KR100756823B1

KR100756823B1 - 신규한 폴리에톡실화 콜레칼시페롤 유도체 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR100756823B1
Application number: KR1020020008907A
Authority: KR
Inventors: 송영숙; 강내규; 정봉열; 박선규; 조완구
Original assignee: 주식회사 엘지생활건강
Priority date: 2001-10-23
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2007-09-07
Also published as: KR20030035749A; WO2003035612A1

Abstract

본 발명은 보습 효과를 갖는 안정한 하기 화학식 1의 콜레칼시페롤 유도체 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 화학식 1의 화합물은 보습 효과 등 피부에 유용한 효과를 갖는 신규한 콜레칼시페롤 유도체로, 비교적 좋은 용해도를 보이며 우수한 안정성을 나타내고 지속적인 보습 효과와 함께 피부 흡수가 우수하여 화장품 원료로써 뿐만 아니라, 낮은 독성을 갖고 열 안정성이 우수하여 의약품, 식품 및 사료 원료로써 유용하다.

콜레칼시페롤 유도체, 보습 효과, 안정성

Description

신규한 폴리에톡실화 콜레칼시페롤 유도체 및 그의 제조방법 {Polyethoxylated cholecalciferol derivatives and its preparation}

본 발명은 안정성이 개선된 콜레칼시페롤 유도체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

콜레칼시페롤은 비타민 D₃로 알려져 있고 우리 신체에서는 전구체인 프로비타민 D₃인 7-디하이드로콜레스테롤으로 부터 태양광의 작용에 의해 합성되어진다.

콜레칼시페롤의 부족은 1906년 홉킨스에 의해 꼽추병의 원인이라고 보고된 이래 많은 연구자들이 적절한 자외선의 조사에 의해 피부에서 변형되어 생성된다는 사실을 밝혀 일광욕의 타당성을 검증한 바 있다.

콜레칼시페롤은 칼슘과 인의 내장으로부터 흡수를 증가시키며, 흡수된 콜레칼시페롤은 체내의 간에서 25번 위치에 하이드록시레이션이 되고 신장에서 1α-25-디하이드록시비타민 D₃로 변한다. 이렇게 변화된 콜레칼시페롤은 장기에서의 칼슘 이동에 관여하고 뼈의 대사에 관여하기도 한다[H. F. Deluca, et. al., D. Ann. Rev. Biochem., 45, 631 (1976)].

콜레칼시페롤은 최근 장기나 뼈의 대사 뿐만 아니라 피부에서의 작용에 관해서도 많은 연구가 되고 있다. 1α-25-디하이드록시비타민 D₃는 피부세포의 핵에서 발견되었으며 피부의 표피 세포와 섬유아세포가 상기 물질의 특이한 리셉터를 가지고 있는 것이 발견되었다. 일본인 학자 호소미 등은 1α-25-디하이드록시비타민 D₃의 농도가 피부의 기저 세포 분화에 큰 영향을 미치며 따라서 분화를 조절하여 피부 건선 환자 치료제로 사용할 수 있음을 보고하였다[M. F. Holick, et. al., Arch. Dermatol., 123, 1677(1987), J. of Dermatological science, vol.18, 118(1998)].

최근 보습 또는 건선을 예방 및 치료하기 위해 안정성이 불안한 콜레칼시페롤 대신에 콜레칼시페롤 전구체의 화장품 외용제가 출시되고 있으며 의약품에도 사용되고 있으나, 제품의 경시 기간 동안 안정하게 보존할 수 있는 리포좀을 사용하는 등의 별도의 안정화 방법이 연구되어야 할 만큼 불안정한 문제점을 가지고 있다. 또한 지용성 비타민을 외용제로 처방하는 경우 피부의 흡수가 상대적으로 낮아 충분한 활성도를 나타내지 못하고 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 폴리에틸렌글리콜의 모핵을 콜레칼시페롤의 하이드록사이드 위치에 도입시킴으로써 폴리에틸렌글리콜의 특성인 비교적 좋은 용해도를 보이며 높은 안정성과 지속적인 보습 효과를 나타내는 콜레칼시페롤 유도체를 개발하는데 그 목적이 있다. 또한 이를 화장품 등에 적용함으로써 우수한 안정성 및 지속적인 보습 효과를 갖는 화장료 조성물을 제공하고자 한다.

본 발명은 보습 효과를 갖는 안정한 하기 화학식 1의 콜레칼시페롤 유도체 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 말하면, 본 발명은 화학식 3의 콜레칼시페롤의 하이드록실기를 적당한 용매와 염기 존재하에서 하기 화학식 2의 폴리에틸렌글리콜 유도체와 반응시킴으로써 안정성이 개선된 화학식 1의 콜레칼시페롤 유도체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

상기 식에서 PEG는 R₁(OCH₂CH₂)_n 이고, n = 2∼400의 범위를 나타내며, R₁은 C₁∼C₁₀ 저급 알킬기를 나타낸다.

R₁은 C₁∼C₁₀ 저급 알킬기를 나타내고, X는 할로겐 원자(예를 들어, 염소, 브롬, 요오드) 또는 설포네이트(예를 들어, 토실레이트, 트리플레이트 또는 트레실레이트)를 나타낸다.

본 발명에서 화학식 2의 폴리에틸렌글리콜 유도체는 n이 2∼400의 정수이고 분자량 150 내지 20000을 갖는 화합물로, R₁은 C₁ 내지 C₁₀의 직쇄 또는 측쇄 알킬기를 나타낸다. 상기 알킬기의 예로는 예를 들면, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, 2 차-부틸, 3 차-부틸, n-메틸, n-핵실, n-헵틸, n -옥틸, n-노닐 및 n-데실을 포함한다.

화학식 2에서 X는 염소, 브롬, 요오드, 토실레이트, 트리플레이트, 트레실레이트를 포함한다.

상기 화학식 2의 폴리에틸렌글리콜 유도체의 분자량 범위는 150∼20000 정도로, 바람직하게는 300∼1000 정도의 분자량을 갖는 것을 사용하는 것이 반응성 및 최종 제품의 화학적 안정성 측면에서 유리하다.

한편, 화학식 3의 콜레칼시페롤을 적당한 용매와 염기 존재하에서 화학식 2 의 폴리에틸렌글리콜 유도체와 반응시킴으로써 화학식 1의 화합물을 얻는다. 상기 반응에 사용되는 염기로는 예를 들어, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산세슘, 수소화나트륨을 포함한다. 상기 반응의 용매로는 예를 들어, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭시드, 헥사메틸포스포르아미드, N-메틸피롤리돈, 피롤리돈, 디메틸아세트아미드 이고, 반응 온도는 약 0℃ 내지 90℃ 범위에서 선택되고, 반응 시간은 약 1 내지 24 시간이다. 이렇게 합성 후 적당한 분리 및 정제방법을 거쳐 얻고자 하는 화학식 1의 안정한 콜레칼시페롤 유도체를 얻는다.

실시예 1. PEG ₃₅₀ -콜레칼시페롤의 제조방법

가) 350.0g(1.0mole)의 폴리에틸렌글리콜 모노메틸에테르(평균분자량 350)를 톨루엔에 용해시킨 후 공비증류하여 건조시킨 다음, 303.57g(3.0mole)의 트리에틸아민을 넣고 교반시킨 후 반응물의 내부 온도를 약 10℃로 냉각시킨다. 228.78g(1.2mole)의 p-톨루엔술포닐클로라이드를 서서히 넣고 교반하면서 10℃에서 1.0 시간 반응시킨 후 반응 온도를 25℃로 올려 3.5 시간 더 반응시켜 반응을 완결한다. 반응 완결 후 여과하여, 생성된 염을 제거하고 여과액을 감압증류하여 톨루엔과 트리에틸아민을 제거한 후 400ml 물로 희석시킨다. 이어서 50ml n-헥산을 사용 추출한 다음, 수용액층을 디클로로메탄으로 추출하고, 유기층을 무수 황산마그네슘으로 건조하고 여과 감압증류하여 p-톨루엔술포닐-폴리에틸렌글리콜 모노메틸에테르[MPEG₃₅₀OTs] 494.10g(수율 98%)의 무색 액체를 얻는다.

¹H-NMR(CDCl_3,300MHz) : δ 7.80(d, 2H, J=7.83Hz), 7.34(d, 2H, J=7.77Hz), 4.16(t, 2H, J=4.26Hz), 3.70∼3.56(m, 30H, -OCH₂CH₂), 3.39(s, 3H), 2.46(s, 3H)

나) 38.462g(0.1mole)의 콜레칼시페롤(화학식 3)을 150ml의 디메틸포름아미드에 용해시킨 후 이 용액에 8.29g(0.06mole)의 수산화나트륨을 넣고 30 분 교반 후 50.4g(0.1mole)의 p-톨루엔술포닐-폴리에틸렌글리콜 모노메틸에테르(화학식 2, 평균분자량 504)를 가한 후 0℃에서 1.0 시간 교반시켜 준다. 반응 온도를 실온으로 승온시켜 같은 온도에서 4.0 시간 더 반응시켜 반응을 완결한다. 반응물을 상온으로 냉각한 뒤 100ml의 디클로로메탄으로 희석하고 50ml의 10% 염화나트륨 수용액으로 세 번에 걸쳐 세척한 후 유기층을 무수황산마그네슘으로 건조하고 여과한다. 감압증류하여 농축하고 용매를 제거한 다음 칼럼 크로마토그래피 분리하여(SiO₂, 메쉬크기 270~400, 디클로메탄 : 메탄올 = 15 : 1) 44.95g(수율 82%)의 점도가 있는 오일상의 화합물, 순도 98%의 폴리에틸렌글리콜 모노메틸에테르 콜레칼시페롤(화학식 1)을 얻는다.

¹H-NMR(CDCl_3,300MHz) : δ6.21(d, 1H, J=11.22Hz), 6.02(d, 1H, J=11.19Hz), 5.73(s, 1H), 4.80(s, 1H), 3.65∼3.43(m, 30H, -OCH₂CH₂-), 3.39(s, 3H), 2.70(m, 2H), 2.47∼2.21(m, 2H), 2.05∼1.97(m, 7H), 1.68∼0.86(m, 25H), 0.55(s, 3H)

실시예 2. PEG ₅₅₀ -콜레칼시페롤의 제조방법

가) 실시예 1의 폴리에틸렌글리콜 모노메틸에테르(평균분자량 350) 대신에 550.0g(1.0mole)의 폴리에틸렌글리콜 모노메틸에테르(평균분자량 550)를 상기 가)와 동일한 방법으로 실시하여 p-톨루엔술포닐-폴리에틸렌글리콜 모노메틸에테르[MPEG₅₅₀OTs] 694.10g(수율 98%)의 무색 액체를 얻는다.

¹H-NMR(CDCl_3,300MHz) : δ 7.75(d, 2H, J=7.83Hz), 7.21(d, 2H, J=7.77Hz), 4.13(t, 2H, J=4.26Hz), 3.70∼3.56(m, 48H, -OCH₂CH₂), 3.39(s, 3H), 2.46(s, 3H)

나) 상기에서 제조한 p-톨루엔술포닐-폴리에틸렌글리콜 모노메틸에테르(화학식 2, 평균분자량 704) 70.4g(0.1mole)을 실시예 1의 나)와 동일한 방법으로 실시하여 64.95g(수율 82%)의 점도가 있는 오일상의 화합물, 순도 98%의 폴리에틸린글리콜 모노메틸에테르 콜레칼시페롤(화학식 1)을 얻는다.

¹H-NMR(CDCl_3,300MHz) : δ 6.19(d, 1H, J=11.22Hz), 6.07(d, 1H, J=11.19Hz), 5.64(s, 1H), 4.68(s, 1H), 3.65∼3.43(m, 48H, -OCH₂CH₂-), 3.39(s, 3H), 2.70(m, 2H), 2.47∼2.21(m, 2H), 2.05∼1.97(m, 7H), 1.68∼0.86(m, 25H), 0.55(s, 3H)

이와 같이 합성된 콜레칼시페롤 유도체를 가지고 다음과 같은 제제예를 실시하였다. 그러나 본 발명이 하기의 제제예에만 국한되지 않음을 거듭 밝혀둔다.

비교예 1

비교예 2

제제예 1

제제예 2

제제예 3

제제예 4

제제예 5

실험예 1. 콜레칼시페롤 유도체의 보습 효과

상기 화학식 1의 화합물에 대하여 보습 효과를 다음과 같이 측정하였다. 화학식 1과 콜레칼시페롤의 수분 보유능을 알아보기 위하여, 손등 부위가 건조한 성인 남·여 20 명을 대상으로 1 일 2 회씩 총 3 개월 동안 다음과 같은 실험을 수행하였다.

먼저 피시험자 손등의 4㎝ × 4㎝ 면적 부분에, 비교예 1, 비교예 2, 제제예 1 견본에 대해 각각 사용 전후의(1 개월) 피부의 수분함량을 피부수분함량 측정장치(스킨 설피스 하이그로미터(Skin Surface Hygrometer), 모델명 : SKICON-200, 일본 IBS사 제품)를 이용하여 측정하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다(여기서 사용된 수치의 단위는 ㎲이다).

상기 표 1의 결과로 부터 알 수 있듯이, 화학식 1의 함유 제형에서(제제예 1)은 콜레칼시페롤을 배합한 제형(비교예 2)에 비해 수분보유능 효과가 우수하였다. 이로부터 본 발명에 따른 콜레칼시페롤 유도체가 수분보유능 효과가 우수함을 알 수 있었다.

실험예 2. 콜레칼시페롤 유도체의 건성피부 개선 효과 측정시험

수중유형 유화물을 기제로 하여 콜레칼시페롤과 화학식 1을 첨가하여 제조된 시료들의 건성피부 개선 효과를 알아보기 위하여, 손등 부위가 건조한 성인 남·여 24 명을 대상으로 1 일 2 회씩 총 3 개월 동안 다음과 같은 실험을 수행하였다.

먼저 피시험자 손등의 4㎝ × 4㎝ 면적 부분에, 제제예 1 및 비교예 1 내지 2를 시료로 하여, 사용하기 전 피부에 발생되는 스케일을 건조평가 파라미터로 선정하여 핸디 스코프(Handy Scope)로 손등의 스케일을 측정한 다음 영상분석을 이용하여 스케일 면적을 측정하였다. 그런 다음 동일한 방법으로 상기 시료들을 3 개월 사용한 후 피부에 발생되는 스케일 면적을 측정하였다. 그 결과는 표 2에 나타내었으며, 사용된 수치는 스케일 면적의 %이다.

상기 표 2의 결과로 부터 알 수 있듯이, 콜레칼시페롤 유도체를 함유한 제형(제제예 1)은, 콜레칼시페롤을 함유한 제형(비교예 2)에 비하여 스케일 면적이 유의차 있게 감소하였다. 이로부터 본 발명에 따른 콜레칼시페롤 유도체가 건성피부의 개선 효과가 우수함을 알 수 있었다.

실험예 3. 콜레칼시페롤 유도체의 경피흡수 측정 시험

콜레칼시페롤 유도체의 경피흡수 촉진 효과를 평가하기 위하여 무모 생쥐의 피부를 사용하여 피부투과 시험을 3 회 수행하였다. 경피흡수 시험은, 공지의 원료로써 알려진 콜레칼시페롤과 운반매개로 카프릴카프릴릭 트리글리세라이드와 에탄올 1 : 1 혼합 용매를 사용하여 비교 실험하였다[참고문헌 : LehmanPA, Slattery JT, Franz TJ. Percutaneous absorption of retinoids : Influence of vehicle, light exposure, and dose, J. Invest Dermatol., 91; 56∼61, 1988].

직경 7.5mm의 피부 표면에 시료를 각각 48㎕ 씩 도포하고, 경피흡수 측정기기(Franz cell)를 이용하여 24 시간 후 수용기(receptor) 용액[2% 계면활성제를 포함하는 PBS 완충용액]과 쥐의 등쪽 피부에 흡수된 물질을 추출하여 고압액체크로마토그래피(HPLC)로 정량하였다. 그 결과는 표 3에 나타내었다.

상기 표 3에서 볼 수 있듯이, 콜레칼시페롤 유도체가 콜레칼시페롤에 비해 경피흡수가 우수함을 알 수 있었다.

실험예 4. 콜레칼시페롤 유도체의 안정성 측정 시험

상기 방법으로 제조한 제제예와 비교예의 견본을 40℃ 항온조에 1 개월간 보관하여 콜레칼시페롤 유도체를 HPLC로 검량함으로써 경시 보존 안정성을 시험하였다. 표 4에서 볼 수 있듯이, 콜레칼시페롤 유도체가 순수 콜레칼시페롤에 비해 보존 안정성이 우수함을 알 수 있었다.

본 발명의 화학식 1의 화합물은 보습 효과를 갖는 신규한 콜레칼시페롤 유도체로, 비교적 좋은 용해도를 보이며 우수한 안정성을 나타내고 지속적인 보습 효과와 함께 피부 흡수가 우수하여 화장품 원료로써 뿐만 아니라, 낮은 독성을 갖고 열 안정성이 우수하여 의약품, 식품 및 사료 원료로써 유용하다.

Claims

하기 화학식 1로 표시되는 폴리에톡실화 콜레칼시페롤 유도체.

[화학식1]

상기 식에서 PEG는 R₁(OCH₂CH₂)_n 이고, n = 2∼400의 범위를 나타내며, R₁은 C₁∼C₁₀ 저급 알킬기를 나타낸다.
하기 화학식 3의 화합물을 용매와 염기 존재하에서 하기 화학식 2의 폴리에틸렌글리콜 유도체와 반응시킴을 특징으로 하는 제 1 항에서 정의된 화학식 1의 화합물을 제조하는 방법.

[화학식 2]

[화학식 3]

상기 식에서,

n = 2∼400의 정수

R₁은 C₁∼C₁₀ 저급 알킬기를 나타내고

X는 할로겐 원자 또는 설포네이트를 나타낸다.
제 2 항에 있어서, 화학식 2의 화합물이 R₁이 메틸인 폴리에틸렌글리콜 유도체인 것을 특징으로 하는 제 1 항에서 정의된 화학식 1의 화합물을 제조하는 방법.
제 3 항에 있어서, 염기가 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산세슘 또는 수소화나트륨 등의 금속염 임을 특징으로 하는 제 1 항에서 정의된 화학식 1의 화합물을 제조하는 방법.
제 2 항에 있어서, 용매가 디메틸포름아미드, 디메틸설폭시드, 헥사메틸포스포르아미드, N-메틸피롤리돈, 피롤리돈 또는 디메틸아세트아미드 임을 특징으로 하 는 제 1 항에서 정의된 화학식 1의 화합물을 제조하는 방법.
삭제
하기 화학식 1로 표시되는 폴리에톡실화 콜레칼시페롤 유도체를 포함하는 피부 보습 효과를 갖는 화장료 조성물.

[화학식 1]

상기 식에서 PEG는 R₁(OCH₂CH₂)_n 이고, n = 2∼400의 범위를 나타내며, R₁은 C₁∼C₁₀ 저급 알킬기를 나타낸다.