристаллы проявляют характерные особенности, включая решетчатую структуру, определенные формы и оптические свойства, такие как коэффициент преломления. Кристалл содержит атомы, расположенные в порядке, который периодически повторяется в трех измерениях.
Настоящее изобретение относится к стабилизации небольших оксогексамерных циркониевых солей октааминокислоты и способам их образования для составления антиперспирантных активных соединений с увеличенной эффективностью.
Синтез оксогексамерной циркониевой соли октааминокислоты
Благодаря сильной кислотности, являющейся результатом соотношений заряд/размер, цирконий обладает замечательным свойством подвергаться плавным реакциям гидролиза. Например, патенты США 6066314 и 5997850 (Tang et al.), приведенные здесь в качестве ссылки, раскрывают различные соли циркония, соли алюминия и аминокислоты при получении алюминиевых циркониевых глициновых (ZAG) антиперспирантных активных солей для стабилизации циркониевых частиц в водном растворе.
В одном варианте осуществления был применен новый синтетический способ, включающий низкий pH, увеличенное соотношение аминокислота:цирконий с избыточным количеством концентрированной неорганической кислоты и дополнительную стабилизационную стратегию (называемую здесь как ECAES) для принуждения наименьших гексамерных циркониево-аминокислотных частиц формироваться без частиц, в дальнейшем подвергающихся реакциям гидролиза.
m
n
2
l
z
Типичные циркониевые соединения по данному изобретению включают циркониевые оксисоли и циркониевые гидроксисоли, также называемые цирконильными солями и цирконильными гидроксисолями, и представлены общей эмпирической формулой ZrO(OH)(HO)L, где z меняется от около 0,9 до около 2 и не обязательно является целым числом; m или n больше или равны 0; l составляет от 0 до 20 и L выбрано из галогенидов, нитратов, сульфаматов, сульфатов и их смесей.
2
6
8
В определенных вариантах осуществления избыток аминокислоты, такой как глицин, добавляют к циркониевому компоненту, такому как ZrOCl и/или ZrO(OH)Cl, в соотношениях, по меньшей мере, 1:12 в концентрированной неорганической кислоте, такой как соляная кислота, или серная кислота, или азотная кислота при комнатной температуре, перемешивают и раствор упаривают и фильтруют перед высушиванием. Высушивание можно проводить при любой температуре, которая приводит к высушиванию смеси. В одном варианте осуществления температура высушивания представляет собой комнатную температуру или выше. Образующийся сухой остаток можно очищать при помощи способов перекристаллизации или путем фракционирования на одном или нескольких твердых хроматографических носителях, каждом по отдельности или соединенных последовательно для выделения очищенной формы соли оксо-Zrаминокислота.
2
2
Циркониевый комплекс часто использует соединение с карбоксилатной группой для стабилизации, и оно, предпочтительно, является аминокислотой. В одном варианте осуществления глицин, который имеет формулу CH(NH)COOH, используют как подходящий комплексант для стабилизации циркония. В других вариантах осуществления пригодные аминокислоты, отличные от глицина, которые можно добавлять к циркониевым солям в описанных здесь соотношениях, в качестве неограничивающих примеров включают аланин, треонин, лейцин, триптофан, фенилаланин, валин и метионин. В определенных вариантах осуществления используемые аминокислоты являются водорастворимыми. В определенных вариантах осуществления также можно применять смеси аминокислот.
В варианте осуществления растворы и продукты, изготовленные из оксогексамерной циркониевой соли октааминокислоты, проявляют увеличенную стабильность небольших циркониево-аминокислотных частиц в водных окружениях, поддерживая таким образом эффективность и увеличенный срок годности продуктов, таких как изготовленные посредством этого антиперспиранты и дезодоранты.
В одном варианте осуществления процесс получения оксогексамерной циркониевой соли октааминокислоты, по данному изобретению, предусматривает
a) смешивание циркония (Zr), аминокислоты и неорганической кислоты (MA) в молярном соотношении 1:от 1 до около 15 от 1,5 до 3 для образования смеси;
b) необязательно, фильтрование смеси и
c) необязательно, высушивание смеси для выделения оксогексамерной циркониевой соли октааминокислоты.
Смешивание можно проводить при любой температуре и при помощи мешалки любого типа. Например, смешивание можно проводить при комнатной температуре (около 23°C).
В другом варианте осуществления молярное соотношение циркония (Zr):аминокислоты:неорганической кислоты (MA) составляет 1:по меньшей мере, приблизительно от 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 или 15 до около 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 или 15 по меньшей мере, приблизительно от 1,5, 2,0 или 2,5 до около 2,0, 2,5 или 3. В другом варианте осуществления молярное соотношение находится в диапазоне 1:от около 8 до около 12:от около 1,5 до около 3. В другом варианте осуществления молярное соотношение находится в диапазоне 1:от около 9 до около 11:от около 1,8 до около 2,2. В другом варианте осуществления молярное соотношение составляет 1:14,07:2,76. В другом варианте осуществления молярное соотношение составляет 1:около 10:около 2.
6
8
6
8
В альтернативном варианте осуществления процесса получения оксогексамерной циркониевой соли октааминокислоты, по данному изобретению, молярные количества аминокислоты и неорганической кислоты (MA), по меньшей мере, в два раза превышают молярное количество циркония для получения очищенного после фильтрации кластера оксо-Zrаминокислота. Если соотношение ниже этого количества, кластер оксо-Zrаминокислота будет присутствовать с другими веществами.
В альтернативном варианте осуществления способа получения оксогексамерной циркониевой соли октааминокислоты молярное соотношение глицина к цирконию (Gly/Zr) составляет, по меньшей мере, приблизительно 1,3.
Кристаллическая структура оксогексамерной циркониевой соли октааминокислоты
6
8
В определенных вариантах осуществления этого изобретения оксогексамерная циркониево-октааминокислотная гексамерная кластерная соль по данному изобретению составлена из катионного комплекса оксо-Zrаминокислота, уравновешенного анионной группой, такой как отмеченные выше для неорганической кислоты, которая не только соответствует требуемой эффективности циркониевых частиц, но также обеспечивает чистое структурное окружение циркония аминокислотой. В другом варианте осуществления аминокислота представляет собой глицин.
6
8
y
2
4
3
-
2-
-
В другом варианте осуществления оксогексамерная циркониевая соль октааминокислоты имеет молекулярную формулу оксо-[Zrаминокислота]·X·nHO, где Zr представляет собой цирконий, X представляет собой анион приведенной выше неорганической кислоты, такой как Cl, SO , NO , и где n и y представляют собой численные значения от 0 до 20. Вышеупомянутая циркониевая соль аминокислоты может взаимодействовать с и/или связывать воду в различных количествах.
6
8
y
2
4
3
-
2-
-
В варианте осуществления оксогексамерная циркониевая соль октаглицина имеет молекулярную формулу оксо-[ZrGly]·Х·nНO, где Zr представляет собой цирконий, Gly представляет собой глицин, Х представляет собой анион приведенной выше неорганической кислоты, такой как Cl, SO , NO , и где n и y представляют собой численные значения от 0 до 15. Вышеупомянутая циркониевая соль аминокислоты может взаимодействовать с и/или связывать воду в различных количествах.
6
8
4
2-
3
Кристаллическая структура комплекса оксо-ZrGly была определена с использованием способа рентгеноструктурного анализа (SXRD), как показано на фиг.1А (например, SO  в качестве аниона:пространственная группа:С2/m; размеры ячейки: а=24,979(4) Å, b=11,4356(17) Å, с=13,725(2) Å; углы ячейки: α=90,00°, β=115,902(2)°, γ=90,00°; объем ячейки: 3526,7 Å).
6
8
В одном варианте осуществления кристаллическая оксогексамерная циркониевая соль глицина имеет шесть атомов циркония, расположенных в октаэдрической молекулярной геометрии; где каждые соседние три атома циркония (Zr) покрыты восемью атомами кислорода с образованием ядра ZrO и где каждый Zr соединен карбксильной группой глицина syn-syn образом с апикальным атомом Zr в октаэдрической геометрии.
Порошковая рентгенография (PXRD)
Порошковую рентгенографию (PXRD) использовали в качестве способа идентификации и описания оксогексамерного циркониево-октаглицинового кристалла. Образец порошковой рентгенографии оценивали с использованием автоматизированной дифракционной системы Rogaku D/M-2200T. Образцы для анализа готовили путем укладки порошка на стеклянное возвышение, поддерживающее образец. Образец поворачивали при облучении рентгеновскими лучами К-альфа меди (длина волны λ=1,5406 ангстрем) от рентгеновской трубки, функционирующей при 40 кВ/40 мА. Анализ проводили при помощи гониометра, работающего в режиме пошагового сканирования, настроенного на 5-секундный счет с шагом 0,02 в диапазоне два тета от 5° до 50°.
6
8
6
8
Фиг.2 демонстрирует, что были получены очищенные комплексы оксо-ZrGly. Это наименьший когда-либо синтезированный гексамерный циркониево-глициновый кристалл. Как видно из фиг.2, ZAG представляет собой бесструктурный порошок, который не проявляет дифракционных пиков. В отличие от этого, частицы оксо-ZrGly проявляют несколько острых дифракционных пиков, которые можно детектировать независимо от типа смеси, в которую они включены, что доказывает кристаллическую природу соли.
6
8
l
Положения пиков, «d»-расстояния и интенсивности выше, чем 5% для кристалла оксо-ZrGly(образец A), приведены в таблице 1. В таблице 1 «угол 2-θ» относится к межплоскостному расстоянию «d-значения» кристалла и интенсивность приводится как процентное отношение к наибольшему пику (I/I).
Таблица 1
<b>Данные XRPD-образца оксо-(Zr</b><sub>6</sub><b>Gly</b><sub>8</sub><b>) с Cl</b><sup>-</sup><b> в качестве аниона</b>
Угол 2θ
d (Å)
I/I<sub>I</sub>
7,37
11,98
100
7,95
11,10
30,33
8,77
10,08
70,72
10,43
8,47
50,38
10,85
8,15
10,99
16,53
5,36
9,93
Как может оценить специалист в кристаллографии, относительные интенсивности различных пиков в таблице 1 могут варьироваться вследствие ряда факторов, таких как, например, эффект ориентации кристаллов в пучке рентгеновских лучей, или чистота анализируемого материала, или степень кристалличности образца. Положения пиков могут также сдвигаться из-за вариаций в высоте образца, но положения пиков должны быть фактически, как определено в таблице 1.
Специалисты в кристаллографии должны также оценить, что измерения с использованием различных длин волны будут приводить к различным сдвигам согласно уравнению Брэгга «nλ=2d sinθ», где θ представляет собой угол падения, λ представляет собой длину волны падающего пучка рентгеновских лучей, «d» представляет собой межплоскостное расстояние атомных слоев в кристалле и n представляет собой целое число.
Такие дополнительные PXRD-образы, полученные при помощи альтернативных длин волн, считаются альтернативными изображениями PXRD-образца кристаллического материала по настоящему изобретению и, как таковые, находятся внутри объема настоящего изобретения.
Антиперспирантные составы
Антиперспирантная активная оксогексамерная циркониевая соль октааминокислоты, применяемая здесь для целей данного изобретения, включает в качестве неограничивающих примеров составление рецептуры антиперспирантов, имеющих улучшенную эффективность. Такие антиперспиранты включают твердые вещества, такие как помады и кремы (кремы иногда включают в термин «пластичный твердый»), гели, жидкости (такие, которые подходят для продуктов с шариковыми аппликаторами) и аэрозоли. Формами этих продуктов могут быть суспензии или эмульсии, как описано в патенте США 6375937 (Chopra et al.), который приведен здесь в качестве ссылки.
В одном варианте осуществления оксогексамерная циркониевая соль октааминокислоты является предшественником для синтезирования комплекса алюминий-цирконий-аминокислота, такого как алюминий-цирконий-глицин («ZAG»).
В одном варианте осуществления предоставлен способ изготовления антиперспирантного активного комплекса цирконий-алюминий-аминокислота, такого как ZAG; способ, включающий стадии:
a) смешивания предшественника оксогексамерной циркониевой соли октааминокислоты в водном растворе;
3
b) примешивания хлоргидрата алюминия (ACH) и/или хлорида алюминия (AlCl) к раствору оксогексамерного циркониево-октааминокислотного гексамера для образования смеси и
3
c) высушивание смеси для получения циркониево-алюминиевой соли аминокислоты; где молярное соотношение циркония-аминокислоты к ACH и/или AlCl составляет 1: от около 1,2 до около 1,5. Оксогексамерная циркониевая соль октааминокислоты может быть любой описанной здесь оксогексамерной циркониевой солью октааминокислоты.
Высушивание можно выполнять при любой температуре, которая приводит к высушиванию смеси.
В одном варианте осуществления высушивание представляет собой высушивание с распылением.
В другом варианте осуществления композиции антиперспирантного продукта по настоящему изобретению содержат оксогексамерную циркониевою соль октааминокислоты в количестве от около 0,01% до 30% масс. от общей массы композиции.
В другом варианте осуществления оксогексамерную циркониевую соль октааминокислоты можно смешать с хлоргидратом алюминия. Количество каждого может быть любым желаемым количеством. В одном варианте осуществления количества таковы, что молярное соотношение алюминий:цирконий составляет 1-10:1-6. В определенных вариантах осуществления для композиций, одобренных Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, количества таковы, что молярное соотношение алюминий:цирконий составляет 10:2, 10:6 или 6:2.
ПРИМЕРЫ
Типичные варианты осуществления по настоящему изобретению будут пояснены ссылкой на следующие примеры, которые приводятся для иллюстрирования, но не ограничивают объем настоящего изобретения.
6
8
В примерах и в других местах описания изобретения химические символы и терминология имеют свои обычные и общеупотребительные значения. Температуры выражены в градусах Цельсия, если не указано иначе. «AP» означает антиперспирантый активный, «gly» означает глицин, «Zr» означает цирконий, «ZG» означает комплекс оксо-ZrGly. Количества компонентов представлены в массовых процентах на основе описанных стандартов; если не описаны другие стандарты, то за 100% принимается общая масса композиции. Различные названия химических компонентов включают компоненты, перечисленные в CTFA International Cosmetic Ingredient Dictionary (Cosmetics, Toiletry and Fragrance Association, Inc., 7th ed. 1997). Температура представляет собой комнатную температуру (около 20°C).
После заполнения приоритетной заявки изобретение было описано в публикации в Inorganic Chemistry, Vo. 47, No. 13, pp. 5537-5539, 31 мая 2008 года, которая включена здесь в качестве ссылки. Следующий пример A был опубликован в этой публикации.
Пример A
-1
-
-
-
-
2-
-
3
-3
-1
2
12+
-
-
-
-
as
a
6
8
2
8
4
4
4
6
2
6
8
2
8
4
4
4
6
2
calcd
int
max
1
2
6
8
4h
3
2
6
3
3
3
3
1
Mr
C2/m, a
b
c
β
V
Z
μ
Kα
R
θ
I
I
GOF
R
wR
Ka
λ
F
μ
μ
μ
μ
μ
Гидратированный хлорид оксида циркония, глицин и серную кислоту в молярном соотношении 1:14,07:2,76 смешивали в водном растворе при pH 2,52. Через несколько дней образовывались нерастворимые бесцветные столбообразные кристаллы. Кристаллы становились непрозрачными и распадались из-за потери растворителя после извлечения из исходного раствора на несколько минут. По этой причине высококачественный кристалл герметично закрывали в стеклянном капилляре вместе с исходным раствором до момента сбора. ИК-спектр демонстрировал два пика при 1587 и 1460 см, которые относились к ν COO и ν COO соответственно. Структуру соединения  (фиг.1B) с формулой [Zr(OH)(HO)(Gly)(Gly)]·(SO )·14HO определяли рентгеноструктурным анализом. Кристаллические данные соединения 1: [Zr(OH)(HO)(Gly)(Gly)]·(SO)·14HO. =2252,62, моноклинный, пространственная группа =24,979(4), =11,4356(17), =13,725(2) Å, =115,902(2)°, =3526,7(9) Å, =2, ρ=2,121 гсм, (Mo)=1,173 мм, измерено 13734 отражений, 3645 характеристических (=0,040, 2=26°), 3101 c >2σ(), 290 переменных, 17 ограничений, =1,172, =0,070, =0,171. Дифракционные данные были получены на дифрактометре Bruker SMART CCD с излучением Mo (=0,71073 Å) при 203(2) K. Структура была определена прямым способом при помощи программы SIR97 и уточнена при помощи полноматричного метода наименьших квадратов по отношению к  с использованием программного комплекса SHELXTL. Поправку на поглощение проводили эмпирически с использованием программы SADABS. Атомы водорода не добавляли. CCDC-659843 содержит дополнительные кристаллографические данные этой статьи. Данные можно получить от Cambridge Crystallographic Data Centre через www.ccdc.cam.ac. uk/data_request/cif. (учитывая искажение, авторы также скорректировали неискаженную модель в дополнительном материале). Эта структура иллюстрирует шестиядерную циркониевую сердцевину [Zr(OH)] с D-симметрией. Кластер представляет собой слегка приплюснутый октаэдр. Атомы циркония образуют углы октаэдра. Девять поверхностей октаэдра покрыты -OH группами. Дополнительно к этим группам к каждому углу октаэдра присоединены четыре лиганда. Эти четыре лиганда на апикальных углах представляют собой атомы кислорода карбоновых групп Gly, тогда как на экваториальных углах находятся только две из карбоновых групп. Оставшиеся две от HO с расстояниями Zr-O 2,203-2,211 Å. Девять вертикальных ребер приплюснутого октаэдра построены при помощи лигандов глицина, тогда как четыре экваториальных ребра не образуют мостиков. В кластере Zr; расстояния Zr-Zr в 3,524-3,528 Å на апикальных ребрах немного короче, чем расстояния Zr-Zr контактов в 3,549-3,554 Å в экваториальной плоскости. Восемь -OH-групп обладают сходной координационной геометрией по сравнению с координационной геометрией других -OH-групп, описанных в литературе. Длины химических связей Zr(IV)-OH в диапазоне 2,146-2,194 Å короче, чем длины химических связей Zr(IV) с атомами кислорода карбоновых групп в мостиках (2,222-2,269 Å). Средние углы связей -OHкоординации (109,16°) близки к тетраэдрическому углу в 109°, но меньше, чем таковые для -O (>113°).
syn-syn
2
3
2
2
6
2
3
2
2
+
-
+
Четыре экваториальных Zr(IV)-угла соединены с апикальными Zr(IV)-углами восьми групп карбоновой кислоты различных молекул глицина образом. Четыре Zr-центрованных многогранника в экваториальной плоскости соединены друг с другом путем совместного использования одного ребра, и они соединены с апикальным Zr путем совместного использования четырех ребер. Как хорошо известно, глицин может существовать либо в нейтральной (-OOC-CH-NH ), либо в анионной форме (-OOC-CH-NH). И нейтральная, и анионная формы аминокислоты могут сосуществовать в одной структуре с соблюдением требования баланса общего заряда. Две молекулы глицина на левой стороне на верхней половине Zr-октаэдра определены как нейтральные, тогда как две на другой стороне определены как анионные. На нижней половине октаэдра распределение перевернуто (фиг.1B). Эти распределения основаны на расстояниях C-C и C-N, описанных для нейтрального и анионного глицина. Расстояние C-C является немного более коротким, а расстояние C-N немного большим в анионной форме глицина. Исследование структуры показало, что длины связей C-C и C-N четырех глицинов составляют 1,520 и 1,479 Å, соответствующие -OOC-CH-NH , тогда как длины связей оставшихся четырех глицинов составляют 1,520 и 1,470 Å, соответствующие -OOC-CH-NH соответственно. Размер шестиядерного кластера составляет приблизительно 13,4 Å. В элементарной ячейке шесть сульфатных ионов в качестве противоионов для баланса заряда и четырнадцать молекул воды, участвующих в ряде водородных связей в структуре.
6
8
6
6
12
6
6
8
6
12
1g
1g
4h
6
Распределение заряда также согласуется с расчетами авторов электронной структуры. Хорошо известно, что в MX (M-октаэдр со всеми поверхностями, соединенными X-лигандами) или MX (M-октаэдр со всеми ребрами, соединенными X-лигандами) типах кластера существует 11 (для MX) или 8 (для MX) M-M связывающих и M-X несвязывающих молекулярных орбиталей. Эти орбитали могут накапливать дополнительные электроны решетки. В случае рассматриваемого соединения только одна низкорасположенная орбиталь a симметрии является M-M-связывающей. Другие являются более высокими по энергии благодаря дополнительным концевым лигандам (четыре на каждый Zr). Эта орбиталь, однако, обладает Zr-O-антисвязывающей особенностью, где кислород представляет собой октаэдр поверхность-покрывающий лиганд. Диаграмма распределения перекрывания молекулярных орбиталей (MOOP), рассчитанная распространенным способом Hückel, показана на фиг.3. На этой фигуре MOOP, рассчитанные для Zr-Zr и Zr-O (поверхность-покрывающих) связей в экспериментально определенной структуре, помещены на левой и правой половине графика. HOMO псевдо a симметрии в кластере точечной группы D действительно является Zr-Zr связывающим и Zr-O (поверхность-покрывающий) - антисвязывающим. Вычисленный результат показывает, что ядро Zr не должно иметь электрона решетки.
Пример B
Синтез
[Zr
(OH
)
(H
O)
(Gly)
(Gly
)
]·(SO
)·14H
O
(1)
6
8
2
8
4
4
4
2
12
2
-
-
2-
-1
очень интенсивный
очень интенсивный
уширенный
низкий
очень интенсивный
: К смеси гидратированного ZrOC-8HO (0,322 г, 1 ммоль), глицина (1,055 г, 14 ммоль) и 4 мл 15 MΩ-деионизированной воды медленно добавляли серную кислоту (98%) (0,15 мл) до образования прозрачного раствора. Через одну неделю в растворе образовывались и накапливались бесцветные столбообразные кристаллы. ИК-спектр (4000-400 см); 3006 (слабый), 2969 (слабый), 2908 (слабый), 2657 (уширенный), 2446 (уширенный), 2049 (уширенный), 1627 (низкий), 1518 (интенсивный), 1460 (очень интенсивный), 1419 (интенсивный), 1415,9 (), 1341 (), 1140 (), 1079 (), 1029 (интенсивный), 968 (), 92l (интенсивный), 687 (низкий), 649 (интенсивный). EA-анализ (экспериментальные вычисления: рассчитано, %): Zr (24,1; 24,30), C (8,76; 8,53), H (3,97; 3,94), N(4,94; 4,97), S (8,13; 8,54).
Пример 1
2
6
8
Порошок глицина добавляют к соединению циркония (31% раствор гидратированного оксихлорида циркония (ZrOCl)) с концентрированной соляной кислотой с перемешиванием. Конечный раствор должен обладать молярным соотношением (Zr):глицин (Gly):неорганическая кислота (MA) в молярном соотношении 1:10:2. Раствор фильтруют. Раствор помешивают при комнатной температуре (от около 20°C до 30°C) до тех пор, пока раствор не упарится до сухого состояния, оставляя сухое вещество. Сухое вещество очищают перекристаллизацией для получения чистой формы комплекса оксо-ZrGly.
Пример 2
2
6
8
Порошок глицина добавляют к соединению циркония (31% раствор оксихлорида циркония (ZrOCl)), смешанный при помощи перемешивания с концентрированной серной кислотой. Конечный раствор должен иметь молярное соотношение (Zr):глицин (Gly):неорганическая кислота (MA) в молярном соотношении 1:10:2. Раствор фильтруют. Раствор помешивают при комнатной температуре (от около 20°C до 30°C) до тех пор, пока раствор не упарится до сухого состояния, оставляя сухое вещество. Сухое вещество очищают перекристаллизацией для получения чистой формы комплекса оксо-ZrGly.
Пример 3
2
6
8
Порошок глицина добавляют к циркониевому соединению (31% раствор гидратированного оксихлорида циркония (ZrOCl)), смешанный при помощи перемешивания с концентрированной серной кислотой. Конечный раствор должен иметь молярное соотношение (Zr):глицин (Gly):неорганическая кислота (MA) в молярном соотношении 1:10:2. Раствор помешивают при комнатной температуре до тех пор, пока раствор не упарится до сухого состояния, оставляя сухое вещество. Сухое вещество очищают перекристаллизацией для получения чистой формы комплекса оксо-ZrGly.
Аналитические данные для примеров 1-3
Эксклюзионная хроматография («SEC») или гельпроникающая хроматография («GPC»), описанная в патенте США № 6066314, включенном здесь в качестве ссылки, иллюстрирует применение SEC в качестве стандартного способа, используемого для получения информации о распределении алюминиевых и циркониевых полимерных частиц в растворах антиперспирантных солей. При помощи соответствующих хроматографических колонок, по меньшей мере, пять характерных групп полимерных частиц можно детектировать в ZAG-антиперспиранте, фигурирующих в пиках хроматограммы 1, 2, 3, 4 и пике, обозначенном как «5,6». Пик 1 представляет собой большие Zr-частицы (более чем 120-125 Å). Пики 2 и 3 представляют собой большие алюминиевые частицы. Пик 4 представляет собой меньшие алюминиевые частицы (алюминиевые олигомеры), и он коррелировал с увеличенной эффективностью для обеих солей ACH и ZAG. Пик 5,6 представляет собой наименьшие алюминиевые частицы. Относительное время удерживания («Kd») для каждого из этих пиков варьируется в зависимости от экспериментальных условий.
В иллюстративном варианте осуществления раствор оксогексамерной циркониевой соли октаглицина, как описано выше, полученной способом из примера 1, анализировали при помощи GPC. Фиг.3 показывает GPC-хроматограмму раствора примера 1. Она демонстрирует отсутствие пика элюции (вымывание) из-за небольшого размера частиц оксогексамерного циркониево-октаглицинового комплекса в общепринятом SEC-профиле, но его можно обнаружить при помощи колонки HPLC или соответствующей SEC-колонки. Как следует из данных SEC для соли «ZG», настоящая соль демонстрирует отсутствие больших и неэффективных циркониевых частиц.
Пример 4
6
8
TM
TM
Комплекс оксо-ZrGly (ZG) смешивают с REACH 301 хлоргидратом алюминия (ACH 301) для сравнения его с используемыми в настоящее время частицами REACH AZP 908 ZAG от Reheis. Добавление неактивного ACH 301 с ZG сравнивают с AZP 908, который также содержит те же ACH-частицы. Фиг.4 иллюстрирует преимущество ACH 301+ZG по сравнению со стандартным AZP 908. Эти результаты показывают, что после смешивания ZG с ACH 301 никакой пик не детектируется, что является более благоприятным, чем при использовании AZP 908, который образует 3,28%-й пик 1. Это демонстрирует, что большие Zr-частицы не образуются, что непосредственно относится к доказательству эффективности и увеличенной AP-стабильности. ZG и ACH 301 смешивают в водном растворе при комнатной температуре с использованием 0,083 г ACH 301, 0,079 г ZG и 0,84 г воды. Приведенная ниже таблица демонстрирует значения пиков для образцов на фиг.4.
Образец
Линия
Пик 1
Пик 2
Пик 3
Пик 4
Пик 5
АСН 301+ZG
(b)
0,00%
6,76%
61,37%
8,69%
23,18%
AZP 908
(а)
3,28%
4,62%
64,72%
6,92%
20,46%
Пример 5
TM
Первоначально, при анализе ACH 301+ZG пик 1 отсутствовал, но соотношение пик 4/пик 3 не было таким высоким, как требовалось. Более высокое соотношение пик 4/пик 3 является более преимущественным для получения эффективного AP-продукта. После выдерживания образца в течение 5 часов его вновь анализировали с использованием SEC. После выдерживания в течение 5 часов пики 4 и 5 были увеличены. Фиг.5 иллюстрирует преимущество выдерживания ACH 301+ZG в течение 5 часов. После выдерживания ACH 301+ZG обладал сопоставимым соотношением пик 4/пик 3 наряду с меньшим пиком 5, что видно на фиг.6. Эти результаты показывают, что пик 1 можно обнаружить после смешивания гексамера ZG с ACH 301. Это демонстрирует, что образуются большие частицы Zr, что непосредственно указывает на увеличение эффективности и усиление стабильности AP. Кроме того, выдерживание ACH 301+ZG в течение 5 часов дает более эффективный AP. Использование ACH 301+ZG является более предпочтительным, чем использование Z576 и ZIRKONAL AP4G ZAG от BK Giulini, поскольку не образуются большие частицы. Кроме того, при использовании ACH 301+ZG образуется сопоставимое соотношение пик 4/пик 3 и уменьшенный пик 5. Приведенные ниже таблицы показывают значения пика для образцов на фиг.5 и 6 соответственно.
Образец
Линия
Пик 1
Пик 2
Пик 3
Пик 4
Пик 5
Выдерживание в течение 5 часов
(b)
0,00%
0,00%
43,98%
39,28%
16,74%
Без выдерживания
(а)
0,00%
0,00%
58,36%
33,63%
8,02%
Образец
Линия
Пик 1
Пик 2
Пик 3
Пик 4
Пик 5
АСН 301+ZG
(b)
0,00%
0,00%
43,98%
39,28%
16,74%
AP4G
(а)
0,00%
6,49%
30,20%
34,83%
28,48%
Z576
(c)
0,00%
2,18%
33,95%
40,44%
23,43%
Пример 6
TM
6
8
Были протестированы различные ACH для выявления того, были ли какие-либо различия по сравнению с ACH 301. В этом примере REACH 103 (ACH 103) от Reheis (примечание: ACH 103 является продуктом, отличным от ACH 301). Добавление небольшого кластера оксо-ZrGly (ZG) и ACH 103 сравнивали с частицами Z576. Фиг.7 демонстрирует, что ACH 103+ZG частицы является более предпочтительной, чем Z576. ACH 103+ZG на фиг.7 демонстрирует отсутствие пика 2, а также сопоставимое соотношение пик 4/пик 3. ACH 103+ZG также имеет 7,20% уменьшение в пике 5. Все эти результаты показывают, что ACH 103+ZG представляет собой более эффективный AP продукт, чем Z576. Эти результаты выявляют, что можно детектировать отсутствие пика 1 после смешивания гексамера ZG с ACH 103. (Малый пик 1 (0,55%) приходит от первоначального образца ACH 103.) Это демонстрирует, что большие частицы Zr не образуются, что непосредственно относится к усиленной эффективности и увеличенной AP-стабильности. ZG и ACH 103 смешивают в водном растворе с использованием 0,0805 г ACH 103, 0,074 г ZG и 0,8476 г воды. Приведенная ниже таблица демонстрирует значения пиков для образцов на фиг.7.
Линия
Линия
Пик 1
Пик 2
Пик 3
Пик 4
Пик 5
АСН 301+ZG
(b)
0,55%
0,00%
35,38%
47,84%
16,23%
Z576
(а)
0,00%
2,18%
33,95%
40,44%
23,43%
Вышеприведенные примеры показывают, что добавление ZG к любому образцу хлоргидрата алюминия дает те же результаты с более эффективным и стабильным антиперспирантным продуктом. Имеет место устранение пиков 1 и 2 и уменьшение пика 5.