KR20080034843A - 수용성 메탈 알콜레이트 유도체, 그 제조 방법과 이를포함하는 고체 겔상 외용제 - Google Patents

수용성 메탈 알콜레이트 유도체, 그 제조 방법과 이를포함하는 고체 겔상 외용제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수용성 메탈 알콜레이트 유도체, 그 제조 방법과 이를 포함하는 고체 겔상 외용제에 관한 것으로서,
생성물의 분리 정제가 용이하고, 또한 공업적으로 실용 가능한 90 ℃ 이하의 온도 조건하에서 실시할 수 있는 수용성 실란 유도체의 제조 방법, 온도 변화나 첨가 물질에 대한 형태 안정성이 우수하고, 또한 사용성이 우수한 고체 겔상 외용제를 조제할 수 있는 화합물을 제공하고, 고체 촉매의 공존 하, 금속 알콕시드와 다가 알콜의 치환 반응을 실시함으로써 수용성 실란 유도체를 제조할 수 있고, 이 제조 방법에 의하면 생성물로부터의 촉매의 분리가 매우 용이하고, 90 ℃ 이하의 온도 조건하에서 반응을 실시하는 것이 가능하다. 또한 이와 같이 수득된 수용성 메탈 알콜레이트 유도체를 수계의 외용제 처방 중에 배합함으로써 기제를 충분히 고화할 수 있고, 수득된 고체 겔상의 기제는 온도 변화나 첨가 물질에 대한 형태 안정성도 우수하고, 사용 시에 용이하게 붕괴되므로 손가락에 묻히거나 도포 시의 펴발림성이라는 사용성의 점에서도 우수한 것을 특징으로 한다.

Description

수용성 메탈 알콜레이트 유도체, 그 제조 방법과 이를 포함하는 고체 겔상 외용제{WATER-SOLUBLE METAL ALCOHOLATE DERIVATIVE, PROCESS FOR PRODUCTION OF THE DERIVATIVE, AND SOLID GELATINOUS AGENT FOR EXTERNAL APPLICATION COMPRISING THE DERIVATIVE}
본 발명은 수용성 메탈 알콜레이트 유도체, 그 제조 방법과 이를 포함하는 고체 겔상 외용제, 특히 다가 알콜을 치환한 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 제조 방법의 개량, 및 형태 안정성 및 사용성이 개선된 고체 겔상 외용제의 조제에 관한 것이다.
알콕시실란은 알콕시기의 가수분해에 의해 실라놀기를 생성하고, 또한 그 탈수 축합에 의해 실리카를 형성한다. 이 때문에 알콕시실란은 졸겔법의 실리카 전구체로서 여러 가지 용도로 이용되고 있다. 종래, 이와 같은 알콕시실란으로서 테트라에톡시실란이 널리 이용되고 있지만, 이는 물에 불용이고, 수중에 첨가해도 그대로는 가수분해 반응이 진행되지 않으므로 산 또는 알칼리 수용액중에서 이용되고, 또한 자주 용해 보조제로서 에탄올 등의 수용성 유기용매를 첨가하여 이용되고 있다. 이 때문에 수불용성 테트라에톡시실란을 실리카의 전구체로서 이용하는 경우, 산 또는 알칼리, 또는 유기용매의 첨가 및 제거가 필요해지고, 프로세스상 및 비용상, 또는 환경으로의 부하의 관점에서도 바람직하지 않았다.
이에 대해, 최근 다가 알콜을 치환한 실란 유도체가 보고되어 있고, 이는 수용성 화합물이므로 상기와 같은 사용 목적에 대해 매우 유용하다. 그러나, 이와 같은 다가 알콜 치환 실란 유도체의 제조 방법은 통상 테트라알콕시실란과 다가 알콜의 치환 반응에 의한 것이며, 염산이나 p-톨루엔설폰산 등의 균일계 촉매(용매에 용해시켜 이용하는 촉매)를 이용하여 반응시키므로, 생성물중에 촉매가 용해되어 잔존하고, 생성물과 촉매와의 분리가 매우 곤란한 문제가 있었다. 또한, 촉매를 이용하지 않고 100 ℃ 이상의 고온 조건하에서 반응시키는 방법도 보고되어 있지만, 매우 고온에서 반응을 실시하므로 실용성이 부족하고, 또한 고비점 용매의 잔존이 염려되는 문제가 있었다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
또한, 화장품이나 의약품 등의 외용제 기제에서는 제품의 제형을 유지하기 위해 여러 가지 증점제나 겔화제가 이용되고 있다. 종래, 수계 기제의 증점·겔화제로서는 예를 들면 한천, 젤라틴 등의 천연 수용성 고분자, 폴리에틸렌글리콜, 아크릴산계 폴리머 등의 합성 수용성 고분자 등이 각각의 목적이나 효과에 따라서 적절하게 선택하여 이용되고 있다.
이들 중, 한천 등의 천연 수용성 고분자는 고온시에 이수(離水)가 발생하는 등, 넓은 온도 범위에서의 형태 안정성이 부족하고, 또한 손가락에 묻히거나 도포 시의 펴발라짐 등의 나쁜 사용성의 문제가 있었다. 또한, 폴리에틸렌글리콜 등의 합성 수용성 고분자는 원래 유동성 점성 겔이므로 기제를 충분히 고화할 수 없고, 또한 전해질의 공존이나 pH 변화에 의한 점도 저하가 현저하고, 배합 성분이나 제 조 공정이 제한되는 문제가 있었다.
한편, 테트라에톡시실란 등의 알콕시실란은 알콕시기의 가수분해에 의해 실라놀기를 생성하고, 또 그 탈수축합에 의해 실리카겔을 형성하는 것이 알려져 있다. 그러나, 종래 이용되고 있는 알콕시실란의 대부분은 물에 불용이므로 수중에 첨가해도 그대로는 가수분해 반응은 진행되지 않아 별도 첨가물을 이용할 필요가 있고, 수성 기제의 겔화에는 적합하지 않다. 또한, 최근 다가 알콜을 치환한 수용성 실란 유도체의 단순 혼합 수용액이 모노리스상의 고체 실리카겔을 생성하는 것이 발견되어 있고, 예를 들면 크로마토그래피용 실리카겔의 전구체, 또는 효소 등의 생체 성분을 고정화한 바이오 센서 등의 응용에 대한 보고가 이루어져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 및 비특허문헌 1 내지 비특허문헌 4 참조). 그러나, 이와 같은 다가 알콜을 치환한 실란 유도체에서 외용제의 수성 겔화제로서의 사용은 아직 시도되고 있지 않다.
특허문헌 1: PCT 국제공개공보 WO03/102001호
비특허문헌 1: 새틀러(Sattler)등, 베리히테 데어 분젠게젤샤프트:피지칼케미(Ber. Bunsenges. Phys. Chem), 1998년, 제 102 권, p.1544~1547
비특허문헌 2: 메이어(Mayer)등, 저널 오브 피지칼 케미스트리 B(J.Phys.Chem.B), 2002년, 제 106 권, p.1528~1533
비특허문헌 3: 시프노프(Schipunov), J저널 오브 콜로이드 앤드 인터페이스 사이언스(.Colloid and Interface Sci), 2003년, 제 268 권, 68 페이지~76 페이지
비특허문헌 4: 시프노프(Schipunov)등, 저널 오브 바이오케미칼 앤드 바이오 피지칼 메소드(J. Biochem. Biophys. Methods), 2004년, 제 58 권, 25 페이지~38 페이지
(발명의 개시)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
본 발명은 상기 종래기술의 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 생성물의 분리 정제가 용이하고, 또한 공업적으로 실용 가능한 90 ℃ 이하의 온도 조건하에서 실시할 수 있는 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 제조 방법, 또는 온도 변화나 첨가 물질에 대한 형태 안정성이 우수하고, 또한 사용성이 우수한 고체 겔상 외용제를 조제할 수 있는 화합물을 제공하는 데에 있다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기 종래기술의 과제를 감안하여 본 발명자들이 예의 검토를 실시한 결과, 고체 촉매의 공존하, 금속 알콕시드와 다가 알콜의 치환 반응을 실시하는 것에 의해 수용성 실란 유도체가 생성되는 것을 발견했다. 또한, 이 제조 방법에 의하면 생성물로부터의 촉매의 분리가 매우 용이하고, 또는 90 ℃ 이하의 온도 조건하에서 반응을 실시하는 것이 가능한 것을 발견했다. 또한, 이와 같이 하여 다가 알콜을 치환한 수용성 메탈 알콜레이트 유도체를 조제하고, 이를 수계의 외용제 처방 중에 배합함으로써 수중에서의 가수분해·탈수 축합 반응에 의해 기제를 충분히 고화할 수 있고, 수득된 고체 겔 상태의 기제는 온도 변화나 첨가 물질에 대한 형태 안정성도 우수하고, 또 사용 시에 용이하게 붕괴되므로 손가락에 묻히거나 도포시의 펴발라짐이라는 사용성의 점에서도 우수한 것을 발견했다. 또한, 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 고화 반응 시에 처방 중에 메조스케일의 금속 산화물 겔 및 다가 알콜을 생성함으로써, 외용제로서 특히 우수한 사용 감촉이 수득되는 것을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명에 따른 수용성 메탈 알콜레이트 유도체는 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 한다.
Figure 112007091989197-PCT00001
(화학식 1에서, M1은 Si, Ti, Zr, Zn 또는 Al 원자이며, R1은 다가 알콜 잔기이고, M1이 Si, Ti 또는 Zr 원자인 경우에 n은 4이며, M1이 Zn 원자인 경우에 n은 2이고, M1이 Al 원자인 경우에 n은 3이다.)
또한, 상기 수용성 메탈 알콜레이트 유도체에서 화학식 1 중의 M1은 Si 또는 Ti 원자인 것이 바람직하다.
또한, 상기 수용성 메탈 알콜레이트 유도체에서, 화학식 1 중의 R1은 에틸렌글리콜 잔기, 프로필렌글리콜 잔기, 부틸렌글리콜 잔기, 글리세린 잔기 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 제조 방법은 금속 알콕시드와 다가 알콜을 고체 촉매의 공존하에서 반응시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 제조 방법에서, 금속 알콕시드가 티탄 알콕시드 또는 알콕시실란인 것이 바람직하다.
또한, 상기 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 제조 방법에서, 5 ℃ 내지 90 ℃의 온도 조건하에서 반응시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 제조 방법에서, 상기 고체 촉매가 이온 교환 수지인 것이 바람직하다.
또한, 상기 수용성 메탈 알콜레이트의 유도체의 제조 방법에서, 상기 금속 알콕시드가 테트라에톡시실란인 것이 바람직하다.
또한, 상기 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 제조 방법에서, 상기 다가 알콜이 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 글리세린 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 제조 방법에서, 상기 다가 알콜이 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜 중 어느 하나이고, 5 ℃ 내지 35 ℃의 온도 조건하에서 반응시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 고체 겔상 외용제는 상기 수용성 메탈 알콜레이트 유도체와 물을 배합하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고체 겔상 외용제에서 추가로 약제 성분을 배합하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 고체 겔상 외용제의 제조 방법은 상기 수용성 메탈 알 콜레이트 유도체를 물을 포함하는 외용제 처방 중에 첨가하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 고체 겔상 외용제의 제조 방법은 상기 수용성 메탈 알콜레이트 유도체와 물을 혼합하여 고체 겔을 조제하고, 수득된 고체 겔을 외용제 처방 중에 첨가하는 것을 특징으로 한다.
(발명의 효과)
본 발명에 따른 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 제조 방법에 의하면, 고체 촉매를 이용하여 반응을 실시함으로써 생성물로부터의 촉매의 분리가 용이하다. 또한, 공업적으로 실용 가능한 90 ℃ 이하의 온도 조건하에서 반응을 실시할 수 있으므로 실용성이 높다. 또한, 이에 의해 수득된 수용성 메탈 알콜레이트 유도체를 수계의 외용제 처방 중에 배합하여 조제한 고체 겔상 외용제는 온도 변화나 첨가 물질에 대한 형태 안정성이 우수하고, 또한 사용 시에 용이하게 붕괴되므로 손가락에 묻히거나 도포 시의 펴발라짐이라는 사용성의 점에서도 우수하다. 또한, 추가로 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 고화 반응 시에 생성하는 메조스케일의 금속 산화물 겔 및 다가 알콜에 의해 외용제로서 우수한 사용 감촉이 수득된다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 의해 수득된 에틸렌 글리콜 치환 실란 유도체(테트라(2-히드록시에톡시)실란의 1H-NMR 측정 결과이다.
(발명을 실시하기 위한 가장 좋은 형태)
본 발명에 따른 수용성 메탈 알콜레이트 유도체는 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 한다.
(화학식 1)
Figure 112007091989197-PCT00002
(화학식 1에서, M1은 Si, Ti, Zr, Zn 또는 Al 원자이며, R1은 다가 알콜 잔기이고, M1이 Si, Ti 또는 Zr 원자인 경우에 n은 4이며, M1이 Zn 원자인 경우에 n은 2이고, M1이 Al 원자인 경우에 n은 3이다.)
본 발명에 이용되는 상기 화학식 1로 표시된 수용성 메탈 알콜레이트 유도체에서, M1은 Si, Ti, Zr, Zn 또는 Al 원자이다. 또한, 상기 수용성 메탈 알콜레이트 유도체는 통상 1 가 알콜에 의한 금속 알콕시드와 다가 알콜의 치환 반응에 의해 조제할 수 있고, M1은 사용하는 금속 알콕시드의 종류에 따라서 다르지만, 외용제로서의 사용 감촉의 점에서 M1은 Si 또는 Ti 원자인 것이 바람직하고, 특히 Si 원자인 것이 바람직하다.
본 발명에 이용되는 상기 화학식 1로 표시되는 수용성 메탈 알콜레이트 유도체에서, R1은 다가 알콜의 잔기이고, 다가 알콜의 1 개의 수산기가 제외된 형태로서 표시된다. 또한, 상기한 바와 같이 상기 수용성 메탈 알콜레이트 유도체는 통상 금속 알콕시드와 다가 알콜의 치환 반응에 의해 조제할 수 있고, R1은 사용하는 다가 알콜의 종류에 따라서 다르지만, 예를 들면 다가 알콜로서 에틸렌글리콜을 이용한 경우, R1은 -CH2-CH2-OH가 된다.
상기 화학식 1에서 R1으로서는, 예를 들면 에틸렌 글리콜 잔기, 디에틸렌 글리콜 잔기, 트리에틸렌글리콜 잔기, 테트라에틸렌글리콜 잔기, 폴리에틸렌글리콜 잔기, 프로필렌글리콜 잔기, 디프로필렌글리콜 잔기, 폴리프로필렌글리콜 잔기, 부틸렌글리콜 잔기, 헥실렌글리콜 잔기, 글리세린 잔기, 디글리세린 잔기, 폴리글리세린 잔기, 네오펜틸글리콜 잔기, 트리메틸올 프로판 잔기, 펜타에리스리톨 잔기, 말티톨 잔기 등을 들 수 있다. 이들 중, 외용제로서의 사용 감촉의 점에서 R1은 에틸렌 글리콜 잔기, 프로필렌 글리콜 잔기, 부틸렌 글리콜 잔기, 글리세린 잔기중 어느 하나인 것이 바람직하다.
본 발명에 이용되는 수용성 메탈 알콜레이트 유도체로서는 보다 구체적으로는 Si-(O-CH2-CH2-OH)4, Si-(O-CH2-CH2-CH2-OH)4, Si-(O-CH2-CH2-CHOH-CH3)4,Si-(O-CH2-CHOH-CH2-OH)4 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 수용성 메탈 알콜레이트 유도체는 금속 알콕시드와 다가 알콜을 고체 촉매의 공존하에서 반응시킴으로써 조제할 수 있다.
금속 알콕시드는 Si, Ti, Zr, Zn 또는 Al 원자 중 어느 하나의 금속 원자에 알콕시기가 결합된 것이면 좋고, 특별히 한정되지 않지만 예를 들면 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라이소프로폭시실란, 테트라프로폭시실란, 테트라부톡시실란, 테트라에톡시티탄, 테트라메톡시지르코늄, 디에톡시아연, 트리에톡시 알루미늄 등을 들 수 있다. 이들 중, 티탄알콕시드 또는 알콕시실란이 바람직하고, 또는 입수의 용이성 및 반응 부생성물의 안전성의 점에서 테트라에톡시실란을 특히 바람직하게 이용할 수 있다.
또한, 금속 알콕시드의 대체 화합물로서 모노, 디, 트리, 할로겐화 금속(알콕시드), 예를 들면 모노클로로트리에톡시 실란, 디클로로디메톡시 실란, 모노브로모트리에톡시 실란, 테트라클로로실란 등을 이용하는 것도 생각되지만, 이들 화합물은 다가 알콜과의 반응에서 염화 수소, 브롬화 수소 등의 강산을 생성하기 때문에, 반응 장치의 부식이 발생하거나 또는 반응 후의 분리 제거가 곤란하므로 실용적이라고는 할 수 없다.
다가 알콜은 분자 중에 2 개 이상의 수산기를 갖는 화합물이면 좋고, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 헥실렌글리콜, 글리세린, 디글리세린, 폴리글리세린, 네오펜틸글리콜, 트리메틸올프로판, 펜타에리스리톨, 말티톨 등을 들 수 있다. 이들 중, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 글리세린 중 어느 하나를 이용하는 것이 바람직하다.
고체 촉매는 이용되는 원료 성분, 반응용기 및 반응 생성물에 대해 불용인 고체상의 촉매이고, 규소 원자상의 치환기 교환 반응에 대해 활성을 가진 산점(酸 点) 및/또는 염기점(鹽基点)을 갖는 고체이면 좋다. 본 발명에 이용되는 고체 촉매로서는 예를 들면 이온 교환 수지 및 각종 무기 고체산/염기 촉매를 이용할 수 있다.
고체 촉매로서 이용되는 이온 교환 수지로서는 예를 들면 산성 양이온 교환 수지 및 염기성 음이온 교환 수지를 들 수 있다. 이들 이온 교환 수지의 기본을 이루는 수지로서는 스티렌계, 아크릴계, 메타크릴계 수지 등을 들 수 있고, 또한 촉매 활성을 나타내는 관능기로서는 설폰산, 아크릴산, 메타크릴산, 4 급 암모늄, 3 급 아민, 1, 2 급 폴리아민 등을 들 수 있다. 또한, 이온 교환 수지의 기본 구조로서는 겔형, 포러스형, 바이포러스형 등에서 목적에 따라서 선택할 수 있다.
산성 양이온 교환 수지로서는, 예를 들면 앰버라이트 IRC76, FPC 3500, IRC 748, IRB120B Na, IR124 Na, 200CT Na(이상, 롬 앤 하스사제), 다이야이온 SK1B, PK208(이상, 미츠비시 가가쿠사제), Dow EX 모노스피어 650C, 마라손 C, HCR-S, 마라손 MSC(이상, 다우·케미컬사제) 등을 들 수 있다. 또한, 염기성 음이온 교환 수지로서는, 예를 들면 앰버라이트 IRA400J CL, IRA402BL CL, IRA410J CL, IRA411 CL, IRA458RF CL, IRA900J CL, IRA910CT CL, IRA 67, IRA96SB(이상, 롬 앤 하스사제), 다이야이온 SA10A, SAF11AL, SAF12A, PAF308L(이상, 미츠비시 가가쿠사제), Dow EX 모노스피어 550A, 마라손 A, 마라손 A2, 마라손 MSA(이상, 다우·케미컬사제) 등을 들 수 있다.
고체 촉매로서 이용되는 무기 고체산/염기 촉매로서는 특별히 한정되지 않는 다. 무기 고체산 촉매로서는 Al2O3, SiO2, ZrO2, TiO2, ZnO, MgO, Cr2O3 등의 단원계(單元系) 금속 산화물, SiO2-Al2O3, SiO2-TiO2, SiO2-ZrO2, TiO2-ZrO2, ZnO-Al2O3, Cr2O3-Al2O3, SiO2-MgO, ZnO-SiO2 등의 복합계 금속 산화물, NiSO4, FeSO4 등의 금속 황산염, FePO4 등의 금속 인산염, H2SO4/SiO2 등의 고정화 황산, H2PO4/SiO2 등의 고정화 인산, H3BO3/SiO2 등의 고정화 붕산, 활성 백토, 제올라이트, 카올린, 몬모릴로나이트 등의 천연 광물 또는 층상 화합물, AlPO4-제올라이트 등의 합성 제올라이트, H3PW12O40·5H2O, H3PW12O40 등의 헤테로폴리산 등을 들 수 있다. 또한, 무기 고체 염기 촉매로서는 Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O, MgO, CaO, SrO, BaO, La2O3, ZrO3, ThO3 등의 단원계 금속 산화물, Na2CO3, K2CO3, KHCO3, KNaCO3, CaCO3, SrCO3, BaCO3, (NH4)2CO3, Na2WO4·2H2O, KCN 등의 금속염, Na-Al2O3, K-SiO2 등의 알칼리 금속 담지 금속 산화물, Na-모르데나이트 등의 알칼리 금속 담지 제올라이트, SiO2-MgO, SiO2-CaO, SiO2-SrO, SiO2-ZnO, SiO2-Al2O3, SiO2-ThO2, SiO2-TiO2, SiO2-ZrO2, SiO2-MoO3, SiO2-WO, Al2O3-MgO, Al2O3-ThO2, Al2O3-TiO2 ,, Al2O3-ZrO2, ZrO2-ZnO, ZrO2-TiO2, TiO2-MgO, ZrO2-SnO2 등의 복합계 금속 산화물 등을 들 수 있다.
고체 촉매는 반응 종료 후에 여과 또는 디캔테이션(decantation) 등의 처리를 실시함으로써 용이하게 생성물과 분리할 수 있다.
또한, 반응 시의 온도 조건은 특별히 한정되지 않지만, 5 ℃ 내지 90 ℃의 온도 조건하에서 실시하는 것이 바람직하다. 90 ℃를 초과하는 온도 조건하에서 반응을 실시하는 경우, 반응 장치의 내구성 등의 실사용상의 문제가 있고, 또한 반응 용매로서 고비점 용매를 이용할 필요가 있으며, 용매의 완전한 분리 제거가 곤란해진다. 또한, 온도 조건 하, 즉 5 ℃ 내지 35 ℃의 온도 조건하에서 반응을 실시하는 것이 더 바람직하다. 여기서, 상온 조건 하에서 반응을 실시할 경우에는 다가 알콜로서 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜 중 어느 하나를 이용하는 것이 바람직하다. 그 외의 다가 알콜, 예를 들면 글리세린을 이용한 경우에는 상온 조건하에서는 반응 생성물을 발생시키지 않는 경우가 있다.
또한, 본 발명에서는 반응 시에 용매를 이용하지 않아도 되지만, 필요에 따라서 각종 용매를 이용해도 관계없다. 반응에 이용하는 용매로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소, 아세트산 에틸, 아세트산 메틸, 아세톤, 메틸에틸케톤, 셀로솔브, 디에틸에테르, 디옥산 등의 에스테르, 에테르, 케톤계 용매, 아세토니트릴, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭시드 등의 극성 용매, 또는 클로로포름, 디클로로메탄 등의 할로겐계 용매를 들 수 있다. 여기서, 원료로서 이용하는 테트라알콕시실란의 가수분해 축합 반응을 억제하기 위해, 용매는 미리 탈수해두는 것이 바람직하다. 또한, 이들 중에서 반응 시에 부 생성되는 에탄올 등의 알콜과 공비 혼합물을 형성하여 계외로 제거하여 반응을 촉진할 수 있는 아세토니트릴, 톨루엔 등을 이용하는 것이 바람직하다.
이상 설명한 제조 방법에 의해 하기 화학식 1로 표시하는 수용성 메탈 알콜 레이트 유도체가 수득된다.
(화학식 1)
Figure 112007091989197-PCT00003
(화학식 1에서, M1은 Si, Ti, Zr, Zn 또는 Al 원자이며, R1은 다가 알콜 잔기이고, M1이 Si, Ti 또는 Zr 원자인 경우에 n은 4이며, M1이 Zn 원자인 경우에 n은 2이고, M1이 Al 원자인 경우에 n은 3이다.)
또한, 상기 화학식 1에서, R1으로 표시되는 다가 알콜 잔기는 예를 들면 에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 말티톨 등의 다가 알콜의 1 개의 수산기가 제외된 형태로서 표시된다. 사용하는 다가 알콜의 종류에 따라서 다르지만, 예를 들면 다가 알콜로서 에틸렌글리콜을 이용한 경우, -CH2-CH2-OH가 된다.
또한, R1의 다가 알콜 잔기에서, 말단의 -OH기가 동일한 금속 원자 또는 연결된 금속 원자와 연결된, 예를 들면 하기 화학식 2 내지 화학식 4에 나타낸 구조의 수용성 메탈 알콜레이트 유도체(n=4인 경우)라도 좋고, 본 발명의 제조 방법에서는 이들 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 혼합물로서 수득된다.
Figure 112007091989197-PCT00004
Figure 112007091989197-PCT00005
Figure 112007091989197-PCT00006
본 발명의 제조 방법에 의해 수득되는 수용성 메탈 알콜레이트 유도체로서는, 보다 구체적으로는 Si-(O-CH2-CH2-OH)4, Si-(O-CH2-CH2-CH2-OH)4, Si-(O-CH2-CH2-CHOH-CH3)4, Si-(O-CH2-CHOH-CH2-OH)4 등을 들 수 있다.
본 발명의 제조 방법에 의해 수득되는 수용성 메탈 알콜레이트 유도체는 수중에서의 가수분해·탈수축합 반응에 의해 메조스케일의 금속 산화물 겔(예를 들면, 겔상 실리카)과 다가 알콜을 생성한다. 이 성질에 의해 예를 들면 크로마토그래피용 다공질 실리카의 전구체, 무기 또는 유기 화합물 표면으로의 실리카 코팅제, 또는 촉매나 효소 등을 구조중에 고정화한 실리카 매트릭스의 형성제 등을 이용할 수 있다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 의해 수득되는 수용성 메탈 알콜레이 트 유도체는 물에 용해되는 것이므로 가수분해·탈수축합 반응에서 산·알칼리 또는 유기 용매를 이용할 필요성이 없고, 또한 가수분해에 의해 에틸레글리콜 등의 다가 알콜을 부생성하므로, 예를 들면 종래 실리카겔의 형성에 이용되어 온 테트라에톡시실란(에탄올을 부생성)과 비교하여 인체에 대한 안전성의 점에서 유용성이 높다.
본 발명에 따른 고체 겔상 외용제에서는 상기 화학식 1로 표시되는 수용성 메탈 알콜레이트 유도체로부터 선택되는 2 종 이상의 것을 조합하여 배합해도 좋다. 상기 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 함유량은 기제를 고화할 수 있는 양이면 특별히 제한은 없지만, 외용제 전량 중 5 질량% 내지 60 질량%인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 10 % 내지 30 %이다. 상기 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 함유량이 5 질량% 미만에서는 계가 충분히 고화되지 않고, 또한 60 질량%를 초과하면 너무 단단해져 도포하기 어려워지는 경우가 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 수용성 메탈 알콜레이트 유도체는 수중에서의 가수분해·탈수 축합 반응에 의해 메조스케일의 금속 산화물 겔과 다가 알콜을 생성한다. 이 때문에 본 발명에서는 상기 수용성 메탈 알콜레이트 유도체를 물을 포함하는 외용제 처방 중에 첨가하는 것만으로 용이하게 기제를 고화할 수 있고, 고체 겔상의 외용제를 조제할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 상기 수용성 메탈 알콜레이트 유도체와 물을 혼합함으로써 미리 고체 겔을 조제하고, 수득된 고체 겔을 외용제 처방 중에 첨가함으로써 고체 겔상 외용제를 조제하는 것도 가능하다. 이 경우, 미리 조제한 고체 겔은 그대로, 또는 공지된 분산기 등을 이용하여 적당한 크 기로 해쇄(解碎)한 후, 외용제 처방 중에 첨가할 수 있다. 또한, 미리 조제한 고체 겔을 외용제 처방 중에 첨가할 경우에는 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 고화에 필요한 수분을 외용제 처방 중에 배합할 필요는 없다. 그러나, 미리 조제한 고체 겔에서는 통상 다량의 물이 잔존하므로 수계의 처방 중, 또는 유화계 처방의 수상 성분으로서 첨가되는 것이 바람직하다.
이상과 같이 수득되는 본 발명의 고체 겔상 외용제는 종래 수계 기제의 증점·겔화제로서 이용되어 온 천연 또는 합성 수용성 고분자를 이용한 경우와 비교하여 온도 변화나 첨가 물질에 대한 기제의 형태 안정성이 우수하다. 또한, 사용 시에 용이하게 붕괴되므로 손가락에 묻히거나 도포 시의 펴발라짐성이라는 사용성의 점에서도 우수하다. 또한, 상기 수용성 메탈 알콜레이트 유도체는 물과의 반응 시에 금속산화물 겔과 다가 알콜을 처방 중에 생성하므로, 예를 들면 세안 스크럽제로서 사용한 경우에는 도포 시에 생성한 금속 산화물 겔에 의한 스크럽 효과가 수득되고, 또한 화장료의 보습 성분으로서 범용되고 있는 다가 알콜의 보습 효과에 의해 사용 후의 촉촉한 감촉이 수득된다.
또한, 통상의 외용제 기제 중에서, 예를 들면 효소와 같은 약제 성분은 외부 환경의 영향 또는 시간 경과에 따라 실활되므로 기제 중에서의 활성 유지가 곤란한 문제가 있었다. 이와 같은 약제 성분을 본 발명에 따른 고체 겔상 외용제중에 배합한 경우, 당해 약제 성분이 겔 구조중에 포섭됨으로써 구조의 안정화에 의한 장기간의 활성 유지가 가능해진다. 또한, 통상의 외용제 기제에서는 경피 흡수성 약제를 배합한 경우, 피부에 도찰(塗擦) 후의 조성 변화에 의해 단시간에 용출 또는 경피 흡수되어 약효를 장기간에 걸쳐 지속시키는 것이 어려운 문제가 있었다. 그리고, 이와 같은 약제 성분을 본 발명에 따른 고체 겔상 외용제 중에 배합한 경우, 당해 약제 성분이 겔 구조중에 포섭됨으로써 겔 구조의 붕괴에 따라서 약제 성분이 서서히 방출되어 약효를 장시간 지속시키는 것이 가능해진다. 이 때문에 본 발명에 따른 고체 겔상 외용제에서는 약제 성분을 바람직하게 배합할 수 있다.
본 발명에 따른 고체 겔상 외용제에서는 필수 성분인 상기 화학식 1에 표시된 수용성 메탈 알콜레이트 유도체와 물 외에 필요에 따라서 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 적절히 다른 성분을 배합할 수 있다. 배합할 수 있는 다른 성분으로서는 통상 화장품, 의약품 등의 외용제의 기제 성분 또는 첨가제 성분으로서 이용되고 있는 액상 유분, 고형 유분, 각종 계면활성제, 보습제, 상기 수용성 메탈 알콜레이트 유도체 이외의 겔화제, 수용성 고분자, 저급 알콜, 다가 알콜, 당류, 자외선 흡수제, 아미노산류, 비타민류, 약제, 식물 추출물, 유기산, 유기 아민, 금속 이온 봉쇄제, 산화방지제, 항균제, 방부제, 청량제, 향료, 에몰리엔트제, 색소 등을 들 수 있다. 또한, 화장품 등에 기능성을 부여할 목적으로 이용되는 미백제, 주름 방지제, 항노화제, 항염증제, 발모제, 육모 촉진제, 단백질 분해 효소 등의 약제 및 외용약의 약효 성분으로서의 스테로이드제, 비(非)스테로이드제를 포함한 항염증제, 면역 억제제, 진통 소염제, 항균제, 항진균제, 항바이러스제, 항종양제, 항궤양·욕창제, 창상 피복제, 순환개선제, 지사제, 국소마취제, 구토 억제제, 니코틴제, 여성 호르몬제 등을 배합해도 좋다.
또한, 본 발명에 따른 고체 겔상 외용제에서 「고체 겔상」이라는 것은 상기 외용제가 상온에서 유동성이 없는 상태인 것을 말한다. 보다 구체적으로는 외용제 샘플을 시험관에 충전한 것을 상온에서 45 ℃로 기울였을 때 샘플이 즉시 유동되지 않는 것이다.
본 발명에 따른 고체 겔상 외용제의 사용 용도는 통상, 인체 또는 동물에 대해 사용하는 외용제이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 세안 스크럽, 보습 스크럽, 효소 배합 스크럽, 파운데이션 기초, 미용액, 유액, 크림, 메이크업 등의 화장료 및 패프제, 경피 흡수 약제 함유 제제 등 외에 여러 가지 제품에 응용하는 것이 가능하다.
실시예 1
이하, 구체적인 실시예를 예로 들어 본 발명에 대해 더 자세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되지 않는다.
본 발명자들은 우선 최초로 테트라에톡시실란과 에틸렌글리콜을 이용하여 각종 조건으로 에틸렌글리콜을 치환한 실란 유도체의 조제를 시도했다.
에틸렌 글리콜 치환 실란 유도체
비교예 1
테트라에톡시 실란 20.8 g(0.1 몰)과 에틸렌글리콜 24.9 g(0.4 몰)을 혼합 교반했다. 정치 상태에서는 완전히 이층으로 분리되었다. 이를 무용매, 무촉매로 실온에서 24 시간 강하게 교반했지만, 반응은 전혀 발생하지 않았다.
비교예 2
테트라에톡시 실란 20.8 g(0.1 몰)과 에틸렌글리콜 24.9 g(0.4 몰)을 톨루엔 80 ml 중에 첨가하고, 무촉매로 24 시간 가열 환류했지만, 공비에 의한 에탄올의 생성은 인식되지 않고, 반응은 전혀 발생하지 않았다.
실시예 1
테트라에톡시 실란 20.8 g(0.1 몰)과, 에틸렌글리콜 24.9 g(0.4 몰)을 아세토니트릴 150 ml 중에 첨가하고, 추가로 고체 촉매로서 강산성 이온 교환 수지(DowEX 50W-X8:다우·케미컬사제) 1.8 g을 첨가한 후, 실온에서 혼합 교반했다.
당초, 이층으로 분리된 반응액은 약 1 시간 후에 균일하게 용해했다. 그 후, 5 일간 교반을 계속한 후, 고체 촉매를 여과 분리하고, 에탄올과 아세토니트릴을 감압하 유거(留去)하여 투명한 점성 액체 39 g을 수득했다. 1H-NMR 분석 결과, 생성물이 목적으로 하는 에틸렌글리콜 치환체(테트라(2-히드록시에톡시)실란)인 것을 확인했다(수율: 72.5 %). 생성물의 1H-NMR 측정 결과를 도 1에 도시한다.
실시예 2
테트라에톡시실란 4.19 g(0.02 몰)과, 에틸렌글리콜 4.97 g(0.08몰)을 아세토니트릴 50 ml 중에 첨가하고, 추가로 고체 촉매로서 강산성 이온 교환 수지(DowEX 50W-X8: 다우·케미컬사제) 0.5 g을 첨가한 후, 실온에서 48 시간 혼합 교반했다. 고체 촉매를 여과 분리한 후, 에탄올과 아세토니트릴을 감압하 유거하여 투명한 점성 액체 4.0 g을 수득했다. 생성물은 동량의 물과 실온중에서 혼합함으로써 균일하고 투명한 겔을 형성했다(수율: 73 %).
실시예 3
테트라에톡시실란 41.7 g(0.2 몰)과, 에틸렌글리콜 49.7 g(0.8 몰)을 혼합하고, 무용매하에서 고체 촉매로서 강산성 이온 교환 수지(DowEX 50W-X8: 다우·케미컬사제) 1.08 g을 첨가한 후, 85 ℃에서 혼합 교반했다. 당초, 반응액은 이층으로 분리되고, 교반에 의해 유탁상(乳濁狀)을 나타내지만, 그 후, 한층 투명한 용액이 되었다. 4 시간 반응을 계속한 후, 고체 촉매를 여과 분리했다. 하룻밤 실온에서 정치한 후, 에탄올을 감압하 유거하여 투명한 점성 액체 47.6 g을 수득했다. 생성물은 동량의 물과 실온중에서 혼합함으로써 균일하고 투명한 겔을 형성했다(수율: 87 %).
실시예 4
테트라에톡시실란 41.7 g(0.2 몰)과, 에틸렌글리콜 49.7 g(0.8 몰)을 혼합하고, 무용매하, 고체 촉매로서 강산성 이온 교환 수지(앰버라이트 CG-120:롬 앤드 하스사제) 1 g을 첨가한 후, 85 ℃에서 혼합 교반했다. 당초, 반응액은 이층으로 분리되고, 교반에 의해 유탁상을 나타내지만, 그 후, 한층 투명한 용액이 되었다. 4 시간 반응을 계속한 후, 고체 촉매를 여과 분리했다. 하룻밤 실온에서 정치한 후, 에탄올을 감압하 유거하여 투명한 점성 액체 47.6 g을 수득했다. 생성물은 동량의 물과 실온중에서 혼합함으로써 균일하고 투명한 겔을 형성했다(수율: 87 %).
상기 비교예 1, 2로부터 촉매를 이용하지 않을 경우에는 상온 또는 가열 조건하에서도 치환 반응은 전혀 발생하지 않고, 에틸렌글리콜 치환 실란 유도체를 수득할 수 없었다.
이에 대해, 고체 촉매로서 이온 교환 수지를 이용한 실시예 1 내지 실시예 4 에서는 높은 수율로 에틸렌글리콜 치환체를 수득할 수 있었다. 또한, 반응 종료 후, 여과에 의해 고체 촉매를 용이하게 분리할 수 있었다. 또한, 실시예 1, 실시예 2에서는 상온 조건하임에도 불구하고, 에틸렌글리콜 치환 실란 유도체를 조제할 수 있는 것이 확인되었다.
계속해서, 본 발명자들은 각종의 다가 알콜(프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 및 글리세린)을 이용하여 동일하게 다가 알콜 치환 실란 유도체의 조제를 시도했다.
프로필렌글리콜 치환 실란 유도체
비교예 3
테트라에톡시 실란 11.7 g(0.085 몰)과 프로필렌글리콜 12.09 g(0.16 몰)을 톨루엔 100 ml중에 첨가, 교반했다. 정치 상태에서는 완전히 2 층으로 분리되었다. 이를 무용매, 무촉매로 가열 환류 조건하에서 24 시간 강하게 교반했지만, 반응은 전혀 발생하지 않았다.
실시예 5
테트라에톡시실란 11.7 g(0.056 몰)과 프로필렌글리콜 12.01 g(0.16 몰; TEOS에 대해 2.9배 몰)을 아세토니트릴 100 ml중에 첨가하고, 한층 투명한 용액을 수득했다. 이에 고체 촉매로서 강산성 이온 교환 수지(DowEX 50W-X8: 다우·케미컬사제) 0.8 g을 첨가한 후, 실온에서 30 시간 혼합 교반했다. 고체 촉매를 여과 분리하고, 에탄올과 아세토니트릴을 감압하 유거하여 투명한 캐러멜상 물질 14.5 g을 수득했다. 생성물은 동량의 물과 실온중에서 혼합됨으로써 균일하고 투명한 겔 을 형성했다(수율: 86 %).
실시예 6
테트라에톡시실란 20.8 g(0.1 몰)과 프로필렌글리콜 30.6 g(0.4 몰)을 아세토니트릴 20 ml중에 첨가하여 한층 투명한 용액을 수득했다. 이에 고체 촉매로서 강산성 이온 교환 수지(DowEX 50W-X8: 다우·케미컬사제) 1.0 g을 첨가한 후, 실온에서 75 시간 혼합 교반했다. 고체 촉매를 여과 분리하고, 에탄올과 아세토니트릴을 감압하 유거하여 투명한 점성 액체 33.2 g을 수득했다. 생성물은 동량의 물과 실온중에서 혼합함으로써 균일하고 투명한 겔을 형성했다(수율: 99 %).
실시예 7
아세토니트릴 102.8 g에 고체 촉매로서 강산성 이온 교환 수지(DowEX 50W-X8: 다우·케미컬사제) 1.03 g을 첨가했다. 이에 테트라에톡시실란 41.8 g(0.2 몰)을 용해하고, 교반하에 프로필렌글리콜 59.8 g(0.8 몰)을 실온에서 약 2 시간에 걸쳐 적하했다. 그 후, 실온에서 1 시간 교반 혼합했다. 수득된 투명 용액을 하룻밤 실온에서 정치한 후, 고체 촉매를 여과 분리하고, 에탄올과 아세토니트릴을 감압하 유거하여 투명한 점성 액체 69.0 g을 수득했다. 생성물은 동량의 물과 실온 중에서 혼합함으로써 균일하고 투명한 겔을 형성했다(잔류 용매를 포함하므로, 이론 수량 65 g을 상회했다).
실시예 8
프로필렌글리콜 120.3 g(1.6 몰)에 테트라에톡시실란 83.2 g(0.4 몰)을 첨가했다. 이에 고체 촉매로서 강산성 이온 교환 수지(DowEX 50W-X8: 다우·케미컬사 제) 2.0 g을 첨가한 후, 무용매하, 실온에서 약 5 시간 혼합 교반했다. 수득된 투명 용액을 하룻밤 실온에서 정치한 후, 고체 촉매를 여과 분리하고, 에탄올을 감압하 유거하여 투명한 점성 액체 140 g을 수득했다. 생성물은 동량의 물과 실온중에서 혼합함으로써 균일하고 투명한 겔을 형성했다(잔류 용매를 포함하므로, 이론 수량 130 g을 상회했다).
1,3- 부틸렌글리콜 치환 실란 유도체
실시예 9
아세토니트릴 55 g에 고체 촉매로서 강산성 이온 교환 수지(DowEX 50W-X8: 다우·케미컬사제) 1.1 g을 첨가하고, 테트라에톡시실란 20.8 g(0.1 몰)을 용해했다. 이에 1,3-부틸렌글리콜 36.2 g(0.4 몰)을 첨가한 후, 실온에서 75 시간 교반 혼합했다. 약 5 시간 경과된 후, 용액이 약간 백탁하고, 약간의 점도 상승이 인식되었다. 75 시간 반응시킨 후, 고체 촉매를 여과 분리하고, 계속해서 에탄올과 아세토니트릴을 감압 유거하여 투명 유동성의 액체 37.7 g을 수득했다. 생성물은 동량의 물과 실온 중에서 혼합함으로써 균일하고 투명한 겔을 형성했다(수율: 97 %).
실시예 10
아세토니트릴 80 g에 고체 촉매로서 강산성 이온 교환 수지(DowEX 50W-X8: 다우·케미컬사제) 0.5 g을 첨가하고, 1,3-부틸렌글리콜 72.2 g(0.8 몰)을 용해했다. 이 때, 약간의 흡열이 인식되었다. 이에 테트라에톡시실란 41.7 g(0.2 몰)과 아세토니트릴 30 g을 첨가하고, 실온에서 50 시간 교반 혼합했다. 반응 후, 고체 촉매를 여과 분리하고, 계속해서 에탄올과 아세토니트릴을 감압 유거하여 투명 유 동성의 액체 75.6 g을 수득했다. 생성물은 동량의 물과 실온중에서 혼합함으로써 균일하고 투명한 겔을 형성했다(수율: 98 %).
상기 실시예 5 내지 실시예 10에서 다가 알콜로서 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 및 부틸렌글리콜을 이용한 경우, 고체 촉매를 이용함으로써 높은 수율로 다가 알콜 치환 실란 유도체를 수득할 수 있었다. 또한, 반응 종료 후, 여과에 의해 고체 촉매를 용이하게 분리할 수 있었다. 또한, 상온 조건하임에도 불구하고 이들 각종 다가 알콜을 치환한 수용성 실란 유도체를 조제할 수 있는 것이 명확해졌다.
글리세린 치환 실란 유도체
실시예 11
아세토니트릴 100 g에 글리세린 36.9 g(0.4 몰)을 첨가한 후, 고체 촉매로서 강산성 이온 교환 수지(DowEX 50W-X8: 다우·케미컬사제) 0.6 g을 첨가하여 혼합했다. 계속해서 테트라에톡시실란 20.9 g(0.1 몰)을 첨가하여 실온에서 교반했다. 액체는 이층으로 분리되고, 강한 교반으로 백탁 상태가 되었다. 하룻밤 실온에서 교반 혼합했지만 변화는 인식되지 않고, 오일 배스 중에서 온도를 85 ℃로 설정하고, 가열 환류하에서 48시간 더 교반했다. 냉각 후 고체 촉매를 여과 분리하고, 계속해서 에탄올과 아세토니트릴을 감압 유거한 바, 생성물은 이층으로 분리되었다. 또한 양자를 분리 정치한 바, 상층의 생성물은 소량의 투명 액체와 백색 페이스트상 액체(6.6 g)로 분리되었다. 하층의 투명 점성 액체의 수량은 22.9 g이었다. 상층으로부터 분리된 투명 액체는 물에 용해되지 않고, 겔의 생성도 인식되지 않았다. 한편, 상층으로부터의 백색 페이스트상의 생성물 및 하층의 투명 점성 액 체는 동량의 물과 실온중에서 혼합함으로써 균일하고 투명한 겔을 형성했다(백색 페이스트상 생성물 및 하층 생성물의 수율: 75 %).
실시예 12
테트라에톡시실란 60.1 g(0.28 몰)과 글리세린 106.33 g(1.16 몰)을 혼합하고, 무용매하, 고체 촉매로서 강산성 이온 교환 수지(DowEX 50W-X8: 다우·케미컬사제) 1.1 g을 첨가한 후, 85 ℃에서 혼합 교반했다. 약 3 시간 후, 혼합물은 한층 투명한 용액이 되었다. 또한 5 시간 30 분 반응을 계속한 후, 수득된 용액을 하룻밤 정치했다. 감압하, 고체 촉매를 여과 분리한 후, 소량의 에탄올로 세정했다. 또한, 이 용액으로부터 에탄올을 유거하여 투명한 점성 액체 112 g을 수득했다. 생성물은 동량의 물과 실온중에서 혼합함으로써 약간 발열되고, 균일하고 투명한 겔을 형성했다(수율: 97 %).
상기 실시예 11, 실시예 12에서 다가 알콜로서 글리세린을 이용한 경우, 고체 촉매를 이용함으로써 높은 수율로 글리세린 치환 실란 유도체를 수득할 수 있었다. 또한, 반응 종료 후, 여과에 의해 고체 촉매를 용이하게 분리할 수 있었다.
에틸렌글리콜 치환 티탄 알콕시드 유도체
실시예 13
티탄산 테트라이소프로필 14.21 g(0.05 몰)과, 에틸렌글리콜 12.42 g(0.2 몰)을 무용매, 질소 분위기하에서 혼합하여 백색 침전을 수득했다. 상청액을 NMR로 측정하여 이소프로판올인 것을 확인했다. 수득된 백색의 침전물을 클로로포름중에 첨가하면 투명하고 균일하게 용해되었다. 이 클로로포름 용액을 수중에 적하 하면 백색 침전물을 생기게 하고, 이 침전물을 감압 건조한 후에 X선 회절 장치로 측정하여 산화티탄인 것을 확인했다.
상기 실시예 13에서 금속 알콕시드로서 티탄 알콕시드를 이용한 경우에도 상기 실란 유도체의 경우와 마찬가지로 고체 촉매를 이용함으로써 에틸렌글리콜 치환 티탄 알콕시드 유도체를 수득할 수 있었다.
다가 알콜 치환 실란 유도체의 용해성
계속해서, 본 발명자들은 이상과 같이 수득된 다가 알콜 치환 실란 유도체에 대해 각종 용매로의 용해성 평가를 실시했다. 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
또한, 용해도의 평가는 다가 알콜 치환 실란 유도체가 5 질량%가 되도록 각종 용매중에 첨가하고, 실온에서 혼합 교반, 정치한 후, 상태를 육안으로 평가했다. 평가 기준은 이하와 같다.
○: 완전 용해
△: 부분 용해
×: 불용
Figure 112007091989197-PCT00007
상기 표 1로부터 본 발명에 의해 수득된 다가 알콜 치환 실란 유도체는 모두 물로의 용해성이 우수한 것이 확인되었다. 또한, 프로필렌글리콜 치환체 및 1,3-부틸렌글리콜 치환체에서는 다른 유기 용매에 대해서도 우수한 용해성을 나타내는 것이 명확해졌다.
다가 알콜 치환 실란 유도체의 겔화능
본 발명자들은 상기 다가 알콜 치환 실란 유도체의 수중에서의 겔화능에 대해 검토하기 위해, 1,3-부틸렌글리콜 치환체와 글리세린 치환체를 이용하여 각각의 겔화의 진행 상태에 대해 육안으로 평가를 실시했다.
또한, 겔화능의 평가는 다가 알콜 치환 실란 유도체가 각종 농도가 되도록 물 또는 KGM 배지에 첨가하고, 실온에서 혼합 교반, 정치한 후, 상태를 육안으로 평가했다. 결과를 하기 표 2 및 표 3에 나타낸다.
Figure 112007091989197-PCT00008
Figure 112007091989197-PCT00009
상기 표 2, 표 3으로부터 본 발명에 의해 수득되는 다가 알콜 치환 실란 유도체는 수용성이므로 물 또는 수계의 매체중에 첨가하는 것만으로 용이하게 계를 겔화할 수 있다. 또한, 실란 유도체의 첨가 농도를 변하게 하여 계의 단단함을 적절히 조정하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명에 의해 수득되는 다가 알콜 치환 실란 유도체는 종래의 수불용성 실릴화 화합물(예를 들면, 테트라에톡시실란)과 같이 산이나 알칼리, 또는 유기용매의 첨가 및 제거할 필요가 없고, 프로세스상 및 비용상 또는 환경으로의 부하의 관점에서 매우 바람직하다.
수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 외용제로의 배합
본 발명자들은 상기 합성예에 준해 각종 수용성 메탈 알콜레이트 유도체를 조제하고, 상기 수용성 메탈 알콜레이트 유도체를 배합한 외용제의 조제를 시도했다.
실시예 14, 실시예 15( 세안료 )
하기 표 4의 조성에 따라 수용성 실란 유도체, 물 및 계면활성제를 평판 유리병중에 칭량 첨가 후, 진탕 교반에 의해 균일 혼합하여 실온에서 방치했다.
Figure 112007091989197-PCT00010
실시예 14, 실시예 15 모두 1 시간 내지 2 시간의 정치에 의해 투명 고체 겔이 수득되었다. 실시예 15에서는 그 후의 장시간의 방치에 의해 불투명체로 변화했다. 모든 실시예에 대해서도 스파출라를 이용하여 소량을 용이하게 긁어내는 것이 가능했다. 수득된 괴상 물질을 손바닥으로 문지르면, 빨리 붕괴되어 촉촉한 페이스트 상태의 분말이 되었다. 또한, 소량의 물을 이용하여 문지르면, 더 용이하게 펴발라지고, 피부상에 도포, 마사지하는 것이 가능했다.
실시예 14에서는 소량의 물과 함께 피부에 펴바름으로써, 수용성 실란 유도체의 탈수 축합·가수분해에 의해 생성된 실리카겔에 의한 스크럽 효과가 수득되었다. 또한, 부생성한 프로필렌글리콜의 보습 효과에 의해 세안 후의 촉촉한 사용 감촉이 수득되었다. 실시예 15에서는 실리카겔에 의한 스크럽 효과와 함께 조성 중에 포함되는 계면활성제(아실글루타민산염)에 의해 적절한 거품과 세안 효과가 수득되고, 사용 후는 실시예 1과 동일한 촉촉한 사용 감촉이 수득되었다.
실시예 16 내지 실시예 18( 세안료 )
하기 표 5의 조성에 따라 수용성 실란 유도체, 물 및 계면활성제를 평판 유리병중에 칭량 첨가 후, 진탕 교반에 의해 균일하게 혼합하여 실온에서 방치했다.
Figure 112007091989197-PCT00011
실시예 16에서는 수시간의 정치에 의해 투명 고체 겔이 수득되었다. 실시예 17은 약 4 시간 후에 불투명한 고체 겔이 되었다. 실시예 18은 약 3 시간 후에 백탁 고화했다. 어느 실시예에 대해서도 스파출라를 이용하여 소량을 용이하게 긁어내는 것이 가능했다. 수득된 괴상 물질을 손바닥으로 문지르면, 빨리 붕괴되어 촉촉한 페이스트 상태의 분말이 되었다. 또한, 소량의 물을 이용하여 문지르면 더 용이하게 펴발라지고 피부상에 도포, 마사지하는 것이 가능해졌다.
실시예 16에서는 소량의 물과 함께 피부에 펴바름으로써 수용성 실란 유도체의 탈수 축합·가수분해에 의해 생성된 실리카겔에 의한 스크럽 효과가 수득되었다. 또한, 부생성한 1,3-부틸렌글리콜의 보습 효과에 의해 세안 후의 촉촉한 사용 감촉이 수득되었다. 실시예 17, 실시예 18에서는 실리카겔에 의한 스크럽 효과와 함께 조성 중에 포함되는 계면활성제(아실글루타민산염)에 의해 적절한 거품과 세안 효과가 수득되고, 사용 후는 실시예 16과 마찬가지로 촉촉한 사용 감촉이 수득되었다.
실시예 19(투명 미백 젤)
트라넥삼산 0.2 g을 탈이온수 7.6 g에 용해하고, 이에 프로필렌 글리콜 치환 실란 유도체(Si-(OCH2CH2CH2OH)4) 2.2 g을 첨가하여 충분히 교반한 후, 쟈(jar)에 충전했다.
실온에서 방치 후, 투명 고체상의 겔이 수득되었다. 매우 투명성이 높고, 한천상의 단단함을 가진 고체 겔이지만, 숟가락 형상 어플리케이터를 이용하여 용이하게 적량을 긁어내는 것이 가능했다. 수득된 투명 고체상 겔을 피부상에서 문지르면 매끄럽게 펴발라지고, 피부에 촉촉한 감촉이 수득되었다. 또한, 트라넥삼산의 배합에 의한 미백 효과 및 피부 정리 효과가 수득되었다.
또한, 추가로 상기 조성으로 프로필렌글리콜 치환 실란 유도체의 양을 2.0 g 감량하여 혼합 교반한 바, 약간 부드러운 투명 겔상 물질이 수득되었다. 이를 압출 펌프식 용기에 충전하여 실온 하에 창가에 정치한 바, 1 개월간 경과후에도 겔의 형태 및 압출 용이성에 전혀 변화가 없고 매우 안정적이었다.
약제 성분의 안정화
계속해서, 본 발명자들은 다가 알콜 치환 실란 유도체를 이용하여 조제한 고체 겔상 외용제 기제 중에 약제 성분을 배합한 경우의 안정화 효과에 대해 검토를 실시했다.
실시예 20
프로필렌 글리콜 치환 실란 유도체(Si-(OCH2CH2CH2OH)4) 0.2 g을 물 1 g 중에 용해하고, 이 용액 중에 서브틸리신(Subtilisin) 4 μg/ml 용액 0.2 ml를 첨가 혼합하여 일정 시간 정치했다. 수득된 개체 겔을 스파출라로 분쇄한 후, 원심 분리하여 상청액을 일정량 채취했다. 동일하게 하여 피험 시료를 여러 종류 준비하고, 이들을 각종 온도(0 ℃, 37 ℃, 실온, 50 ℃)로 유지하여 4 시간 후 및 3 일 후의 시료에 대해 서브틸리신의 효소 활성을 측정했다. 효소 활성 측정은 Tris-HC1 완충액에 첨가한 Nα-p-토실-L-아르기닌메틸에스테르염산염과 각 시료를 반응시킨 후, 형광 분광 광도계에 의해 측정했다. 또한, 비교예 4로서 프로필렌글리콜 치환 실란 유도체를 이용한 것 이외는 실시예 20과 동일하게 하여 서브틸리신의 효소 활성의 측정을 실시했다.
또한, 효소 활성의 수치는 비교예의 시료를 0 ℃에서 4 시간 보존한 것의 효소 활성을 100.0으로서 표준화했다. 상기 효소 활성의 측정 결과를 하기 표 6에 나타낸다.
Figure 112007091989197-PCT00012
실시예 21
프로필렌글리콜 치환 실란 유도체(Si-(OCH2CH2CH2OH)4) 0.2 g을 물 1 g 중에 용해하고, 이 용액중에 파파인 4 μg/ml 용액 0.2 ml를 첨가 혼합하고, 96 구멍 플레이트에 주입하여 일정 시간 정치했다. 동일하게 하여 피험 시료를 여러 종류 준비하고, 이들을 각종 온도(0 ℃, 37 ℃, 실온, 50 ℃)로 유지하고, 2 시간후 및 3 일 후의 시료에 대해 파파인의 효소 활성을 측정했다. 효소 활성 측정은 효소의 기질인 N-카르보벤족시-페닐아르기닌-4-메틸쿠마린아미드(Z-PheArg-MCA)를 직접 96 구멍 플레이트 중에 첨가하여 20 분간 실온에서 방치한 후, 플레이트 리더로 효소 활성을 측정했다. 또한, 비교예 5로서 프로필렌 글리콜 치환 실란 유도체를 이용한 것 이외는 실시예 21과 동일하게 하여 파파인의 효소 활성의 측정을 실시했다.
또한, 효소 활성의 수치는 비교예의 시료를 0 ℃에서 2 시간 보존한 것의 효소 활성을 100.0으로 표준화했다. 상기 효소 활성의 측정 결과를 하기 표 7에 나타낸다.
Figure 112007091989197-PCT00013
단백 분해 효소는 각층 박리 촉진에 의한 피부 개선 목적으로 화장료에 배합되어 있지만, 상기 비교예로부터 명확해진 바와 같이, 수용액중에서는 온도의 부하 또는 경시에 의해 실활된다. 이 때문에 통상의 경우는 건조 상태로 분말 제제화하거나, 글루타르알데히드 처리 등의 특수한 고정화에 의해 함수 제제중에서의 활성 유지를 도모할 필요가 있다.
이에 대해, 상기 실시예 20, 실시예 21에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 고체 겔상 외용제에서는 고온 또는 경시에서도 높은 효소 활성이 유지된다. 이 때문에 통상의 화장품의 보존 조건에서 실용 레벨의 효소 활성을 유지할 수 있고, 제조 시의 각질 박리 효과가 장기간 유지된다.
실시예 22: 고체 겔상 메이크업 제거제
Figure 112007091989197-PCT00014
실시예 22로부터 수득된 고체 겔상 메이크업 제거제는 백색 겔이고, 피부상에서 빨리 붕괴되어 매끄럽게 펴발라지고, 또한, 실리카겔에 의한 스크럽 효과 및 다가 알콜에 의한 촉촉한 사용 감촉이 수득되었다.
실시예 23: 단백 분해 효소 배합 고체 겔상 스크럽
Figure 112007091989197-PCT00015
실시예 23으로부터 수득된 단백 분해 효소 배합 고체 겔상 스크럽은 피부상에서 빨리 붕괴되어 매끄럽게 펴발라지고, 또한 실리카겔에 의한 스크럽 효과 및 다가 알콜에 의한 촉촉한 사용 감촉이 수득되었다.
실시예 24: 단백 분해 효소 배합 고체 겔상 미용료
Figure 112007091989197-PCT00016
실시예 24로부터 수득된 단백 분해 효소 배합 고체 겔상 미용료는 피부상에서 빨리 붕괴되어 매끄럽게 펴발라지고, 또한 실리카겔에 의한 스크럽 효과 및 다가 알콜에 의한 촉촉한 사용 감촉이 수득되었다.
실시예 25: 고체 겔상 보습 파운데이션
Figure 112007091989197-PCT00017
실시예 25로부터 수득된 고체 겔상 보습 파운데이션은 피부상에서 빨리 붕괴되어 매끄럽게 펴발라지고, 또한 다가 알콜에 의한 촉촉한 사용 감촉이 수득되었다.
실시예 26: 고체 겔상 영양 크림
Figure 112007091989197-PCT00018
실시예 26으로부터 수득된 고체 겔상 영양 크림은 피부상에서 빨리 붕괴되어 매끄럽게 펴발라지고, 또한 실리카겔에 의한 스크럽 효과 및 다가 알콜에 의한 촉촉한 사용 감촉이 수득되었다.
실시예 27: 고체 겔상 마사지 크림
Figure 112007091989197-PCT00019
실시예 27로부터 수득된 고체 겔상 마사지 크림은 피부상에서 빨리 붕괴되어 매끄럽게 펴발라지고, 또한 실리카겔에 의한 스크럽 효과 및 다가 알콜에 의한 촉촉한 사용 감촉이 수득되었다.
실시예 28( 세안료 )
하기 표 14의 조성에 따라 수용성 실란 유도체, 물 및 계면활성제를 평판 유리병중에 칭량 첨가 후, 진탕 교반에 의해 균일하게 혼합하고, 실온에서 방치했다.
Figure 112007091989197-PCT00020
실시예 28에서는 혼합 직후에 백색 고체 겔이 수득되었다. 또한, 실시예 15에 의해 수득된 세안료는 스파출라를 이용하여 소량을 용이하게 긁어내고, 손바닥으로 문지르면 빨리 붕괴되어 촉촉한 페이스트 상태 분말이 되었다. 또한, 소량의 물을 이용하여 문지르면, 더 용이하게 펴발라지고 피부상에 도포, 마사지하는 것이 가능했다.
또한, 립스틱을 손등에 도포하고, 실시예 28에서 수득된 세안료를 소량 첨가하여 문지르면 립스틱은 빨리 소실되고, 사용 후는 촉촉한 사용 감촉이 수득되었다.

Claims (14)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 수용성 메탈 알콜레이트 유도체.
    (화학식 1)
    Figure 112007091989197-PCT00021
    (화학식 1에서, M1은 Si, Ti, Zr, Zn 또는 Al 원자이며, R1은 다가 알콜 잔기이고, M1이 Si, Ti 또는 Zr 원자인 경우에 n은 4이며, M1이 Zn 원자인 경우에 n은 2이고, M1이 Al 원자인 경우에 n은 3이다.)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 1에서, M1이 Si 또는 Ti 원자인 것을 특징으로 하는 수용성 메탈 알콜레이트 유도체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 화학식 1에서, R1은 에틸렌글리콜 잔기, 프로필렌글리콜 잔기, 부틸렌글리콜 잔기, 글리세린 잔기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수용성 메탈 알콜레이트 유도체.
  4. 금속 알콕시드와 다가 알콜을 고체 촉매의 공존하에 반응시키는 것을 특징으로 하는 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    금속 알콕시드가 티탄 알콕시드 또는 알콕시실란인 것을 특징으로 하는 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 제조 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    5 ℃ 내지 90 ℃의 온도 조건하에 반응시키는 것을 특징으로 하는 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 제조 방법.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고체 촉매는 이온 교환 수지인 것을 특징으로 하는 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 제조 방법.
  8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 알콕시드는 테트라에톡시실란인 것을 특징으로 하는 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 제조 방법.
  9. 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다가 알콜은 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 글리세린 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 제조 방법.
  10. 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다가 알콜은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜 중 어느 하나이고, 5 ℃ 내지 35 ℃의 온도 조건하에 반응시키는 것을 특징으로 하는 수용성 메탈 알콜레이트 유도체의 제조 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 수용성 메탈 알콜레이트 유도체와 물을 배합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고체 겔상 외용제.
  12. 제 11 항에 있어서,
    약제 성분을 추가로 배합하는 것을 특징으로 하는 고체 겔상 외용제.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 수용성 메탈 알콜레이트 유도체를 물을 포함하는 외용제 처방 중에 첨가하는 것을 특징으로 하는 고체 겔상 외용제의 제조 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 수용성 메탈 알콜레이트 유도 체와 물을 혼합하여 고체 겔을 조제하고, 수득된 고체 겔을 외용제 처방 중에 첨가하는 것을 특징으로 하는 고체 겔상 외용제의 제조 방법.
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