CN101541298A - 含有单酯盐的含水组合物 - Google Patents

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Abstract

公开了包含水、疏水有机化合物和约2－约50wt.％的增溶剂的清澈的含水组合物。所述增溶剂是饱和C6－C20醇和饱和二羧酸的单酯的碱金属或碱土金属盐。所述单酯盐相当有效地用于将多种疏水有机化合物溶解在水中以提供具有极好稳定性和出色透明性的含水组合物。所述组合物对于化妆品、农用化学品、涂料、药物和调味品和香料工业是有价值的。

Description

含有单酯盐的含水组合物
发明领域
本发明涉及含有溶解了的疏水有机化合物的清澈的含水组合物。该组合物对于配制调味品、生理冷却剂或温热剂、农用化学品、香料、化妆品和药物是有价值的。
发明背景
经常希望制备加入了不溶或微溶于水的有机组分的清澈的含水组合物。问题普遍在于配制中，例如，一些药物或调味品和香料的应用。一些相关技术教导将这种含水组合物称为溶液，然而其它的将它们描述为透明的水包油微乳液。无论哪种方式，目标实质上是相同的：为了将有机化合物溶解于水中以得到清澈的混合物。
已经识别出许多增溶剂。在一个公知的方法中，可简单地加入可与水混溶的共溶剂(乙醇、丙酮、丙二醇、二甲亚砜、二醇醚等)。对于一个例子，见美国专利号5,081,104。不幸的是，即便是最终产品中的痕量共溶剂经常是不可接受的。
与环糊精的包络物(见例如美国专利号4,596,795)是另一种溶解疏水组分的方法。然而，这些需要冗长的研究来识别正好是正确尺寸以接受疏水底物的环糊精，并且它们也要求该包络物是水溶性的。此外，由于其高分子量，通常需要大比例的环糊精。
用于制备含有疏水组分的清澈的含水组合物的其它增溶剂包括：表面活性剂或表面活性剂的混合物(见例如美国专利号5,374,614或5,320,863)；环氧化物-二醇反应产物(美国专利号4,299,737)；C1-C4醇和C8-C16亚烷基取代的丁二酸衍生物的酯反应产物(德国专利，DE 2915948)；柠檬酸单烷基酯(美国专利号5,635,190)；和表面活性剂和增溶剂的组合，其可以是C2-C7二羧酸或它们的盐(美国专利申请公布号2006/0084589)。这些参考文献中没有一个公开了本文所描述和要求保护的类型的含有单酯盐的清澈的含水组合物。
衍生自饱和C6-C20醇和饱和二羧酸(例如戊二酸、丁二酸、己二酸)的单酯的盐通常是已知的。它们被教导用于制备焙烤食品(美国专利号3,762,932)、皂条(加拿大专利号1,329,104)和含有低于50wt.％的水的浓缩的液体衣物洗涤剂(美国专利号4,714,565)。在调味料和香料工业中，这种盐被公认为可在诸如漱口水和饮料之类的含水组合物中以ppm水平使用的生理冷却剂(见美国专利号5,725,865、6,121,315和6,365,215)。没有一个参考文献教导用至少2wt.％的单酯盐来将疏水有机化合物溶解于含有至少55wt.％的水的含水组合物中。
总之，许多工业将从更多的将疏水有机化合物溶解于水中以提供清澈的含水组合物的方法的可用性中受益。特别是药物和调味料和香料工业总是在寻找将维生素、生理冷却剂或温热剂、药品、食品添加剂、化妆品、调味品、香料或这些的组合溶解于含水介质中的更好的方法。优选的组合物将避免共溶剂或环糊精。理想地，该组合物将是清澈的、稳定的、经济的和容易配制的。
发明概述
一方面，本发明是清澈的含水组合物。该组合物包含水、疏水有机化合物和增溶剂。特别地，所述组合物包含约55-约98wt.％的水、约0.1-约10wt.％的所述疏水有机化合物和约2-约50wt.％的增溶剂。该增溶剂是饱和C6-C20醇和饱和二羧酸的单酯的碱金属盐或碱土金属盐。本发明包括用于制备所述清澈的含水组合物的方法。
我们惊讶地发现，本文所描述的单酯盐相当有效地用于将多种疏水有机化合物溶解在水中。当在2-50wt.％下使用时，所述单酯盐提供具有极好稳定性和出色透明性的含水组合物。所述组合物对于宽范围的工业应用，特别在化妆品、农用化学品、涂料、药物和调味品和香料工业中，是有价值的。
发明详述
本发明的含水组合物主要包含水。特别地，该组合物包含约55-约98wt.％、更优选约60-约90wt.％和最优选约65-约85wt.％的水。
所述清澈的含水组合物包括疏水有机化合物。对于“疏水有机化合物”，我们是指不溶或最多微溶于水的有机化合物。优选地，溶解度小于1wt.％，更优选小于0.1wt.％。所述疏水有机化合物将具有至少五个碳原子和可以具有多种不同的官能团中的一个或多个。它可以是芳族的或脂肪族的、线性的、支化的或环状的，和饱和或非饱和的。因此，该疏水有机化合物可以是烃、烷基卤或芳基卤、醇、酚、醚、酯、酮、醛、腈、胺、酰胺、硝基化合物、杂环等，前提是它至多仅少量地溶于水。
特别优选的疏水有机化合物在农业化学品、药物、香精油、涂料、保健品、化妆品、食品添加剂或调味品和香料工业中是有用的。其它的是生物活性的。所述组合物包含约0.1-约10wt.％的所述疏水有机化合物。更优选的组合物包含约0.2-约5wt.％的所述疏水有机化合物。
用于调味品和香料工业的疏水有机化合物包括香料、调味剂和生理冷却剂或温热剂。仅举一些例子：d-柠檬烯、对-甲基异丙基苯、香茅醇、L-薄荷醇、香茅腈、L-香芹酮、乳酸L-薄荷酯、N-乙基-对-薄荷烷-3-甲酰胺(WS-3)、N，2，3-三甲基-2-(1-甲基乙基)-丁酰胺(WS-23)、N-乙氧基羰基甲基-对-薄荷烷-3-甲酰胺(WS-5)、薄荷酮甘油基缩酮、3-L-薄荷氧基(menthoxy)-1，2-丙二醇(TK-10)、戊二酸单薄荷酯(MMG)、丁二酸单薄荷酯(MMS)、异胡薄荷醇、薄荷醇、薄荷酮、对-薄荷烷-3，8-二醇、香草基丁基醚(VBE)、辣椒素、维生素E、芳樟醇、乙酸芳樟酯等。可以使用疏水有机化合物的混合物(见例如以下实施例10)。
重要地，所述清澈的含水组合物包括单酯盐增溶剂。合适的增溶剂是饱和C6-C20醇和饱和二羧酸的单酯的碱金属盐或碱土金属盐。最便利地，所述单酯是环酐与饱和C6-C20醇的中和了的反应产物，尽管可以通过其它方法制备它们。
优选地，所述单酯盐衍生自容易得到的饱和环酐例如戊二酸酐、2-甲基戊二酸酐、3-甲基戊二酸酐、2-甲基丁二酸酐、丁二酸酐或己二酸酐。特别优选戊二酸酐、丁二酸酐和己二酸酐。
所述单酯盐衍生自饱和C6-C20醇。该醇可以是线性的、支化的或环状的。实例包括1-己醇、1-辛醇、1-癸醇、2-乙基-1-己醇、环己醇、4-甲基环己醇、L-薄荷醇，1-癸醇、1-十二醇等，和它们的混合物。特别优选1-辛醇和L-薄荷醇。
所述单酯盐含有碱金属或碱土金属阳离子例如钠、锂、钾、铯、镁、钙或钡。优选地，所述金属离子是钠、钾、锂或镁。
优选的单酯盐具有通式Mn+[A-]n，其中M是碱金属或者碱土金属，n是1或者2，m是1到3的整数，和A-具有结构：
Figure A20078003312500071
其中R是线性、支化、或环状C6-C20烷基，和每个R’或R”独立地是氢、C1-C8烷基或C6-C8芳基。更优选地，M是钠或钾，m是2，R是正辛基或L-薄荷基，和R’和R”的每一个是氢。
特别优选的单酯盐是衍生自L-薄荷醇或1-辛醇的碱金属戊二酸盐、丁二酸盐或己二酸盐。实例包括戊二酸单辛酯、戊二酸单薄荷酯、3-甲基戊二酸单薄荷酯、2-甲基戊二酸单薄荷酯、丁二酸单薄荷酯、2-甲基丁二酸单薄荷酯、己二酸单薄荷酯和它们的混合物的碱金属盐。
所述清澈的含水组合物包含约2-约50wt.％、优选约4-约30wt.％和最优选约5-约20wt.％的所述单酯盐。通常该单酯盐不仅仅用于将疏水有机化合物溶解于水。优选地，该单酯盐提供生理冷却、生理温热、调味品或香料增强、或其它的好处。对于上述戊二酸盐和丁二酸盐，其是众所周知的生理冷却剂，就是这种情况(见美国专利号5,725,865和6,365,215)。
虽然已经在前面描述过了这些单酯盐，还没有评价它们作为用于清澈的含水组合物的增溶剂的潜在好处。我们惊讶地发现，当在2-50wt.％下使用时，所述单酯盐提供具有异常透明性和极好稳定性的疏水化合物的含水组合物(见以下实施例1-16)。
所述含水组合物易于制备。在一个便利的方法中，所述单酯盐在疏水有机化合物的存在下产生(见实施例1和12)。在典型实例中，向含有疏水有机化合物和衍生自饱和C6-C20醇和饱和二羧酸的单酯的混合物中加入碱水溶液(氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾等)。换句话说，将含水的碱与包含所述疏水有机化合物和所述单酯盐的酸形式的混合物混合。碱溶液的加入原位产生了单酯盐并产生了疏水有机化合物的清澈的水溶液。当所述碱是碳酸盐或碳酸氢盐时，当加入碱时和其后一段时间，放出了二氧化碳。
在另一个便利的方法中，在引入疏水有机化合物前生成所述单酯盐。实施例5(以下)举例说明了这个方法。因此，将衍生自饱和C6-C20醇和饱和二羧酸的单酯与含水的碱混合提供了所述单酯盐的溶液。将所述疏水有机化合物与该溶液混合给出了该疏水有机化合物的清澈的水溶液。
在优选的方法中，L-薄荷醇与饱和环酐反应以产生包含粗单酯的混合物。用水洗涤该粗单酯以除去未反应的酐和二羧酸。最后，该单酯与碱反应以产生包含L-薄荷醇和单酯盐的清澈的水溶液。在优选的实施方案中，所述环酐是戊二酸酐和所述单酯是戊二酸单薄荷酯(见实施例12)。所述含水组合物将特别用于配制生理冷却剂。
可能希望用水稀释所述含水组合物。可加入的同时维持清澈水溶液的水量取决于本领域技术人员已知的许多因素，包括疏水有机化合物的性质、具体的单酯盐、这些组分的每一种的浓度和其它因素。通常，稀释所述含水组合物的愿望是由经验确定的。有时，太多的水提供了乳液，取决于想要的用途，乳液也许是或也许不是想要的结果。因此，本发明包括通过用足够的水稀释所述清澈的含水组合物以生成乳液。下面的许多实施例(见例如实施例4、7、8、11和12)表明，可以用稀释提供不那么浓缩但仍然清澈的本发明的水溶液。其它的实施例(见实施例1、3和6)表明怎样从所述清澈的水溶液制备乳液。
本发明包括从所述清澈的含水组合物制备的或包含所述的清澈的含水组合物的消费品。特别地，该消费品可以是混合调味品、食品、糖食、饮料、口香糖、牙线、牙膏、漱口水、抗色斑组合物、抗齿龈炎组合物、喉咙锭剂、喉咙滴剂、抗酸性药片、药物组合物、医用组合物等。所述清澈的含水组合物也可以用在皮肤或头皮处理产品例如化妆品、洗发水、洗液、除臭剂、须后水、刮胡胶、刮胡膏、香料、肥皂等的制造中。
以下实施例仅举例说明本发明。本领域技术人员将会认识到在本发明的主旨和权利要求范围内的许多变化.
实施例1
含水的十二烷组合物
经过约20分钟时间，向搅拌过的戊二酸单薄荷酯(“MMG”，25克)和十二烷(3.0克)的混合物中加入含水的碳酸氢钠(98克，8.8％溶液)。在完成加入和停止放出CO2后，搅拌所述混合物2小时，然后允许其沉降。所得到的混合物是十二烷(约2.5％)在含水的戊二酸单薄荷酯钠(Na-MMG)中的清澈的均相溶液。
在对比实验中，将十二烷(12克)与水(876克)搅拌2小时，不能产生均相混合物。沉降后，各层分离，给出了约876克的水和11.6克的未溶解的十二烷。
该实施例表明，十二烷在含水的Na-MMG中的溶解比其在纯水中的溶解好至少约50倍。
用等体积的水稀释一部份所述清澈的含水组合物产生了在两天内乳化的清澈溶液。
实施例2
含水的d-柠檬烯组合物
d-柠檬烯
用d-柠檬烯(4.5g)代替十二烷，进行实施例1的程序。所得到的混合物是d-柠檬烯(约3.6％)在含水的Na-MMG中的清澈的均相溶液。
在与实施例1相似的对比实验中，18克d-柠檬烯在水中不能产生均相混合物。沉降后，各层分离，给出了约876克的水和17.5克的未溶解的d-柠檬烯。
该实施例表明，d-柠檬烯在含水的Na-MMG中的溶解比其在纯水中的溶解好至少约60倍。
实施例3
含水的对-甲基异丙基苯组合物
用对-甲基异丙基苯(4.5g)进行实施例1的程序。所得到的混合物是对-甲基异丙基苯(约3.6％)在含水的Na-MMG中的清澈的均相溶液。
用等体积的水稀释一部份所述清澈的含水组合物产生了在两天内乳化的溶液。
实施例4
含水的香茅醇组合物
Figure A20078003312500102
香茅醇
用香茅醇(4.5g)进行实施例1的程序。所得到的混合物是香茅醇(约3.6％)在含水的Na-MMG中的清澈的均相溶液。用等体积的水稀释，产生了保持清澈超过40天的溶液。在对比实验中，香茅醇和水不能产生均相混合物。
实施例5
含水的L-薄荷醇组合物
Figure A20078003312500111
L-薄荷醇
使戊二酸单薄荷酯(25g)与含水的碳酸氢钠(98克的8.8％溶液)反应，得到Na-MMG的清澈的水溶液。加入晶体L-薄荷醇(3克)，并将该混合物加热到约47℃以熔化薄荷醇。搅拌所述混合物约2小时并使其冷却到环境温度。所得到的混合物是L-薄荷醇(约2.5％)在含水的Na-MMG中的清澈的均相溶液。感官实验表明该溶液具有强的生理冷却效果。用等体积的水稀释，产生了保持清澈超过40天的溶液。
在对比实验中，L-薄荷醇(12克)与水(876克)搅拌2小时，最初在47℃下，然后是环境温度下，但是没有得到均相混合物。过滤离析出薄荷醇。气相色谱分析表明，该清澈的水溶液含有0.06％的薄荷醇。
该实施例表明，L-薄荷醇在含水的Na-MMG中的溶解比其在纯水中的溶解好至少约40倍。
实施例6
含水的香茅腈组合物
用香茅腈(4.5g)进行实施例1的程序。所得到的混合物是香茅腈(约3.6％)在含水的Na-MMG中的清澈的均相溶液。在对比实验中，香茅腈和水不能产生均相混合物。
用等体积的水稀释所述清澈的含水组合物立即产生了乳液。
实施例7
含水的L-香芹酮组合物
Figure A20078003312500121
L-香芹酮
用L-香芹酮(4.5g)进行实施例1的程序。所得到的混合物是L-香芹酮(约3.6％)在含水的Na-MMG中的清澈的均相溶液。用等体积的水稀释，产生了保持清澈超过40天的溶液。在对比实验中，L-香芹酮和水不能产生均相混合物。
实施例8
含水的乳酸L-薄荷酯组合物
Figure A20078003312500122
乳酸L-薄荷酯
用乳酸L-薄荷酯(1.5g)进行实施例1的程序。所得到的混合物是乳酸L-薄荷酯(约1.25％)在含水的Na-MMG中的清澈的均相溶液。用等体积的水稀释，产生了保持清澈超过40天的溶液。在对比实验中，乳酸L-薄荷醇酯和水不能产生均相混合物。
实施例9
含水的N-乙基-对-薄荷烷-3-甲酰胺组合物
Figure A20078003312500131
N-乙基-对-薄荷烷-3-甲酰胺(WS-3)
将含水的碳酸氢钠(196克，8.8％溶液)加入到搅拌过的戊二酸单薄荷酯(50克)和N-乙基-对-薄荷烷-3-甲酰胺(“WS-3”，2.0克)的混合物中。在完成加入和停止放出CO2后，搅拌所述混合物1小时，然后使其放置过夜。所得到的混合物是WS-3(约0.83％)在含水的Na-MMG中的清澈的均相溶液。当感官测试时，该混合物(pH 7.4)展现出强的冷却效果。
向所述含水组合物中加入更多的WS-3(1.0克)。搅拌所述混合物1小时，然后使其放置过夜。过滤该混合物以除去未溶解的晶体(0.6克)。当感官测试时，该滤液(约1.0％的WS-3)展现出强的冷却效果。在对比实验中，发现WS-3在20℃下在纯水中溶解度是约0.03％。该实施例表明，WS-3在含水的Na-MMG中的溶解度比其在纯水中的溶解度好约33倍。
实施例10
含水的冷却剂鸡尾酒组合物
可商购得到的WinSenseTM500冷却剂混合物(MillenniumSpecialty Chemicals)以下面所示的量含有N，2，3-三甲基-2-(1-甲基乙基)-丁酰胺(WS-23)、N-乙基-对-薄荷烷-3-甲酰胺(WS-3)和乳酸L-薄荷酯。
生理冷却鸡尾酒WinSense 500
用WinSense 500冷却剂混合物(3.0克)进行实施例1的程序。所得到的混合物是WinSense 500(约1.25％)在含水的Na-MMG中的清澈的均相溶液。用等体积的水稀释，产生了保持清澈超过40天的溶液。在对比实验中，WinSense 500和水不能产生均相混合物。
实施例11
含水的维生素E(α-生育酚)组合物
Figure A20078003312500142
α-生育酚
用α-生育酚(1.5克)进行实施例1的程序。所得到的混合物是α-生育酚(约1.25％)在含水的Na-MMG中的清澈的均相溶液。用等体积的水稀释，产生了保持清澈超过40天的溶液。在对比实验中，α-生育酚和水不能产生均相混合物。
实施例12
Na-MMG、L-薄荷醇和DMG的含水组合物
在90℃下搅拌L-薄荷醇(200克)、戊二酸酐(146克)和碳酸钠(3.8克)的混合物5小时，给出了含有L-薄荷醇、MMG、戊二酸二薄荷酯(DMG)和痕量的戊二酸和戊二酸酐的混合物。在环境温度下用水(700克)通宵洗涤该混合物以除去戊二酸和戊二酸酐。洗涤后，该混合物含有(通过气相色谱)：L-薄荷醇(16％)、MMG(77％)和戊二酸二薄荷酯(7％)。分离有机层并通过硫酸钠过滤。产物与含水的NaHCO3(1370克的8.8％溶液)搅拌1小时，然后用水(700克)稀释，给出了含有L-薄荷醇(1.2％)、Na-MMG(12.7％)和DMG(0.6％)的清澈的均相溶液。用等体积的水稀释，产生了保持清澈超过40天的溶液。
实施例13
含水的对-甲基异丙基苯组合物
进行实施例1的程序，只不过使用戊二酸单辛酯(MOG，22.6g)和对-甲基异丙基苯(5g)。所得到的混合物是对-甲基异丙基苯(约4.4％)在含水的戊二酸单辛酯钠(Na-MOG)中的清澈的均相溶液。
实施例14
含水的芳樟醇组合物
Figure A20078003312500151
芳樟醇
进行实施例1的程序，只不过使用MOG(22.6g)和芳樟醇(3g)。所得到的混合物是芳樟醇(约2.7％)在含水的Na-MOG中的清澈的均相溶液。在对比实验中，芳樟醇和水不能产生均相混合物。
实施例15
含水的维生素E(α-生育酚)组合物
进行实施例1的程序，只不过使用MOG(22.6g)和α-生育酚(3克)。所得到的混合物是α-生育酚(约2.6％)在含水的Na-MOG中的清澈的均相溶液。
实施例16
含水的对-甲基异丙基苯组合物
进行实施例1的程序，只不过使用丁二酸单薄荷酯(MMS，23.7g)和对-甲基异丙基苯(3g)。所得到的混合物是对-甲基异丙基苯(约2.5％)在含水的丁二酸单薄荷酯钠(Na-MMS)中的清澈的均相溶液。
所述实施例仅打算作为举例说明。下述的权利要求限定了本发明。

Claims (13)

1.一种清澈的含水组合物，其包含：
(a)约55-约98wt.％的水；
(b)约0.1-约10wt.％的疏水有机组合物；和
(c)约2-约50wt.％的饱和C6-C20醇和饱和二羧酸的单酯的碱金属或者碱土金属盐。
2.权利要求1的组合物，其中所述单酯盐是由选自由戊二酸酐，丁二酸酐和己二酸酐组成的组的环酐生产的。
3.权利要求1的组合物，其中所述C6-C20醇选自由L-薄荷醇和1-辛醇组成的组。
4.权利要求1的组合物，其中所述单酯盐选自由戊二酸单辛酯、戊二酸单薄荷酯、3-甲基戊二酸单薄荷酯、2-甲基戊二酸单薄荷酯、丁二酸单薄荷酯、2-甲基丁二酸单薄荷酯、己二酸单薄荷酯和它们的混合物的碱金属盐组成的组。
5.权利要求1的组合物，其中所述单酯盐具有Mn+[A-]n的分子式，其中M是碱金属或者碱土金属，n是1或者2，m是1到3的整数，和A-具有结构：
Figure A2007800331250002C1
其中R是线性、支化或环状C6-C20烷基，和每个R’或R”独立地是氢、C1-C8烷基或C6-C8芳基。
6.权利要求1的组合物，其中所述疏水有机化合物是生理冷却剂、生理温热剂、维生素、药物试剂或者医学试剂、食物添加剂、化妆品成分，调味剂、香料成分或者它们的混合物。
7.权利要求1的组合物，其中所述疏水有机化合物是一种或多种生物活性化合物。
8.由权利要求1的组合物制备的或包含权利要求1的组合物的消费品。
9.用水稀释权利要求1的组合物所制备的乳液。
10.方法，其包括使含水的碱与包含酸形式的单酯盐和疏水有机化合物的混合物混合来生产权利要求1的组合物。
11.方法，其包括使疏水有机化合物与单酯盐的水溶液混合来生产权利要求1的组合物。
12.方法，其包括：
(a)使L-薄荷醇与饱和环酐反应以产生包含粗单酯的混合物；
(b)用水洗涤所述粗单酯；和
(c)使所述单酯与碱反应以生产包含L-薄荷醇和单酯盐的清澈的含水溶液。
13.权利要求12的方法，其中所述环酐是戊二酸酐和所述单酯是戊二酸单薄荷酯。
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