DE4210112A1

DE4210112A1 - Polyethoxyliertes vitamin e und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE4210112A1
Application number: DE4210112A
Authority: DE
Inventors: Young Dae Kim; Byung Jo Ha
Original assignee: Amorepacific Corp
Current assignee: Amorepacific Corp
Priority date: 1991-03-29
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 1992-10-01
Anticipated expiration: 2012-03-28
Also published as: KR940010888B1; MY108430A; US5235073A; GB9205379D0; JP2501267B2; IT1255017B; GB2254080B; ITMI920737A0; CN1037347C; DE4210112C2; FR2674525B1; ITMI920737A1; JPH05194474A; KR920018041A; GB2254080A; CN1065458A; FR2674525A1

Description

Die Erfindung betrifft polyethoxyliertes Vitamin E und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung polyethoxyliertes Vitamin E mit feuchtigkeitszu rückhaltender, oberflächenaktiver und antioxidativer Wirkung und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Verschiedene Ölmaterialien, wie Triglyceride, Esteröle und Paraffinöl, werden in großem Umfang als Emollientia (erwei chende Mittel) in Kosmetika und Salben verwendet, um eine feuchtigkeitszurückhaltende Wirkung zu erzielen. Die Verwen dung von derartigen Ölen in Kosmetika und Hautsalben erfor dert ferner die Verwendung von oberflächenaktiven Mitteln, da diese Öle mit Wasser oder mit Wasser mischbaren Komponenten, die aufgrund ihrer strukturellen Eigenschaften als Grundlage für Kosmetika und Salben verwendet werden, nicht verträglich sind.

In Kosmetika, Nahrungsmitteln und Salben verwendete oberflä chenaktive Mittel können je nach ihrer Funktion eingeteilt werden in Emulgatoren, Lösungsvermittler, Dispergiermittel und Schaummittel. Sie können auch entsprechend ihrer Ionen beschaffenheit in ionogene und nicht-ionogene oberflächenak tive Mittel eingeteilt werden, wobei die letztgenannten in hydrophile und lipophile oberflächenaktive Mittel unterteilt werden können.

Nicht-ionogene oberflächenaktive Mittel lassen sich im all gemeinen durch Ethoxylieren von Fettalkoholen, Alkylphenolen, Carboxylestern, Glycerinfettsäureestern, wasserfreien Sor bitestern, Carbonsäureamiden, natürlichen Fetten oder Ölen oder Wachsen mit Ethylenoxid in Gegenwart eines Katalysators nach bekannten Verfahren herstellen (vgl. Encyclopedia of Chemical Technology, 3. Aufl. Bd. 22, Surfactant and Deter sive System, 1978). Es ist bekannt, daß polyethoxylierte oberflächenaktive Mittel mit einem Gehalt an Ethylenoxid von 60 bis 75% die stärkste Oberflächenaktivität besitzen. Je doch zeigen diese nicht-ionogenen oberflächenaktiven Mittel ausschließlich eine Oberflächenaktivität und keinerlei phy siologische Wirkung.

Daneben gibt es zahlreiche natürliche amphotere biologische Verbindungen, wie Glykolipide, Proteine, Phospholipide, Sapo nine und Gallensäuren. Diese Verbindungen werden aufgrund ih rer Herkunft und ihrer oberflächenaktiven Eigenschaften als "bio-oberflächenaktive Mittel" bezeichnet. Aufgrund ihrer Oberflächenaktivität besitzen sie eine erhöhte Wasserlöslich keit, so daß sie sowohl ihre Funktion im lebenden Organismus ausüben können als auch ansonsten zur Absorption von anderen Materialien gut geeignet sind. Daher läßt sich bei physiolo gischen Materialien für die Hautpflege, die neben ihrer phy siologischen Wirkung auch eine Oberflächenwirkung aufweisen, aufgrund ihrer erhöhten Verteilbarkeit und Absorption eine verbesserte physiologische Wirkung erwarten.

Aufgabe der Erfindung ist es, neue Materialien bereitzustel len, die neben einer speziellen physiologischen Aktivität auch eine Oberflächenaktivität besitzen.

Im Rahmen von umfangreichen Untersuchungen wurde festge stellt, daß sich diese Aufgabe dadurch lösen läßt, daß man Vitamin E, das hervorragende physiologische Wirkungen be sitzt, einer Additionsreaktion mit Ethylenoxid unter Bildung von polyethoxyliertem Vitamin E unterwirft.

Gegenstand der Erfindung ist somit polyethoxyliertes Vitamin E der allgemeinen Formel (I):

in der
R eine Gruppe der Formel -(-CH₂CH₂O)_nH bedeutet, wobei
n eine ganze Zahl mit einem Wert von 2 bis 100 ist,
A eine Gruppe der Formel

bedeutet,
B eine Methylgruppe in 5-, 7- oder 8-Stellung bedeutet und
m eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 3 ist.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Her stellung von polyethoxyliertem Vitamin E der allgemeinen For mel (I), das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Vitamin E der allgemeinen Formel (II)

in der A, B und m die vorstehend definierten Bedeutungen ha ben, oder einen Ester davon mit Ethylenoxid in Gegenwart eines Katalysators umsetzt.

Gegenstand der Erfindung sind ferner oberflächenaktive Mit tel, Antioxidationsmittel und Feuchthaltemittel, die jeweils als Wirkstoff polyethoxyliertes Vitamin E der Formel (I) ent halten.

Fig. 1 zeigt ein NMR-Spektrum von synthetischem Vitamin E (dl-α-Tocopherol);

Fig. 2 zeigt ein NMR-Spektrum von polyethoxyliertem (E.O. = 8,07) Vitamin E, das gemäß Beispiel 1 hergestellt worden ist.

Fig. 3 zeigt ein NMR-Spektrum von polyethoxyliertem (E.O = 15,02) Vitamin E, das gemäß Beispiel 3 hergestellt worden ist.

Fig. 4 zeigt ein NMR-Spektrum von polyethoxyliertem (E.O. = 29,93) Vitamin E, das gemäß Beispiel 4 hergestellt worden ist.

Fig. 5 zeigt ein NMR-Spektrum von polyethoxyliertem (E.O. = 51,20) Vitamin E, das gemäß Beispiel 5 hergestellt worden ist.

Fig. 6 zeigt ein Balkendiagramm zur Erläuterung der Feuch tigkeitsrückhaltewirkung des erfindungsgemäßen poly ethoxylierten Vitamins E.

Fig. 7 zeigt Draize-Augenreizungsbewertungen von erfin dungsgemäßem polyethoxyliertem Vitamin E.

Vitamin E ist der generische Name für ein Gemisch aus lipid löslichen Phenolen, Tocopherolen und Tocotrienolen mit allge meinen Strukturmerkmalen: ein aromatischer Chromanolkopf und ein Kohlenwasserstoffschwanz mit 16 Kohlenstoffatomen. Je nach den Methylsubstituenten im Chromanolkern gibt es die α-, β-, γ- und δ-Isomeren, während je nach Sättigungsgrad der Kohlenwasserstoffkette Tocopherol mit einer gesättigten Kette oder Tocotrienol mit einer ungesättigten Kette als Formen von Vitamin E vorliegen.

Bei den erfindungsgemäßen polyethoxylierten Vitamin E-Pro dukten bleiben die Eigenschaften von Vitamin E, z. B. die an tioxidative Wirkung und die Zellschutzwirkung, erhalten, da sie das Vitamin E-Gerüst aufweisen. Ferner zeigen sie bei Verwendung in Kosmetika eine gute Verträglichkeit mit den wirksamen wasserlöslichen Komponenten der kosmetischen Grund lagen und verbessern die verschiedenen Wirkungen der Kompo nenten, in dem sie die substantive Verhaltensweise zur Haut aufgrund ihrer hydrophilen und oberflächenaktiven Eigenschaf ten verstärken, was beim hydrophoben Vitamin E nicht der Fall sein kann. Außerdem besitzt polyethoxyliertes Vitamin E eine feuchtigkeitszurückhaltende Wirkung und oxidative Stabilität und erweist sich als sehr sicher für den lebenden Organismus. Somit kann polyethoxyliertes Vitamin E in vorteilhafter Weise in Kosmetika, Nahrungsmitteln oder Arzneistoffen als Feucht haltemittel, antioxidatives Mittel oder oberflächenaktives Mittel eingesetzt werden. Die zuzusetzende Menge an polyeth oxyliertem Vitamin E kann je nach dem Zweck der Zugabe oder je nach Art der Materialien, die mit polyethoxyliertem Vitamin E versetzt werden, variieren, liegt aber im allgemei nen im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 50 Gew.-%.

Das erfindungsgemäße polyethoxylierte Vitamin E läßt sich herstellen, indem man Vitamin E mit Ethylenoxid in Gegenwart eines basischen Katalysators oder einer Lewis-Säure umsetzt. Die Umsetzung kann vorteilhafterweise unter Druck in Abwe senheit von Feuchtigkeit durchgeführt werden. Für die Poly ethoxylierung von Vitamin E ist es sehr wichtig, die Reakti onsbedingungen, z. B. den Druck, die Temperatur und die Kata lysatormenge, zu kontrollieren, da die anfängliche Reakti onsgeschwindigkeit durch die sterische Hinderung von Vitamin E beeinflußt wird. Zu Beginn verläuft die Polyethoxylierung von Vitamin E im Vergleich zur Polyethoxylierung von gerad kettigen Fettalkoholen oder Alkylphenolen sehr langsam. Ins besondere sind dann, wenn geringere Molmengen an Ethylenoxid zugesetzt werden, drastischere Bedingungen erforderlich. Nur unter derartigen drastischen Bedingungen wird eine gründliche Verteilung des Ethylenoxids erreicht.

Als Vitamin E können im erfindungsgemäßen Verfahren synthe tisches oder natürliches dl-Vitamin E oder Ester davon ver wendet werden. Zu den Vitamin E-Estern gehören das Acetat, Palmitat, Succinat und Linolat von Vitamin E.

Zu basischen Katalysatoren, die erfindungsgemäß verwendet werden können, gehören NaOH, KOH oder NaOCH₃. Zu Lewis-Säure- Katalysatoren, die erfindungsgemäß verwendet werden können, gehören SF₃, SnCl₄ oder SbCl₅.

Die Menge des verwendeten Katalysators variiert je nach den Reaktionsbedingungen und liegt vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Vitamin E.

Die Reaktionstemperatur liegt im allgemeinen im Bereich von 120 bis 180°C und vorzugsweise von 140 bis 160°C.

Der Reaktionsdruck liegt im allgemeinen im Bereich von 1,0 bis 8,0 kg/cm² und vorzugsweise von 3,0 bis 6,0 kg/cm².

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

In einem 1 Liter fassenden Doppelautoklaven aus rostfreiem Stahl werden 144 g synthetisches Vitamin E (dl-α-Tocopherol) und 0,2 g KOH (Reinheitsgrad 99,9%) vorgelegt. Die Feuch tigkeit im Innern des Reaktors wird durch 30minütiges Erwär men unter vermindertem Druck von etwa 700 mm Hg auf 80°C ent fernt. Sodann wird der relative Druck auf 0,1 kg/cm² unter Verwendung von gasförmigem Stickstoff und unter anschließen dem Erwärmen auf 150°C eingestellt.

Das Gemisch wird unter Beibehaltung der Stickstoffatmosphäre langsam mit 125 g Ethylenoxid versetzt. Das erhaltene Gemisch wird etwa 5 Stunden unter Rühren umgesetzt. Der Druck wird zu Beginn der Umsetzung mit gasförmigem Stickstoff auf 5 kg/cm² eingestellt. Mit fortschreitender Umsetzung sinkt der Druck ab, bis er nach Beendigung der Umsetzung konstant bleibt.

Nach beendeter Umsetzung wird der Reaktor dreimal mit gas förmigen Stickstoff entgast, um nicht-umgesetztes Ethylenoxid und als Nebenprodukt gebildetes 1,4-Dioxan zu entfernen. So dann wird das Reaktionsgemisch auf etwa 20°C gekühlt, wobei es bei dieser Temperatur im flüssigen Zustand verbleibt. Zur Neutralisation des alkalischen Katalysators wird eine geringe Menge an Essigsäure zugesetzt. Sodann wird das Reaktionsge misch mit Benzol gewaschen, um nicht-umgesetztes Tocopherol zu entfernen. Anschließend wird durch Säulenchromatographie an Sephadex LH-20 unter Verwendung von Chloroform-Methanol (1 : 1) gereinigt. Man erhält 258 g flüssiges polyethoxyliertes Vitamin E.

(1) Erscheinungsform: bei Raumtemperatur flüssig
(2) Elementaranalyse: relatives Molekulargewicht C₄₅H₈₄C₁₀

ber.: C 69,02, H 10,55, N 0,00%
gef.: C 69,68, H 10,02, N 0,04%

(3) Ausbeute: 98,3%
(4) Zugesetzte Molmenge an Ethylenoxid: 8,07
(5) NMR-Spektrum
Die NMR-Spektren für synthetisches Vitamin E (dl-α-Toco pherol) und polyethoxyliertes Vitamin E sind in Fig. 1 bzw. Fig. 2 gezeigt. In Fig. 1, die das NMR-Spektrum für synthetisches Vitamin E darstellt, treten ein Peak für -CH₂-CH₂- oder -CH₃ bei 1,17-1,3 δ, 3 Peaks für -CH₃ am Phenyl bei 2,8 δ und 1 Peak für -OH von Trimethylphenol bei 4,1 δ auf. In Fig. 2, die das NMR-Spektrum für poly ethoxyliertes Vitamin E darstellt, ist der Peak bei 4,1 δ verschwunden, während 1 Peak für H von -O-CH₂-CH₂-O- bei 3,7 δ und 1 Peak für -OH am Ende des Ethylenoxids bei 4,8 δ auftreten.

Beispiel 2

In einem 1 Liter fassenden Doppelautoklaven aus rostfreiem Stahl werden 144 g synthetisches Vitamin E (dl-α-Tocopherol) und 0,2 g KOH (Reinheitsgrad 99,9%) vorgelegt. Die Feuch tigkeit im Innern des Reaktors wird durch 30minütiges Erwär men auf 85°C unter einem vermindertem Druck von etwa 700 mm Hg entfernt. Sodann wird der relative Druck mit gasförmigem Stickstoff auf 0,1 kg/cm² unter anschließendem Erwärmen auf 140°C eingestellt.

Unter Beibehalten der Stickstoffatmosphäre werden 45 g Ethy lenoxid langsam zugesetzt. Das erhaltene Gemisch wird etwa 4,5 Stunden unter Rühren umgesetzt. Zu Beginn der Umsetzung wird der Druck mit gasförmigem Stickstoff auf 4,8 kg/cm² ein gestellt. Mit fortschreitender Umsetzung sinkt der Druck ab, bis er beim Reaktionsende konstant bleibt. Nach beendeter Um setzung wird der Reaktor dreimal mit gasförmigem Stickstoff entgast, um nicht-umgesetztes Ethylenoxid und als Nebenpro dukt gebildetes 1,4-Dioxan zu entfernen. Sodann wird das Re aktionsgemisch auf etwa 12°C abgekühlt, wobei es im flüssigen Zustand verbleibt. Anschließend wird eine geringe Menge an Citronensäure zugesetzt, um den alkalischen Katalysator zu neutralisieren. Hierauf wird das Reaktionsgemisch durch Säu lenchromatographie an Sephadex LH-20 unter Verwendung von Chloroform-Methanol (1 : 1) gereinigt. Man erhält 181 g flüs siges polyethoxyliertes Vitamin E.

(1) Erscheinungsbild: bei Raumtemperatur flüssig
(2) Elementaranalyse: relatives Molekulargewicht C₃₅H₆₁O₅

ber.: C 83,83, H 15,97, N 0,00%
gef.: C 84,65, H 15,20, N 0,05%

(3) Ausbeute: 96,1%
(4) Molmenge an zugesetztem Ethylenoxid: durchschnittlich 0,3

Beispiel 3

In einem 1 Liter fassenden Doppelautoklaven aus rostfreiem Stahl werden 215 g synthetisches Vitamin E (dl-α-Tocopherol) und 0,8 g KOH (Reinheitsgrad 99,9%) vorgelegt. Die Feuch tigkeit im Innern des Reaktors wird durch 40minütiges Erwär men auf 85°C unter einem vermindertem Druck von etwa 710 mm Hg entfernt. Sodann wird der relative Druck mit gasförmigem Stickstoff auf 0,1 kg/cm² unter anschließendem Erwärmen auf 160°C eingestellt.

Unter Beibehaltung der Stickstoffatmosphäre werden 340 g Ethylenoxid langsam zugesetzt. Das erhaltene Gemisch wird 6 Stunden unter Rühren der Additionspolymerisation unterworfen. Zu Beginn der Umsetzung wird der Druck auf 5,2 kg/cm² einge stellt. Mit fortschreitender Umsetzung sinkt der Druck ab, bis er bei beendeter Umsetzung konstant bleibt.

Nach beendeter Umsetzung wird der Reaktor viermal mit gas förmigem Stickstoff entgast, um nicht umgesetztes Ethylenoxid und als Nebenprodukt gebildetes 1,4-Dioxan zu entfernen. So dann wird das Reaktionsgemisch auf etwa 25°C abgekühlt, wobei es in flüssigem Zustand verbleibt. Anschließend wird eine ge ringe Menge an Citronensäure zugesetzt, um den alkalischen Katalysator zu neutralisieren. Hierauf wird das Reaktionsge misch durch Säulenchromatographie an Sephadex LH-20 unter Verwendung von Chloroform-Methanol (1 : 1) gereinigt. Man er hält 538 g flüssiges polyethoxyliertes Vitamin E.

(1) Erscheinungsbild: bei Raumtemperatur halbfest
(2) Elementaranalyse: relatives Molekulargewicht C₅₉H₁₁₀O₁₇

ber.: C 64,92, H 10,16, N 0,00%
gef.: C 65,38, H 10,42, N 0,04%

(3) Ausbeute: 98,74%
(4) Molmenge an zugesetztem Ethylenoxid: 15,02
(5) NMR-Spektrum
Das NMR-Spektrum für das in Beispiel 3 hergestellte po lyethoxylierte Vitamin E ist in Fig. 3 gezeigt. In Fig. 3 ist der Peak für -OH bei 4,1 δ verschwunden, während der bei 3,7 δ auftretende Peak für H von Ethylenoxid we sentlich stärker als in Fig. 2 ist, da die Molmenge an zugesetztem Ethylenoxid größer als in Beispiel 1 ist.

Beispiel 4

In einem 2 Liter fassenden Doppelautoklaven aus rostfreiem Stahl werden 150 g natürliches Vitamin E vorgelegt. Die Feuchtigkeit im Innern des Reaktors wird durch etwa 40minütiges Erwärmen auf 90°C unter einem vermindertem Druck von 0,1 kg/cm² entfernt. Sodann werden 2,4 g NaOH (Rein heitsgrad 99,9%) und anschließend 470 g Ethylenoxid unter Stickstoffatmosphäre zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wird un ter Rühren und Erwärmen auf 160°C 7 Stunden umgesetzt, wobei der Reaktionsdruck mit gasförmigem Stickstoff auf 5,2 kg/cm² eingestellt wird.

Nach beendeter Umsetzung wird der Reaktor dreimal mit gas förmigem Stickstoff entgast, um nicht-umgesetztes Ethylenoxid und als Nebenprodukt gebildetes 1,4-Dioxan zu entfernen. Hierauf wird das Reaktionsgemisch auf etwa 45°C abgekühlt, wobei es in flüssigem Zustand verbleibt. Eine geringe Menge an Essigsäure wird zugesetzt, um den alkalischen Katalysator zu neutralisieren. Sodann wird das Reaktionsgemisch abge kühlt. Man erhält 601 g eines festen Gemisches, das zur Ent fernung von nicht-umgesetztem Vitamin E mit Toluol behandelt und durch Säulenchromatographie an Sephadex LH-20 unter Ver wendung von Methanol gereinigt wird. Man erhält 596 g festes polyethoxyliertes Vitamin E.

(1) Schmelzbereich: 40-50°C
(2) Elementaranalyse: relatives Molekulargewicht C₈₉H₁₇₀O₃₂

ber.: C 61,00, H 9,78, N 0,00%
gef.: C 60,58, H 10,13, N 0,04%

(3) Ausbeute: 98,7%
(4) Molmenge an zugesetztem Ethylenoxid: 29,93
(5) NMR-Spektrum
Das NMR-Spektrum für das in Beispiel 4 hergestellte po lyethoxylierte Vitamin E ist in Fig. 4 gezeigt. In Fig. 4 sind die Peaks ähnlich denen von Fig. 3, mit der Aus nahme, daß der Peak bei 3,7 δ wesentlich stärker ist, was auf die größere Molmenge an zugesetztem Ethylenoxid zu rückzuführen ist.

Beispiel 5

In einem 2 Liter fassenden Doppelautoklaven aus rostfreiem Stahl werden 200 g synthetisches Vitamin E (dl-α-Tocopheryl)- acetat und 1,5 g NaOH (Reinheitsgrad 99,9%) vorgelegt. Die Feuchtigkeit im Innern des Reaktors wird durch etwa 50minütiges Erwärmen auf 100°C unter einem vermindertem Druck von 0,05 kg/cm² entfernt.

Sodann werden unter Stickstoffatmosphäre 1100 g Ethylenoxid zugesetzt, wobei der Druck mit gasförmigem Stickstoff unter Erwärmen auf 150°C auf 5,5 kg/cm² eingestellt wird. Nach 8stündiger Umsetzung unter Rühren wird der Reaktor zweimal mit gasförmigem Stickstoff entgast, um nicht-umgesetztes Ethy lenoxid und als Nebenprodukt gebildetes 1,4-Dioxan zu ent fernen. Hierauf wird das Reaktionsgemisch auf 60°C abgekühlt, wobei es in flüssigem Zustand verbleibt. Anschließend wird das Reaktionsgemisch mit einer geringen Menge an Citro nensäure behandelt, um den alkalischen Katalysator zu neu tralisieren, und mit Benzol gewaschen, um nicht-umgesetztes Vitamin E-acetat zu entfernen. Sodann wird das Gemisch durch Säulenchromatographie an Sephadex LH-20 unter Verwendung von Methanol gereinigt. Man erhält 365 g festes polyethoxyliertes Vitamin E.

(1) Schmelzbereich: 56-63°C
(2) Elementaranalyse: relatives Molekulargewicht C₁₂₉H₂₅₀O₅₂

ber.: C 58,84, H 9,57, N 0,00%
gef.: C 58,49, H 9,81, N 0,05%

(3) Ausbeute: 96,15%
(4) Molmenge an zugesetztem Ethylenoxid: 51,2
(5) NMR-Spektrum
Das NMR-Spektrum für das in Beispiel 5 hergestellte po lyethoxylierte Vitamin E ist in Fig. 5 gezeigt. In Fig. 5 sind die Peaks identisch mit denen von Fig. 3, mit der Ausnahme, daß der Peak bei 3,7 δ wesentlich stärker ist, was auf die erhöhte Molmenge an zugesetztem Ethylenoxid zurückzuführen ist.

Beispiel 6

In einem 10 Liter fassenden Doppelautoklaven aus rostfreiem Stahl werden 200 g natürliches Vitamin E, 1,5 g NaOH (Rein heitsgrad 99,9%) und 1,5 g KOH (99,9%) vorgelegt. Die Feuchtigkeit im Innern des Reaktors wird durch etwa 60minütiges Erwärmen auf 110°C unter einem verminderten Druck von 0,05 kg/cm² entfernt. Sodann werden unter Stick stoffatmosphäre 2100 g Ethylenoxid zugesetzt, wobei der Druck mit gasförmigem Stickstoff auf 5,6 kg/cm² unter Erwärmen auf 150°C eingestellt wird. Nach einer Umsetzungszeit von 10 Stunden unter Rühren wird der Reaktor mit gasförmigem Stick stoff entgast, um nicht-umgesetztes Ethylenoxid und als Ne benprodukt gebildetes 1,4-Dioxan zu entfernen. Sodann wird das Reaktionsgemisch auf etwa 70°C abgekühlt, wobei es in flüssigem Zustand verbleibt. Anschließend wird das Reakti onsgemisch mit einer geringen Menge an Citronensäure behan delt, um den alkalischen Katalysator zu neutralisieren. Nach Abkühlen erhält man 2135 g festes polyethoxyliertes Vitamin E.

Vorzugsweise wird ein Überschuß an Ethylenoxid verwendet, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu verbessern, wobei zu berück sichtigen ist, daß die Produktreinigung erschwert ist, wenn die Molmenge an Ethylenoxid zu hoch ist.

(1) Schmelzbereich: 70-78°C
(2) Elementaranalyse: relatives Molekulargewicht C₂₂₈H₄₄₇O₁₀₂

ber.: C 56,82, H 9,28, N 0,00%
gef.: C 55,9 , H 8,52, N 0,06%

(3) Ausbeute: 95,70%
(4) Molmenge an zugesetztem Ethylenoxid: durchschnittlich 99,5

Beispiel 7

Man verfährt wie in Beispiel 1, verwendet aber 138 g β-Toco pherol anstelle von dl-α-Tocopherol. Man erhält 252 g flüs siges polyethoxyliertes (E.O. = 8,07) Tocopherol.

Beispiel 8

Man verfährt wie in Beispiel 3, verwendet aber 206 g γ-Toco pherol anstelle von dl-α-Tocopherol. Man erhält 534 g halb festes polyethoxyliertes (E.O. = 15,02) Tocopherol.

Beispiel 9

Man verfährt wie in Beispiel 4, mit der Abänderung, daß man 139 g δ-Tocopherol anstelle von natürlichem Vitamin E ver wendet. Man erhält 552 g festes polyethoxyliertes (E.O. = 29,93) Tocopherol.

Beispiel 10

Man verfährt wie in Beispiel 5, mit der Abänderung, daß man 190 g dl-β-Tocopherol-acetat anstelle von Vitamin E-acetat verwendet. Man erhält 347 g festes polyethoxyliertes (E.O. = 51,2) Tocopherol.

Beispiel 11

Man verfährt wie in Beispiel 1, mit der Abänderung, daß man 141 g aus Triticum aestivum L. erhaltenes Vitamin E anstelle von synthetischem Vitamin E verwendet. Man erhält 253 g flüs siges polyethoxyliertes (E.O. = 8,07) Tocopherol.

Beispiel 12

Man verfährt wie in Beispiel 3, mit der Abänderung, daß man 200 g aus Gossypium indicum LAM erhaltenes Vitamin E anstelle von synthetischem Vitamin E verwendet. Man erhält 530 g halb festes polyethoxyliertes (E.O. = 15,02) Tocopherol.

Versuchsbeispiel 1 Oxidative Stabilität von polyethoxyliertem Vitamin E

Die OH-Gruppe in der 6-Stellung von Vitamin E ist gegenüber Luftoxidation, Lichteinwirkung oder UV-Einwirkung empfindlich und besitzt ein starkes Reduktionsvermögen. Ihre Oxidation wird durch die Anwesenheit eines anorganischen Salzes, z. B. eines Eisen(III)-salzes, beschleunigt, während es eine erheb liche Stabilität gegen Einfluß von Wärme und Alkalien zeigt. Ist die OH-Gruppe in der 6-Stellung jedoch verestert, so läßt sich das Tocopherol nicht leicht oxidieren, während es unter alkalischen Bedingungen instabil ist und diese Instabilität durch Wärmeeinfluß verstärkt wird.

Um die oxidative Stabilität von erfindungsgemäßem polyeth oxyliertem Vitamin E zu prüfen, wird dessen Reduktionsvermö gen gemäß dem in JP-B-53-2775 beschriebenen Verfahren unter Entfärbung von Methylenblau bestimmt.

Jeweils 100 mg an Vitamin E, Vitamin E-acetat oder gemäß Bei spiel 1 hergestelltem polyethoxyliertem Vitamin E werden in einem Testgefäß vorgelegt und mit 100 ml gereinigtem Wasser versetzt. Die Lösung wird mit Natriumhydroxid schwach alka lisch gemacht, auf 60°C erwärmt und mit 10 ml wäßriger 0,1% Methylenblaulösung versetzt.

Die Entfärbung der Vitamin E-Lösung beginnt nach 15 Minuten. Nach etwa 1 Stunde ist die Lösung vollständig entfärbt. Dies zeigt, daß Tocopherol ein beträchtliches Reduktionsvermögen aufweist.

Die Vitamin E-acetat-Lösung ist nach etwa 80 Stunden voll ständig entfärbt, während die Lösung mit polyethoxyliertem Vitamin E nach etwa 85 Stunden eine vollständige Entfärbung zeigt. Dies zeigt, daß polyethoxyliertes Vitamin E in etwa die gleiche oxidative Stabilität wie die von Vitamin E-acetat aufweist.

Versuchsbeispiel 2 Zellschutzwirkung von polyethoxyliertem Vitamin E

Es wird berichtet, daß Vitamin E eine antioxidative Wirkung besitzt, indem es UV-Licht ausfiltert oder aktive Sauer stoffatome und verschiedene freie Radikale abfängt (vgl. Blacks, H. S., Potential Involvement of Free Radical Reactions in Ultraviolet Light-Mediated Cutaneous Damage, Photochem. Photobiol., Bd. 45 (1987), S. 213-221).

Ferner ist bekannt, daß freie Radikale und aktiver Sauerstoff durch Bestrahlung mit UV-Licht und durch enzymatische Reak tionen über Superoxid (O₂) sowie durch Phagozytose, immu nologische Stimulierung oder Photosensibilisierung gebildet werden und diese an Gewebeentzündungen und der oxidativen De generierung von Zellmembranen beteiligt sind (vgl. Krinsky, N. I., Pure and Appl. Chem., Bd. 51 (1982), S. 649; und Kle banoff, S. J., Ann. Int. Med., Bd. 83 (1980), S. 480).

Um die Zellschutzwirkung von polyethoxyliertem Vitamin E zu prüfen, wird eine Photohämolyse folgendermaßen durchgeführt (vgl. S. N. Park, D. H. Lee, T. Y, Lee, J. Soc. Cos. Chemists (Korea), Bd. 13 (1987) S. 45).

Polyethoxyliertes Vitamin E, das gemäß den Beispielen 1, 2, 3 oder 4 hergestellt worden ist, oder Vitamin E sowie ein be kanntes Antioxidationsmittel werden zur Herstellung von Test proben in einer Menge von jeweils 4 mMol in 1,0 Liter Ethanol gelöst.

Blutproben von Kaninchen werden zur Gewinnung von Erythrocy ten 5 Minuten bei 8000 U/min zentrifugiert und gewaschen. Nach Verdünnung mit physiologischer Kochsalzlösung erhält man eine Erythrocytensuspension (6×10⁷ Erythrocyten/3,5 ml).

Sechs Reagenzgläser aus Pyrex-Glas von 1,0 cm Durchmesser werden vorbereitet und jeweils mit 3,5 ml der Suspension ver setzt. Eines der sechs Reagenzgläser, enthaltend ein bekann tes Antioxidans, dient als Kontrolle. Die übrigen Reagenzglä ser werden mit jeweils 50 µl Tocopherol Proben versetzt. Die sechs Reagenzgläser werden 30 Minuten im Dunklen vorinku biert.

Nach beendeter Vorinkubation werden 0,5 ml einer wäßrigen Lö sung von Bengalrosa (80 mikromolar) als Photosensibilisator zugegeben. Die Teströhrchen werden mit Paraffinfilm ver schlossen. In einem rechtwinkligen hexaedrischen Behälter der Abmessungen 50×20×25 cm, dessen Innenflächen dunkel ge strichen sind, wird eine 20 Watt Fluoreszenzlampe angebracht. Die Reagenzgläser werden in einem Abstand von 5 cm von der Lampe angeordnet und 15 Minuten bestrahlt.

Nach beendeter Bestrahlung wird die Durchlässigkeit der ein zelnen, im Dunklen belassenen Reagenzgläser bei 700 nm in Ab ständen von 15 Minuten gemessen. Die Zunahme der Durchläs sigkeit der Suspension bei dieser Wellenlänge ist proportio nal zum Hämolysegrad.

Die einzelnen Stufen des vorstehenden Versuchs werden bei konstanter Raumtemperatur von 27°C durchgeführt. Die Zell schutzwirkung der Probe gegen aktiven Sauerstoff ist defi niert als die Zeit (Minuten), die zu einer 50%igen Hämolyse der Erythrozyten unter den vorstehenden Meßbedingungen erforderlich ist. Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammen gestellt.

Tabelle I

Zellschutzwirkung von polyethoxyliertem Vitamin E

Wie aus Tabelle I hervorgeht, ist die Aktivität von erfin dungsgemäßem polyethoxyliertem Vitamin E mindestens dreimal so hoch wie die der Kontrolle.

Versuchsbeispiel 2 Antioxidationswirkung von polyethoxyliertem Vitamin E

Die Antioxidationswirkung für erfindungsgemäße polyethoxy lierte Tocopherole wird unter Verwendung von Nachtkerzenöl geprüft. Das Nachtkerzenöl kann von Samen von Oenothera, wie Oenothera odorata Jacquin oder Oenothera biennis L. extra hiert werden und enthält mehr als 68% Linolsäure und mehr als 7,5% γ-Linolensäure.

0,1 oder 1% gemäß Beispiel 1 hergestelltes polyethoxyliertes Vitamin E oder Tween-60, Igepal CO-880 oder Butylhydro xytoluol (BHT) als Vergleichssubstanzen werden dem Nachtker zenöl zugesetzt. Die Ansätze werden in einer Kammer mit kon stanter Temperatur von 45°C belassen. Nach 2 bzw. 10 Tagen wird der Peroxidwert (POW) für die einzelnen Proben auf fol gende Weise bestimmt: In einem 250 ml fassenden Kolben werden 1,0 g Probe vorgelegt und durch Zugabe von 10 ml Chloroform gelöst. Sodann werden 15 ml Eisessig und 1 ml gesättigte Ka liumjodidlösung zugesetzt. Nach Verschließen mit einem Stop fen wird der Kolben heftig geschüttelt. Freies Jod wird mit 0,01 n Natriumthiosulfatlösung unter Verwendung einer Stärke lösung als Indikator titriert. Als Titrationsendpunkt wird der Zustand angesehen, wenn die Lösung farblos wird.

S: Menge an 0,01 n Natriumthiosulfatlösung, die von der Probe verbraucht wird, in ml
B: Menge an 0,01 n Natriumthiosulfatlösung, die beim Leerwert verbraucht wird, in ml
meq/kg: mg Äquivalentgewicht pro kg
F: Faktor der 0,01 n Natriumthiosulfatlösung

Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt.

Tabelle II

Aus Tabelle II ist ersichtlich, daß das gemäß Beispiel 1 her gestellte polyethoxylierte Vitamin E eine Antioxidations wirkung zeigt, die ähnlich der von in Kosmetika häufig ange wandtem Vitamin E-acetat ist.

Versuchsbeispiel 4 Oberflächenaktive Wirkung von polyethoxyliertem Vitamin E

Um die Oberflächenwirkung von erfindungsgemäßem polyethoxy liertem Vitamin E zu prüfen, werden die gemäß den Beispielen 1, 3, 4 und 5 hergestellten Verbindungen sowie polyethoxy liertes (E.O. = 24) Cholesterin auf ihre Beschaffenheit in bezug auf Oberflächenspannung, Schaumbildungsvermögen und Schaumstabilität geprüft.

1. Oberflächenspannung

Die Oberflächenspannung von 0,1% wäßrigen Lösungen der Test verbindungen wird mit einer Waage zur Bestimmung der Oberflä chenspannung (Hersteller Fisher Scientific) unter Anwendung des Verfahrens von Du Nuoy bei 25°C bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengestellt.

Tabelle III

Oberflächenspannung

Wie aus Tabelle III hervorgeht, zeigt das polyethoxylierte (E.O. = 29,93) Vitamin E von Beispiel 4 die niedrigste Ober flächenspannung von 38,8 dym/cm, was geringfügig über dem Wert der Vergleichssubstanz polyethoxyliertes (E.O. = 24) Cholesterin, das in Kosmetika weit verbreitet ist, liegt.

2. Schaumbildungsvermögen und Schaumstabilität

Das Schaumbildungsvermögen und die Schaumstabilität werden nach dem dynamischen Schaumtest bestimmt.

In einem 2 Liter-Meßzylinder von 10 cm Innendurchmesser wer den jeweils 400 ml einer 0,1% wäßrigen Lösung der Testver bindungen vorgelegt. Die Lösung wird bei 25°C mit einem Agi- Mixer mit 3000 U/min gerührt. Das Volumen der Schaumschicht wird als Schaumbildungsvermögen bezeichnet. Das Verhältnis des Volumens der Schaumschicht unmittelbar nach dem Rührvor gang zum entsprechenden Volumen, das 3 Minuten nach dem Rühr vorgang festgestellt wird, wird als Schaumstabilität be zeichnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV zusammengestellt.

Tabelle IV

Schaumbildungsvermögen und Schaumstabilität

Wie aus Tabelle IV hervorgeht, zeigt das polyethoxylierte (E.O. = 29,93) Vitamin E von Beispiel 4, das höchste Schaum bildungsvermögen, das geringfügig über dem von polyethoxy liertem (E.O. = 24) Cholesterin, das als Vergleichssubstanz dient, liegt.

Versuchsbeispiel 5 Feuchtigkeitsrückhaltewirkung von polyethoxyliertem Vitamin E

Die Feuchtigkeitsrückhaltewirkung von polyethoxyliertem (E.O. = 15,02) Vitamin E von Beispiel 3 wird mit der entsprechenden Wirkung von Glycerin, dem am weitesten verbreiteten Feucht haltemittel, sowie mit Tween-60 und anderen Produkten vergli chen.

Lösungen von Glycerin (5%), Pyrrolidoncarbonsäure-Na (10%), der Verbindung von Beispiel 3 (5%) und Tween-60 (5%) in de stilliertem Wasser werden hergestellt und auf die Haut von 11 gesunden freiwilligen Versuchspersonen aufgebracht. Nach 30 Minuten bzw. 1 Stunde wird die Hydratation unter Verwendung eines Corneometers CM 820 PC (Schwarzhaupt, Deutschland) be stimmt. Die Ergebnisse sind in Fig. 6 dargestellt.

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, zeigt polyethoxyliertes Vitamin E eine starke Rückhaltewirkung auf Feuchtigkeit und kann somit mit Erfolg als Feuchthaltemittel in Kosmetika eingesetzt wer den.

Versuchsbeispiel 6 Sichere Anwendung am lebenden Organismus 1. Augenreizungstest

Um die Sicherheit von erfindungsgemäßem polyethoxyliertem Vitamin E am lebenden Organismus zu bewerten, wird der pri märe Augenreizungstest am Kaninchen gemäß dem Verfahren von Draize (J. H. Draize, "Appraisal of the safety of chemicals in food, drug and cosmetics", Association of Food and Drug Offi cials of the U.S. Topeeka 49 (1965)) durchgeführt.

Die unter den polyethoxylierten Vitamin E-Produkten der Bei spiele 1 oder 3 oder Polyoxyethylen-sorbitanmonostearat (E.O. =20) ausgewählte Testverbindung wird mit 10% wäßriger Gly cerinlösung unter Bildung von 10% Testproben verdünnt.

Sechs gesunde Albino-Kaninchen mit einem Gewicht von 2 bis 3 kg werden ausgewählt. 0,1 ml der Testprobe wird jeweils auf ein Auge des Kaninchens getropft, wobei das andere Auge als Kontrolle dient. 24 Stunden später wird die durchschnittliche Bewertung gemäß der Draize-Bewertungsskala für Augenläsionen bestimmt. Bleiben die Läsionen bestehen, wird die Zeitspanne erweitert.

Die Ergebnisse sind in Fig. 7 zusammengestellt. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, bewirkt das erfindungsgemäße polyethoxylierte Vitamin E im Vergleich zu Polyoxyethylen-sorbitanmonostearat eine geringere Reizung. Daher kann das erfindungsgemäße po lyethoxylierte Vitamin E in sicherer Weise in Hautpflegekos metika, wie Augencremes, Haarpflegekosmetika, wie Shampoos oder Spülungen, und Make-up-Kosmetika, wie Basiscremes oder Lippenstiften, verwendet werden.

2. Pflastertest

Um die Nicht-Toxizität von polyethoxyliertem Vitamin E auf der Haut zu bestätigen, wird ein Pflastertest am menschlichen Körper an 20 Personen gemäß der Finn-Kammermethode durchge führt.

Es werden durchweg weibliche Versuchspersonen im Alter von 18 bis 30 Jahren herangezogen. Die Testverbindung wird unter po lyethoxyliertem Vitamin E der Beispiele 1 oder 4, Poly oxyethylen-sorbitanmonostearat (E.O. = 20) oder Polyoxyethy len-nonylphenylether (E.O. = 12) ausgewählt. Sie wird auf einen Oberarm der Person aufgetropft. Darüber wird eine Haut binde gelegt. Die Hautreizungen werden gemäß ICDRG nach 24 oder 48 Stunden als prozentuale Reaktion bewertet. Die Ergeb nisse sind in Tabelle V zusammengestellt.

Tabelle V

Aus Tabelle V geht hervor, daß erfindungsgemäßes polyethoxy liertes Vitamin E im Vergleich zu Polyoxyethylen-sorbitanmo nostearat (E.O. = 20) oder Polyoxyethylen-nonylphenylether (E.O. = 12) als Kontrollsubstanzen eine geringere Reizung hervorruft und somit in sicherer Weise in Kosmetika einge setzt werden kann.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße polyethoxylierte Vitamin E sich in bezug auf antioxidatives Verhalten und Oxidationsstabilität ähnlich wie Vitamin E-acetat verhält und eine ausgezeichnete Feuchtig keitsrückhaltewirkung und Oberflächenaktivität aufweist, was bei Vitamin E und Vitamin E-acetat nicht der Fall ist. Außer dem gestattet das erfindungsgemäße Produkt eine sichere An wendung am lebenden Organismus. Demgemäß kann das erfindungs gemäße polyethoxylierte Vitamin E in vorteilhafter und siche rer Weise als oberflächenaktives Mittel oder Feuchthaltemit tel in Kosmetika, Nahrungsmitteln und Arzneimitteln einge setzt werden.

Claims

1. Polyethoxyliertes Vitamin E der allgemeinen Formel (I): in der
R eine Gruppe der Formel -(-CH₂CH₂O)_nH bedeutet, wobei
n eine ganze Zahl mit einem Wert von 2 bis 100 ist,
A eine Gruppe der Formel bedeutet,
B eine Methylgruppe in 5-, 7- oder 8-Stellung bedeutet, und
m eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 3 ist.

2. Verfahren zur Herstellung von polyethoxyliertem Vitamin E der Formel (I) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Vitamin E der allgemeinen Formel (II) in der A, B und m die gleiche Bedeutung wie in Anspruch 1 haben, oder einen Ester davon mit Ethylenoxid in Gegen wart eines Katalysators umsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vitamin E ausgewählt ist unter synthetischem Vitamin E, natürlichem Vitamin E oder einem Ester davon.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Vitamin E ausgewählt ist unter dl-α-To- copherol, dl-β-Tocopherol, dl-γ-Tocopherol oder dl-δ-To copherol.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vitamin E-ester ausgewählt ist unter Vitamin E-ace tat, Vitamin E-succinat, Vitamin E-palmitat und Vitamin E-linolat.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator unter NaOH, KOH und NaOCH₃ ausgewählt ist und in einer Menge von 0,05 bis 0,5%, bezogen auf das Gewicht von Vitamin E, eingesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur 120° bis 180°C beträgt.

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur 140 bis 160°C beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsdruck 2,9-10⁵ bis 5,9·10⁵ Pa (3,0 bis 6,0 kg/cm²) beträgt.

10. Oberflächenaktives Mittel, dadurch gekennzeichnet, daß es polyethoxyliertes Vitamin E gemäß Anspruch 1 als Wirk stoff enthält.

11. Zellschutzmittel, dadurch gekennzeichnet, daß es poly ethoxyliertes Vitamin E gemäß Anspruch 1 als Wirkstoff enthält.

12. Feuchthaltemittel, dadurch gekennzeichnet, daß es poly ethoxyliertes Vitamin E gemäß Anspruch 1 als Wirkstoff enthält.