CN1203524A - 黑素季铵化合物及其用作染发剂和用于皮肤护理的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可用作染发剂或用于皮肤护理的水溶性阳离子产物,为通过黑素与含反应性氨基或羟基的季铵盐反应形成的酯或酰胺,以及含有它们的组合物和使用这类产物染发或护理皮肤的方法。
Description
本发明背景
本发明涉及产物、组合物以及使用水溶性季铵化黑素衍生物对皮肤和头发进行染色的方法。
天然存在的黑素是使头发具有其颜色的颜料。对黑素的性能和化学性质的一般性讨论可在Prota,G.的“黑素及相关代谢物的化学进展(Progress In The Chemistry of Melanins And RelatedMetabolites)”,《药物研究综述》(Med.Res.Reviews),8:525-56(1988)和Moncrieff,R.W.的《生产化学工程师》(ManufacturingChemist),XXI,8,330-34(1950年8月)中发现。随着年龄增大,黑素形成逐渐降低,这使得头发变灰白。
天然存在的黑素颜料本身不能用于染发组合物中,因为它易于通过漂洗或摩擦除去且使头发粗糙。在过去,对灰白头发进行染色的最佳方法之一涉及使用天然存在的黑素前体(如5,6-二羟基吲哚(DHI)),这类前体在与氧化剂或金属盐混合时形成有用的黑素颜料。例如参见美国专利3,194,734(Seemuller等人);4,808,190(Grollier等人)以及4,888,027(Grollier等人)。然而,这些黑素前体的使用具有几个缺点。
主要缺点是由黑素前体生产的颜料提供不理想的单色(冷灰色和黑色)。用这些染发剂染色的头发必须用氧化剂如过氧化氢进行第二处理步骤以获得自然的彩色(暖黄色,红色和棕色)。例如参见美国专利3,194,734(Seemuller等人)。此外,黑素前体价格昂贵,而且因其反应性高而难于加工。黑素前体的使用还导致不希望有的头皮和皮肤染色。
此外,因为颜料由黑素前体在发柱上形成,因而使用黑素前体产生的头发颜色是永久性的。头发颜色必然在生长后变回其原有色彩。通常消费者宁愿采用在一次或两次洗发后能洗掉的暂时性头发颜色。
描述于PCT专利申请S.N.US93/11174(1993年11月17日递交)中的组合物可用作暂时性染发剂。这类组合物含有通过在水溶性阴离子黑素与选定的季铵化合物之间形成配合物而制备的黑素产物,所述季铵化合物合适的有alkyltrimonium halide、alkylalkonium halide或dialkydimonium halide,如cetrimonium halide或stearalkoniumhalide。Quaternium-16和Quaternium-26是这类化合物的典型市售实例。黑素和选定的季铵化合物的这些配合物当在含水组合物中沉积于人发上并随后干燥时使人发暂时染色。染料沉积在头发上,在通过蒸发水而干燥时提供所需颜色。尽管这类组合物对许多消费者是可以接受的,但由于它们太容易从头发上洗去而对其他消费者可能是不可接受的。它们中仅有很少一部分以经历一次洗发而留下。事实上,它们通常要求“留置(leave on)”处理,因为它们甚至可能用水漂洗一次而易于除去。
本领域一直在寻求能提供色彩的染发组合物,该组合物比黑素前体或永久染发剂更易使用,但比上述暂时性染色剂所提供的色彩更为耐久,即染料能经历4-6次洗发,或可与含额外的染料的香波混合,以使暂时性头发颜色清新。用于本发明组合物中的染色剂具有这些理想性能。
本发明组合物在单一处理步骤中产生半永久性自然外观的头发色彩,该色彩能抵抗日光褪色、抵抗摩擦且抵抗与水接触时的渗色(bleeding)。该组合物便宜且加工简单。业已令人吃惊地发现含有水溶性季铵化黑素衍生物的含水组合物在施于头发上时赋予头发半永久性色彩,该色彩能经历3次以上的洗发而不显著损失其色质。本发明染色剂的一个特殊优点是它们可与含有其他染发剂的香波混合,以使头发色彩清新,从而更新头发色彩并保持明显更长的时间。另一优点是该产物可用于头发的同时染色和调理。还一优点是该产物显示出天然黑素的其他属性,即它们是抗氧剂和游离基清除剂并使暴露于大气后常存在于头发中的氧化剂和游离基所引起的头发损伤降至最小。
本发明的产物也可用于皮肤护理。它们可单独使用或优选用于常规皮肤护理组合物中。当这样使用时,它们既作为皮肤着色剂以赋予被处理皮肤晒黑外观又作为防晒剂以保护皮肤免受有害红外线的作用。
美国专利5,006,331(Gaskin)公开了含有三乙醇胺和氯化铁的黑素组合物的使用。据说所得到的黑素、三乙醇胺和氯化铁的混合物可用于皮肤保护、创伤治愈和头发增强。另一组合物含有在碱性介质中的胰蛋白酶。Gaskin的皮肤保护组合物中黑素的存在量约为0.001-0.09%,外加约0.0001-0.27%氯化铁,二者均以基于总重量的重量基准计。皮肤保护组合物还含有至多约5wt%的三乙醇胺。尽管对于Gaskin的发明的头发保护组合物未提供黑素水解产物的量的浓度范围,但Gaskin在第6栏第30行指出其存在量仅为总组合物的约0.0015wt%。然而,Gaskin的这一黑素水解产物含量根本不足以为头发赋予色彩。此外,Gaskin的方法均未提供阳离子性质的黑素物质。
PCT申请WO 91/17738公开了可溶性黑素衍生物在生产轻度着色的黑素的方法中的应用,所述黑素从美学上讲适用于化妆组合物。
WO 94/25532描述了与类脂相连形成脂黑素的黑素及其在防晒产品中的应用。
本发明的一个目的是提供用于使用水溶性黑素衍生物对头发进行半永久性染色的含水组合物。
本发明的另一目的是提供能产生半永久性自然外观的头发颜色的组合物,所产生的颜色能抵抗日光褪色、不会磨掉且在与水接触时不会渗色。
本发明的另一目的是提供用于使用水溶性黑素衍生物对头发进行半永久性染色的廉价组合物。
本发明的另一目的是提供对于使用水溶性黑素衍生物对头发进行半永久性染色来说加工简单的组合物。
本发明的另一目的是提供一种半永久性染色的一步法。
本发明的又一目的是提供一种同时对头发进行染色和调理的组合物。
本发明的再一目的是提供与合适的香波一起使用时能用于使头发颜色清新的组合物。
本发明的还一目的是提供用于皮肤护理的产物和组合物。
本发明一方面提供了用于半永久性染发的含水组合物,该组合物包含阳离子性季铵化黑素衍生物。还提供了染发方法。
本发明概述
Y为-O-或-NH-,
n为约1-20的整数,优选6-15,
R1,R2和R3可以相同或不同,为取代或未取代的含有约1-22个碳原子,优选12-16个碳原子的烷基,
m为在黑素残基中衍生的羧基数目,和
X为阴离子。
本发明的产物为酯或酰胺的季铵衍生物。它们是黑素与羟基或氨基取代的季铵盐的反应产物。季铵反应物在一个或多个烷基取代基上具有至少一个能自由与黑素反应物上存在的羧基反应形成酯或酰胺的氨基或羟基。在季铵反应物的烷基上或在亚烷基连接基团上可以存在对酯或酰胺的形成呈化学惰性的其他取代基,例如它们可以是卤素、氰基、硝基或其他基团。它们也可以是对酯或酰胺的形成呈惰性但可进一步反应以产生所需颜色的基团。
尽管上述产物是优选的化合物,尤其是当它们由含有未取代氨基亚烷基或羟基亚烷基以及至少一个与正电荷氮相连的其他长链烷基的季铵化合物制备时,但它们不是本发明的唯一化合物。本发明的化合物可由许多能与黑素的羧基反应的季铵化合物中的任一种制备,所述反应产生含有阳离子的水溶性季铵化黑素酰胺或酯,所述阳离子通过其对阴离子性头发的阳离子/阴离子吸引而与头发反应并粘于头发上。正是季铵化合物的阳离子与头发的阴离子电荷的这种电子吸引赋予本发明染色剂半永久性而不是上述PCT专利申请S.N.US93/11174(1993年11月17日递交)的染色剂所具有的暂时性。
因此,季铵反应物的氮原子上的取代基并不重要,只要它们中的一个能与黑素残基反应产生酯或酰胺即可。它们优选为直链烷基,但也可为烷氧基;脂环基,合适的是苯基,环己基或萘基;环烯基如环己烯基或杂环基如吗啉基或哌啶基。最优选的本发明产物是含有至少一个长链烷基和至少一个短链烷基的那些,所述短链烷基含有约1-6个碳原子,合适的是甲基或乙基。尽管本发明包括其中所有R基团为长链的产物,但它们并不是优选的,因为它们原则上讲由于空间位阻而难于制备。
可用于实施本发明的合适的季铵原料通常描述于《CTFA化妆品成分手册》(CTFA Cosmetic Ingredient Handbook,第一版,1988)第40-42页(季铵化合物)中。该引用文献的全部公开内容引入本文供参考。具体化合物的适用性可由染发领域中的普通熟练技术人员通过简单试验确定。它们是具有至少一个为阴离子部分的抗衡离子的带正电荷的四取代氮衍生物,所述抗衡离子如卤化物或甲基硫酸根(methosulfate)。使用广泛采用且被化妆品领域的化学工程师接纳的CTFA手册上的命名法,示例性阳离子原料为羟基或氨基alkyltrimonium halide,alkylalkonium halide以及dialkyldimoniumhalide,其中烷基具有约1-22个碳原子且卤化物为Cl或Br。有用的季铵化合物例如包括季铵系列的化合物,如Quaternium 16,22,30,36,46,78,79,80和82。其他合适的季铵反应物对熟练人员来说在看完本公开后是显而易见的。
从上述内容可以明白季铵化合物可以含有许多在主链上或与主链相连的官能基团。
黑素残基或结构是通过与季铵化合物反应形成酯或酰胺键后留下的黑素部分。应理解的是无论是否可溶,黑素都是几种其一个方面的特征在于存在羧基的类似分子的混合物。在形成本发明的产物时,这些基团只有一些或很大部分可以反应。重要的标准是反应产物应可溶且呈阳离子性。该反应可由熟练人员所用的常用方法控制,原则上是通过选择各反应物的相对量。在这一方面,应注意在具体反应中可以使用两种或甚至更多种不同的季铵化合物,以获得季铵化黑素的混合物。
在大多数情况下,所有羧基参与反应是令人怀疑的。它们中的一些可能因位阻而不能反应,所述位阻由黑素的结构、季铵化合物上的取代基尺寸或这些因素的组合引起。因此,在上述通式和权利要求书中,m定义为黑素残基中已通过形成水溶性酯或酰胺而发生反应且因此而衍生化的羧基数目。
产生本发明的产物的反应的一个重要特点是一半以上的可用羧基在酯或酰胺的形成中发生反应。若低于一半的这些酸性基团发生反应,则所得产物为阴离子性而非阳离子性。因为如上所述头发为阴离子性,因而它将排斥而不是吸引染发剂。本发明的染发剂必须为阳离子性。
用于形成本发明产物的反应物的另一特征是水溶性和不溶性黑素均可用作原料。优选水溶性反应物,因为它们含有较大量的羧基。它们可以通过许多已知方法由不溶性黑素制备,例如如Wolfram等人在“头发漂白机理”,《化妆品化学会志》(J.Soc.Cosmet.Chem.),21:875-900(1970)中所述使用过氧化氢。
本发明产物中的阴离子可以是季铵化合物所通常带有的那些中的任一个,只要所生产的产物为水溶性。典型的是它们为卤化物,优选氯化物或溴化物。本发明的详细描述
本发明的产物可以由形成酰胺或酯的常用方法中的任一种形成。
例如,为了形成酰胺,可以使黑素酸在pH约为7的含水缓冲液中在碳化二亚胺如1-乙基-1,2-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺存在下于室温与氨烷基取代的季铵化合物反应。
酯可以通过例如使等摩尔量的反应物在pH7的含水缓冲液中反应而制备。
这两种方法均在实施例中说明。
可用于本发明的黑素可以是合成黑素或由天然源如人、灵长目、牛和其他动物得到的黑素。具体地,乌贼黑素(sepia melanin)市场有售。黑素的来源并不重要。本文所用术语“黑素”指不溶性颜料且应理解为包括天然和合成黑素。
合成黑素可以由本领域熟练人员已知的许多方法获得。普通的方法是氧化聚合法,其中黑素中间体如5,6-二羟基吲哚-2-羧酸(DHICA),二羟基吲哚(DHI),二羟基苯丙氨酸(DOPA)等用氧化剂如过氧化氢/碘化氢、铁氰化钾、高锰酸钾或过硫酸铵处理。这些方法是众所周知的且例如描述于美国专利5,173,085;5,346,509;5,273,550和4,804,385中,这些专利的全部公开内容引入本文供参考。
本发明组合物中季铵化黑素产物的需要量随诸多因素如所用载体、染发前使用者的原有发色、所需的最终发色和本领域熟练人员众所的其他因素而变。应使用染发有效量的染发剂。通常,所需量为至少约0.1%,典型的是约为0.1%至其在该组合物中的溶解度上限,但通常低于约5.0%,优选约0.2-3.0%,所用浓度均以基于组合物总重量的重量基准计。
使用本发明产物的皮肤用组合物通常具有低于用作染发剂的浓度。典型的是,它们含有约0.01-10%,优选0.05-1%的至少一种本发明产物,该产物溶于、乳化于或悬浮于可药用皮肤赋形剂中,该赋形剂可以是含水或非水的且可以包含水,惰性油,润肤剂,表面活性剂,缓冲剂或其他添加剂如实施例中所示的那些。
尽管本发明含水染发组合物的pH可以不低或高至损害皮肤或头发,但该组合物在宽pH值范围内有用。特定组合物的正确pH可以随所用产物而变。然而,组合物的pH通常为约3-10,优选5-10。
除选定的染发剂或染发剂混合物外,可以在本发明的染发组合物中引入化妆品上可接受的载体。可以接受的载体可以为具有含水或醇溶剂的简单溶液或分散液至含有增稠剂或其他试剂的复合混合物。可用于本发明的载体必须与选定的染料相容。
也可以在本发明组合物中引入此类组合物中常见的辅助剂或添加剂,其量可有效提供其预期功能。这类辅助剂或添加剂例如包括溶剂、加溶剂、表面活性剂、增稠剂、碱化剂、螯合剂、防腐剂和香料。
可以使用的溶剂包括可与其他组分相容的有机溶剂或溶剂体系。许多可用于这类目的的有机溶剂在本领域是已知的。这些有机溶剂包括醇类,特别是C1-C6烷基醇,尤其是乙醇和丙醇;以及至多约10个碳原子的二元醇类,尤其是二甘醇;单丁醚;卡必醇和苄醇。
可用于本发明的增稠剂包括聚乙烯基吡咯烷酮,阿拉伯胶,纤维素衍生物如甲基纤维素或羟乙基纤维素,以及无机增稠剂如膨润土。可以使用的额外加溶剂例如包括乙氧基化脂肪醇。可以使用的防腐剂包括:羟苯甲酸的甲酯和丙酯,2-苯氧基乙醇,DMDMH以及KathonCG。
本发明产物的一个特殊优点是它们中的某些可用于对头发同时进行染色和调理。已知当含长链烷基取代基的某些季铵盐沉积在人发上时,它们通过赋予头发一定润滑性以及提供抗静电效果而改进梳理性,即使用它们可以较容易地梳理头发。这两种效果结合而使头发更易护理,因而可以更容易获得所需的头发外观。具有这些性能的组合物称为“头发调理剂”。例如参见A.C.Lunn和R.E.Evans的“人发的静电性能”,J.Soc.Cosmet.Chem.,28,549(1977)。
对染色和调理性能二者来说优选的本发明产物由具有至多两个取代或未取代的烷基的季铵反应物形成,该烷基含有约12-16个碳原子。用于这种共同作用的季铵反应物例如包括上述Quaternium化合物中的几种。
在本发明的另一优选方面,本发明的水溶性产物被引入还含有辅助染发剂的香波基质中以同时进行头发的染色和清洁。本发明的这种特征尤其用来使以前染色的头发颜色清新。
香波是本领域熟练人员众知的且不必特别说明。通常它们是含有约1-50wt%表面活性剂的水溶液,表面活性剂可以是阳离子性、阴离子性、非离子性或两性离子性。适宜的表面活性剂包括例如bhenealkonium chloride,dodecyldimonium chloride,月桂基硫酸钠,laureth硫酸钠,椰子酰氨丙基甜菜碱(cocamidopropyl betaine)和椰子酰氨丙基磺铵盐(sultaine)。其他有用的表面活性剂可以参照《McCutcheon乳化剂和洗涤剂》(McCutcheon’s Emulsifiers andDetergents,North Amer.Edition 1987)确定,该文献引入本文供参考。在本发明组合物中,表面活性剂量约与常规香波中的用量相同。
应理解上述各种添加剂若使任意浓度的本发明染发剂不溶,则都不能用于组合物中。
本发明的又一方面是将一种或多种已知发色改性剂任意地掺入本发明组合物中。它们包括例如直接染料,初级中间体(primaryintermediate)和偶合剂。
发色改性剂的浓度通常低于约10mg/ml,优选在反应介质中的存在量为约0.01-5mg/ml,最优选为约0.05-2mg/ml。这些组分的量不应大到引起本发明的染发剂沉淀。
许多直接染料、初级中间体和偶合剂对熟练人员是已知的且可用于本发明中。
本发明优选的初级中间体和与它们反应的偶合剂包括:
初级中间体:
对苯二胺
对氨基苯酚
邻氨基苯酚
N,N-二(2-羟乙基)对苯二胺
2,5-二氨基吡啶
对甲苯二胺
偶合剂:
间苯二酚
间氨基苯酚
α-萘酚
5-氨基邻甲酚
2-甲基间苯二酚
4,6-二(羟基乙氧基)间苯二胺
间苯二胺
合适的直接染料包括例如硝基染料,偶氮染料和蒽醌染料。
本发明还提供了染发或皮肤护理方法,包括将本发明的含水组合物施于头发或皮肤上。该组合物可以由本领域已知的常规技术施于头发上。例如,它们可以浇于头发上或用施涂器施涂。染发组合物必须与头发接触的时间长度并不重要。可以为约2分钟至约50分钟,但通常为约5分钟至约30分钟。皮肤护理组合物可以液体或粘稠组合物如膏霜或软膏施于皮肤上。
本发明还包括含有本发明组合物的试剂盒。试剂盒可以包含一个盛放包含所有上述各种组分的组合物的容器。另外,可以具有两个或多个各自盛放单个组分的容器,这些组分在施于头发或皮肤上的过程中或刚好在这之前混合。
本发明产物所达到的染发效果可以用标准的Hunter Tristimulus值评价。在Hunter方法中,参数a和b可以为正或负且限定了头发的颜色状况。因此,a值越正,头发的红色程度越大,而a值为负表示呈绿色。类似地,b值为正表示呈黄色,而b值为负表示呈蓝色。参数L为颜色强度的度量,0值表示纯黑,而100表示纯白。
下列非限制性实施例仅用于说明。在这些实施例中,阳离子性带正电荷的颜料的形成由在pH9的0.05M硼酸钠缓冲液中于250V下的电泳测量证实。
实施例
所用缩写为:MFA(黑素游离酸)为乌贼黑素,通过用H2O2处理而呈水溶性。MES缓冲液为吗啉代乙基磺酸盐。EDC为1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺。DHICA为5,6-二羟基吲哚-2-羧酸。
实施例1
MFA/2-氨基乙基三甲基氯化铵
向MFA(500mg)在pH7.0的0.1M MES缓冲液(100ml)中的溶液中加入1.6g 2-氨乙基三甲基氯化铵盐酸盐,小心地将pH维持为7.0。搅拌该溶液10分钟,然后加入EDC(750mg)。5小时后,在连续搅拌下加入另外一份750mg EDC并使该混合物室温放置过夜。渗析由此得到的颜料中的水48小时,然后通过蒸发溶剂来收集。
实施例2
MFA/Quaternium 22
向MFA(500mg)在pH7.0的0.1M MES缓冲液(100ml)中的溶液中在搅拌下加入3.33ml Quaternium 22。加入1g EDC,然后在4小时后加入另外1g。混合物在室温下剧烈搅拌一夜。渗析由此形成的颜料中的水24小时,然后蒸发至干。
实施例3
MFA/Quaternium 22
制备实施例2的产物在pH10缓冲液中的1%溶液,施于(漂白的)头发上保持15分钟。之后用水漂洗头发并干燥。
Hunter L a b
处理前 64.0 1.4 18.9
处理后 50.2 2.2 14.5
若如上所述处理头发,但使用未改性的MFA代替MFA/Quaternium 22颜料,则未赋予头发显著的颜色变化(Hunter值L61.3,a1.5,b17.3)。
实施例4
MFA/氨乙基三甲基氯化铵
制备实施例1的产物在pH10缓冲液中的1%溶液并施于(漂白的)头发上保持15分钟。之后用水漂洗头发并干燥。
Hunter L a b
处理前 64.0 1.4 18.9
处理后 56.5 2.0 16.3
若如上所述处理头发,但使用未改性的MFA代替MFA/氨乙基三甲基氯化铵颜料,则未赋予头发显著的颜色变化(Hunter值L61.3,a1.5,b17.3)。
实施例5
通过彻底混合以下组分制备防晒组合物:
DHICA/Quaternium 22 0.1
乙基二羟丙基PABA 2.0
丙二醇 20.0
Oleth-20 4.7
Laneth-16 4.7
水 68.5
当用于皮肤上时,该组合物提供对阳光的保护。
实施例6
通过彻底混合以下组分制备皮肤护理组合物:
DHICA/Quaternium 22 0.1%
甲基纤维素 0.5%
甘油 2.0%
乙醇 10.0%
水 85.5%
香料 适量至100%
当用于皮肤上时,该组合物赋予较深的颜色。
Claims (18)
1.一种适于用作染发剂或用于皮肤护理的水溶性阳离子化合物,为通过黑素与含有反应性氨基或羟基的季铵盐反应形成的水溶性阳离子性酰胺或酯。
3.权利要求2的产物,其中n为6-15。
4.权利要求2或3的产物,其中R1,R2和R3中至少一个含有1-22个碳原子且R1、R2和R3中至多两个含有1-6个碳原子。
5.权利要求4的化合物,其中R1,R2和R3中的一个含有12-16个碳原子且R1、R2和R3中的两个含有1-6个碳原子。
7.权利要求6的组合物,其中n为6-15。
8.权利要求6或7的组合物,其中R1,R2和R3中至少一个含有1-22个碳原子且R1、R2和R3中至多两个含有1-6个碳原子。
9.权利要求8的组合物,其中R1,R2和R3中的一个含有12-16个碳原子且R1、R2和R3中的两个含有1-6个碳原子。
10.权利要求6的染发组合物,还含有其量为约1-50%的表面活性剂。
11.权利要求10的组合物,其中R1,R2和R3中至少一个含有1-22个碳原子且R1、R2和R3中至多两个含有1-6个碳原子。
12.权利要求11的组合物,其中R1,R2和R3中的一个含有12-16个碳原子且R1、R2和R3中的两个含有1-6个碳原子。
13.权利要求11的组合物,其中R1,R2和R3中的一个含有1-22个碳原子且R1、R2和R3中的两个含有1-6个碳原子。
14.权利要求11的组合物,其中R1,R2和R3中至少一个含有12-16个碳原子且R1、R2和R3中至多两个含有1-6个碳原子。
17.权利要求6的皮肤护理组合物,含有约0.01-10%的下式化合物:其中M为黑素残基,
Y为-O-或-NH-,
n为约1-20的整数,
R1,R2和R3可以相同或不同,为取代或未取代的含有约1-22个碳原子的烷基,
m为在黑素残基中衍生的羧基数目,和
X为阴离子。
18.权利要求6的组合物,装在试剂盒中。
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