KR100494535B1

KR100494535B1 - 히드록시 피라논 유도체를 함유하는 피부 미백용 외용제조성물

Info

Publication number: KR100494535B1
Application number: KR10-2003-0011453A
Authority: KR
Inventors: 노호식; 김덕희; 장이섭
Original assignee: 주식회사 태평양
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2005-06-10
Also published as: KR20040076112A

Abstract

본 발명은 히드록시 피라논 유도체를 함유하는 피부 미백용 외용제 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물로써, 멜라닌 합성을 촉진하는 티로시나제의 활성을 억제하고, 멜라닌 생성을 억제하여 결과적으로 피부 미백 효과가 있는 히드록시 피라논 유도체를 유효성분으로 함유하는 피부 미백용 외용제 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 히드록시 피라논 유도체는 멜라닌 생성을 억제시키는 효과가 있고, 이를 함유하는 조성물 역시 피부의 색소침착을 개선시키는 효과가 있어 미백작용을 목적으로 하는 피부 외용제 또는 의약제 등으로 이용할 수 있다.

(상기 식 중, R₁은 -CH₂- 또는 -CH₂CH₂- 이고, R₂는 -C(O)OCH₂-, -CH=CHC(O)OCH₂- 또는 -CH=CH- 이다.)

Description

히드록시 피라논 유도체를 함유하는 피부 미백용 외용제 조성물 {Whitening composition for external application to the skin containing hydroxy pyranone derivatives}

본 발명은 히드록시 피라논 유도체를 함유하는 피부 미백용 외용제 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물로써, 멜라닌 합성을 촉진하는 티로시나제의 활성을 억제하고, 멜라닌 생성을 억제하여 결과적으로 피부 미백 효과가 있는 히드록시 피라논 유도체를 유효성분으로 함유하는 피부 미백용 외용제 조성물에 관한 것이다.

[화학식 1]

최근 인구의 노령화, 레저 인구의 증가로 인한 자외선 노출 기회의 증가, 사회적 스트레스의 증가, 환경오염에 의한 오존층 파괴 등의 원인으로 인하여 피부의 색소침착 이상 증상이 꾸준히 증가하고 있다. 이에, 피부 미백에 대한 관심이 날로 증대되고 있어, 생체 친화적이면서도 미백 활성이 높은 물질에 대한 요구가 증가하고 있는 실정이다.

국내에서도 이에 관한 연구가 활발히 진행되고 있어, 그 결과 피부 색소 침착을 치료하기 위한 약품이 40여종 이상 개발되었으며, 화이트닝 제품이라 하여 피부 미백 효과가 있는 화장품들이 수없이 많이 개발되고 있다.

사람의 피부색은 멜라닌, 카로틴 및 헤모글로빈의 양에 따라 결정되는데, 특히 멜라닌이 결정적 요소로 작용한다. 멜라닌은 피부 표피 내 기저층에 존재하는 색소세포인 멜라노사이트에서 합성되어 주변 각질세포(케라티노사이트)로 전이되어 사람의 피부색을 나타내게 된다. 피부의 외각인 표피층에 존재하는 멜라닌은 자외선 차단의 역할을 하여 진피 이하의 피부기관을 보호해 주는 동시에 피부 생체 내에서 생성된 자유 라디칼(free radical) 등을 잡아주는 역할을 하여 피부내 단백질과 유전자들을 보호해주는 유용한 역할을 한다. 그러나, 내·외부의 스트레스적 자극에 의해 생겨난 멜라닌은 스트레스가 사라져도 피부 각질화를 통해서 외부로 배출되기 전까지는 없어지지 않는 안정한 물질로서, 과잉 생산된 멜라닌은 여성들의 주요 고민인 기미, 주근깨 등을 유발하는 등 문제가 되고 있다.

생체 내에서 일어나는 멜라닌의 합성 과정을 살펴보면, 멜라닌은 티로신 (tyrosine) 혹은 도파(DOPA)를 기질로 하여 티로시나제(tyrosinase) 등의 효소를 촉매로 한 중합화 산화 과정을 통해 생성되는 것으로 알려져 있다. 또한, 피부에 자유 라디칼 생성이 많아지거나, 염증 반응이 있거나, 자외선 등의 자극이 가해지면 멜라닌 생성은 증가된다.

이러한 멜라닌의 형성을 저해하는 물질로써, 페놀, 카테콜, 레소시놀, 하이드로퀴논(hydroquinone) 등의 폴리하이드록시페놀 화합물, 아스코르빈산 및 5-히드록시-2-(히드록시메틸)-4H-피란-4-온 등이 알려져 있다. 이중 폴리하이드록시 화합물은 항산화 효과에 의하여 티로시나제의 활성을 억제하는 것으로, 효소 활성의 억제라는 긍정적인 효과가 있는 반면, 피부에 적용하였을 때 자극 또는 독성을 나타내는 등의 단점을 가지고 있다. 또한, 현재 화장품 업계에서 주로 사용하고 있는 피부 미백제인 아스코르빈산 유도체나 상백피, 알로에, 감초 등의 천연식물 추출물들은 이들 자체만으로는 미백 효과가 충분하지 못할 뿐만 아니라, 이러한 물질 대부분이 환원성을 지니기 때문에 수용액상에서 불안정할 뿐더러, 화장품 제형에 적용하여 이를 장기 보관하는 경우 불안정하여 미백 효과가 떨어지거나 변색되는 등 안정성 측면에 문제점이 있어 좀 더 뛰어난 미백제의 개발이 요구되고 있다.

특히, 의약품 분야에서 미백용으로 주로 사용하고 있는 멜라닌 생성 억제 물질인 하이드로퀴논의 경우, 높은 피부독성으로 인하여 의약품 용도 이외에는 사용되지 못하고 있으며, 멜라닌 생성세포를 파괴하여 피부가 국소적으로 하얗게 되는 백반증을 유발하는 등의 심한 피부 자극을 유발하므로, 그대로 피부에 적용하기에는 안정성 측면에서 문제가 있다.

따라서, 새로운 미백제의 개발에 있어서 중요한 것은 미백 활성이 뛰어나면서 동시에 생체 친화적이고, 장기 보관시에도 안정한 물질을 개발하는 것이다. 즉, 티로시나제의 활성을 효과적으로 저해하면서 동시에 생체 친화적이어서 피부에 부작용이 없는 미백제를 합성하는 것이 중요한 기술적 관건인 것이다.

티로시나제 활성 억제제로 사용할 수 있는 물질로는 5-히드록시-2-(히드록시메틸)-4H-피란-4-온, 비타민 C, 알부틴 등이 있다.

이중에서 특히 5-히드록시-2-(히드록시메틸)-4H-피란-4-온은 티로시나제 활성 억제 효과와 함께 비교적 낮은 세포독성을 나타내는 화합물로 알려져 있다. 이와 같이 낮은 세포독성을 나타내는 이유는 5-히드록시-2-(히드록시메틸)-4H-피란-4-온의 티로시나제 활성 억제 작용 기전이 항산화에 의한 것이 아니라 티로시나제에 함유된 구리 이온에 대한 킬레이션에 의한 것이기 때문인데, 이는 5-히드록시 그룹과 피란 구조의 카보닐 그룹에 의한 효과이다.

이러한 이유로 5-히드록시-2-(히드록시메틸)-4H-피란-4-온의 낮은 세포독성을 유지하면서 티로시나제 활성 억제 효과는 증가된 물질의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

상기와 같은 미백제의 문제점을 해결하고, 피부에 적용하여 안전하면서 미백 효과가 뛰어난 미백 물질을 개발하기 위하여 연구한 결과, 본 발명자들은 미백제로 널리 알려져 있는 5-히드록시-2-(히드록시메틸)-4H-피란-4-온 또는 5-히드록시-2-(히드록시메틸)-4H-피란-4-온 유도체(USP, 5523421 ; Bioorganic & Medicinal chemistry letter, 1996, 6, 1303∼1308)의 효능에 주목하여 피부에 대한 자극이 적고, 광조사 조건 하에서도 안정하며, 인체 피부에 도포시에도 자극이 없는 매우 안정한 상태의 5-히드록시-2-(히드록시메틸)-4H-피란-4-온 유도체를 개발한 다음, 이러한 5-히드록시-2-(히드록시메틸)-4H-피란-4-온 유도체의 티로시나제 억제 효능 및 미백 효능을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 하기 화학식 1로 표시되는 히드록시 피라논을 이용하는 피부 미백 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 히드록시 피라논 성분을 유효성분으로 함유하는 피부 미백용 외용제 조성물을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 히드록시 피라논 유도체를 제공함을 특징으로 한다.

[화학식 1]

(상기 식 중, R₁은 -CH₂-, -CH₂CH₂- 이고, R₂는 -C(O)OCH₂-, -CH=CHC(O)OCH₂-, -CH=CH- 이다.)

또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 히드록시 피라논 유도체를 제조하는 방법을 제공함을 특징으로 한다. 즉, 5-히드록시-2-(히드록시메틸)-4H-피란-4-온과 3,4-메틸렌 디옥시 벤조익산, 3,4-에틸렌 디옥시 벤조익산, 3,4-메틸렌 디옥시 신남산 또는 3,4-에틸렌 디옥시 신남산과의 에스테르결합을 만드는 방법 및 5-히드록시-2-(히드록시메틸)-4H-피란-4-온과 3,4-메틸렌 디옥시 벤즈알데히드 또는 3,4-에틸렌 디옥시 벤즈알데히드를 이중결합으로 연결하는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 히드록시 피라논 유도체의 피부 미백제로서의 신규한 용도를 제공한다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 히드록시 피라논 유도체는 새로운 피부 미백 성분으로, 하기에서 구체적인 예로 든 다음과 같은 두 가지 제조 방법을 통해 제조할 수 있다.

방법 (A)에 따른 제조방법은 다음과 같다. 먼저 5-히드록시-2-(히드록시메틸)-4H-피란-4-온의 2 위치의 하이드록시 메틸기의 하이드록시기를 할로겐 원소로 치환시킨 5-히드록시-2-(클로로메틸)-4H-피란-4-온을 제조한다. 그 다음, 벤조익산 또는 신남산을 극성 용매에서 무기 염기와 반응시켜 벤조익산 염 또는 신남산 염을 제조한 후, 상기 5-히드록시-2-(클로로메틸)-4H-피란-4-온과 상기 벤조익산 염 또는 신남산 염을 반응시켜 히드록시 피란논 유도체를 제조하는 방법이 있다.

방법 (B)에 따른 제조방법은 다음과 같다. 먼저 5-히드록시-2-(히드록시메틸)-4H-피란-4-온의 2 위치의 하이드록시 메틸기의 하이드록시기를 할로겐 원소로 치환시킨 5-히드록시-2-(클로로메틸)-4H-피란-4-온을 제조한다. 그 다음, 상기 5-히드록시-2-(클로로메틸)-4H-피란-4-온과 트리페닐 포스핀을 반응시켜 포스포니움 염을 형성한 후, 상기 포스포니움 염과 3,4-메틸렌 디옥시 벤즈알데히드 또는 3,4-에틸렌 디옥시 벤즈알데히드를 반응시켜 히드록시 피라논 유도체를 제조하는 방법이 있다.

상기의 두 제조방법에 있어서, 할로겐 원소로는 브롬, 염소, 또는 요오드가 가능하다.

본 발명에 따른 상기 제조방법을 하기 반응식을 통해 보다 구체적으로 설명한다.

상기 방법 (A)에 따른 제조 방법을 하기 반응식 (1)을 예로 들어 설명한다.

(상기 식 중, R₁은 -CH₂- 또는 -CH₂CH₂- 이고, R₂는 -C(O)OCH₂-, -CH=CHC(O)OCH₂- 이다.)

티오닐 클로라이드를 사용하여 5-히드록시-2-(히드록시메틸)-4H-피란-4-온의 1차 알콜을 클로라이드로 변형하였으며, 이 때 용매로는 N,N-디메틸포름아미드, 메틸렌 클로라이드, 클로로포름 등을 사용할 수 있다. 또한, 벤조익산, 신남산을 염으로 바꾸기 위해서는 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 무기염기를 사용할 수 있으며, 용매로는 메탄올, 에탄올, 디옥산, 테트라하이드로퓨란 등의 극성 용매를 사용할 수 있다.

합성된 5-히드록시-2-(클로로메틸)-4H-피란-4-온과 벤조익산 염 또는 신남산 염을 반응시키기 위한 용매로는 N,N-디메틸포름아미드, 메틸렌 클로라이드, 클로로포름 같은 용매들을 사용할 수 있으나 이 중 N,N-디메틸포름아미드가 가장 바람직하다. 반응온도는 70∼110 ℃가 가장 바람직하며, 이보다 낮은 온도에서는 반응물인 5-히드록시-2-(클로로메틸)-4H-피란-4-온이 남아 반응생성물로부터 제거하는 것이 용이하지 않고, 반면에 110 ℃ 이상의 온도에서는 반응물인 5-히드록시-2-(클로로메틸)-4H-피란-4-온이 분해되어 반응생성물의 수득율이 줄어들게 된다.

이어, 상기 방법 (B)에 따른 제조 방법을 하기 반응식 (2)를 예로 들어 설명한다.

(상기 식 중, R₁은 -CH₂- 또는 -CH₂CH₂- 이고, R₂는 -CH=CH- 이다.)

상기 방법 (A)에서 합성한 5-히드록시-2-(클로로메틸)-4H-피란-4-온을 트리페닐 포스핀과 반응시켜 포스포니움 염을 합성한다. 이 때, 용매로는 메틸렌 클로라이드, 클로로포름, 디옥산, 테트라히드로퓨란, 벤젠, 톨루엔 등을 사용할 수 있다.

상기의 포스포니움 염에 염기를 사용하여 일리드를 만들며, 이 때 염기로는 n-BuLi, 소디움 메톡시드, 소디움 에톡시드 등을 사용할 수 있다. 이런 방법으로 생성된 일리드와 알데히드를 반응시켜 스틸벤 화합물을 얻는다.

상기의 두 제조방법에서, 티오닐 클로라이드 외에 티오닐 브로마이드를 사용하여 5-히드록시-2-(브로모메틸)-4H-피란-4-온을 얻을 수 있으며, 5-히드록시-2-(클로로메틸)-4H-피란-4-온을 요오드 나트륨 또는 요오드 칼륨과 반응하여 5-히드록시-2-(요오드시메틸)-4H-피란-4-온을 얻을 수 있다. 이와 같은 방법으로 얻은 5-히드록시-2-(브로모메틸)-4H-피란-4-온, 5-히드록시-2-(요오드메틸)-4H-피란-4-온을 이용하여 상기 반응을 진행할 수도 있다.

상기의 제조방법에 의해 얻어지는 화학식 1의 히드록시 피라논 유도체의 구체적인 예로는, 화합물 1: (5-하이드록시-4-옥소-4수소-피란-2-일) 메틸 2수소-벤조 [3,4-d] 1,3-디옥소란-5-카르복실레이트 {(5-Hydroxy-4-oxo-4H-pyran-2-yl) methyl 2H-benzo [3,4-d]1,3-dioxolan-5-carboxylate}, 화합물 2: (5-하이드록시-4-옥소-4수소-피란-2-일) 2수소,3수소-벤조 [3,4-e] 1,4-디옥산-6-카르복실레이트 {(5-Hydroxy-4-oxo-4H-pyran-2-yl) 2H,3H-benzo [3,4-e] 1,4-dioxane-6- carboxylate}, 화합물 3: 2-((3E)-4(2수소, 3수소-벤조 [3,4-d] 1,3-디옥솔란-5-일)-2-옥소버트-3-에닐옥시)-5-하이드록시-4수소-4-피란-4-원 {2-((3E)-4(2H,3H-benzo[3,4-d]1,3-dioxolan-5-yl)-2-oxobut-3-enyloxy) -5-hydroxy-4H-pyran-4-one}, 화합물 4: 2-((3E)-4(2수소, 3수소-벤조 [3,4-e] 1,4-디옥산-6-일)-2-옥소버트-3-에닐옥시)-5-하이드록시-4수소-피란-4-원 {2-((3E)-4(2H,3H-benzo [3,4-e] 1,4-dioxan-6-yl)-2-oxobut-3-enyloxy) -5-hydroxy-4H-pyran-4-one}, 화합물 5: 2-((1E)-2-(2수소, 3수소-벤조 [3, 4-d] 1,3-디옥솔란-5-일)비닐)-5-하이드록시-4수소-피란-4-원 {2-((1E)-2-(2H,3H-benzo [3,4-d] 1,3-dioxolan-5-yl)vinyl)-5-hydroxy-4H-pyran-4-one}, 화합물 6: 2-((1E)-2-(2수소, 3수소-벤조 [3,4-e] 1,4-디옥산-6-일)비닐)-5-하이드록시-4수소-피란-4-원 {2-((1E) -2-(2H,3H-benzo [3,4-e] 1,4-dioxan-6-yl)vinyl)-5-hydroxy -4H-pyran-4-one} 등을 들 수 있다.

본 발명에서는 화학식 1로 표시되는 히드록시 피라논 유도체가 효소 활성 실험을 통하여 티로시나제의 활성을 억제하는 작용이 있으며, 피부 세포를 이용한 시험을 통하여 멜라닌 색소의 함량을 감소시키는 작용이 있음을 밝혔다. 이러한 in vitro에서의 효과가 실제 제품에 사용하였을 때 나타나는지를 확인하기 위하여 임상실험을 수행한 결과, 자외선에 의해 유도된 책소 침착이 개선되었음을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과를 통하여, 본 발명에 따른 히드록시 피라논 유도체를 함유하는 피부 외용제 조성물은 티로시나제의 활성을 억제하고, 멜라닌 생성을 감소시켜 피부 미백 효과가 있음을 알 수 있다.

상기 제조방법에 의해 제조된 화학식 1로 표시되는 히드록시 피라논 유도체는 피부 미백 효과를 나타내는 약제 또는 피부 외용제의 유효성분으로 함유될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 히드록시 피라논 유도체는 피부 미백용 외용제 조성물의 유효성분으로 함유될 수 있다. 이 때, 히드록시 피라논 유도체는 조성물 총 중량에 대하여 0.0001∼20중량%의 양으로 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 피부 미백용 외용제 조성물은 그 제형 또는 사용목적에 따라 피부 외용제 조성물의 성분으로 사용되고 있는 통상의 성분을 더 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 피부 미백용 외용제 조성물은 피부 미백 효과를 위해, 상기의 히드록시 피라논 유도체 이외에 기존의 다른 피부 미백 성분을 더 함유할 수도 있다.

본 발명에 따른 피부 외용제 조성물은 피부에 적용할 수 있는 통상적인 제형으로 제형화할 수 있으며, 이러한 제형의 예를 들면 화장수, 크림, 로션, 스킨로션, 팩, 파운데이션 등과 같은 화장품 뿐만 아니라 액상비누, 고형비누, 세안폼과 같은 인체 세정제 등으로 제형화할 수 있다. 이들 각 제형은 그 제형의 제제화에 필요하고 적절한 각종의 기제와 첨가물을 더 함유할 수 있다.

이하, 실시예 및 시험예를 통하여 본 발명에 따른 히드록시 피라논 유도체의 제조방법 및 그 효능을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 권리범위가 이들에 한정하는 것은 아니다.

〔참조예 1〕5-히드록시-2-(클로로메틸)-4수소-피란-4-온의 제조

50 g의 5-히드록시-2-(히드록시메틸)-4H-피란-4-온(0.35 mol)을 N,N-디메틸포름아미드 250 ㎖에 녹이고, 10 ℃ 빙수욕에서 냉각하여 티오닐클로라이드 50 ㎖(0.42 mol)을 30분 동안 적가하였다. 이를 상온에서 2시간 교반한 뒤, 빙수 2000 ㎖에 상기 교반액을 가하였다. 생성된 고체를 여과하고, 이 여과물을 초산에틸 1000 ㎖에 녹였다. 황산마그네슘과 활성탄을 가하여 건조, 탈색하고 여과한 뒤, 여액을 농축하고 핵산을 가하여 결정을 얻었다. 진공 건조하여 반응 생성물인 5-히드록시-2-(클로로메틸)-4H-피란-4-온 39.5 g (70%)을 노란색 고체로 얻었다.

〔참조예 2〕5-히드록시-2-(클로로메틸)-4H-피란-4-온 트리페닐포스포란의 제조

5-히드록시-2-(클로로메틸)-4H-피란-4-온 30 g (0.18 mol)을 500 ㎖의 메틸렌클로라이드에 녹인 후, 트리페닐포스핀 49 g (0.18 mol)을 넣고 6시간 동안 환류하였다. 반응이 진행되며 고체가 생성되었다. 반응이 완결된 후, 생성된 고체를 여과하여 포스포니움염 63 g (75% 수율)을 획득하였다.

〔실시예 1〕화합물 1: (5-히드록시-4-옥소-4수소-피란-2-일) 메틸 2수소-벤조 [3,4-d] 1,3-디옥소란-5-카르복실레이트의 제조

상기 설명의 방법 (A)에 따라 (5-히드록시-4-옥소-4수소-피란-2-일) 메틸 2수소-벤조 [3, 4-d] 1,3-디옥소란-5-카르복실레이트를 제조하였다.

3,4-메틸렌 디옥시 벤조익산 5 g(0.03 mol)과 수산화나트륨 1.8 g(0.45 mol)을 메탄올 40 ㎖에 녹이고 메탄올을 증류한 후 남은 잔사를 N,N-디메틸포름아미드 70 ㎖에 녹였다. 여기에 5-히드록시-2-(클로로메틸)-4H-피란-4-온 4.8 g(0.03 mol)을 가하고 110 ℃ 오일 욕조에서 2시간 동안 가열 교반하였다. 용매를 증류하고 잔사를 초산에틸 300 ㎖에 녹인 후, 초산에틸 용액을 5% 염산과 증류수로 세척하고 황산마그네슘과 활성탄을 가하여 건조, 탈색을 하였다. 불용물을 여과하고 여액을 감압 하에서 증발시켜 반응 생성물 5.6 g(65% 수율)을 미색 고체로 얻었다. 획득한 고체의 박층 크로마토그래피 및 핵자기공명분석 결과는 다음과 같다.

TLC (초산에틸:헥산 = 1:1); R_f = 0.54

1H NMR(DMSO, δ); 9.43(S, 1H), 8.16(S, 1H), 7.69(d, 1H, J = 8.4 Hz), 7.48(S, 1H), 7.12(d, 1H, J = 8.4Hz), 6.60(S, 1H), 6.20(S, 2H), 5.22(S, 2H).

〔실시예 2〕화합물 2: (5-히드록시-4-옥소-4수소-피란-2-일) 2수소, 3수소-벤조 [3,4-e] 1,4-디옥산-6-카르복실레이트의 제조

3,4-메틸렌 디옥시 벤조익산 대신에 3,4-에틸렌 디옥시 벤조익산을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 목적물(6.2 g, 68%)을 미색의 고체로 얻었다. 획득한 고체의 박층 크로마토그래피 및 핵자기공명분석 결과는 다음과 같다.

TLC (초산에틸:헥산 = 1:2); R_f = 0.53

1H NMR(DMSO, δ); 9.42(S, 1H), 8.15(S, 1H), 7.65(d, 1H, J = 8.4 Hz), 7.49(S, 1H), 7.10(d, 1H, J = 8.4Hz), 6.63(S, 1H), 6.18(S, 2H), 4.27(S, 2H).

〔실시예 3〕화합물 3: 2-((3E)-4(2수소, 3수소-벤조 [3,4-d] 1,3-디옥솔란-5-일)-2-옥소버트-3-에닐옥시)-5-히드록시-4수소-4-피란-4-원의 제조

3,4-메틸렌 디옥시 벤조익산 대신에 3,4-메틸렌 디옥시 신남산을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 목적물(5.8 g, 62%)을 미색의 고체로 얻었다. 획득한 고체의 박층 크로마토그래피 및 핵자기공명분석 결과는 다음과 같다.

TLC(초산에틸:헥산 = 1:4) R_f = 0.50

1H NMR(DMSO, δ): 9.40(S, 1H), 8.09(S, 1H), 7.63(d, 2H, J = 15.9Hz), 7.44(S, 1H), 7.21(d, 1H, J = 8.47Hz), 6.95(d, 1H, 8.4Hz), 6.61(d, 1H, J = 15.9Hz), 6.50(S, 1H), 6.07(S, 2H), 5.05(S, 2H).

〔실시예 4〕화합물 4: 2-((3E)-4(2수소, 3수소-벤조 [3,4-e] 1,4-디옥산-6-일)- 2-옥소버트-3-에닐옥시)-5-히드록시-4수소-피란-4-원의 제조

3,4-메틸렌 디옥시 벤조익산 대신에 3,4-에틸렌 디옥시 신남산을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 목적물 (5.9 g, 60%)을 미색의 고체로 얻었다. 획득한 고체의 박층 크로마토그래피 및 핵자기공명분석 결과는 다음과 같다.

TLC (초산에틸:헥산 = 1:4); R_f = 0.51

1H NMR(DMSO, δ); 9.39(S, 1H), 8.09(S, 1H), 7.62(d, 1H, J = 15.9Hz), 7.16(S, 1H), 7.02(d, 1H, J = 8.47Hz), 6.82(d, 1H, 8.4Hz), 6.59(d, 1H, J = 15.9Hz), 6.50(S, 1H), 5.06(S, 2H), 4.30(m, 2H).

〔실시예 5〕화합물 5: 2-((1E)-2-(2수소, 3수소-벤조 [3,4-d] 1,3-디옥솔란-5-일) 비닐)-5-히드록시-4수소-피란-4-원의 제조

상기 설명의 방법 (B)에 따라 2-((1E)-2-(2수소, 3수소-벤조 [3,4-d] 1,3-디옥솔란-5-일) 비닐)-5-히드록시-4수소-피란-4-원을 제조하였다.

포스포니움염 20 g(0.047 mol)을 무수 테트라 하이드로퓨란 200 ㎖에 녹인 후 반응 용액을 0 ℃로 냉각하였다. 이 용액에 2.5 M n-부틸리튬 용액 19 ㎖ (0.047 mol)을 천천히 적가하였다. 반응용액을 추가로 30분 동안 교반한 후, 이 용액에 3,4-메틸렌 디옥시 벤즈알데히드 7 g(0.047 mol)을 50 ㎖의 무수 테트라히드로퓨란에 녹여 천천히 적가하였다. 반응이 완결된 후, 반응용액을 농축한 뒤 초산 에틸 100 ㎖를 넣어 반응 혼합물을 녹였다. 증류수로 두 번 씻어준 다음, 무수 망초로 건조시킨 후 여과하고 농축한 뒤 컬럼크로마토그래피를 하여 목적물(7.2 g, 60%)을 미색 고체로 얻었다. 획득한 고체의 박층 크로마토그래피 및 핵자기공명분석 결과는 다음과 같다.

TLC (초산에틸:헥산 = 1:4); R_f = 0.50

1H NMR(CDCl3, δ); 9.12(s, 1H), 8.02(s, 1H), 7.2.8 - 7.32(m, 2H), 7.14(d, 1H, J = 7.8 Hz), 6.97(s, 1H), 6.90(d, 1H, J = 14.5 Hz), 6.41(s, 1H), 6.41(s, 2H).

〔실시예 6〕화합물 6: 2-((1E)-2-(2수소, 3수소-벤조 [3,4-e] 1,4-디옥산-6-일)비닐)-5-히드록시-4수소-피란-4-원의 제조

3,4-메틸렌 디옥시 벤즈알데히드 대신에 3,4-에틸렌 디옥시 벤즈알데히드를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 5와 동일한 방법을 사용하여 목적물(7.8 g, 61%)을 미색의 고체로 얻었다. 획득한 고체의 박층 크로마토그래피 및 핵자기공명분석 결과는 다음과 같다.

TLC (초산에틸:헥산 = 1:4); R_f = 0.51

1H NMR(CDCl3, δ); 9.10(s, 1H), 8.02(s, 1H), 7.29(d, 1H, J = 16.2 Hz), 7.20(s, 1H), 7.13(m, 1H), 6.91(m, 2H), 6.43(s, 1H), 4.26(m, 4H).

〔시험예 1〕티로시나제 활성 저해 실험

티로시나제의 활성측정은 Pomerantz(Pomerantz, S. (1969) Science 164, 838-839)와 Oikawa et al. (Oikawa, A. M., Nakayasu, M., Nohara, M., and Tchen, T. T. (1972) Biochim. Biophys. Acta 148, 548-557)의 방법에 따라 측정하였다. 먼저 Mel-ab 세포 2 x 10⁴ 세포를 6 well 배양 접시에 시주하고, 화합물 1∼6의 코지산 유도체 및 코지산을 각각 표 1과 같은 농도로 처리하고 24시간 배양하였다. 배양 후 24시간이 지나면, 2Ci[³H]타이로신/㎖(2 Ci[³H]tyrosine/㎖)의 [3H]L-타이로신([3H]L-tyrosine)을 처리하고 24시간 더 배양하였다. 이후 세포 배양액을 얻어 ³H₂O 의 양을 정량하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

시험 물질	티로시나제 활성도(%)
Vehicle	100
5-히드록시-2-(클로로메틸)-4H-피란-4-온 300 ppm	85
화합물 1 1 ppm	80
화합물 2 1 ppm	71
화합물 3 1 ppm	55
화합물 4 1 ppm	60
화합물 5 1 ppm	69
화합물 6 1 ppm	82

상기 결과를 통하여, 화합물 1∼6의 히드록시 파라논 유도체는 5-히드록시-2-(클로로메틸)-4H-피란-4-온과 비교하여 300배 낮은 농도에서도 우수한 티노시나제 억제 효과를 나타내었음을 알 수 있다. 특히, 화합물 6의 활성이 매우 뛰어났다.

〔시험예 2〕멜라닌 색소 생성 세포에서의 멜라닌 생성 억제 효과

상기 히드록시 피라논 유도체 1~6의 세포 내 멜라닌 생성 정도를 Dooley의 방법에 의해 측정하였다. 세포주는 C57BL/6의 피부 색소세포에서 유래된 Mel-Ab 세포주를 이용하였고, 배양은 10% 소태반 혈청, 100 nM 12-O-테트라데카노일 포볼(Tetradecanoyl Phobol)-13-아세테이트(Acetate), 1 nM 콜레라 톡신(Cholera Toxin)을 함유한 DMEM 배지상에서 37 ℃, 5% CO₂의 조건하에서 이루어졌다. 배양된 Mel-Ab 세포를 0.25% 트립신(Trypsin)-EDTA로 떼어내고, 24-배양용기(well plate)에 다시 동일한 숫자(1×10⁵cells/well)로 부착시킨 후에, 이틀째부터 3일 동안 계속하여 히드록시 피라논 유도체 1~6을 10 ppm씩 포함한 배지로 교체하였다. 또한, 본 발명의 효과를 비교하기 위해, 종래 미백제 성분으로 알려져 있는 5-히드록시-2-(클로로메틸)-4H-피란-4-온에 대한 실험도 수행하였다. 5일째 이후에 1 N NaOH를 처리함으로써 세포에 포함된 멜라닌을 녹이고, 400 ㎚에서의 흡광도 측정을 통해 멜라닌의 양을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

시험물질	멜라닌 생성율 (% control)
5-히드록시-2-(클로로메틸)-4H-피란-4-온	88.0
화합물 1	67.8
화합물 2	52.2
화합물 3	44.6
화합물 4	48.9
화합물 5	50.0
화합물 6	69.1

상기 표 2로부터, 화합물 1~6의 히드록시 피라논 유도체는 멜라닌 생성 억제 효과가 우수함을 확인할 수 있었다.

〔시험예 3〕인체 피부에 대한 미백 효과 시험

건강한 12명의 남자를 대상으로 피검자의 상박 부위에 직경 1.5 ㎝의 구멍이 뚫린 불투명 테이프를 부착한 뒤, 각 피검자의 최소 홍반량의 1.5~2배 정도의 자외선(UVB)을 조사하여 피부의 흑화를 유도하였다. 자외선 조사 후, 히드록시 피라논 유도체 1~6의 화합물의 각 1%(용매로는 1,3-부틸렌글리콜:에탄올=7:3 사용)를 10주 동안 발라주고(한 곳은 아무 것도 바르지 않고 놔두었다), 1주 단위로 피부의 색깔을 Chromameter CR2002(일본, 미놀타社)로 측정하였고, 바르지 않은 부분과의 "L"값의 차이, 즉, 증가 정도(△L)를 평가하였다. 또한, 비교를 위해 5-히드록시-2-(클로로메틸)-4H-피란-4-온 3% 및 용매(Vehicle)를 발라주는 것도 함께 시험하였다. 그 측정 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

시험물질	피부색 밝기 정도(△L)
용매(Vehicle)	0.50 ±0.15
5-히드록시-2-(클로로메틸)-4H-피란-4-온	0.99 ±0.11
화합물 1	1.35 ±0.25
화합물 2	1.54 ±0.13
화합물 3	1.70 ±0.11
화합물 4	1.69 ±0.18
화합물 5	1.41 ±0.12
화합물 6	1.22 ±0.11

상기 표 3으로부터, 화합물 1~6의 히드록시 피라논 유도체는 5-히드록시-2-(클로로메틸)-4H-피란-4-온에 비해서 피부색 밝기 정도의 수치 증가가 현저하게 나타나, 피부에 대한 미백효과가 우수함을 확인하였다.

〔제형예 1~6 및 비교제형예 1〕

본 발명의 히드록시 피라논 유도체를 함유한 제형에서의 임상적인 미백효과를 평가하기 위하여 하기 표 4과 같이 크림으로 제형화하였다. 각각의 제형은 먼저 A, B 및 C군 각각을 평량한 다음, B에 A를 서서히 가하면서, 호모믹서(Homomixer)를 이용하여 1차 유화시키고, 다시 C를 서서히 가하여 2차 유화를 실시한 후, 교반 및 냉각함으로써 제조하였다.

성분		중량%
성분		제형예 1	제형예 2	제형예 3	제형예 4	제형예 5	제형예 6	비교제형예 1	대조군
(A)	스테아릴알콜	10.0	10.0	10.0	10.0	10.0	10.0	10.0	10.0
	폴리솔베이트60	1.2	1.2	1.2	1.2	1.2	1.2	1.2	1.2
	솔비탄세스퀴올레이트	0.6	0.6	0.6	0.6	0.6	0.6	0.6	0.6
	유동파라핀	10.0	10.0	10.0	10.0	10.0	10.0	10.0	10.0
	스쿠알란	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0
	방부제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
	트리에탄올아민	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
(B)	글리세린	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0
	에탄올	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0
	정제수	to 100	to 100	to 100	to 100	to 100	to 100	to 100	to 100
(C)	카르복시비닐폴리머	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
	화합물 1	1.0	-	-	-	-	-	-	-
	화합물 2	-	1.0	-	-	-	-	-	-
	화합물 3	-	-	1.0	-	-	-	-	-
	화합물 4	-	-	-	1.0	-	-	-	-
	화합물 5	-	-	-	-	1.0	-	-	-
	화합물 6	-	-	-	-	-	1.0	-	-
	코지산	-	-	-	-	-	-	1.0	-
	향	적량	적량	적량	적량	적량	적량	적량	적량

〔시험예 4〕미백 임상 효과

얼굴에 기미 등의 색소 침착이 있어 고민하는 피검자 80 명을 대상으로, 히드록시 피라논 유도체들이 함유된 제형예 1~6 및 기존에 알려진 미백제인 5-히드록시-2-(클로로메틸)-4H-피란-4-온이 함유된 비교제형예 1을 아침, 저녁으로 각 1회씩, 3개월 동안 얼굴의 기미 부위에 바르게 하였다. 또한, 대조군으로써 용매만을 함유한 제형에 대하여 평가하였다.

<평가 방법>

상기 제형을 사용한 후의 색소침착의 개선정도를 하기한 판정 기준에 따라 판정하고, 10 명의 사용자의 판정치를 평균한 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

- 효과 탁월 (3): 색소침착이 거의 눈에 띄지 않게 되었다.

- 효과 있음 (2): 색소침착이 아주 연해졌다.

- 약간 효과 있음 (1): 색소침착이 연해졌다.

- 효과 없음 (0): 아무런 변화가 없었다.

시험물질	미백 효과 판정 평균
대조군	0.4±0.12
비교제형예 1	1.4 ±0.21
제형예 1	1.7 ±0.22
제형예 2	2.4 ±0.18
제형예 3	2.2 ±0.13
제형예 4	1.7 ±0.17
제형예 5	2.1 ±0.15
제형예 6	1.6 ±0.19

상기 표 5로부터, 본 발명 히드록시 피라논 유도체를 함유한 화장료의 경우, 우수한 미백 효과를 나타냄을 확인할 수 있었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 히드록시 피라논 유도체들은 멜라닌의 생성을 억제하는 뛰어난 효과가 있으므로, 이를 함유함으로써 피부의 색소침착을 개선시키는 용도의 화장품 또는 약품 제조산업상 매우 유용한 발명이다.

Claims

하기 화학식 1로 표시되는 히드록시 피라논 유도체를 함유함을 특징으로 하는 피부 미백용 외용제 조성물.

[화학식 1]

(상기 식 중, R₁은 -CH₂- 또는 -CH₂CH₂- 이고, R₂는 -C(O)OCH₂-, -CH=CHC(O)OCH₂- 또는 -CH=CH- 이다.)
제 1항에 있어서, 상기 히드록시 피라논 유도체는 티로시나제 활성을 억제하거나 멜라닌 생성을 억제하는 것을 특징으로 하는 피부 미백용 외용제 조성물.