СОЛНЦЕЗАЩИТНЫЕ КОМПОЗИЦИИ, СОДЕРЖАЩИЕ ПОГЛОЩАЮЩИЙ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ПОЛИМЕР
SUNSCREEN COMPOSITIONS CONTAINING ULTRAVIOLET RADIATION-ABSORBING POLYMER

Настоящая заявка испрашивает преимущество предварительной заявки США №61/665,464 от 28 июня 2012 года, полное содержание которой включено в настоящую заявку путем ссылки для любых целей.
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к солнцезащитным композициям для местного применения, содержащим УФ-поглощающие простые полиэфиры.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Длительное воздействие ультрафиолетового (УФ) излучения, например солнечных лучей, может привести к образованию световых дерматозов и эритем, а также увеличивает риск развития рака кожи, такого как меланома, и ускоряет старение кожи, например приводит к потере эластичности кожи и образованию морщин.
В продаже имеются многочисленные солнцезащитные композиции с различной способностью защищать тело от ультрафиолетовых лучей. Вместе с тем по-прежнему существует множество проблем, для решения которых необходимы солнцезащитные композиции, обеспечивающие надежную защиту от УФ-излучения.
Проблемы, связанные с созданием солнцезащитных средств, обладающих различными свойствами, например мягкостью и т.д., дополнительно возрастают в случае наложения дополнительных ограничений на солнцезащитную композицию. Настоящее изобретение представляет мягкие, обладающие высокими эстетическими характеристиками композиции, включающие полимерное солнцезащитное соединение.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно одному аспекту, композиции настоящего изобретения включают дисперсную масляную фазу, которая включает солнцезащитный агент, содержащий полимерную композицию, которая включает линейный поглощающий ультрафиолетовое излучение простой полиэфир, содержащий химически связанный УФ-хромофор. Дисперсная масляная фаза гомогенно распределена в непрерывной водной фазе. Композиция дополнительно содержит компонент эмульгатора для эмульсий типа «масло в воде», содержащий анионный эмульгатор для эмульсий типа «масло в воде» в количестве от приблизительно 0,5 процента до приблизительно 3 процентов по весу указанной композиции.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Если не указано иное, все технические и научные термины, применяемые в настоящем документе, имеют общепринятое значение, понятное любому специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение. В настоящем документе все углеводородные группы (например, алкильные, алкенильные), если не указано иное, могут быть неразветвленными или разветвленными группами цепей. В настоящем документе, если не указано иное, термин «молекулярная масса» относится к средневесовой молекулярной массе (ММ).
Если не указано иное, все концентрации относятся к концентрациям по массе композиции. Кроме того, если специально не указано иное, термин «по существу не содержит», применяемый в отношении того или иного класса ингредиентов, означает, что конкретный(-е) ингредиент(-ы) присутствует(-ют) в меньшей концентрации, чем это необходимо для эффективности такого конкретного ингредиента для обеспечения того или иного благоприятного воздействия или свойства, для которого его в противном случае применяли бы, например, приблизительно 1% или менее или приблизительно 0,5% или менее.
-1
-1
В настоящем документе термин «УФ-поглощающий» относится к материалу или соединению, например полимерному или неполимерному солнцезащитному агенту или химическому фрагменту, которые поглощают излучение в определенной части ультрафиолетового спектра (290–400 нм), например к имеющим коэффициент экстинкции по меньшей мере приблизительно 1000 моль см, по меньшей мере на одной длине волны в пределах определенного выше ультрафиолетового спектра. Значения солнцезащитного фактора (SPF), раскрываемые и приведенные ниже в формуле изобретения, определяют с помощью способа in vitro, который описан ниже в настоящем документе.
УФ-ПОГЛОЩАЮЩИЙ ПРОСТОЙ ПОЛИЭФИР
Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к соединениям, содержащим простой полиэфир, поглощающий ультрафиолетовое излучение (т. е. «УФ-поглощающий полиэфир»). Под УФ-поглощающим простым полиэфиром понимается простой полиэфир, который поглощает излучение в некоторой части ультрафиолетового спектра (длина волны от 290 до 400 нм). УФ-поглощающий простой полиэфир имеет средневесовую молекулярную массу (ММ), которая может подходить для снижения или профилактики впитывания хромофора через кожу. Согласно одному вариантом осуществления, подходящей молекулярной массой для УФ-поглощающего простого полиэфира является MМ больше чем 500. В одном варианте осуществления MМ находится в диапазоне от приблизительно 500 до приблизительно 50000. В другом варианте осуществления MМ находится в диапазоне от приблизительно 1000 до приблизительно 20000, например от приблизительно 1000 до приблизительно 10000.
В настоящем документе описана композиция, включающая УФ-поглощающий простой полиэфир. Как понятно специалисту в данной области, термин «простой полиэфир» означает, что УФ-поглощающий полимер включает множество эфирных функциональных групп, связанных между собой ковалентными связями. Термин «основная цепь» для УФ-поглощающего простого полиэфира относится к самой длинной непрерывной последовательности эфирных функциональных групп, связанных между собой ковалентными связями. Другие меньшие группы ковалентно связанных атомов считаются боковыми группами, которые ответвляются от основной цепи.
3
5
1,4
1,3
1,2
1,3
Согласно некоторым вариантам осуществления, УФ-поглощающий простой полиэфир включает глицерильные повторяющиеся звенья и, соответственно, может быть охарактеризован как полиглицерин. Под «глицерильными повторяющимися звеньями» (также называемыми в настоящем документе «остаточными глицерильными звеньями») понимаются звенья глицерина без нуклеофильных групп, таких как гидроксильные группы. Остаточные глицерильные звенья включают эфирные функциональные группы и по существу могут быть представлены как CHO для линейных и дендритных остатков (Rokicki et al. Green Chemistry., 2005 г., 7, 52). Подходящие остаточные глицерильные звенья включают дегидратированные формы (т. е. те, в которых удален один моль воды) следующих глицерильных звеньев: линейные-1,4 (L) глицерильные звенья; линейные-1,3 (L) глицерильные повторяющиеся звенья; дендритные (D) глицерильные звенья; концевые-1,2 (T) звенья; и концевые-1,3 (T) звенья. Примеры остаточных глицерильных звеньев и концевых звеньев показаны ниже (справа от стрелок). Соответствующие глицерильные звенья до дегидратации (слева от стрелок; включают гидроксильные группы) также представлены:
1,4
линейные-1,4 (L) глицерильные повторяющиеся звенья
1,3
линейные-1,3 (L) глицерильные повторяющиеся звенья
1,2
концевые-1,2 (T) звенья
1,3
и концевые-1,3 (T) звенья
Композиция включает линейный УФ-поглощающий простой полиэфир, который содержит химически связанный хромофор, поглощающий ультрафиолетовое излучение («УФ-хромофор»). Под термином «линейный» понимается, что УФ-поглощающий простой полиэфир имеет основную цепь, которая не имеет ответвлений.
Согласно некоторым вариантам осуществления, линейный УФ-поглощающий простой полиэфир включает любое или оба из повторяющихся звеньев, показанных в ФОРМУЛЕ IA и ФОРМУЛЕ IIB ниже:
ФОРМУЛА IA. ПОВТОРЯЮЩЕЕСЯ ЗВЕНО ЛИНЕЙНОГО УФ-ПОГЛОЩАЮЩЕГО ПРОСТОГО ПОЛИЭФИРА
ФОРМУЛА IIB. ПОВТОРЯЮЩЕЕСЯ ЗВЕНО ЛИНЕЙНОГО УФ-ПОГЛОЩАЮЩЕГО ПРОСТОГО ПОЛИЭФИРА
В ФОРМУЛАХ IA и IIB Y представляет собой УФ-хромофор, как описано ниже. Типичный пример линейного УФ-поглощающего простого полиэфира, содержащего химически связанный УФ-хромофор, показан в ФОРМУЛЕ IIIC:
ФОРМУЛА IIIC. ЛИНЕЙНЫЙ УФ-ПОГЛОЩАЮЩИЙ ПРОСТОЙ ПОЛИЭФИР
В структуре, показанной в ФОРМУЛЕ IIIC, X - это либо концевая функциональная группа, либо часть основной цепи полимера; R - боковая группа, присоединенная к основной цепи полимера, а Х - концевая группа.
X и R могут быть одинаковыми или могут различаться. X и R можно независимо выбирать, например, из водорода, линейных алкильных, алкенильных или алкинильных углеводородных цепей, линейных силоксанов и т.п. В одном варианте осуществления группа X представляет собой октадекан. Y представляет собой УФ-хромофор, а группы, представленные Y, описаны ниже. Соотношение повторяющихся звеньев простого эфира, несущих заместитель Y, составляет действительное число, выраженное уравнением 1:
Уравнение 1,
2
где m и n представляют собой действительные числа от 0 до 1, а сумма n и m равна 1. В одном варианте осуществления число m=1, а n=0 (УФ-поглощающий простой полиэфир является гомополимером и включает повторяющееся звено из ФОРМУЛЫ IA). В другом варианте осуществления число m<1 (полимер является сополимером), включает боковые группы R и Y. Для сополимеров, содержащих обе боковые группы R и Y, распределение боковых групп R и Y вдоль цепи полимера можно модифицировать для получения оптимальных свойств полимера. В одном варианте осуществления УФ-поглощающий простой полиэфир является статистическим сополимером, в котором группы R и Y статистически распределены вдоль цепи полимера. В другом варианте осуществления УФ-поглощающий простой полиэфир является блочным сополимером, состоящим из перемежающихся сегментов основной цепи полимера с увеличенными долями групп R или Y. В другом варианте осуществления распределение боковых групп R и Y вдоль основной цепи полимера соответствует некоему промежуточному состоянию между граничными условиями, описывающими блочные и статистические сополимеры. В ФОРМУЛЕ IIIC целые числа o и p представляют собой число групп CH в повторяющихся звеньях, несущих группы Y и R.
Включение различных боковых R-групп может достигаться посредством применения других сомономеров во время реакции полимеризации. Размер, химический состав, массовую долю этих сомономеров, а также их расположение в основной цепи можно изменять для изменения физических и химических свойств конечного УФ-поглощающего простого полиэфира. Примеры сомономеров, которые могут быть включены в состав УФ-поглощающего простого полиэфира, включают, без ограничений, этиленоксид, пропиленоксид и глицидиловые эфиры, такие как н-бутилглицидиловый эфир, 2-этилгексилглицидиловый эфир.
Специалисту в данной области понятно, что простые полиэфиры типа, показанного в ФОРМУЛАХ IA, IIB и IIIC, могут быть получены различными синтетическими путями. Среди них полимеризация с раскрытием кольца циклических эфирных мономеров и необязательных сомономеров. Размер кольца в циклических эфирных мономерах определяет значения o или p, а также результирующую структуру основной цепи УФ-поглощающего простого полиэфира. Для мономеров и сомономеров, которые являются эпоксидами (трехчленные циклы, содержащие два атома углерода и один атом кислорода), значение o или p в результирующем УФ-поглощающем простом полиэфире равно 1. Повторяющееся звено, получаемое с помощью эпоксидного сомономера, показано в структуре A ФОРМУЛЫ IV. Для (со-) мономеров, которые являются оксетанами (четырехчленные кольца, содержащие три атома углерода и один атом кислорода), значение o или p в результирующем УФ-поглощающем простом полиэфире равно 2. Повторяющееся звено, получаемое с помощью оксетанового сомономера, показано в структуре B ФОРМУЛЫ IV. Для модификации свойств УФ-поглощающего простого полиэфира можно выбрать длину алкильной цепи внутри каждого типа мономера. В одном варианте осуществления и o, и p равны 1. Примером такого случая является случай, когда повторяющиеся звенья, несущие группы Y и R, оба получены из мономеров эпоксидов (o=p=1) или когда оба получены из оксетановых мономеров (o=p=2). В другом варианте осуществления o и p не равны. Примером такого случая является случай, когда повторяющиеся звенья, несущие УФ-хромофор Y, основаны на эпоксидном мономере (o = 1), а повторяющиеся звенья, несущие группу R, основаны на оксетановом мономере (p=2).
ФОРМУЛА IV. НЕОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ ПОВТОРЯЮЩИЕСЯ ЗВЕНЬЯ
-1
-1
-1
-1
-1
-1
Подходящие УФ-хромофоры, которые можно химически включить в УФ-поглощающие простые полиэфиры настоящего изобретения, включают УФ-поглощающие триазолы (фрагмент, содержащий пятичленный гетероцикл с двумя атомами углерода и тремя атомами азота), такие как бензотриазолы. В другом варианте осуществления структура, представленная группой Y, содержит или имеет боковой УФ-поглощающий триазин (шестичленный гетероцикл, содержащий три атома азота и три атома углерода). Подходящие УФ-хромофоры включают те, которые обладают способностью поглощать излучение в диапазоне УФ-А. Другими подходящими УФ-хромофорами являются те, которые обладают способностью поглощать излучение в диапазоне УФ-B. В одном варианте осуществления УФ-хромофор поглощает излучение как в диапазоне УФ-А, так и в диапазоне УФ-B. В одном варианте осуществления, в котором УФ-поглощающий простой полиэфир формуется в виде пленки, возможно генерировать молярный коэффициент поглощения, равный по меньшей мере для одной длины волны в данном диапазоне длин волн по меньшей мере приблизительно 1000 моль см, предпочтительно по меньшей мере около 2000 моль см, и еще предпочтительнее около 4000 моль см. В одном варианте осуществления молярный коэффициент поглощения для по меньшей мере 40% длин волн в данной части спектра составляет по меньшей мере около
-1
-1
1000 моль см. Примеры УФ-хромофоров, поглощающих в диапазоне УФ-А, включают триазолы, такие как бензотриазолы, такие как гидроксифенилбензотриазолы; камфоры, такие как бензилиденкамфора и ее производные (такие как терефталидендикамфорсульфоновая кислота); дибензоилметаны и их производные.
В одном варианте осуществления УФ-хромофор является бензотриазолом, обеспечивающим как фотостабильность, так и сильное поглощение в диапазоне УФ-А; его структура представлена в ФОРМУЛЕ V:
ФОРМУЛА V. УФ-ПОГЛОЩАЮЩИЙ ХРОМОФОР БЕНЗОТРИАЗОЛА
14
1
20
15
1
20
21
1
20
15
21
7–9
где каждый R независимо выбирают из группы, состоящей из водорода, групп C–C алкила, алкокси, ацила, алкилокси, алкиламино и галогена; R независимо выбирают из группы, состоящей из водорода, групп C–C алкила, алкокси, ацила, алкилокси и алкиламино, R выбирают из групп C–C алкила, алкокси, ацила, алкилокси и алкиламино. Каждая из групп R или R может включать функциональные группы, которые позволяют присоединяться к полимеру. Соединения, напоминающие структуру из ФОРМУЛЫ V, описаны в патенте США №5869030, и включают, без ограничений, метилен-бис-бензотриазолилтетраметилбутилфенол (композицию, которая продается под торговой маркой TINSORB M производства корпорации BASF, г. Виандот, штат Мичиган). В одном варианте осуществления УФ-поглощающий триазол получен из продукта переэтерификации 3-(3-(2H-бензо[d][1,2,3]триазол-2-ил)-5-(трет-бутил)-4-гидроксифенил)пропановой кислоты с полиэтиленгликолем 300, который продается под торговой маркой TINUVIN 213, также производимой корпорацией BASF. В другом варианте осуществления УФ-поглощающий триазол является 3-(2H-бензотриазол-2-ил)-5-(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-, C-разветвленными и линейными алкиловыми эфирами гидрокоричной кислоты, которые продаются под торговой маркой TINUVIN 99, также производимой корпорацией BASF. В другом варианте осуществления УФ-поглощающая группа содержит фрагмент триазина. Примером триазина является 6-октил-2-(4-(4,6-ди([1,1’-бифенил]-4-ил)-1,3,5-триазин-2-ил)-3-гидроксифенокси) эфир пропановой кислоты (соединение, которое продается под торговой маркой TINUVIN 479 производства корпорации BASF, г. Виандот, штат Мичиган).
В другом варианте осуществления УФ-хромофор является УФ-B-поглощающим фрагментом. Под УФ-B-поглощающим хромофором понимается, что УФ-хромофор способен поглощать УФ в части УФ-B (от 290 до 320 нм) ультрафиолетового спектра. В одном варианте осуществления критерий определения УФ-B-поглощающего хромофора аналогичен критерию, описанному выше для УФ-А-поглощающего хромофора, за исключением того, что диапазон длин волн составляет от 290 до 320 нм. Примеры подходящих УФ-B-поглощающих хромофоров включают 4-аминобензойную кислоту и ее алкановые эфиры; орто-аминобензойную кислоту и ее алкановые эфиры; салициловую кислоту и ее алкановые эфиры; гидроксикоричную кислоту и ее алкановые эфиры; дигидрокси-, дикарбокси- и гидроксикарбоксибензофеноны, а также их алкановый эфир или галоидангидридные производные; дигидрокси-, дикарбокси- и гидроксикарбоксихалконы, а также их алкановый эфир или галоидангидридные производные; дигидрокси-, дикарбокси- и гидроксикарбоксикумарины, а также их алкановый эфир или галоидангидридные производные; бензальмалонат (бензилиденмалонат); производные бензимидазола (такие как фенилбензилимазолсульфоновая кислота, раствор БСА в ФСБ), производные бензоксазола и другие подходяще функционализированные виды, способные к сополимеризации внутри цепи полимера. В другом варианте осуществления УФ-поглощающий простой полиэфир включает более чем один УФ-хромофор или более чем один химический класс УФ-хромофоров.
УФ-поглощающие простые полиэфиры, подходящие для настоящего изобретения, могут быть синтезированы, согласно некоторым вариантам осуществления, в ходе полимеризации с раскрытием кольца подходящего циклического эфирного мономера с образованием простого полиэфира, с последующим ковалентным присоединением УФ-хромофоров к боковым функциональным группам («постполимеризационное присоединение»). Согласно другим определенным вариантам осуществления, УФ-поглощающие простые полиэфиры могут быть синтезированы в ходе полимеризации циклического эфирного мономера, в которой мономер сам по себе включает ковалентно присоединенный УФ-хромофор (т. е. «прямая полимеризация»).
2
Кроме того, специалист в данной области обнаружит, что УФ-поглощающие простые полиэфиры, которые являются подходящими в композициях для местного применения, являющихся предметом настоящего изобретения, получают посредством полимерного синтеза. Синтез УФ-поглощающего простого полиэфира по существу приводит к продукту взаимодействия, ниже в настоящем документе называемому «полимерной композицией», которая представляет собой смесь УФ-поглощающих простых полиэфиров с различными молекулярными массами. Полимерная композиция может дополнительно включать (кроме УФ-поглощающего простого полиэфира) небольшое количество неполимеризованного материала, который может быть удален из смеси с помощью известных в данной области способов. Согласно некоторым вариантам осуществления, неполимеризованный материал (например, частично прореагировавшие и непрореагировавшие мономеры или другие реагенты) может быть частично или полностью удален перед включением в композиции для местного применения, являющиеся предметом настоящего изобретения, с помощью, например, экстракции растворителем или очистки в сверхкритическом CO.
Согласно некоторым вариантам осуществления, полимерная композиция для введения в состав композиций для местного применения, являющихся предметом настоящего изобретения, содержит приблизительно 50% или более линейного УФ-поглощающего простого полиэфира, который содержит химически связанный с ним УФ-хромофор. Согласно некоторым другим вариантам осуществления, полимерная композиция содержит приблизительно 75% или более линейного УФ-поглощающего простого полиэфира, который содержит химически связанный с ним УФ-хромофор. Согласно некоторым другим вариантам осуществления, полимерная композиция содержит приблизительно 90% или более линейного УФ-поглощающего простого полиэфира, например приблизительно 95% или более. Согласно некоторым другим вариантам осуществления, в дополнение к линейному УФ-поглощающему простому полиэфиру полимерная композиция содержит разветвленный УФ-поглощающий простой полиэфир, который не является гиперразветвленным. В другом варианте осуществления полимерная композиция по существу не содержит гиперразветвленных УФ-поглощающих простых полиэфиров (например, включает менее чем приблизительно 1% вес. гиперразветвленного УФ-поглощающего простого полиэфира, например менее чем приблизительно 0,1% вес.), например, совершенно не содержит гиперразветвленных УФ-поглощающих простых полиэфиров.
N
N
Согласно определенным вариантам осуществления, полимерная композиция имеет низкую полидисперсность. Например, коэффициент полидисперсности полимерной композиции может составлять приблизительно 1,5 или менее, например, приблизительно 1,2 или менее. Коэффициент полидисперсности определяется как MМ/M (т. е. отношение средневесовой молекулярной массы, MМ, к среднечисленной молекулярной массе, M). Согласно некоторым другим вариантам осуществления, полимерная композиция включает 50% вес. или более конкретной молекулы УФ-поглощающего простого полиэфира.
2
Полидисперсность полимерной композиции может удерживаться на низком уровне с помощью, например, особых методов синтеза, таких как полимеризация с раскрытием кольца циклического эфирного мономера и снятие защитных групп (описано ниже). Альтернативно, или в дополнение, полимерную композицию можно обработать с помощью известных в данной области способов, таких как экстракция в сверхкритическом CO, для очистки полимерной композиции (например, до или после присоединения УФ-хромофора).
Синтез линейного УФ-поглощающего простого полиэфира путем постполимеризационного присоединения УФ-хромофора может включать стадию полимеризации с раскрытием кольца циклического эфирного мономера с образованием простого полиэфира, имеющего защитные группы; стадию снятия защитных групп для удаления по меньшей мере нескольких защитных групп простого полиэфира; и стадию присоединения УФ-хромофора к незащищенному УФ-поглощающему простому полиэфиру для образования УФ-поглощающего простого полиэфира, содержащего химически связанный УФ-хромофор.
0
0
d
d
f
Пример формирования линейного УФ-поглощающего простого полиэфира путем постполимеризационного присоединения схематически показан в ФОРМУЛЕ VI. Катализатор I применяется для возбуждения реакции полимеризации циклического эфирного мономера M, образующей полимер P, в котором боковые функциональные гидроксигруппы защищены защитной группой (P). Полимер P подвергается воздействию условий, которые удаляют защитную группу P, позволяя получить незащищенный полимер P. И в завершение, УФ-хромофор Y присоединяется к боковым гидроксильным группам полимера P, позволяя получить требуемый конечный полимер, P.
ФОРМУЛА VI. СИНТЕЗ УФ-ПОГЛОЩАЮЩЕГО ХРОМОФОРА ПУТЕМ ПОСТПОЛИМЕРИЗАЦИОННОЙ ФУНКЦИОНАЛИЗАЦИИ
0
Полимеризация с раскрытием кольца циклических простых эфиров, таких как мономер M в ФОРМУЛЕ VI, может достигаться с помощью различных способов, включая анионную и катионную полимеризацию с раскрытием кольца. В одном варианте осуществления полимеризация выполняется методом анионной полимеризации с раскрытием кольца. Мономер M в ФОРМУЛЕ VI представляет собой форму глицида, в котором основная гидроксигруппа закрыта защитной группой Р. Полимеризация незащищенного глицида приводит к формированию высокоразветвленных полимеров (US7988953B2, Tokar, R. et. al. Macromolecules 1994 г., 27, 320–322: Sunder, A. et. al. Macromolecules 1999 г.: 4240–4246. Rokicki, G. et. al. Green Chemistry 2005 г., 7, 529). Напротив, анионная полимеризация производных глицида, где основная гидроксильная группа защищена, может образовывать линейные простые полиэфиры, как показано в структуре P в ФОРМУЛЕ VI (Taton, D. et. al. Macromolecular Chemistry and Physics 1994 г., 195, 139–148: Erberich, M. et. al. Macromolecules 2007 г., 40, 3070–3079: Haouet, A. et. al. European Polymer Journal 1983 г., 19, 1089–1098: Obermeier, B. et. al. Bioconjugate Chemistry 2011 г., 22, 436–444: Lee, B. F. et. al. Journal of polymer science. Part A, Polymer chemistry 2011 г., 49, 4498–4504). Защищенный циклический эфирный мономер не ограничивается производными эпоксидов и включает функционализированные циклические простые эфиры, содержащие от 3 до 6 сопряженных атомов; в другом варианте осуществления мономер M является производным оксетана, содержащим защищенную основную гидроксильную группу.
Под термином «защищенный» понимается, что функциональная группа в составе многофункциональной молекулы была избирательно дериватизирована с молекулой, которая предотвращает ковалентную модификацию функциональной группы. Молекулы, которые применяются в качестве защитных групп, обычно присоединяются к необходимым функциональным группам, обладающим свойством вырабатывать отличный выход продукта реакций, и могут быть избирательно удалены, как того требует хороший показатель выхода продукта реакций, высвобождая изначальную функциональную группу. Гидроксильные защитные группы включают, без ограничений, простые эфиры, такие как метил, метоксилметил (MOM), метилтиометил (MTM), трет-бутилтиометил, (фенилдиметилсилил)метоксиметил (SMOM), бензилоксиметил (BOM), п-метоксибензилоксиметил (PMBM), (4-метоксифенокси)метил (п-AOM), трет-бутоксиметил, 4-пентенилоксиметил (POM), силоксиметил, 2-метоксиэтоксиметил (MEM), 2,2,2-трихлорэтоксиметил, бис(2-хлорэтокси)метил, 2-(триметилсилил)этоксиметил (SEMOR), тетрагидропиранил (THP), аллил, 3-бромотетрагидропиранил, тетрагидротиопиранил, 1-метоксициклогексил, бензилокси-2-фторэтил, 2,2,2-трихлорэтил, 2-триметилсилилэтил, 2-(фенилселенил)этил, трет-бутил, аллил, п-хлорфенил, п-метоксифенил, 2,4-динитрофенил, бензил, п-метоксибензил, 3,4-диметоксибензил, o-нитробензил, п-нитробензил, п-галобензил, 2,6-дихлорбензил, триметилсилил (TMS), триэтилсилил (TES), триизопропилсилил (TIPS), трет-бутилдиметилсилил (TBDMS), трет-бутилдифенилсилил (TBDPS), трибензилсилил, сложные эфиры, такие как эфир муравьиной кислоты, бензилформиат, ацетат, хлорацетат, дихлорацетат, трихлорацетат, трифторацетат, метоксиацетат, трифенилметоксиацетат, феноксиацетат, п-хлорфеноксиацетат, 3-фенилпропионат, 4-оксопентонат (левулинат), 4,4-(этилендитио)пентонат(левулиноилдитиоацетат), пивалят, адамантоат, кротонат, 4-метоксикротонат, бензоат, п-фенилбензоат, 2,4,6-триметилбензоат(мезитоат), а также карбонаты, такие как алкилметилкарбонат, 9-фторэнилметилкарбонат (Fmoc), алкилэтилкарбонат, алкил 2,2,2-трихлорэтилкарбонат (Troc), 2-(триметилсилил)этил карбонат (TMSEC), 2-(фенилсульфонил)этилкарбонат (Psec), 2-(трифенилфосфонио)этилкарбонат (Peoc), алкилизобутилкарбонат. В одном варианте осуществления защитная группа является этоксиэтиловым эфиром; в другом варианте осуществления защитная группа является аллиловым эфиром.
0
d
Удаление защитных групп из защищенного линейного простого полиэфира P для образования незащищенного полимера P достигается с помощью способов, дополняющих выбор защитной группы P; такие способы известны специалистам в данной области. В одном варианте осуществления основная гидроксильная группа циклического эфирного мономера защищена как 1-этоксиэтиловый эфир; разрыв химической связи этой защитной группы для образования незащищенного полимера достигается с помощью условий водной кислой среды, такой как водный раствор уксусной кислоты, водный раствор соляной кислоты или кислая ионообменная смола. В другом варианте осуществления основная гидроксильная группа циклического эфирного мономера защищена как аллиловый эфир; разрыв химической связи этой защитной группы для образования незащищенного полимера достигается изомеризацией аллилового эфира до винилового эфира путем обработки его алкоголятом калия, а затем - водным раствором кислоты, изомеризацией с помощью катализаторов переходных металлов с последующим кислотным гидролизом, или прямым удалением с помощью катализаторов палладия (0) и нуклеофильного поглотителя.
3
30
Анионная полимеризация с раскрытием кольца мономера M, показанная в ФОРМУЛЕ VI, инициируется алкоксидной солью I. Примеры алкоголятов, подходящих для инициации полимеризации с раскрытием кольца циклических эфирных мономеров, включают, без ограничений, калиевые соли линейных углеводородных спиртов C–C, метиловый эфир полиэтиленгликоля и полисилоксаны с карбинольными концевыми группами. В одном варианте осуществления катализатором анионной полимеризации с раскрытием кольца является калиевая соль октадеканола. В другом варианте осуществления настоящего изобретения применяются многофункциональные катализаторы, включающие, без ограничений, полиоксиалкилены, такие как полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль или поли(тетраметиленэфир)гликоль; сложные полиэфиры, такие как поли(этиленадипат), поли(этиленсукцинат); сополимеры, которые обладают функциональностью и оксиалкилена, и сложного эфира в основной цепи, такие как поли[ди(этиленгликоль)адипат]; и спирты с низкой молекулярной массой, такие как 1,4-бутандиол, 1,6-гександиол или неопентилгликоль.
d
В зависимости от имеющихся на простом полиэфире боковых функциональных групп, хромофоры можно ковалентно присоединить к основной цепи полимера с помощью различных способов, известных специалистам в данной области. Следующие способы приведены в описательных целях и не представляют собой исчерпывающий список возможных способов присоединения УФ-хромофора к основной цепи полимера. В случае полимеров со свободными гидроксильными группами (как представлено структурой P в ФОРМУЛЕ VI) к полимеру можно с помощью различных известных специалистам в данной области способов ковалентно присоединить УФ-хромофор, содержащий карбоксилатную группу. Реактивы реакции конденсации можно применять для образования ковалентных связей между УФ-хромофорами с карбоновыми кислотами и гидроксильными группами полимеров, создавая сложноэфирные связи; в одном варианте осуществления реактивом реакции конденсации является гидрохлорид N-(3-диметиламинопропил)-N'-этилкарбодиимида. Карбоновая кислота УФ-хромофора также может быть присоединена к гидроксильным группам полимера сложноэфирными связями, образуемыми с помощью катализа переходных металлов; в одном варианте осуществления катализатором является этилгексаноат олова (II). УФ-хромофор также может быть присоединен к полимеру путем преобразования карбоновой кислоты УФ-хромофора в соответствующий хлорангидрид; хлорангидрид вступает в реакцию с гидроксильными группами функционального полимера, формируя сложноэфирные связи; в одном варианте осуществления такое превращение в хлорангидрид выполняется с помощью тионилхлорида. Карбоновая кислота УФ-хромофора может также быть преобразована в изоцианат путем перегруппировки Курциуса промежуточного азида кислоты; изоцианат хромофора вступает в реакцию с гидроксильными группами функционального полимера, формируя уретановые связи. В другом варианте осуществления карбоновая кислота УФ-хромофора может преобразовываться в сложный эфир и присоединяться к гидроксильной группе основной цепи путем переэтерификации. Это достигается превращением карбоновой кислоты в сложный эфир в присутствии низкокипящего спирта, такого как метанол; переэтерификация происходит за счет реакции сложного эфира хромофора с полимером, содержащим боковые гидроксильные группы в присутствии кислого катализатора, например пара-толуолсульфокислоты.
d
Кроме того, в случае простых полиэфиров со свободными гидроксильными группами к простому полиэфиру с помощью различных известных специалистам в данной области способов может быть ковалентно присоединен УФ-хромофор, содержащий гидроксильную группу. В одном варианте осуществления гидроксильная группа УФ-хромофора может активироваться для нуклеофильного замещения с помощью реактива, такого как метансульфонилхлорид или р-толуолсульфонилхлорид; гидроксильные группы основной цепи тогда становятся способными вытеснить результирующий мезилат или тозилат при основных условиях для образования простой эфирной связи между полимером и УФ-хромофором. В другом варианте осуществления гидроксильная группа УФ-хромофора может быть преобразована в хлорформиат с помощью реактива, такого как фосген, дифосген или трифосген; результирующий хлорформиат УФ-хромофора может реагировать с гидроксильными группами основной цепи полимера, образовывая карбонатную связь между полимером и УФ-хромофором. В случае полимеров со свободными гидроксильными группами (как представлено структурой P ФОРМУЛЫ VI) к полимеру можно с помощью различных известных специалистам в данной области способов ковалентно присоединить УФ-хромофор, содержащий аминовую группу. В одном варианте осуществления гидроксильные группы полимера могут быть преобразованы в соответствующие хлорформиаты с помощью реактива, такого как фосген, дифосген или трифосген; затем функционализированный аминогруппой УФ-хромофор может прореагировать с хлорформиатами полимера, образуя карбаматную связь между УФ-хромофором и простым полиэфиром.
В другом варианте осуществления некоторые из гидроксильных групп линейной основной цепи простого полиэфира сохраняются после присоединения кислотных, хлорангидридных и изоцианатных функциональных УФ-хромофоров. Эти непрореагировавшие гидроксильные группы можно применять для присоединения других однофункциональных боковых групп для улучшения физических и химических свойств полимера. Примеры гидроксильных реакционноспособных функциональных групп включают, без ограничений, хлорангидриды и изоцианаты. Конкретные примеры гидроксильных реакционноспособных функциональных боковых групп включают пальмитоилхлорид и стеарилизоцианат. Другие примеры групп, которые могут ответвляться от полимеров и представлять собой места для ковалентного присоединения УФ-хромофоров, включают, без ограничений, сопряженные алкены, амины и карбоновые кислоты.
В другом варианте осуществления основная цепь простого полиэфира является полиглицерином с боковыми гидроксильными или гидрофобными группами, такими как полиглицериловый эфир, например декаглицерилмоностеарат, доступный в продаже под торговой маркой POLYALDO 10-1-S от компании Lonza, г. Аллендейл, штат Нью-Джерси, или тетрадекаглицерилмоностеарат, доступный в продаже под торговой маркой POLYALDO 14-1-S от компании Lonza, г. Аллендейл, штат Нью-Джерси. Боковые гидроксильные группы могут подвергаться реакции с УФ-хромофором, содержащим дополнительную функциональную группу, как описано выше, для получения УФ-поглощающего простого полиэфира. В данном варианте осуществления полимерная композиция будет, например, продуктом реакции полиглицеринового эфира и УФ-хромофора, имеющего функциональную группу, подходящую для ковалентного присоединения к указанному полиглицериновому эфиру. Подходящие функциональные группы УФ-хромофора, наряду с другими функциональными группами, описанными ранее, включают карбоксилаты и изоцианаты. Результирующая полимерная композиция может включать линейный УФ-поглощающий полиэфир, имеющий повторяющееся звено, показанное в ФОРМУЛЕ IIB. Результирующая полимерная композиция может дополнительно включать некоторое количество нелинейных (например, циклических) компонентов, в зависимости от процентного содержания линейного материала в полиглицерине.
Как описано выше, синтез подходящих полимерных композиций, содержащих УФ-поглощающие простые полиэфиры, также можно выполнить путем полимеризации УФ-хромофоров, ковалентно модифицированных циклическими простыми эфирными группами (прямая полимеризация). Это показано в ФОРМУЛЕ VII, где Y представляет собой УФ-хромофор, а o является характеристикой размера кольца циклического эфирного мономера:
ФОРМУЛА VII. ПРЯМАЯ ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ УФ-ХРОМОФОРА, КОВАЛЕНТНО ПРИСОЕДИНЕННОГО К ЦИКЛИЧЕСКОМУ ПРОСТОМУ ЭФИРУ
Полимерные композиции, описанные в настоящем документе, являются подходящими для применений, в которых требуется поглощение ультрафиолета. Например, полимерная композиция может быть подходящей для комбинирования с подходящим косметически приемлемым носителем для косметических применений или комбинирования полимерной композиции с прочими материалами для снижения степени разложения материалов ультрафиолетом (т. е. смешивания в расплаве материала и полимерной композиции или покрытия материала слоем полимерной композиции). Включение УФ-поглощающих простых полиэфиров в такие композиции настоящего изобретения может обеспечивать повышение SPF (преимущественно поглощение в диапазоне УФ-B), повышение PFA (фактора биологической защиты на основании УФ-A) (преимущественно поглощение в диапазоне УФ-A) или повышение обоих факторов. Косметически приемлемый носитель для местного применения является подходящим для местного нанесения на кожу человека и может включать, например, одну или более несущих сред, таких как вода, этанол, изопропанол, смягчающие средства, увлажняющие средства, и/или один или более ПАВ/эмульгаторов, отдушек, консервантов, водонепроницаемых полимеров и подобных ингредиентов, часто применяемых в составах косметических средств. В связи с этим полимерная композиция может быть заключена в форму спрея, лосьона, геля, карандаша или другие формы с помощью ингредиентов, известных в данной области. Аналогичным образом, согласно некоторым вариантам осуществления, кожу человека можно защитить от ультрафиолетового излучения местным применением композиции, содержащей полимерную композицию, содержащую УФ-поглощающий простой полиэфир.
Согласно некоторым вариантам осуществления, солнцезащитный агент, присутствующий в композициях для местного применения, являющихся предметом настоящего изобретения, может состоять или по существу состоять из УФ-поглощающего простого полиэфира, как описано в настоящем документе. Согласно некоторым другим вариантам осуществления, солнцезащитный агент может включать дополнительные УФ-поглощающие полимеры, отличные от УФ-поглощающих простых полиэфиров, описанных в настоящем документе, и/или не УФ-поглощающие, светорассеивающие частицы. Дополнительные УФ-поглощающие полимеры представляют собой молекулы, которые могут быть представлены как имеющие один или более периодически повторяющихся, например по меньшей мере дважды, структурных блоков для образования молекулы и могут представлять собой УФ-поглощающие простые полиэфиры, отличные от тех, которые применяются в композициях, как определено и приведено ниже в формуле изобретения. В некоторых вариантах осуществления композиции могут по существу не содержать УФ-поглощающих полимеров, отличных от УФ-поглощающих простых полиэфиров. В ряде других вариантов осуществления композиции могут по существу не содержать УФ-поглощающих полимеров, отличных от УФ-поглощающих простых полиэфиров, и неполимерных УФ-поглощающих солнцезащитных агентов (как описано ниже).
Дополнительные УФ-поглощающие полимеры могут иметь молекулярную массу более чем приблизительно 1500. Примеры подходящих дополнительных УФ-поглощающих полимеров включают бензилиденмалонатсиликон, включая описанные в патенте США № 6,193,959, выданном Bernasconi et al. Особенно подходящий бензилиденмалонат включает Parsol SLX, серийно выпускаемый компанией DSM (Royal DSM N.V.), г. Херлен, Нидерланды. Другие подходящие УФ-поглощающие полимеры раскрываются в патентах США №№6,962,692; 6,899,866; и/или 6,800,274; включая полимер гександиовой кислоты с 2,2-диметил-1,3-пропандиолом, 3-[(2-циано-1-оксо-3,3-дифенил-2-пропенил)окси]-2,2-диметилпропил- 2-октилдодециловым сложным эфиром; который продается под торговой маркой POLYCRYLENE, серийно выпускаемой компанией HallStar Company, г. Чикаго, штат Иллинойс. При использовании такие дополнительные УФ-поглощающие полимеры можно применять в концентрациях приблизительно 1% или более, например приблизительно 3% или более.
Не УФ-поглощающие светорассеивающие частицы не поглощают в УФ-спектре, но могут повышать SPF за счет рассеивания падающего УФ-излучения. Примеры не УФ-поглощающих светорассеивающих частиц включают твердые частицы, имеющие размеры, например, средний диаметр, от приблизительно 0,1 микрона до приблизительно 10 микрон. В некоторых вариантах осуществления не УФ-поглощающая светорассеивающая частица представляет собой пустотелую частицу, содержащую или по существу состоящую из органического полимера или стекла. Подходящие органические полимеры включают акриловые полимеры, включая акрил-стирольные сополимеры, например известные под названием SUNSPHERES, которые серийно производятся компанией Dow Chemical, г. Мидленд, штат Мичиган. Подходящие стекла включают боросиликатные стекла, такие как описанные в заявке на патент США № US 20050036961 A1, озаглавленной «СТЕКЛЯННЫЕ МИКРОСФЕРЫ, СОДЕРЖАЩИЕ УФ-СОЛНЦЕЗАЩИТНЫЕ СРЕДСТВА С УЛУЧШЕННЫМИ ЭСТЕТИЧЕСКИМИ И SPF ХАРАКТЕРИСТИКАМИ».
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ МЕСТНОГО ПРИМЕНЕНИЯ
В одном варианте осуществления представлена подходящая композиция для местного/косметического применения для нанесения на поверхности тела человека, например кератинизированные поверхности, такие как кожа, волосы, губы или ногти, и, в частности, на кожу. Композиция включает полимерную композицию, содержащую один или более линейных УФ-поглощающих простых полиэфиров, которые содержат химически связанный УФ-хромофор.
Как обсуждалось выше, концентрация УФ-поглощающего простого полиэфира в составе композиции для местного применения может быть достаточной для обеспечения SPF приблизительно 10 или выше, особенно при отсутствии или по существу отсутствии дополнительных УФ-поглощающих полимеров или неполимерных УФ-поглощающих солнцезащитных агентов, как описано в настоящем документе. Соответственно, концентрация простого полиэфира, поглощающего ультрафиолетовое излучение, может меняться от приблизительно 5% до приблизительно 50%, например от приблизительно 7% до приблизительно 40%, например от приблизительно 10% до приблизительно 25% от состава композиции для местного применения. В некоторых вариантах осуществления концентрация УФ-поглощающего простого полиэфира составляет приблизительно 10% или более, например приблизительно 15% или более, например приблизительно 25% или более от состава композиции. Согласно некоторым вариантам осуществления, в которых солнцезащитный агент по существу состоит из УФ-поглощающего простого полиэфира, концентрация УФ-поглощающего простого полиэфира может составлять приблизительно 15% или более.
Концентрация не УФ-поглощающих светорассеивающих частиц, если они присутствуют, может быть приблизительно 1% или более, например от приблизительно 1% до приблизительно 10%, например от приблизительно 2% до приблизительно 5%. В некоторых вариантах осуществления, в которых УФ-солнцезащитный агент дополнительно включает не УФ-поглощающий солнцезащитный агент в количествах, описанных выше, композиция настоящего изобретения может иметь SPF приблизительно 20 или более.
Композиции настоящего изобретения могут, согласно некоторым вариантам осуществления, по существу не содержать неполимерных УФ-поглощающих солнцезащитных агентов. Формулировка «могут по существу не содержать неполимерных УФ-поглощающих солнцезащитных агентов» означает, что в настоящем варианте осуществления композиции не содержат неполимерные УФ-поглощающие солнцезащитные агенты в количестве, эффективном для обеспечения композиций с SPF более 2, в отсутствие УФ-поглощающих простых полиэфиров, что определялось посредством способа in vitro, описанного ниже в настоящем документе. Например, композиции настоящего изобретения будут содержать приблизительно 1% или менее, или приблизительно 0,5% или менее таких неполимерных УФ-поглощающих солнцезащитных агентов. Один из примеров неполимерных УФ-поглощающих солнцезащитных агентов, которых композиция может по существу не содержать, как правило, можно характеризовать как «органическое соединение» (включающее в основном или исключительно атомы, выбранные из углерода, водорода, кислорода и азота), не имеющее определенных повторяющихся звеньев и, как правило, имеющее молекулярную массу приблизительно 600 дальтон или менее, например приблизительно 500 дальтон или менее, например менее 400 дальтон. Примеры таких соединений, которые иногда называются «мономерными, органическими УФ-поглотителями», включают, без ограничений: производные метоксициннамата, например октилметоксициннамат и изоамилметоксициннамат; производные камфоры, например 4-метилбензилиденкамфору, бензалконий-метосульфаткамфору и терефталидендикамфорсульфоновую кислоту; производные салицилата, например октилсалицилат, троламинсалицилат и гомосалат; производные сульфоновой кислоты, например фенилбензимидазолсульфоновую кислоту; производные бензона, например диоксибензон, сулизобензон и оксибензон; производные бензойной кислоты, например аминобензойную кислоту и октилдиметил-п-аминобензойную кислоту; октокрилен и другие β,β-дифенилакрилаты; диоктилбутамидотриазон; октилтриазон; бутилметоксидибензоилметан; дрометризолтрисилоксан; и ментилантранилат.
Другие неполимерные УФ-поглощающие солнцезащитные агенты, которых композиция может по существу не содержать, могут включать поглощающие ультрафиолет частицы, например некоторые неорганические оксиды, включая двуокись титана, оксид цинка и некоторые другие оксиды переходных металлов. Такие экранирующие ультрафиолетовое излучение частицы обычно представляют собой твердые частицы, имеющие диаметр от приблизительно 0,1 микрона до приблизительно 10 микрон.
Композиции настоящего изобретения можно применять для различных косметических применений, в частности, для защиты кожи от УФ-излучения. Таким образом, композиции можно применять в самых различных формах доставки. Такие формы включают, без ограничений, суспензии, дисперсии, растворы или покрытия на водорастворимых или водонерастворимых субстратах (например, таких субстратах, как органические или неорганические порошки, волокна или пленки). Подходящие формы продукции включают лосьоны, кремы, гели, карандаши, спреи, мази, муссы и компактные/обычные пудры. Композицию можно применять в различных вариантах конечного использования, например солнцезащитных средствах для отдыха или ежедневного применения, увлажнителях, косметике/макияже, очистителях/тониках, средствах, замедляющих старение, или их комбинациях. Композиции настоящего изобретения могут быть приготовлены с помощью методологии, которая хорошо известна специалисту в области приготовления косметических составов.
Композиции настоящего изобретения включают непрерывную водную фазу, в которой гомогенно распределена дисперсная масляная фаза, которая включает УФ-поглощающий простой полиэфир. В некоторых вариантах осуществления УФ-поглощающий простой полиэфир находится в масляной фазе в растворенном состоянии, а не в диспергированном или суспендированном. В свою очередь, масляная фаза может быть стабилизирована в водной фазе. Масляная фаза может быть представлена в виде отдельных капель или блоков, имеющих средний диаметр от приблизительно одного микрона до приблизительно 1000 микрон, например от приблизительно 1 микрона до приблизительно 100 микрон.
Относительные концентрации водной фазы и масляной фазы могут различаться. В некоторых вариантах осуществления весовой процент водной фазы составляет от приблизительно 10% до приблизительно 90%, например от приблизительно 40% до приблизительно 80%, например от 50% до приблизительно 80%, причем остаток представлен масляной фазой.
Процентная доля воды, включенной в композиции, может находиться в диапазоне от приблизительно 20% до приблизительно 90%, например от приблизительно 20% до приблизительно 80%, например от приблизительно 30% до приблизительно 70%, например от приблизительно 51% до приблизительно 80%, например от приблизительно 51% до приблизительно 70%, например от приблизительно 51% до приблизительно 60%.
НОСИТЕЛЬ ДЛЯ МЕСТНОГО ПРИМЕНЕНИЯ
1
4
Один или более УФ-поглощающих полимеров в композиции можно комбинировать с «косметически приемлемым носителем для местного применения», т.е. носителем для местного применения, который способен диспергировать или растворять в себе другие ингредиенты, а также обладает приемлемыми свойствами, что делает его безопасным для местного применения. В связи с этим, композиция может дополнительно включать любые различные функциональные ингредиенты, известные в области косметической химии, например смягчающие средства (включая масла и воски), а также другие ингредиенты, широко применяемые в композициях для личной гигиены, например, среди прочих функциональных ингредиентов, увлажнители, загустители, замутнители, отдушки, красители, растворители для УФ-поглощающего простого полиэфира. Подходящие примеры растворителей для УФ-поглощающего простого полиэфира включают дикаприлилкарбонат, продаваемый под маркой CETIOL CC компанией Cognis Corporation, г. Эмблер, штат Пенсильвания. Для достижения привлекательных эстетических характеристик в некоторых вариантах осуществления композиция по существу не содержит летучих растворителей, в частности, спиртов C–C, таких как этанол и изопропанол.
Кроме того, композиция может по существу не содержать ингредиентов, которые будут приводить к невозможности ее местного применения. В связи с этим, композиция может по существу не содержать растворителей, таких как летучие растворители, и, в частности, не содержать летучих органических растворителей, таких как кетоны, ксилол, толуол и т.п.
ЭМУЛЬГАТОРЫ
Изобретатели неожиданно обнаружили, что мягкие солнцезащитные средства с защитой от УФ-излучения, по существу не содержащие неполимерных УФ-поглощающих солнцезащитных агентов, можно изготавливать путем создания эмульсии типа «масло в воде» (M/В), содержащей полимерную композицию, содержащую УФ-поглощающий простой полиэфир и определенные эмульгаторы в определенном весовом диапазоне. В связи с этим композиции настоящего изобретения включают компонент эмульгатора для эмульсий типа «масло в воде», который включает один или более эмульгаторов для эмульсий типа «масло в воде». Под «эмульгатором для эмульсий типа «масло в воде»» понимается любое множество молекул, подходящих для эмульгирования отдельных капель масляной фазы в непрерывной водной фазе. Под «эмульгаторами с низкой молекулярной массой» понимаются эмульгаторы, имеющие молекулярную массу приблизительно 2000 дальтон или менее, например приблизительно 1000 дальтон или менее. Эмульгатор для эмульсий типа «масло в воде» может быть способен к снижению поверхностного натяжения чистой деионизированной воды до 45 дин на сантиметр в случае добавления к чистой деионизированной воде в концентрации эмульгатора для эмульсий типа «масло в воде» 0,5% или менее при комнатной температуре. Эмульгаторы для эмульсий типа «масло в воде» иногда характеризуют как вещества, имеющие гидрофильно-липофильный баланс (HLB) приблизительно 8 или более, например приблизительно 10 или более.
Компонент эмульгатора для эмульсий типа «масло в воде» содержит один или более анионных эмульгаторов, так что общая концентрация анионного эмульгатора в композиции составляет приблизительно 3% или менее. К примерам подходящих химических классов анионных эмульгаторов относятся алкил-, арил-, алкиларил- или ацилмодифицированные производные следующих фрагментов: сульфаты, эфирсульфаты, моноглицерилэфирсульфаты, сульфонаты, сульфосукцинаты, эфирсульфосукцинаты, сульфосукцинаматы, амидосульфосукцинаты, карбоксилаты, амидоэфиркарбоксилаты, сукцинаты, саркозинаты, аминокислоты, таураты, сульфоацетаты и фосфаты. К заслуживающим особого внимания анионным эмульгаторам относятся фосфатные эфиры, такие как цетилфосфатные соли, например цетилфосфат калия. В некоторых вариантах осуществления концентрация одного или более анионных эмульгаторов составляет от приблизительно 0,5% до приблизительно 3%, например от приблизительно 0,6% до приблизительно 3%, например от приблизительно 0,6% до приблизительно 2,5% веса композиции. Согласно некоторым вариантам осуществления, компонент эмульгатора для эмульсий типа «масло в воде» состоит по существу из одного или более анионных эмульгаторов.
7
22
Согласно некоторым вариантам осуществления, компонент эмульгатора для эмульсий типа «масло в воде» по существу не содержит неионных эмульгаторов, имеющих спиртовую функциональную группу с длиной углеводородной цепи 14–22 атома углерода. Химические классы неионных эмульгаторов, имеющих спиртовую функциональную группу, могут включать жирные спирты, например различные насыщенные или ненасыщенные, линейные или разветвленные, C–C неэтоксилированные алифатические спирты, например спирты, имеющие одну группу –OH. Жирный спирт может быть получен из растительных или животных жиров, имеющих по меньшей мере одну боковую цепь, содержащую углеводород. Жирный спирт может иметь от 14 до приблизительно 22 атомов углерода, например от приблизительно 16 до приблизительно 18 атомов углерода. Примеры неразветвленных жирных спиртов включают цетиловый спирт и стеариловый спирт.
Согласно некоторым другим вариантам осуществления, компонент эмульгатора для эмульсий типа «масло в воде» по существу не содержит катионных эмульгаторов, таких как алкильные четвертичные производные, бензильные четвертичные производные, эфирные четвертичные производные, этоксилированные четвертичные производные и алкиламины.
Согласно некоторым вариантам осуществления, в дополнение к анионному(-ым) эмульгатору(-ам) для эмульсий типа «масло в воде», обсуждавшимся выше, компонент эмульгатора для эмульсий типа «масло в воде» включает дополнительный эмульгатор, такой как неионный эмульгатор, не содержащий спиртовых функциональных групп, амфотерный эмульгатор и/или полимерный эмульгатор. Примеры подходящих химических классов неионного эмульгатора включают этоксилаты амидов; полиоксиэтиленовые производные сложных эфиров полиолов; несшитые кремнийорганические сополимеры, такие как алкокси- и алкилдиметикон сополиолы, кремнийорганические соединения, имеющие боковые гидрофильные фрагменты, такие как линейные кремнийорганические соединения, имеющие боковые полиэфирные группы или полиглицериновые группы; и сшитые эластомерные твердые полиорганосилоксаны, содержащие по меньшей мере один гидрофильный фрагмент.
Примеры подходящих химических классов амфотерных эмульгаторов включают алкилбетаины, амидоалкилбетаины, алкиламфоацетаты; амидоалкилсультаины; амфофосфаты; фосфорилированные имидазолины; карбоксиалкильные алкилполиамины; алкиламино-дипропионаты; алкиламфоглицинаты (моно- или ди-); алкиламфопропионаты; N-алкил-β-аминопропионовые кислоты; и алкилполиаминокарбоксилаты. Примеры подходящих химических классов полимерного эмульгатора включают сополимеры на основе акриламидоалкилсульфоновой кислоты, такие как Aristoflex AVC и Aristoflex HMB от компании Clariant Corporation; и Granthix APP от компании Grant Industries, Inc.
Пленкообразующие полимеры
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения композиции настоящего изобретения включают пленкообразующий полимер. Под «пленкообразующим полимером» понимается полимер, который при растворении, эмульгировании или диспергировании в одном или более разбавителях обеспечивает образование непрерывной или полунепрерывной пленки при распределении жидкой несущей среды по гладкому стеклу и испарении жидкой несущей среды. В связи с этим полимер должен высохнуть на стекле таким образом, чтобы на площади, по которой он распределен, он стал преимущественно непрерывным без формирования множества отдельных структур, подобных островкам. Как правило, толщина пленок, формируемых при нанесении композиций на кожу, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, описанным в настоящем документе, составляет в среднем менее чем приблизительно 100 микрон, например менее чем приблизительно 50 микрон.
В отличие от полимерных УФ-поглощающих полимеров, пленкообразующие полимеры по существу не поглощают ультрафиолетовое излучение и, следовательно, не соответствуют требованиям, предъявляемым к УФ-поглощающим полимерам. Пленкообразующие полимеры могут оказаться подходящими в композициях настоящего изобретения благодаря тому, что они могут усиливать защиту от УФ-излучения (УФ-A, УФ-B или обоих типов), которую обеспечивает композиция, и/или увеличивать водонепроницаемость либо устойчивость композиции к воздействию воды.
Подходящие пленкообразующие полимеры включают природные полимеры, такие как полисахариды или белки, и синтетические полимеры, такие как сложные полиэфиры, полиакрилаты, полиуретаны, виниловые полимеры, полисульфонаты, полимочевина, полиоксазолины и т.п. Конкретные примеры пленкообразующих полимеров включают, например, гидрогенизированный димер сополимера дилинолеила/диметилкарбоната, доступный в продаже под торговой маркой COSMEDIA DC от компании Cognis Corporation, г. Эмблер, штат Пенсильвания; сополимер винилпирролидона и длинноцепочечного а-олефина, например доступный в продаже под торговой маркой GANEX V220 от компании ISP Specialty Chemicals, г. Уэйн, штат Нью-Джерси; сополимеры винилпирролидона/триконтанила, доступные в продаже под торговой маркой GANEX WP660, также от компании ISP; диспергируемые в воде сложные полиэфиры, включая сульфополиэфиры, например доступные в продаже под торговой маркой EASTMAN AQ 38S от компании Eastman Chemical. Количество пленкообразующего полимера, присутствующего в композиции, может составлять от приблизительно 0,1% до приблизительно 5%, или от приблизительно 0,1% до приблизительно 3%, или от приблизительно 0,1% до приблизительно 2%.
В некоторых вариантах осуществления композиция включает смягчающее средство, применяемое для предотвращения или уменьшения сухости кожи и для защиты кожи, а также для солюбилизации УФ-поглощающего простого полиэфира. Подходящие смягчающие средства включают минеральные масла, вазелин, растительные масла (например, триглицериды, такие как триглицерид каприловой/каприновой кислот), воски и другие смеси жирных сложных эфиров, включая, без ограничений, сложные эфиры глицерина (например, изопропилпальмитат, изопропилмиристат) и силиконовые масла, такие как диметикон. В некоторых вариантах осуществления для солюбилизации УФ-поглощающих простых полиэфиров можно применять смеси триглицеридов (например, триглицеридов каприловой/каприновой кислот) и эфиров гликолей (например, изопропилмиристата).
В некоторых вариантах осуществления композиция включает пигмент, подходящий для обеспечения цвета или кроющей способности. Пигмент может быть одним из пигментов, подходящих для применения в продуктах декоративной косметики, включая композиции для нанесения на волосы, ногти и/или кожу, особенно кожу лица. Композиции декоративной косметики включают, без ограничений, тональные основы, маскирующие средства, базы под макияж, румяна, тушь для ресниц, тени для век, подводку для глаз, губную помаду, лак для ногтей и тональные увлажняющие средства.
Пигмент, подходящий для обеспечения цвета или кроющей способности, может состоять из оксидов железа, включая красные и желтые оксиды железа, диоксид титана, ультрамарин и красители на основе хрома или гидроксида хрома, а также их смеси. Пигмент может быть красочным пигментом, например органическим красителем, таким как азокрасители, индигоидные красители, трифенилметановые, антрахиноновые и ксантиновые красители, которые обозначаются как D&C и FD&C синие, коричневые, зеленые, оранжевые, красные, желтые и т. п., осаждаемые на инертных связующих веществах, таких как нерастворимые соли. Примеры красочных пигментов включают «Красный №6», «Красный №7», «Желтый №5» и «Синий №1». Пигмент может быть интерферирующим пигментом. Примеры интерферирующих пигментов включают пигменты, содержащие слюдяные субстраты, субстраты на основе оксихлорида висмута, а также субстраты кремнезема, например пигменты на основе слюды/оксихлорида висмута/оксида железа, пигменты, доступные в продаже под торговой маркой CHROMALITE (BASF), пигменты на основе диоксида титана и/или оксидов железа, нанесенных на слюду, такие как доступные в продаже пигменты FLAMENCO (BASF), пигменты на основе слюды/диоксида титана/оксида железа, включая доступные в продаже пигменты KTZ (Kobo products), перламутровые пигменты CELLINI (BASF) и боросиликатсодержащие пигменты, такие как пигменты REFLECKS (BASF).
Композиции настоящего изобретения могут дополнительно содержать один или более косметически активных агентов. «Косметически активный агент» - это соединение, которое оказывает косметическое или терапевтическое воздействие на кожу, например агенты для сокращения морщин, лечения угревой сыпи или осветления кожи. Косметически активный агент, как правило, будет присутствовать в композиции, являющейся предметом настоящего изобретения, в количестве от приблизительно 0,001% до приблизительно 20% вес. композиции, например от приблизительно 0,01% до приблизительно 10%, например от приблизительно 0,1% до приблизительно 5% вес. композиции.
В некоторых вариантах осуществления pH композиции варьируется от приблизительно 4,0 до приблизительно 8,0, например от приблизительно 5,5 до приблизительно 7,0.
Солнцезащитный фактор (SPF) можно проверить с помощью следующего СПОСОБА IN VITRO АНАЛИЗА SPF. Исходное пропускание пластины из ПММА (подложка) измеряли без нанесения на нее каких-либо испытываемых материалов. В качестве испытываемых образцов применяли подготовленные образцы полимера. С помощью такого способа можно также испытывать смеси. Полимер(-ы) можно испытывать без каких-либо дополнительных добавок; с системой растворителей или как часть композиции для личной гигиены, которая может включать растворитель и/или дополнительные ингредиенты.
2
Каждый образец по отдельности наносят на пластину из ПММА (поставляются компанией Helioscience, г. Марсель, Франция) при плотности нанесения приблизительно 32 миллиграмма на 25 смподложки, после чего оператор пальцем растирает его до однородного тонкого слоя и дает высохнуть. Образцы сушат 15 минут до начала измерений поглощения с помощью калиброванного анализатора УФ-пропускания Labsphere UV-1000S или анализатора УФ-пропускания Labsphere UV-2000S (Labsphere, г. Норт-Саттон, штат Нью-Гэмпшир, США). Показатели поглощения применяли для вычисления индексов SPF и PFA (фактор биологической защиты на основании УФ-A).
SPF и PFA можно вычислить с помощью способов, известных в данной области - см. уравнение (1) ниже для вычисления SPF:
где:
E(λ) = спектр, вызывающий покраснение кожи;
I(λ) = спектральная плотность потока излучения, полученная от источника УФ;
0
A(λ) = средняя монохроматическая абсорбция слоя испытываемого продукта до облучения ультрафиолетом;
dλ = шаг длины волны (1 нм).
Композиции настоящего изобретения, как правило, имеют низкую способность к раздражению кожи. Раздражение можно измерить с помощью, например МОДИФИЦИРОВАННОГО ТЕСТА ТРАНСЭПИТЕЛИАЛЬНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ (TEP), как описано ниже. Более низкое значение, полученное для композиции при проведении МОДИФИЦИРОВАННОГО ТЕСТА TEP, указывает на меньшее раздражение, связанное с композицией, в сравнении с композициями, для которых было получено большее значение при проведении МОДИФИЦИРОВАННОГО ТЕСТА TEP, указывающее на больший уровень раздражения, вызываемого такими композициями.
Заявители обнаружили, что композиции настоящего изобретения характеризуются неожиданно низкими значениями, получаемыми при проведении МОДИФИЦИРОВАННОГО ТЕСТА TEP/низким уровнем связанного с ними раздражения. Например, в некоторых вариантах осуществления композиции при проведении МОДИФИЦИРОВАННОГО ТЕСТА TEP согласно описанию МОДИФИЦИРОВАННОГО ТЕСТА TEP, приведенному ниже, получали значение приблизительно 0,3 или менее, или приблизительно 0,25 или менее, или приблизительно 0,20 или менее.
Композиции настоящего изобретения могут быть получены с помощью способов смешивания и перемешивания, которые хорошо известны специалисту в данной области. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения способ получения композиции настоящего изобретения включает получение масляной фазы смешиванием по меньшей мере УФ-поглощающего простого полиэфира с необязательными маслорастворимыми или способными смешиваться с маслом ингредиентами; и получение водной фазы при смешивании воды с необязательными водорастворимыми или способными смешиваться с водой ингредиентами. Затем масляную фазу и водную фазу можно смешать таким образом, чтобы обеспечить гомогенную дисперсию масляной фазы в водной фазе, так что водная фаза представляет собой сплошную среду, а масляная фаза - дисперсную среду.
Композиции настоящего изобретения можно применять путем местного введения млекопитающим, например путем непосредственного наложения или втирания, или распределения композиции по поверхности кожи или волос человека.
Следующий МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ТЕСТ TEP применяют в экспресс-способах и в следующих примерах. В частности, как описано выше, МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ТЕСТ TEP применяется для того, чтобы определить, когда композиция характеризуется низким уровнем вызываемого раздражения согласно настоящему изобретению.
МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ТЕСТ TEP
МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ТЕСТ TEP предназначен для оценки способности испытываемого материала нарушать барьер проницаемости, образованный слитным монослоем клеток почек собак Мадин-Дарби (MDCK). Для оценки трансэпителиальной проницаемости, которая определяется по проникновению флуоресцеинового красителя через монослой, применяют клетки MDCK, культивированные до образования слитного слоя на пористых фильтрах. Барьер проницаемости из клеток MDCK представляет собой модель самых внешних слоев эпителия роговицы, поэтому данную систему можно рассматривать как отражающую ранние изменения в развитии раздражения глаз in vivo.
Следующее оборудование является подходящим для проведения МОДИФИЦИРОВАННОГО ТЕСТА TEP: система транспортировки жидкостей Packard Multiprobe 104; промыватель BioTek Washer, модель № ELx405; и считывающее устройство для микропланшетов BioTek Powerwave XS с фильтром 490 нм. Одноразовое лабораторное оборудование включает: Corning Support Transwell, 24-луночный планшет для клеточных культур с микропористой мембраной, № по каталогу 29445-100 или 29444-580, № производителя 3397; Corning Receiver, 24-луночный планшет для тканевых культур, № по каталогу 29444-100, № производителя 3527; одноразовые наконечники 200 мкл, № по каталогу 82003-196; пипетки Eppendorf Combitips plus 5 мл, № по каталогу 21516-152; водный раствор хлорида натрия 0,9% (вес/объем), № по каталогу RC72105; и стерильные полипропиленовые пробирки для центрифугирования объемом 15 мл. Реактивы, поставляемые компанией Life Technologies, включают: сбалансированный солевой раствор Хэнкса (10x) без фенолового красного, № по каталогу 14065056, и раствор бикарбоната натрия 7,5%, № по каталогу 25080094, минимальную эссенциальную среду (MEM) (1x), № по каталогу 11095072, фетальную бычью сыворотку HI, № по каталогу 10082147, противогрибковый антибиотик 100x, № по каталогу 15240096, L-глутамин 200 мМ (100×), № по каталогу 25030081, флуоресцеин натрия Sigma, № по каталогу F-6377, поставляется компанией Sigma/Aldrich.
5
Клеточную линию, ATCC CCL 34 MDCK (NBL-2) (почки: Canis familiaris), поддерживают согласно рекомендациям Американской коллекции типовых культур (ATCC) (г. Манассас, штат Вирджиния). Клеточные культуры собирают путем трипсинизации и высевают в планшеты Support Transwell 24, содержащие полную среду MEM, за 48 часов до проведения испытания в концентрации 5×10 клеток на мл. Готовят реактивы: (1) буферный раствор 1X HBSS путем смешивания 200 мл сбалансированного солевого раствора Хэнкса (HBSS) (10×) без фенолового красного с 9,3 мл бикарбоната натрия и доведения объема до 2000 мл дистиллированной водой. Значение pH раствора должно находиться в диапазоне 6,8–7,2, а раствор должен быть подогрет до температуры 37°C; (2) базовый раствор флуоресцеина натрия 200 мкг/мл в буферном растворе HBSS; (3) полную минимальную эссенциальную среду (MEM) готовят путем смешивания 100 мл фетальной бычьей сыворотки, 10 мл противогрибкового антибиотика 100× и 10 мл L-глутамина 200 мМ (100×) с 1000 мл MEM (1×).
Проницаемость мембраны подтверждают путем включения контроля, не содержащего клеток, который закладывают в каждый из дней проведения испытания. Испытываемые солнцезащитные композиции оценивают концентрированными.
Вставки промывают для удаления клеточной среды. 24-луночный планшет для клеточных культур Corning, № по каталогу 29445-100, содержащий слитный монослой клеток MDCK, извлекают из инкубатора. Каждый 24-луночный планшет для клеточных культур включает вставку, которая удерживает поверхность внутренней лунки с микропористой мембраной, где происходит рост клеток, погруженной в нижнюю лунку. Вставку, содержащую клеточные культуры, промывают 5 раз (BioTek Washer) теплым HBSS для удаления культуральной среды и сыворотки. Нижнюю часть 24-луночного планшета для клеточных культур 3 раза промывают теплым HBSS и при последней промывке в каждую нижнюю лунку помещают по 1 мл HBSS.
Для испытания одной солнцезащитной композиции применяют четыре лунки в 24-луночном планшете; таким образом, один 24-луночный планшет можно применять для испытания до 6 солнцезащитных композиций. Испытываемые солнцезащитные композиции добавляют непосредственно в лунку на вставке, без разбавления (100%), по 200 мкл на одну лунку на вставке. Затем 24-луночный планшет для клеточных культур возвращают в инкубатор на 1 час инкубационного периода.
После завершения первой стадии инкубации 24-луночный планшет для клеточных культур извлекают из инкубатора и промывают вручную для удаления испытываемой композиции. В каждую внутреннюю лунку добавляют приблизительно 200 мкл HBSS и оставляют приблизительно на 1 минуту. Затем производят декантирование испытываемой композиции и HBSS из отдельных лунок. Любые остатки образцов удаляют путем осторожного заполнения вставок HBSS и декантирования. Когда вставка не будет содержать остатков испытываемой композиции, производят 10-кратное промывание (Bio Tek Washer) теплым HBSS. Нижние лунки промывают 3 раза теплым HBSS и при последней промывке в каждую нижнюю лунку добавляют 1 мл HBSS (принимающий буфер).
Вставку помещают обратно в нижнюю пластину планшета, содержащую 1 мл HBSS (принимающий буфер), в каждую внутреннюю лунку добавляют флуоресцеин натрия, по 200 мкл на лунку, и возвращают планшет в инкубатор на 45 минут.
После 45 минут инкубации из инкубатора извлекают первый планшет, содержащий флуоресцеин натрия, затем извлекают верхнюю вставку и при помощи считывающего устройства для микропланшетов Powerwave XS определяют количество красителя, проникшего в принимающий буфер в нижней лунке. Флуоресценцию определяют спектрофотометрически при длине волны 490 нм. Данные распечатывают и регистрируют.
Затем вставку помещают в пустую, временную 24-луночную нижнюю пластину планшета в промывателе Bio Tek Washer для 10-кратной промывки HBSS. Тщательно следят за тем, чтобы флуоресцеин натрия был полностью вымыт и в верхних (внутренних) или нижних лунках не осталось флуоресцеина.
Промытую вставку помещают в чистый принимающий 24-луночный планшет для клеточных культур Corning, № по каталогу 29445-100. Как во внутренние лунки вставки, так и в нижнюю пластину планшета добавляют полную минимальную эссенциальную среду (MEM), Life Technologies, № по каталогу 11095072. В нижние лунки добавляют приблизительно 1 мл полной MEM, во внутренние лунки - 200 мкл. Затем в течение 3 часов проводят инкубацию 24-луночного планшета для клеточных культур.
После 3 часов инкубации 24-луночный планшет для клеточных культур извлекают из инкубатора. Вставку, содержащую клеточные культуры, промывают 5 раз (BioTek Washer) теплым HBSS для удаления культуральной среды и сыворотки. Нижнюю пластину планшета промывают 3 раза теплым HBSS и при последней промывке в каждую нижнюю лунку добавляют по 1 мл HBSS (принимающий буфер).
В каждую внутреннюю лунку вставки добавляют флуоресцеин натрия, по 200 мкл на лунку, планшет повторно собирают и возвращают в инкубатор на 45 минут.
После 45 минут инкубации из инкубатора извлекают планшет, содержащий флуоресцеин натрия, затем извлекают и утилизируют вставку и при помощи считывающего устройства для микропланшетов Powerwave XS определяют количество красителя, проникшего в нижнюю лунку. Флуоресценцию определяют спектрофотометрически при длине волны 490 нм. Данные распечатывают и регистрируют.
Результаты спектрофотометрических измерений (проникновение флуоресцеина) по каждой из четырех повторностей для данной испытываемой солнцезащитной композиции применяют для вычисления среднего значения проникновения флуоресцеина для испытываемой солнцезащитной композиции. Также вычисляют среднее значение проникновения флуоресцеина для четырех лунок с «контролем, не содержащим клеток». Оценку по модифицированному тесту TEP вычисляют путем деления среднего значения проникновения флуоресцеина для испытываемой солнцезащитной композиции на аналогичное значение для контроля, не содержащего клеток.
Дополнительные сведения о тесте TEP приведены в следующей публикации: Tchao, R. (1988 г.) Trans-epithelial Permeability of Fluorescein In Vitro as an Assay to Determine Eye Irritants. Alternative Methods in Toxicology 6, Progress in In Vitro Toxicology (под ред. A.M. Goldberg), 271.
Следующие примеры отражают принципы и практическое исполнение настоящего изобретения, хотя и не ограничиваются ими. Различные дополнительные варианты осуществления в рамках объема и сущности настоящего изобретения станут очевидными для специалистов в данной области после ознакомления с преимуществами настоящего описания.
ПРИМЕРЫ
ПРИМЕРЫ 1–12: СИНТЕЗ И АНАЛИЗ SPF ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ, СОДЕРЖАЩИХ УФ-ПОГЛОЩАЮЩИЕ ПРОСТЫЕ ПОЛИЭФИРЫ
Пример 1. Синтез защищенной формы глицида.
ФОРМУЛА VIII. СИНТЕЗ ЗАЩИЩЕННОГО МОНОМЕРА ЭПОКСИДА
2
3
6
2
3
H
3
1
1
Синтез защищенного мономера эпоксида 1 проводили, как показано в ФОРМУЛЕ VIII, с помощью вариации процедуры, описанной в литературе (Fitton, A. et. al. Synthesis 1987 г., 1987, 1140–1142). Глицид (53 мл, 0,80 моль) и этилвиниловый эфир (230 мл, 2,40 моль; дистиллированный непосредственно перед реакцией) добавили в двугорлую круглодонную колбу объемом 500 мл, содержащую магнитную мешалку. Колбу снабдили пробкой и переходником для термометра; термометр вставили в переходник и установили так, что шарик термометра был погружен в жидкость. Колбу погрузили в ванночку с соляным раствором/льдом; смесь перемешивали магнитной мешалкой. Когда температура внутри колбы достигла 0°C, небольшими порциями, интенсивно размешивая, добавили гидрат п-толуолсульфоновой кислоты (pTSA·HO, 1,43 г, 7,5 ммоль). При добавлении каждой порции pTSA температура раствора резко повышалась; скорость добавления была достаточно низкой, чтобы предотвращать повышение температуры раствора выше 20°C. Последнюю порцию pTSA добавили приблизительно через 5 часов после добавления первой порции, и она не вызвала экзотермического эффекта; тонкослойная хроматография реакционной смеси не выявила остаточного глицида после добавления последней порции pTSA. Реакционную смесь переместили в сепараторную воронку; в воронку медленно влили насыщенный водный раствор NaHCO (230 мл). Смесь встряхнули, слои отделились, и органический слой изъяли, высушили с помощью натрия сульфата и профильтровали через бумагу. Раствор сконцентрировали на роторном испарителе и перегнали под вакуумом (60°C дистиллят при 1 кПа (8 торр)), получив защищенный мономер эпоксида 1 (79,38 г) в виде бесцветного масла. Провели ЯМР-анализ с помощью спектрометра Varian Unity Inova 400 MГц (H) при температуре 30°C; химические сдвиги фиксировали в миллионных долях (м.д.) на шкале δ и соотносили с остаточными протонированными пиками растворителя или тетраметилсилана. Спектры, полученные в ДМСО-d, были соотнесены с (CHD)(CD)SO по δ 2,50. H ЯМР (400 MГц, CDCl) δ м.д. 4,76 (п, J=5,2 Гц, 1 H), 3,81 (дд, J=11,5, 3,3 Гц, 1 H), 3,60–3,74 (м, 3 H), 3,38–3,60 (м, 4 H), 3,10–3,20 (м, 2 H), 2,81 (ддд, J=5,1, 4,0, 1,3 Гц, 2 H), 2,63 (дд, J=14,6, 5,1, 2,7 Гц, 2 H), 1,33 (дд, J=6,2, 5,4 Гц, 6 H), 1,21 (тд, J=7,1, 1,3 Гц, 6 H).
Пример 2A. Синтез линейного полиглицерина.
ФОРМУЛА IX. СИНТЕЗ ЛИНЕЙНОГО ПОЛИЭФИРНОГО ПОЛИМЕРА
1
Полимеризацию защищенного эпоксидного мономера 1 провели, как показано в ФОРМУЛЕ IX. 1-Октадеканол (27,76 г, 102,6 ммоль) добавили в высушенную в сушильном шкафу двугорлую круглодонную колбу объемом 250 мл, содержащую магнитную мешалку. Колбу оборудовали переходником для подачи азота и резиновой пробкой. Метилат калия (25% вес. в метаноле (MeOH), 6,06 мл, 20,52 ммоль) добавили в колбу с помощью шприца через пробку. Круглодонную колбу погрузили в масляную баню, предварительно нагретую до 90°C. Пробку прокололи иглой калибра 18 и содержимое колбы перемешивали при постоянной продувке азотом в течение 1 часа, за который спирт расплавился, а метанол испарился из колбы. Пробку заменили выравнивающей давление капельной воронкой, содержащей мономер 1 (151 г, 1,04 моль). Воронку герметизировали резиновой пробкой. Мономер 1 добавляли по капле в перемешиваемую смесь; реакционную смесь перемешивали при 90°C в течение 15 часов. После охлаждения был получен сырой простой полиэфир 2 в виде бледно-коричневого слегка вязкого масла, которое применяли в последующих реакциях без дополнительного очищения. H ЯМР(400 MГц, ХЛОРОФОРМ-d) δ м.д. 4,48–4,80 (м, 10 H), 3,25–3,97 (м, 70 H), 1,41–1,64 (м, 2 H), 1,23–1,40 (м, 60 H), 1,09–1,23 (м, 30 H), 0,88 (т, J=7,0 Гц, 3 H).
2
Для определения молекулярной массы провели гель-проникающую хроматографию при температуре 35°C при помощи аппарата Waters Alliance 2695 Separations Module (Waters, г. Милфорд, штат Массачусетс) при скорости потока ТГФ (стабилизированного 0,025% бутилированным гидрокситолуолом (BHT)) 0,5 мл/мин. Аппарат 2695 оборудовали двумя последовательными колоннами ГПХ (Waters Corp HR 0,5 и HR3) размером 7,8 × 300 мм с размером частиц 5 мкм и рефрактометрическим детектором модели Waters 410. Молекулярные массы образцов определили сравнением с полистиреновыми эталонами. Эталоны подготовили взвешиванием 1–2 мг каждого полистиренового (PS) полимера в виале объемом 2 мл с растворителем ТГФ (2 эталона на виалу); перед проведением анализа образцы профильтровали (0,22 мкм). Полистиреновые эталоны охватывали диапазон от 70 000 до 600 дальтон и были произведены тремя поставщиками (Polymer Standards Service-USA, Phenomenex и Shodex). Результирующая калибровочная кривая показала r=0,9999. Экспериментальные образцы растворили в ТГФ в концентрации 3–5 мг/мл и отфильтровали (0,22 мкм) перед анализом. ГПХ (ТГФ) для полимера 2: ММ 1724.
3
3
3
3
6
1
Сырой простой полиэфир 2 переместили вместе с тетрагидрофураном (ТГФ, ~ 500 мл) в круглодонную колбу объемом 1 л, содержащую магнитную мешалку. Концентрированный водный раствор HCl (37%, 20 мл) добавили в перемешиваемую реакционную смесь с помощью стеклянной пипетки. Спустя 16 часов реакционную смесь концентрировали ротационным выпариванием до состояния масла, которое разбавили метанолом до объема ~ 500 мл. Твердый NaHCO добавляли порциями в интенсивно перемешиваемый раствор, что вызывало значительное пузырение. Когда добавление NaHCO перестало вызывать пузырение (общее количество добавленного NaHCO составило 107 г), смесь профильтровали через бумагу для удаления твердого NaHCO. Фильтрат концентрировали ротационным выпариванием, что позволило получить линейный полиглицерин 3 в виде коричневой пены. H ЯМР (400 MГц, DMSO-d) δ м.д. 4,43 (уш. с, 11 H); 3,20–3,70 (м, 52 H); 1,38–1,55 (м, 2 H); 1,23 (с, 30 H); 0,85 (т, J=7,0 Гц, 3 H).
Пример 2B. Синтез линейного полиглицерина.
+
Другую порцию защищенного сырого полимера 2 (260 г) и метанола (класс ACS, 1,25 л) поместили в двугорлую круглодонную колбу объемом 2 л. Сухую, H кислую ионообменную смолу (форма Dowex DR-2030, Aldrich, 446483; 100,3 г) добавили в колбу. Центральное горлышко колбы оборудовали переходником для механического перемешивания и лопастной мешалкой; боковое горлышко колбы оборудовали переходником для дистилляции с водным охлаждением. Реакционную колбу погрузили в масляную баню. При интенсивном механическом перемешивании реакционную смесь нагрели до кипения (температура масляной бани 85°C). Метанол (и метиловый эфир, полученный в результате снятия защитных групп) дистиллировали из колбы. После того как собрали 750 мл метанола, дополнительную часть метанола (750 мл) добавили в реакционную смесь. Следующим 750 мл метанола позволили дистиллироваться из колбы. В горячую реакционную смесь добавили обесцвечивающий уголь. Смесь быстро перемешали и отфильтровали через бумагу. Фильтрат концентрировали ротационным выпариванием. Остаточный растворитель удалили в условиях вакуума, что позволило получить конечный линейный полиглицерин в виде желтоватой пены (107 г).
Пример 3A. Синтез хромофора бензотриазолкарбоксилата
ФОРМУЛА X. БЕНЗОТРИАЗОЛКАРБОКСИЛАТ
2
2
6
1
Полиэтиленгликолевый эфир 3-[3-(2H-1,2,3-бензотриазол-2-ил)-5-трет-бутил-4-гидроксифенил]пропаноата (хромофор, который продается под торговой маркой TINUVIN 213 производства Корпорации BASF, г. Виандот, штат Мичиган) (81,0 г) добавили в круглодонную колбу, содержащую магнитную мешалку, объемом 2 л. EtOH (600 мл) через воронку влили в колбу, смесь размешали до гомогенного состояния. Натрия гидроксид (NaOH, 30,8 г) растворили в HO (400 мл); щелочной раствор переместили в капельную воронку, расположенную над колбой объемом 2 л. Раствор NaOH медленно добавляли в перемешиваемую смесь; бледно-желтый мутный раствор мгновенно стал прозрачным и темно-оранжевым. После окончания добавления смесь перемешивали на протяжении ночи при комнатной температуре. Раствор концентрировали ротационным выпариванием для удаления большей части EtOH. Результирующее оранжевое масло разбавили HO до 1400 мл. Смесь перемешали механически и подкислили до ~pH 1 добавлением 1 M водн. HCl (~700 мл). Результирующий белый осадок профильтровали и отжали, чтобы удалить воду, а затем перекристаллизовали из EtOH. Первые побеги кристаллов были длинными, тонкими и бесцветными иглами. Отстоянную жидкость извлекли и концентрировали ротационным выпариванием; вторые побеги материала изолировали как белые аморфные твердые вещества. Обе партии побегов совместили и высушили горячей вакуумной сушкой на протяжении ночи, что позволило получить УФ-хромофор, имеющий карбоксилатную группу, а именно бензотриазолкарбоксилат 4, 3-(3-(2H-бензо[d][1,2,3]триазол-2-ил)-5-(трет-бутил)-4-гидроксифенил)пропановую кислоту (37,2 г) в виде белого твердого вещества; структура показана в ФОРМУЛЕ X. H ЯМР (400 MГц, DMSO-d) δ м.д. 11,25 (уш. с, 1 H), 8,00–8,20 (м, 2 H), 7,95 (д, J=2,1 Гц, 1 H), 7,50–7,67 (м, 2 H), 7,28 (д, J=2,1 Гц, 1 H), 2,87 (т, J=7,5 Гц, 2 H), 2,56 (т, J=7,5 Гц, 2 H), 1,45 (с, 9 H).
Пример 3B. Синтез хромофора бензотриазолкарбоксилата.
Гидроксикоричную кислоту, 3-(2H-бензотриазол-2-ил)-5-(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси-, C7–9-разветвленные и линейные алкиловые эфиры, доступные в продаже под торговой маркой TINUVIN 99 от корпорации BASF (120 г, 265,7 ммоль), добавили в одногорлую круглодонную колбу, содержащую магнитную мешалку, объемом 3 л. Изопропанол (900 мл, класс ACS) добавили в колбу, результирующую смесь перемешивали до полного растворения. Гидроксид натрия (36 г, 900 ммоль) растворили в 600 мл дистиллированной воды, раствор влили в реакционную смесь. Результирующую непрозрачную смесь, которая через 40 минут превратилась в прозрачный оранжевый раствор, перемешивали при комнатной температуре в течение 24 часов, а затем медленно влили в интенсивно перемешиваемую смесь изопропанола (1800 мл, класс ACS) и 1Н HCl (1200 мл), охлажденную до температуры 10–15°C. Белый осадок профильтровали, промыли 1,2 л смеси (1:1) изопропанола и 1Н HCl, суспендировали в 2 л 0,25Н HCl, перемешивали в течение 1 часа, профильтровали и высушивали при температуре 90°C вакуумной горячей сушкой на протяжении ночи. Был получен результирующий УФ-хромофор, имеющий карбоксилатную группу, а именно бензотриазолкарбоксилат 4 (37,2 г) в виде бледно-желтого твердого вещества, 85 г, 94,5%.
Пример 4. Этерификация основной цепи простого полиэфира бензотриазолкарбоксилатом.
ФОРМУЛА XI. ЭТЕРИФИКАЦИЯ ПОЛИГЛИЦЕРИНА БЕНЗОТРИАЗОЛКАРБОКСИЛАТОМ
1
3
n
ФОРМУЛА XI иллюстрирует этерификацию полиглицерина 3 бензотриазолкарбоксилатом 4 с помощью катализатора олова. Линейный полиглицерин 3 из примера 2A (5,52 г, 60,1 миллиграмм-эквивалент гидроксила) растворили в метаноле и перелили в двугорлую круглодонную колбу объемом 500 мл. Метанол удалили с помощью ротационного выпаривания; в колбу добавили бензотриазолкарбоксилат 4 (20,38 г, 60,1 ммоль) и поместили магнитную мешалку. Колбу оборудовали переходником для подачи азота и переходником для вакуумной дистилляции с приемной колбой объемом 100 мл. Колбу вакуумировали (< 0,1 кПа (1 торр)) на 1 час, затем вновь заполнили газообразным азотом. Переходник для подачи извлекли из колбы объемом 500 мл; этилгексаноат олова (II) (49 мкл, 0,15 ммоль) добавили в колбу шприцем при подаче азота. Аппарат собрали заново и погрузили в масляную баню, предварительно нагретую до 200°C. Когда основная масса твердой фазы расплавилась, масляную баню охладили до 190°C. Реакционную смесь перемешивали при постоянной подаче азота в течение 16 часов. Поддерживая температуру и продолжая перемешивание, колбу затем поместили в условия вакуума (<0,1 кПа (1 торр)) еще на 24 часа. Затем аппарат заново наполнили газообразным азотом и охладили до комнатной температуры. Материал заморозили и разломили и растерли в порошок с помощью пестика в ступке. Порошок растворили в минимальном количестве ТГФ. Метанол (900 мл) влили в коническую колбу и поместили в нее магнитную мешалку; колбу поместили в ледяную ванночку. При интенсивном перемешивании раствор ТГФ добавили в метанол; результирующий осадок изолировали вакуумной фильтрацией. Остаточный растворитель удалили вакуумированием на протяжении ночи, что позволило получить линейный полиглицерин 5 (18,7 г) в виде серовато-белого твердого вещества. H ЯМР (400 MГц, CDCl) δ м.д. 11,71 (уш. с, 9 H), 8,03 (уш. с, 9 H), 7,80 (уш. с, 18 H), 7,28–7,48 (м, 18 H), 7,12 (уш. с, 9 H), 5,19 (уш. с, 1 H), 3,98–4,46 (уш. м, 20 H), 3,21–3,61 (уш. м, 32 H), 2,91 (уш. с, 18 H), 2,67 (уш. с, 18 H), 1,38–1,51 (м, 85 H), 1,13–1,35 (м, 28 H), 0,87 (т, J=6,6 Гц, 3 H). ГПХ (ТГФ): ММ 3299; M 2913.
Пример 5. Превращение бензотриазолкарбоксилата в хлорангидрид (3-(3-(2H-бензо[d][1,2,3]триазол-2-ил)-5-(трет-бутил)-4-гидроксифенил)пропаноилхлорид).
ФОРМУЛА XII. ПРЕВРАЩЕНИЕ БЕНЗОТРИАЗОЛКАРБОКСИЛАТА В БЕНЗОТРИАЗОЛХЛОРАНГИДРИД
1
3
Превращение бензотриазолкарбоновой кислоты 4 в соответствующий бензотриазолхлорангидрид 6 показано в ФОРМУЛЕ XII. Бензотриазолкарбоксилат 4 (50 г, 147 ммоль, синтезированный способом, описанным в примере 3) добавили в трехгорлую колбу, содержащую магнитную мешалку, объемом 1000 мл; колбу оборудовали обратным конденсатором, вводом подачи азота и резиновой пробкой. Безводный толуол (~500 мл) с помощью канюли добавили в колбу через пробку. Тионилхлорид (16,1 мл, 221 ммоль) добавили в колбу с помощью шприца; диметилформамид (2,7 мл) после этого добавили в колбу с помощью шприца. Колбу погрузили в масляную баню при температуре 80°C; эмульсию перемешали; твердые частицы стали рассеиваться, и в конечном счете был получен прозрачный раствор. Спустя ~4 часа реакционной смеси дали остыть, перелили в круглодонную колбу и концентрировали ротационным выпариванием. Результирующее масло растерли в порошок с гексанами, что позволило получить твердое вещество бежевого цвета. Эмульсию материала перекристаллизовали с добавлением дополнительных гексанов и разогревом до обратного стока, фильтрацией через бумагу и медленным охлаждением до комнатной температуры при постоянном перемешивании. Результирующие бежевые кристаллы профильтровали и высушили в вакууме при температуре 50°C. Фильтрат сконцентрировали и еще раз провели перекристаллизацию, получив вторую партию кристаллов; масса всех побегов кристаллов бензотриазолхлорангидрида 6 составила 44,7 г. H ЯМР (400 MГц, CDCl) δ 11,88 (с., 1 H), 8,16 (д, J=2,2 Гц, 1 H), 7,91–7,98 (м, 2 H), 7,47–7,54 (м, 2 H), 7,21 (д, J=2,2 Гц, 1 H), 3,29 (т, J=7,5 Гц, 2 H), 3,07 (т, J=7,5 Гц, 2 H), 1,50–1,53 (с, 9 H).
Пример 6. Превращение бензотриазолхлорангидрида в изоцианат (2-(2H-бензо[d][1,2,3]триазол-2-ил)-6-(трет-бутил)-4-(2-изоционатоэтил)фенол).
ФОРМУЛА XIII. ПРЕВРАЩЕНИЕ ХЛОРАНГИДРИДА В ИЗОЦИАНАТ
3
3
3
2
3
2
3.
3
2
4
3
3
1
Синтез бензотриазолизоцианата 7, подходящий для присоединения к боковым функциональным группам, показан в ФОРМУЛЕ XIII. Азид натрия (NaN, 2,5 г, 38 ммоль: ВНИМАНИЕ! NaN является сильным ядом) аккуратно поместили в одногорлую круглодонную колбу, содержащую магнитную мешалку, объемом 500 мл. В колбу добавили дистиллированную воду (20 мл); NaN растворился при перемешивании, образовав прозрачный раствор. Колбу поместили в ледяную ванночку. Хлорангидрид 6 (7,0 г 20 ммоль) и безводный ацетон (45 мл) поместили в выравнивающую давление капельную воронку в перчаточном боксе с положительным давлением N атмосферы. Хлорангидрид растворился в ацетоне с легким бурлением, образовав прозрачный желтый раствор. Капельную воронку с бензотриазолхлорангидридом 6 вставили в колбу, содержащую водный раствор NaN; верхнюю часть капельной воронки оборудовали переходником N, подключенным к вакуумному газовому коллектору. Раствор бензотриазолхлорангидрида 6 добавили по капле в раствор NaN После добавления нескольких капель начал появляться белый осадок, подвешенный в водном растворе. Добавление бензотриазолхлорангидрида 6 завершилось в течение 30 минут; смешивание продолжали в течение 20 минут в ледяной ванночке. В результирующую белую кашицу добавили воду (30 мл); твердые частицы собрали фильтрованием через пористую стеклянную воронку в условиях вакуума. Белый осадок поместили в сепараторную воронку, затем в нее добавили CHCl (185 мл). Колбу встряхнули, что привело к отделению слоев. Нижний органический слой извлекли из небольшого водянистого слоя и высушили с помощью NaSO. Раствор профильтровали; фильтрат поместили в одногорлую круглодонную колбу, содержащую магнитную мешалку, объемом 500 мл; колбу оборудовали обратным конденсатором с переходником для подачи азота и погрузили в масляную баню. Раствор медленно нагревали до обратного стока более 30 минут. Окончательная температура масляной бани составила 65°C. После того как температура масла в бане превысила 55°C, в растворе наблюдалось газовыделение. Реакция привела к обратному стоку в течение 90 мин. Затем ротационным выпариванием удалили CHCl; результирующее масло кристаллизировали на протяжении ночи выстаиванием, что позволило образовать бензотриазолизоцианат 7 (5,8 г) в виде сероватого твердого вещества. H ЯМР (400 MГц, CDCl) δ 11,91 (с, 1 H), 8,18 (д, J=1,9 Гц, 1 H), 7,92–7,98 (м, 2 H), 7,47–7,53 (м, 2 H), 7,23 (д, J=2,1 Гц, 1 H), 3,59 (т, J=6,9 Гц, 2 H), 2,96 (т, J=6,9 Гц, 2 H), 1,52 (с, 9 H).
Пример 7. Присоединение изоцианата к полиглицерину.
ФОРМУЛА XIV. РЕАКЦИЯ ПОЛИГЛИЦЕРИНА С ИЗОЦИАНАТОМ
Реакция линейного полиглицерина 3 с бензотриазолизоцианатом 7 показана в ФОРМУЛЕ XIV.
-1
Раствор полиглицерина 3 в метаноле концентрировали ротационным выпариванием; остаточный растворитель удалили в вакуумной печи на протяжении ночи при температуре 75°C. Полимер (2,22 г, 24,1 миллиграмм-эквивалент гидроксила) добавили в двугорлую круглодонную колбу, содержащую магнитную мешалку, объемом 100 мл. Изоцианат 7 (7,65 г, 22,7 ммоль), катализатор висмут (25 мг; комплекс висмут-карбоксилат, доступный в продаже под торговой маркой BICAT 8210 от компании Shepherd Chemical, г. Норвуд, штат Огайо) и ТГФ (17,4 мл, высушенный с помощью молекулярного сита 3 ангстрем) добавили в колбу. Колбу поместили в нагретую до 65°C масляную баню и оборудовали переходником для подачи газа. Реакционную смесь перемешивали в течение 5 часов в присутствии газообразного азота, затем дали остыть до комнатной температуры. Для подтверждения исчезновения сильного пика изоцианата при 2250 см применяли инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье. Реакционную смесь влили в 160 мл метанола, что привело к образованию коричневого осадка. Метанол сцедили, а продукт реакции промыли в колбе метанолом (2×75 мл). Остаточный растворитель удалили в вакуумной печи на протяжении ночи при температуре 60°C; материал растерли в порошок.
Пример 8. Синтез эпоксидного хромофора для способа прямой полимеризации.
ФОРМУЛА XV. СИНТЕЗ МОНОМЕРА ЭПОКСИДНОГО ХРОМОФОРА
2
2
4
3
1
Синтез эпоксидного мономера 9, несущего бензотриазолхромофор, показан в ФОРМУЛЕ XV. Раствор литийалюминийгидрида (LAH) в ТГФ (1 M, 250 мл) поместили с помощью канюли в присутствии газообразного азота в двугорлую круглодонную колбу объемом 500 мл после горячей сушки, содержащую магнитную мешалку, и оборудовали ее резиновой пробкой и выравнивающей давление капельной воронкой. Реакционную колбу погрузили в ледяную ванночку; начали перемешивание. Гидроксикоричную кислоту, 3-(2H-бензотриазол-2-ил)-5-(1,1-диметилэтил)-4-гидрокси, C7–C9 разветвленный и линейный алкиловый эфир, содержащий 5% вес. 1-метокси-2-пропилацетата (50,06 г; УФ-поглощающий продукт бензотриазола, доступный в продаже под торговой маркой TINUVIN 99-2 от корпорации BASF, г. Виандот, штат Мичиган) поместили в капельную воронку и растворили в безводном ТГФ (30 мл). Раствор ТГФ, содержащий бензотриазол, добавляли по капле в раствор, содержащий LAH, что привело к тихому шипению. После того как добавление было завершено, дополнительную порцию раствора LAH (100 мл) добавили в реакционную колбу с помощью канюли. Реакционной смеси дали нагреться при перемешивании до комнатной температуры. Спустя 2 часа реакционную смесь перелили в коническую колбу объемом 1 л, которую погрузили в ледяную ванночку. Раствор перемешивали механически, медленно добавляя воду (~60 мл), чтобы погасить любые остаточные LAH (ОСОБОЕ ВНИМАНИЕ: гашение LAH водой является экзотермической реакцией, высвобождающей большое количество легко воспламеняющегося газа H). По завершении гашения LAH (при добавлении воды газ больше не выделялся) серую суспензию разбавили до 1 л 1 M водным раствором HCl. Полученный раствор перенесли в делительную воронку объемом 2 л и экстрагировали этилацетатом (1×400 мл, затем 2×50 мл). Комбинированные слои этилацетата смыли соленой водой (1×400 мл), высушили с помощью NaSO, затем отфильтровали через бумагу. Растворитель удаляли сначала ротационным выпариванием, а затем вакуумной сушкой на протяжении ночи, что позволило получить бензотриазоловый спирт 8 (42,16 г) в виде бежевого твердого вещества с сильным неприятным запахом. H ЯМР (400 MГц, CDCl) δ м.д. 11,75 (с, 1 H), 8,15 (д, J=2,1 Гц, 1 H), 7,88–7,99 (м, 2 H), 7,43–7,52 (м, 2 H), 7,22 (д, J=2,1 Гц, 1 H), 3,75 (м, 2 H), 3,62 (уш. с, 1 H), 2,77 (т, J=7,7 Гц, 2 H), 1,91–2,06 (м, 2 H), 1,52 (с, 9 H).
2
4
3
1
Натрия гидрид (6,0 г, 250 ммоль) добавили в трехгорлую круглодонную колбу после горячей сушки, содержащую магнитную мешалку. Колбу оборудовали выравнивающей давление капельной воронкой, переходником для подачи азота и резиновой пробкой. Безводный ТГФ (300 мл) добавили в колбу с помощью канюли при подаче азота; затем колбу поместили в ледяную ванночку и начали перемешивание. Бензотриазоловый спирт 8 (20,0 г, 61,5 ммоль) добавили в воронку, а также поместили в нее магнитную мешалку; ТГФ с помощью канюли добавили в капельную воронку, мешалку активировали, чтобы способствовать растворению спирта в ТГФ. Конечный объем спирта/раствора ТГФ составил 65 мл. Раствор добавляли по капле в холодную перемешиваемую эмульсию натрия гидрата. Холодную реакционную смесь перемешивали 1 час, затем добавили эпихлоргидрин (20 мл, 256 ммоль) с помощью шприца через пробку. Капельную воронку заменили на обратный холодильник с переходником для подачи азота и круглодонную колбу погрузили в масляную баню с температурой 70°C. Смесь перемешивали 19 часов, затем смесь перенесли в делительную воронку с 1M водным раствором HCl (750 мл) и этилацетатом (500 мл). После взбалтывания водянистый слой был удален. Органический слой смыли водой (2×250 мл) и соленым раствором (1×250 мл), а затем высушили с помощью NaSO. Раствор концентрировали ротационным выпариванием. Сырой продукт очистили хроматографией на силикагеле (6:1 гексаны/этилацетат). Фракции, содержащие требуемый продукт, объединили и концентрировали ротационным выпариванием; остаточный растворитель удаляли вакуумом на протяжении ночи, что привело к образованию эпоксидного мономера 9, несущего бензотриазолхромофор (7,35 г) в виде бежевого твердого вещества. H ЯМР (400 MГц, CDCl) δ м.д. 11,77 (с, 1 H), 8,14 (д, J=1,9 Гц, 1 H), 7,85–8,00 (м, 2 H), 7,41–7,53 (м, 2 H), 7,21 (д, J=1,9 Гц, 1 H), 3,74 (дд, J=11,5, 3,1 Гц, 1 H), 3,57 (ддт, J=19,8, 9,3, 6,4 Гц, 2 H), 3,43 (дд, J=11,5, 5,8 Гц, 1 H), 3,19 (ддт, J=5,8, 4,0, 2,9 Гц, 1 H), 2,82 (уш. с, J=4,7 Гц, 1 H), 2,76 (уш. т, J=7,7 Гц, 2 H), 2,64 (дд, J=5,1, 2,6 Гц, 1 H), 1,93–2,04 (м, 2 H), 1,52 (с, 9 H).
Пример 9. Этерификация чередующегося полиглицерина бензотриазоловой кислотой.
1
3
n
Полиглицерин, частично этерифицированный стеариновой кислотой (2,5 г, 19,8 миллиграмм-эквивалент гидрокси; тетрадекаглицерилмоностеарат, доступный в продаже под торговой маркой POLYALDO 14-1-S от компании Lonza, г. Аллендейл, штат Нью-Джерси) и бензотриазолкарбоксилат 4 (8,8 г, 23,8 ммоль) поместили в двугорлую круглодонную колбу, содержащую магнитную мешалку, объемом 100 мл. Колбу оборудовали переходником для подачи азота и переходником для дистилляции с приемной колбой в 100 мл. Аппарат поместили в вакуум на один час, затем повторно заполнили азотом. Дистилляционную головку удалили и в реакционную колбу с помощью шприца в присутствии азота добавили этилгексаноат олова (II) (50 мкл). Аппарат собрали заново, очистили в вакууме и заново наполняли азотом 3 раза. Реакционную колбу погрузили в масляную баню, разогретую до 180°C, с постоянной подачей азота в двугорлую колбу через переходник для дистилляции и с выходом из вакуумного переходника в помещение. Реакционную смесь перемешивали три часа, а затем охладили до комнатной температуры при подаче азота, в результате чего образовался продукт, УФ-поглощающий полиглицерин, в виде желтого твердого вещества. H ЯМР (400 MГц, CDCl) δ м.д. 11,81 (уш. с, 2 H); 8,15 (уш. с, 2 H); 7,75–8,02 (уш. с, 4 H); 7,34–7,58 (уш. с, 4 H); 7,21 (уш. с, 2 H); 4,93–5,32 (уш., 1 H); 3,17–4,50 (уш. м, 38 H); 2,86–3,11 (уш. м, 4 H); 2,54–2,84 (уш. м, 4 H); 2,31 (уш. с, 2 H); 1,61 (уш. с, 2 H); 1,50 (уш. с, 18 H); 1,26 (уш. с, 28 H); 0,89 (т, J=6,3 Гц, 3 H). ГПХ (ТГФ): ММ 1700; M 950.
Пример 10. Синтез метилового эфира бензотриазоловой кислоты.
ФОРМУЛА XVI. СИНТЕЗ МЕТИЛОВОГО ЭФИРА 11
2
3
1
Синтез бензотриазолметилового эфира 11, необходимый для переэтерификации полимера гидроксильными функциональными группами, показан в ФОРМУЛЕ XVI. Бета-[3-(2-H-бензотриазол-2-ил)-4-гидрокси-5-трет-бутилфенил]-пропионовая кислота-поли(этиленгликоль)300-эфир (50,1 г; УФ-поглощающий продукт, доступный в продаже под торговой маркой TINUVIN 1130 от корпорации BASF, г. Виандот, штат Мичиган) добавили в двугорлую круглодонную колбу, содержащую магнитную мешалку, объемом 1 л. В колбу добавили метанол (500 мл). Колбу погрузили в масляную баню; раствор перемешали. В раствор добавили pTSA·HO (0,63 г). Двугорлую колбу оборудовали обратным конденсатором и резиновой пробкой; перемешиваемую реакционную смесь довели до обратного стока нагреванием масляной бани; обратный сток сохранялся на протяжении 17 часов. Затем колбу достали из масляной бани и дали остыть до комнатной температуры; в это время продукт осел в виде белого твердого вещества. Осадок изолировали вакуумной фильтрацией, а затем перекристаллизацией из метанола; твердые частицы изолировали вакуумной фильтрацией и высушили в условиях вакуума при температуре 80°C, что позволило образовать бензотриазолметиловый эфир 11 (18,27 г) в виде белого твердого вещества. H ЯМР (400 MГц, CDCl) δ м.д. 11,81 (с, 1 H); 8,16 (д, J=2,1 Гц, 1 H); 7,90–7,98 (м, 2 H); 7,45–7,53 (м, 2 H); 7,22 (д, J=2,2 Гц, 1 H); 3,71 (с, 3 H); 3,01 (т, J=7,8 Гц, 2 H); 2,71 (т, J=7,8 Гц, 2 H); 1,51 (с, 9 H).
Пример 11. Переэтерификация бензотриазолметилового эфира с полимером полиглицерина.
ФОРМУЛА XVII. ПЕРЕЭТЕРИФИКАЦИЯ С ПОЛИГЛИЦЕРИНОМ
2
3
1
Переэтерификация бензотриазолметилового эфира 11 с полиглицерином 3 показана в ФОРМУЛЕ XVII. Раствор полиглицерина 3 в MeOH концентрировали ротационным выпариванием; остаточный растворитель удаляли в вакууме на протяжении ночи при температуре 75°C. Полиглицерин 3 (1,36 г, 14,9 миллиграмм-эквивалент гидроксила) добавили в двугорлую круглодонную колбу, содержащую магнитную мешалку, объемом 100 мл. В колбу добавили бензотриазолметиловый эфир 11 (4,24 г, 12 ммоль) и pTSA·HO (7,1 мг). Колбу оборудовали переходником для подачи азота и переходником для дистилляции с приемной колбой в 100 мл. Реакционную колбу погрузили в масляную баню, которую нагрели до 175°C. В течение 20 минут все реагенты расплавились. Реакционную смесь интенсивно перемешивали при подаче азота на протяжении ночи. На следующее утро колбу поместили в вакуум; остаточные УФ-хромофоры сублимировались и собрались в переходнике для дистилляции. Нагревание в вакууме продолжалось всю ночь. Реакционную смесь затем охладили до комнатной температуры; продукт, УФ-поглощающий полиглицерин, получили в виде желтого, стеклоподобного твердого вещества. H ЯМР (400 MГц, CDCl) δ м.д. 11,71 (уш. с, 8 H); 8,05 (уш. с, 8 H); 7,81 (уш. с, 16 H); 7,36 (уш. с, 16 H); 7,14 (уш. с, 8 H); 5,06–5,32 (уш. с, 1 H); 3,86–4,57 (м, 16 H); 3,15–3,82 (м, 30 H); 2,92 (уш. с, 16 H); 2,68 (уш. с, 16 H); 1,45 (уш. с, 76 H); 1,24 (уш. с, 28 H); 0,88 (т, J= 6,6 Гц, 3 H).
Из примеров 1–11 видно, что аналитическая характеристика результирующих УФ-поглощающих простых полиэфиров соответствовала ожидаемым структурам. Анализ методом высокоэффективной жидкостной хроматографии полимеров, описанных в примерах, подтвердил, что описанные способы полимеризации привели к получению малых концентраций остаточного УФ-поглощающего мономера.
Пример 12. Краткое описание результатов SPF
12
15
Измерения солнцезащитного фактора (SPF) УФ-поглощающих полимеров проводились с помощью следующего in vitro способа анализа защиты от солнца. Образцы полимера были измерены и помещены в стеклянные виалы объемом 8 мл. Смешанные C–C алкилбензоаты (косметический масляный растворитель, доступный в продаже под торговой маркой FINSOLV TN от компании Innospec, г. Ньюарк, штат Нью-Джерси) добавили в виалу для получения нужной массовой доли раствора полимера. Магнитную мешалку поместили в виалу, которую затем герметизировали тефлоновой колпачковой гайкой. Раствор полимера/масла перемешивали в алюминиевом реакционном блоке при температуре 100°C до гомогенного состояния. После охлаждения 32 мг раствора полимера нанесли на пластину из поли(метилметакрилата) (ПММА) (подложка для проведения испытания, доступная в продаже под торговой маркой HELIOPLATE HD6 от компании Helioscience, г. Марсель, Франция). Раствор равномерно распределяли по пластине одним пальцем в латексном напальчнике до тех пор, пока вес образца на пластине не снизился до 26 мг. Базовое пропускание измеряли с помощью пластины HD6, полученной от производителя. Поглощение измеряли с помощью калибрированного анализатора пропускания УФ Labsphere UV-1000S UV (Labsphere, г. Норд-Саттон, штат Нью-Гэмпшир, США). Измерения поглощения применяли для расчета индексов SPF. SPF рассчитывали с помощью известных в данной области способов. Уравнение, которое применили для расчета SPF, представлено уравнением 1.
in vitro
0
-A
(Δ)
SPF = [∫ E(λ) I(λ)dλ]/[∫ E(λ) I(λ) 10 (dλ)] (1),
где:
E(λ) = спектр, вызывающий покраснение кожи;
I(λ) = спектральная плотность потока излучения, полученная от источника УФ;
0
A(λ) = средняя монохроматическая абсорбция слоя испытываемого продукта до облучения ультрафиолетом;
dλ = шаг длины волны (1 нм);
и интегрирование в каждом случае проводится по диапазону длин волн от 290 нм до 400 нм.
Результаты in vitro анализа SPF полимера изложены в примерах 4, 7 и 9 [% весового содержания в FINSOLV TN, среднее значение SPF], а также показаны в таблице 1.
Таблица 1
Полимер примера №
Концентрации полимера(% вес.)
SPF
СТ. ОТКЛ.
7
40
25
4
40
32
11
9
40
31
8
Видно, что описываемые полимерные композиции растворялись в маслах, обычно применяемых в косметологии для местного применения. Более того, с помощью способов in vitro анализа SPF было показано, что растворы полимеров в этих маслах имели подходящие значения SPF.
ПРИМЕРЫ КОМПОЗИЦИЙ
Следующий пример показывает низкий уровень раздражения, вызываемого некоторыми композициями настоящего изобретения. Обладающие признаками изобретения композиции (E1–E3) включают полимерную композицию, содержащую линейный поглощающий ультрафиолетовое излучение простой полиэфир, содержащий химически связанный УФ-поглощающий хромофор. Полимерная композиция была получена в соответствии со способом, описанным в примере 3B и примере 4. Обладающие признаками изобретения композиции (E1–E3) были изготовлены, как показано в таблице 2 и описано ниже.
Таблица 2
C1
C2
E1
E2
E3
C3
ВОДА
54,9
56,9
58,9
60,3
57,9
60,3
Amigel
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
Phenonip XB
1
1
1
1
1
1
Pemulen TR-2
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
УФ-поглощающий простой полиэфир
15
15
15
15
15
15
Cetiol CC
22,5
22,5
22,5
22,5
22,5
22,5
Amphisol K
6
4
2
0,6
3
Emulsiphos*
0,6
10–30
AMIGEL представляет собой смолу склероция от компании Alban Muller International, г. Хайалиа, штат Флорида. PHENONIP XB представляет собой феноксиэтанол (и) метилпарабен (и) этилпарабен (и) пропилпарабен от компании Clariant, г. Муттенц, Швейцария. PEMULEN TR-2 представляет собой кроссполимер акрилатов/C алкилакрилата от компании Noveon/Lubrizol, г. Уиклайфф, штат Огайо. CETIOL CC представляет собой дикаприлилкарбонат от компании Cognis, теперь BASF, г. Людвигсхафен, Германия. AMPHISOL K представляет собой цетилфосфат калия (100% анионный) от компании DSM, г. Херлен, Нидерланды. EMULSIPHOS представляет собой цетилфосфат калия (*60% активный анионный) и гидрогенизированные пальмовые глицериды (40%) от компании Symrise, г. Тетерборо, штат Нью-Джерси.
Обладающие признаками изобретения примеры E1–E3 и сравнительные примеры C1–C3 выполнили с применением следующего способа. Водную фазу приготовили путем добавления воды в основной резервуар и нагревания до 80°C при перемешивании. Добавили AMIGEL, PEMULEN TR2 и PHENONIP XB и перемешивали до растворения. Масляную фазу приготовили путем загрузки в резервуар CETIOL CC и при перемешивании. УФ-поглощающий простой полиэфир добавили при 60°C. Добавили AMPHISOL K или EMULSIPHOS и нагрели смесь до приблизительно 80°C при перемешивании. Нагретую водную фазу добавили к масляной фазе с умеренным сдвигом. Во время охлаждения продолжали умеренное перемешивание. Для обеспечения гомогенности примеры E1–E3 и сравнительный пример C3 гомогенизировали с помощью гомогенизатора Silverson L4RT (Silverson Machines, г. Ист Лонгмидоу, штат Массачусетс).
Для обладающих признаками изобретения примеров E1–E3 и сравнительных примеров C1–C3 с помощью МОДИФИЦИРОВАННОГО ТЕСТА TEP, как описано выше, были определены значения по МОДИФИЦИРОВАННОМУ ТЕСТУ TEP; результаты представлены в таблице 3.
Таблица 3
ПРИМЕР
ЗНАЧЕНИЕ ПО МОДИФИЦИРОВАННОМУ ТЕСТУ TEP
E1
0,095
E2
0,19
E3
0,16
C1
0,51
C2
0,37
C3
0,42
Результаты испытания с использованием МОДИФИЦИРОВАННОГО ТЕСТА TEP показывают, что примеры, обладающие признаками изобретения, характеризуются очень низкими значениями по МОДИФИЦИРОВАННОМУ ТЕСТУ TEP, что указывает на неожиданно низкий уровень вызываемого ими раздражения. В противоположность этому, сравнительные композиции C1 и C3, содержащие более чем приблизительно 3% анионного эмульгатора или менее чем приблизительно 0,5% анионного эмульгатора, имеют гораздо более высокие значения по МОДИФИЦИРОВАННОМУ ТЕСТУ TEP.
Несмотря на то, что настоящее изобретение раскрывается путем его подробного описания, подразумевается, что представленное выше описание имело целью проиллюстрировать, но не ограничивать объем настоящего изобретения.