（应用化学专业论文）发用化妆品中含巯基活性成分的研究.pdf

摘要 摘要 本课题主要研究了发用含巯基保湿剂- n 一巯基乙酰丝氨酸及含巯基染 发剂巯基改性d & c 红n o 1 7 的合成及相关性能测试。 以无水乙醇为溶剂，n 一氯乙酰丝氨酸和硫氢化钠反应得到n 一巯基乙酰丝 氨酸。以红外光谱、液相和液一质连用对产品进行相关分析，确证产品为n 一巯 基乙酰丝氨酸。对n - 巯基乙酰丝氨酸的合成工艺条件进行优化，得到的优化条 件为：n 一氯乙酰丝氨酸和硫氢化钠的投料比为1 ：4 ( 摩尔比) ，反应温度为4 0 ，反应时间为1 5m i n ，产率为2 1 5 。 其中中间体n 一氯乙酰丝氨酸的合成分别采用活性酯法及肖一鲍式法，得到 的产品为无色晶体，熔点、红外光谱、质谱和核磁共振鉴定产品确为n 一氯乙 酰丝氨酸。 研究了n 一巯基乙酰丝氨酸的保湿性能。相对于其他常用的保湿剂，n | 一巯 基乙酰丝氨酸在不同湿度情况下保湿能力很稳定，适合作高效的保湿剂。同时 研究了n 一巯基乙酰丝氨酸处理头发样品后的保湿情况，并讨论了巯基乙酸的加 入与否对n 一巯基乙酰丝氨酸与头发作用的影响。研究发现n - 一巯基乙酰丝氨酸 在巯基乙酸的协助下，对头发的保湿能力远高于丝氨酸，则可将n 一巯基乙酰丝 氨酸应用于高档保湿护发产品中。并且d s c 分析显示，n 一巯基乙酰丝氨酸可 与头发上的胱氨酸残基交换二硫键而与头发连接起来。 借鉴含巯基保湿剂的机理，以d & c 红n o 1 7 和环氧氯丙烷进行醚化反应， 然后以硫氢化钠对醚化产物进行巯基改性得到巯基改性d & c 红n o 1 7 。以红 外光谱和液一质连用对产品进行结构鉴定，确证合成得到目标产物 1 - 4 - ( 苯基 偶氮) 苯基 偶氮卜b 一萘酚一2 一羟基一3 一巯基丙醚。 研究了d & c 红n o 1 7 和巯基改性d & c 红n o 1 7 的染色性能。实验发现 d & c 红n o 1 7 不能对头发进行有效的染色：而巯基改性d & c 红n o 1 7 具有良 好的染发效果，可应用于永久性染发剂中。 关键词：丝氨酸；含巯基保湿剂；保湿剂；含巯基染发剂；染发剂；应用 江南大学硕士学位论文 a b s t r a c t i h cs y n t h e s i so f t h et h i o - m o d i f i e dh a i rh u m e c t a n t n t h i o a c e t y l d l s e r i n ea n dt h et h i o m o d i f i e dd y e t h i o - m o d i f i e dd & cr e dn o 1 7 ，a sw e l la s t h ea p p l i c a t i o n sw e l - es t u d i e di nt h i sp a p e r n - t h i o a c e t y l - d l s e r i n e w a s p r e p a r e d f r o m n c h l o r o a c e t y l d l - s e r i n ea n d s o d i u m h y d r o s u l f i d ei nt h es o l v e n to f a b s o l u t ea l c o h 0 1 t h ec h e m i c a ls t r u c t u r eo f t h e p r o d u c tw a sc o n f i r m e db yi r ，肿l ca n dh p l c m sa n a l y s i s n 伦o p t i m a l c o n d i t i o n so f t h er e a c t i o nw e r e ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r e ，4 0 1 2 ，r e a c t i o nt i m e ，1 5m i n ， m o l a rr a t i oo f n - c h l o r o a c e t y l d l - s e r i n et os o d i u mh y d r o s u l f i d e ，l ：4 ，p r o d u c t y i e l d ，2 1 5 n - c h l o r o a c e t y l d l - s e r i n ew a ss y n t h e s i z e db ya c t i v a t e de s t e rm e t h o da n d s c h o t t e n - b a u m a n nr e a c t i o n t h ec o l o r l e s sc r y s t a lw a si d e n t i f i e db ym p ，i r ，m s a n d l h n m r n l em o i s t u r i z i n ge f f e c to fn t h i o a c e t y l - d l - s e r i n ew a ss t u d i e d c o m p a r e dt o o t h e rn o r m a lh u m e c t a n t s ，n - t h i o a c e t y l - d l - s e r i n ec o u l db eu s e da sab r o a d ，l a s t i n g h u m e c t a n tm o i s t u r i z eb e c a u s eo fi t sm o i s t u r i z i n gs t a b i l i t yi nd i f f e r e n tm o i s t u r e l e v e l a tt h es a m et i m e ，t h em o i s t u r i z i n ge f f e c ta f t e rh a i rt r e a t e dw i t h n - t h i o a c e t y l - d l s e r i n ew h e t h e rt h i o g l y e o h i ca c i dw a sa d d e di no rn o tw a s s t u d i e d n t h i o a c e t y l d l - s e r i n ec o u l db eu s e di nh i g h - g r a d eh a i rc a r ep r o d u c t s b e c a u s et h em o i s t u r i z i n ge f f e c to fi tw a sm o r eb e t t e rt h a ns e r i n eu n d e rt h eh e l po f t h i o g l y c o l l i ca c i d a n dt h ed s ca n a l y s i ss h o w e dt h a tn t h i o a c e t y l d l - s e r i n ec o u l d b el i n k e dt oh a i rb yc h a n g i n gt h es u l f u r - s u l f u rb o n d sw i t ht h ec y s t i n ei nt h eh a i r i m i t a t i n gt h em e c h a n i s mo ft h et h i o m o d i f l e dh u m e c t a n t ，t h et h i o m o d i f i e d d & cr e dn o 1 7w a sp r e p a r e df r o ms o d i u mh y d r o s u l f i d ea n dt h ei n t e r m e d i a t e 。 w h i c hw a ss y n t h e s i z e df r o md & cr e dn o 1 7a n d2 - ( c l f l o m m e t h y l ) o x i r a n e n l e c h e m i c a ls t r u c t u r eo f t h ep r o d u c tw a si d e n t i f i e db yi ra n dl i p l c m s a n a l y s i s n 屺h a i rd y ee f f e c to f d & cr e dn o 1 7a n dt h et h i o m o d i f i e dd & cr e dn o 1 7 w a ss t u d i e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h et h i o m o d i 丘e dd & cr e dn o 1 7h a dg o o d h a i rd y ee f f e c tw h e nd & cr e dn o 1 7c o u l d n td y eh a i ra n dc o u l db eu s e di n p e r m a n e n th a i rd y ef o r m u l a k e yw o r d s ：s e r i n e ；t h i o - m o d i f i e dh u m e c t a n t ：h u m e c t a n t ；t h i o - m o d i f e dd y e ； h a i rd y e ；a p p l i c a t i o n 独创性声明 本人声明所星交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果尽我所知，除了文中特另q 加以标注和致谢的地 方终，论文中不包含冀德入邑经发表浚撰写遘的磷究成采，氇苓包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书面使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均融在论文中作了明 确的说明并表示谢意 签名：翌蕉丝日期：知生g , t - 月巧掰 关于论文使用授权的说踞 本学健论文作者完全了解汪鸯大学畜关僳鹜、健震学位论文融觏 定：江南大学有权保留并向国家有关郝矗或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库迸行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学霞论文，势莲本天电子文挡鲢鸯容窝纸质论文熬瘫容糕一致 保密的学位论文在解密盛也遵守此撬宠。 签名；翌垄垄 第一章综述 第一章综述 荚发护发在我国可谓源远流长。早在秦汉时期，护发的概念就已初见雏形。 东汉刘焘在释各中说：“泽，人发恒枯瘁，以此濡泽之”。此处的“泽”指的 是脂泽，是一类由油脂材料制作的用来润面、润发的用品【l j 。而在当代，随着人 们生活水平的提高以及城市环境污染的加剧，消费者对发用产品的需求越来越 大对发用产品品质的要求越来越高。大多数消费者均希望自己的头发能够健 康、柔顺、亮泽、富有弹性。虽然头发相当强韧，它还是不可避免地要受到来自 梳理、定型、干燥等外界因素的损伤。特别是亚洲人的头发，由于远远粗于其他 人种而更容易受到损伤。另外，烫发、染发等化学处理可使头发变弱，从而增加 其受损伤和断裂的几率i z j 。 在各种影响头发性质的因素中，水分含量起着至关重要的作用。在2 5 ， 相对湿度为6 5 的情况下，头发中通常含有1 2 1 3 的水分1 3 1 。当头发中的水分 丢失时，会引起诸如静电、枯黄、分叉甚至脱落等等现象。基于此点，各大公司 在不断推出不同的头发保湿护理品。z o t o si n t e r n a t i o n a l 子公司l a m a u r p r o f e s s i o n a lp r o d u c t s 的“a p p l ep e c t i n ”保湿香波在专业美容市场随处可见。零 售价为7 9 9 美元，瓶。s e n s c i e n c e 推出其丝蛋白保湿香波和调理剂，清洁与调理 并为每根头发提供水分。s e n s c i e n c e 保湿香波零售价1 0 美元瓶，调理剂零售价 1 2 美元瓶。l o r e a lv i v e 也增加卷发保湿产品“c u r em o i s t u r e ”、易损伤干发 营养保湿产品“n u t r i m o i s t u r e ”等1 4 i 。在国内，宝洁公司也顺应潮流，推出了 沙宣深层水养系列。 本课题正是在这样的背景下，经过大量调研后确立的。通过对保湿效果显著 的丝氨酸进行巯基改性，将改性产物中的巯基与头发中的二硫键进行硫一硫键交 换来达到将保湿组分永久连接在头发上的目的。并利用相同的机理，探讨了对 d & c 红n o 1 7 进行巯基改性，制各永久型染发剂的研究。 1 1 头发的结构 第一节头发的相关性质 头发的主要成分为角蛋白( 约占8 0 以上) ，它是由毛干和毛囊二部分组成。 毛干可分为毛小皮、皮质和髓质三层。毛小皮为毛干的最外层，由3 层7 层毛小 皮细胞围绕着毛干，每个毛小皮细胞的厚度为0 5 | m 1 0i im ，长约4 5 i lm ， 毛小皮层的总厚度约3 1 1m 51 1m ，毛小皮细胞的结构又可分为上表皮、外表 皮和内表皮，其中上表皮和外表皮内含有丰富的高硫蛋白，能抵御外界物理和化 江南大学碘f 学位论文 学因素的影响。皮质紧密地围绕着髓质周围。皮质细胞的直径约为2 um 3 肛m 。 皮质细胞由许多粗纤维、细纤维和原纤维组成。原纤维的直径仅2 x l f f 31 1m ， 是由2 股3 股a 螺旋的角蛋白组成；由许多原纤维形成直径为8 l f f 3pm 的 细纤维；再由许多细纤维构成粗纤维。上述这些纤维均被包埋在由高硫蛋白组成 的细胞基质中并组成非常紧密的纤维束，其角蛋白的组成中，低硫蛋白占6 0 ， 高硫蛋白占4 0 。皮质细胞的基质中含有色素颗粒，色素颗粒的多少决定着头发 的颜色。髓质位于毛干的中心，由2 层3 层多角形角化细胞组成。除髓质细胞的 角蛋白结构为b 折叠以外，毛小皮和皮质细胞的角蛋白结构均为a 螺旋i 扪。 1 2 头发的化学组成 头发的大部分是蛋白质( 角蛋白) ，余下的是水分、黑色素、脂质和微量元 素等。角蛋白是由氨基酸组成的多肽链。其氨基酸组成的特征是胱氨酸含有量大， 与羊毛和人的皮肤相比，胱氨酸多出4 0 5 0 。其次是碱性氨基酸的组氨酸、 赖氨酸、精氨酸的比率为1 ：3 ：1 0 ，这种比率是头发角蛋白所特有的。头发的 氨基酸组成受基因、气候和饮食的影响。不同组织部位的成分也有差异，只能提 供具有代表性的数掘1 3 , 6 】，见表1 - 1 。 表卜1 头发不同形态组分的氨基酸组成( 单位：m m o l 氨基酸g 干头发) 氨基酸表皮全纤维髓质 天冬氨酸 2 8 7 苏氨酸 5 2 4 丝氨酸 1 4 0 0 谷氨酸819 脯氨酸 9 9 4 甘氨酸 6 1 1 丙氨酸 半胱氨酸 2 1 0 2 缬氨酸 6 3 4 蛋氨酸 3 8 异亮氨酸 1 8 4 亮氨酸4 1 8 酪氨酸 1 3 2 苯丙氨酸 9 1 磺基丙氨酸 6 8 2 啪m啪绷啪|；伽艟黜啪瑚渤 一 的甜m m盯踮n蛳硌的埔跗铊羽 栅哪嘟螂栅船嘲m m m 约 第一章综述 1 3 头发中存在的化学键 头发的n 一角蛋白肽链的三级结构是由其存在的化学键决定的。其化学键包 括：盐键、酰胺键或酯键、二硫键、氢键等，以及范德华力，见式卜1 。通过这 几种化学键使相邻多肽链的支链互相交联，形成头发的弹性。 一1 c o x ! 离子健, k n 够一 一州c h ( c i - 1 7 1 ，【x - - c h 2 _ 羲氯魄：一啷一精姗臻基一絮【- i ) c o 、i 肚键n it 黼一。_ c o “1 蕊装 备氯酸殪蕞 、 飘氮醴疆焉 弋) i ， 二蕊健 p c 坞一s s c 心一t f i l ii ( 1 - 1 ) ( 1 ) 盐键亦称离子键。在多肽链的侧链间存在着许多氨基( 带正电) 和羧基( 带 负电) ，相互之间因静电吸引而成键，即离子键。s p e a k m a n 用力学的方法 测得这种结合力约占角质蛋白强度的3 5 。盐键遇酸或碱会断裂，但洗后可 以恢复。 ( 2 ) 酰胺键由氨基酸主缩合组成的多肽链分子之间，也可能横向连接形成酰 胺键。如谷氨酸和赖氨酸之间即可形成酰胺键。酰胺键在强碱性溶液或是 强酸性溶液中会分解。 ( 3 ) 酯键含羟基氨基酸的羟基和另一氨基酸的羧基在横向以酯键的形式连 接，如苏氨酸和谷氨酸之间即可形成酯键。酯键在强碱性溶液或是强酸性 3 江南大学碗十学位论文 溶液中会分解。 ( 4 ) 二硫键办称胱氨酸结合或二硫结合，是由两个半胱氨酸残基之问形成的 一个化学键。这种结合是含硫蛋白质特有的，在其他纤维的侧链结合中还 没有见到，也是赋予角质蛋白特征的连接方式。它使多肽链的两个不同的 区域之间能够紧密地靠拢起来。二硫键是一种结构上的要素。它能维持分 子折叠结构的稳定性。在构成二硫键的两个半胱氨酸残基之间还可以夹进 许许多多的其他氨基酸残基，所以在多肽链的结构上就会形成一些大小不 等的肽环结构。二硫键是所有化学键中对于美发产品最重要的一种物质， 染发、烫发等用品都要和二硫键发生作用。二硫键非常峰固，只有通过化 学变化才能被打歼。 ( 5 ) 氢键由于肽键具有极性，所以一个肽键上的羧基和另一个肽键上的酰胺 基之间可能发生相互作用形成氢键头发角蛋白分子之间形成的氢键有两 种情况，一是主链的肽键之间形成的，一是侧链与侧链间或侧链与主链间 形成的。虽然氢键是一种微弱的相互作用，但由于在一条多肽链中可存在 的氢键数目很多，所以它们也是多肽结构上一个重要的稳定因素。水可以 使氢键削弱。 ( 6 ) 范德华力其原理是分子间的引力作用，出于此引力很弱，通常可以忽略 不计 3 , 7 , 8 1 。 4 第一章综述 第二节发用含巯基保湿剂及含琉基染发剂的研究设想 2 1 含巯基化合物与头发相互作用的机理 含巯基化合物可在较低的温度下和二硫键反应，其反应式如下： k - - s - - s - - k + 2 r s h k - - s h + k s h + r - - 8 - - 8 - r ( 1 - 2 ) 在碱性条件下，可加快反应速度，是较为理想的切断二硫键的方法。 水可使氢键断裂，碱可使离子键断裂，而含巯基化合物( 或亚硫酸钠) 可使 二硫键断裂并在碱的存在下而加快，所以这三者是烫发剂不可缺少的组分。 由于上述作用使头发中的氢键、离子键、二硫键均发生断裂，使头发变得柔 软易于弯曲成型。当卷曲成型后，干燥使氢键复原，调整p h 值至4 7 使离子键 复原，通过氧化反应来完成二硫键的重新排列( 在卷发棒上) ，其反应式如下： k - s h + 睡一s h + k - - s 一s - - k ( 1 3 ) 此氧化反应若在空气中进行，大约需要5 小时。过氧化氢、溴酸钾或其他化学氧 化剂可使反应速度加快1 8 l o 有文献提出了新的巯基化合物与头发作用的机理，如水解小麦蛋白与头发的 作用机理。掘称水解小麦蛋白长链的每个链上有很多半胱氨酸，可和头发中半胱 氨酸交链结合，形成复杂的季铵化键，此过程类似烫发，见图卜1 。 譬爿离割离嗣一乍：萄一 图1 - 1水解小麦蛋白与头发的成键机理 在碱性条件下生成的半胱氨酸残基在烫发过程中可与头发连接，使头发具有良好 的触感唧。1 9 8 6 年巴塞罗纳的1 4 届i f s c c 大会上报道，该调理方法已经经过核 射线测试有效，证明可以增进头发的光亮度、质感和顺滑性1 1 0 l 。 另有文献称胱氨酸衍生的新型阳离子表面活性剂：n 2 ，n 2 双( n 月桂基n ， n 二甲基甘氨酸) 胱氨酸二甲酯二氢氯化物( l a b c ) 和n 2 ，n 2 双( n 月桂基 n ，n 二甲基甘胺酸) 胱胺二氢氯化物( l 惦k ) 中的二硫键构成一个潜在的活 5 江南人学颤i 学位论文 性基团，它能与还原的角朊纤维的硫羟基通过硫羟- 硫化物发生交换反应，阳 离子硫羟表面活性剂通过一个不对称的二硫键与纤维共价结合，能获得永久性作 用的特征1 1 1 1 。 2 2 丝氨酸的保湿性 皮肤角质层内天然保湿因子( n m f ) 组成中4 0 9 6 为氨基酸( 见表卜2 ) ，头 发作为皮肤的衍生物，同样不能缺少天然保湿因子。当头发内部缺少天然保湿因 子时，头发变得干枯易断1 1 0 l 。 表1 - 2n m f 的组成 氨基酸类 吡咯烷酮羧酸 乳酸盐 尿素 氨、尿酸、葡糖胺、肌酸内酰胺 柠檬酸盐 n a5 o 、k 4 0 、c a1 5 、m g1 5 、p 0 4o 5 、c 16 0 糖、有机酸、肽、其他未知物 4 0 o 1 2 o 1 2 o 7 o 1 5 o 5 1 8 5 8 5 丝氨酸为含羟基的氨基酸，按照其光学构型分为d l - 丝氨酸、l - 丝氨酸和 d 一丝氨酸3 种类型。它是重要的自然保湿因子( n m f ) 之一。由于其与人体皮 肤结构相似，因此易被皮肽吸收，使老化和硬化的表皮恢复水合性和弹性，延缓 皮肤衰老，是皮肤角质层保持水分的主要角色，成为很多高级化妆品中的关键添 加剂1 12 ，1 扪。 从表卜1 中我们可以看出在头发的表皮和全纤维中，除半胱氨酸外，丝氨酸 的含量最多，因此丝氨酸作用于头发时保湿效果很好，并且可以针对性地修复受 损伤的头发，起到修复和调理的双重作用1 1 4 l 。 2 3 丝氨酸改性研究动态 丝氨酸的改性目前主要集中在合成丝氨酸型表面活性剂上，例如有文献称由 丝素水解物与月桂酸缩合可得到刺激性更低的新型表面活性剂酰基缩丝氨 酸( k a w a s i l k ) 和酰基丝氨酸( k a o a s i l k s ) 。其安全性很高，可提高头发 的顺滑性，并具有防止彩色褪色之功效。很适合作低刺激、具有丝质感的高级香 波的原料1 1 5 1 。 6 第一章综述 另有文献报道丝氨酸可与维生素b 6 合成得到n 一( 4 - 吡哆亚甲基) 一l _ 丝氨 酸( p y s e r ) ，该物质可以螫合离子以抑制皮肤的光老化及延缓u v b 导致的皱纹 的形成1 1 6 l 。 2 4 含巯基保湿剂的研究设想 以保湿性能卓越的丝氨酸与氯乙酰氯反应先得到氯乙酰丝氨酸，再以硫氢化 钠与其反应得到巯基乙酰丝氨酸。此反应为肖一鲍式反应( s c h o t t e n b a u m a n n r e a c t i o n ) ，即酰卤和醇或胺在碱性条件下发生酯化或酰胺化1 1 7 1 ，机理如式卜4 ： r 八ox + r 一。h 丛垒q er 八o 。r ir 八x + r 一o h 丛垒q er j l o r 开蘧一扒一h 幻 由于丝氨酸中的羟基对丝氨酸的保湿性有着非常重要的作用，因此，对丝氨 酸进行改性应在n h 2 上进行，得到n 酰化产物，避免在- o h 上进行。有文献报 道称丝氨酸的酰化是在n h 2 和o h 上同时进行的，但对应不同的p h 值，其趋向 于不同的酰化位置。体系为酸性时，得到o 一酰化产物；而体系为碱性时，得到 n 一酰化产物1 1 8 2 3 1 。反应机理如式1 5 ： 一c h c h 一一c h c h 一一c h c h ll a c i d ii a c i d ll 6 h h h 一6 - n h 6 n h 2 。掣竺坐生 ：。 o 型堕 坐生如 i h or l ( 1 - 5 ) 参照2 1 所述机理，丝氨酸的改性产物n 巯基乙酰丝氨酸作用于头发时，其 与头发的反应按式卜6 进行： k - - s - - s - - k + r s 。k s s - - r - i - k s - ( 1 - 6 ) 式中，r s 代表n 巯基改性丝氨酸；k 代表角蛋白。r s 。可通过硫化物二硫 7 一 爹 一 江南人学顿卜学位论文 化物的交换过程与二硫键进行反应，使丝氨酸连接在头发上，从而达到永久性保 湿的效果。同时丝氨酸能与头发中的氨基酸及多肽产生其他键合如氢键、酯键等， 在此作用的帮助下，此过程会得到进一步的加强。 2 5 染发剂的发展方向 近年来，染发剂己成为化妆品领域中发展最为活跃的产品之一。过去几年， 全球染发剂市场年均增长5 左右，预计在未来几年内，其需求增长率还将以 8 - 1 0 的速度增长。至2 0 0 7 年全球护发产品的总销售额可达到6 8 6 亿美元， 其主导产品为染发产品，大约占2 5 的销售额i m 2 6 1 。 未来人们对染发剂的需求，就其品种来说仍将以永久性染发剂为主，对其性 能的要求也将迅速提高。首先是重视其安全性，即要求对人体健康无害，对皮肤 无刺激作用，不损害头发的结构，能使头发染色而不影响皮肤且操作简便，节省 时间。其次要求颜色要接近天然。在我国仍以黑色占绝对多数，但要有一定量的 其他颜色品种需求，如棕色。有人预言，不出5 年，浅棕色和深棕色将可能是很 多女性乐意选择的发色。染发剂的市场前景是十分广阔的，据预测我国染发剂的 每年需求量将以1 5 2 0 的速度递增，所以研究开发优秀的染发剂不仅具有明 显的社会效益，而且将创造巨大的经济效益1 2 7 1 。 2 6 含巯基染发剂的研究设想 现今市售的染发剂大部分为氧化型的永久性染发剂。其主要成分染料中间体 包括对苯二胺、对氨基苯酚、邻苯二胺等。因其具有一定的毒性和致敏性，使用 染发剂引起过敏的案例时有发生，而且引起不良反应的程度也较严重，表现为局 部奇痒、刺痛、并伴有局部红斑、水肿、水泡，严重者可出现渗出，甚至头面部大 面积水肿乃至全身性不良反应，并有报道称其具有致癌的可能性i 弛3 。特别是 对苯二胺已发现是过敏性物质能引起过敏性皮炎，被一些欧洲国家所禁用。近代 科学研究还表明，苯二胺及其一些衍生物具有累积性、诱变性、突变性，可引发 眼角膜炎、肾炎和白血病等。有调查显示，美国化妆品生产基地明苏达州4 0 女 性的白血病都与染发有关；血友病和淋巴癌病人中9 5 的人都使用过染发剂。从 事美发的美发师患恶性肿瘤的比率远比其他职业要高得多吲。 如何研制出安全、刺激性低_ 无毒副作用的染发剂日益引起人们的重视1 2 7 1 。一一 但现在的研究还主要停留在向配方中加入一些营养成分，或是染发护理相结合 等。这无疑是治标不治本，染发剂的弊病并没有得到根本解决。永久型染发剂的 出路在于降低染料中间体的毒性，以无毒或低毒的化合物来替代原来的二元胺 及其衍生物。 8 第一帝综述 有文献称活性染料在与毛发作用时，可与毛发中的二硫键断裂形成的巯基生 成硫醚键，从而可将其应用于永久性染发1 3 2 j 3 1 。其作用机理如式1 7 ： c c i i i7 1 i i7 务n 气 n 飞 f hs h ij li ij ( 1 - 7 ) 参照上述机理及含巯基保湿剂的研究，可选用适宜的低毒染料如d & c 红 n o 1 7 进行巯基改性，再将其应用到染发剂中，使其与头发作用时可以通过与头 发中的二硫键进行硫一硫键交换，从而将新染料永久性地连接到头发上，改变现 有染发剂毒性较大，或染色效果持续时间不长的弊端。 9 江南大学硕l 学位论文 第二章发用含巯基保湿剂的合成及应用 由前面综述的介绍可知，目前丝氨酸的改性主要集中在合成丝氨酸型表面活 性剂，迄今为止还未有关于对其进行巯基改性的报道。在参考有关参考文献后， 本章拟定了关于巯基改性丝氨酸的合成思路：以丝氨酸与氯乙酰氯反应先得到氯 乙酰丝氨酸，再以硫氢化钠与其反应得到巯基乙酰丝氨酸。 n 一氯乙酰丝氨酸的合成及应用在国内尚无相关文献报道，国外报道其经常 用于作为d l - 丝氨酸的酶法拆分的中间体。参考相关文献，采用活性酯法及肖一 鲍式法两种方法合成n 一氯乙酰丝氨酸，并对其进行相关鉴定。 参考巯基乙酸的合成方法，以硫氢化钠对中间体n _ 氯乙酰丝氨酸进行毓基 改性，合成n 一巯基乙酰丝氨酸，并对其进行分析鉴定，同时对合成条件进行优 化，找出较优的合成工艺条件。 测试n 巯基乙酰丝氨酸的保湿性能及其与头发作用的情况，研究n 巯基乙 酰丝氨酸可否与头发上的胱氨酸残基交换二硫键而进入头发。 第一节n - 一氯乙酰丝氨酸的合成 1 1 仪器与原料 w r s 1 a 型数字熔点仪 p h s 3 c 型精密p h 计 e 2 0 1 c 9 型p h 复合电极 f t i a 2 0 0 0 光谱仪 a g i l e n t l l 0 0 s e r i e s 高效液相色谱仪 、】l 硝胍r sp l a t f o r mz m d4o o o 高效液相色谱质谱联用仪 a r x 3 0 0 核磁共振仪 d l _ 丝氨酸 氯乙酰氯 其余试剂均为a r 级 1 2 实验步骤 上海精密科学仪器有限公司 上海雷磁仪器厂 上海罗素科技有限公司 美国a b b 公司 美国a g i l e n t 公司 美国w a t e r s 公司 瑞士b r u k e r 公司 药品级河北冀州市任远生物化工公司 工业级江苏丹阳科达精细化工厂 1 2 1 活性酯法卅 ( 1 ) 对硝基苯酚钠的合成 l o 第一章发用含巯皋保湿剂的合成殷脚用 在1 0 0 m l 烧杯中加入1 4 9 n a h c 0 3 _ 手1 1 0 0 m l 水，搅拌溶解，再加入2 4g 对 硝基苯酚，搅拌，生成桔黄色沉淀。加入1 5m l 2 乙醚，分离醚层，抽滤沉淀， 干燥得2 6 9 9 桔黄色沉淀，产率为9 6 8 。 ( 2 ) 活性酯的合成 o 0 c i c h 2 - - - - - c - - - - - c i 4 - o c 舭一l 一心n m ( 2 一1 ) 按式2 1 进行反应，在2 5 0m l 三颈圆底烧瓶中加入1 2 4g 对硝基苯酚钠和 1 5 0m l 乙酸乙酯，搅拌、加热使溶解为一橙黄色清液，滴加8 7g 氯乙酰氯，溶 液由橙黄色渐变为白色。升温至6 0 ，反应9 0 m i n ，溶液上层为浅黄色清液， 下层为白色粉状固体。抽滤，滤出液蒸除乙酸乙酯得棕黄色液体2 1g ，加入1 0m l 苯，冰水浴中搅拌片刻析出大量晶体，烘干得4 9 7g 活性酯，产率为3 0 。 ( 3 ) n 一氯乙酰丝氨酸的合成 a c 土吨卜、= - c 一 o c h z , o h c l c h 2 g n h 一h c o 。n 。+ c n h c h c o 。n a+ 0 h k u 州2 0 “0 2 l i n 0 2 ( 2 - 2 ) h a c 眦上n h + 悯 ( 2 - 3 ) 按式2 - 2 和式2 - 3 进行反应，在1 0 0 m l 三颈圆底烧瓶中加入0 6 3 9 n a h c 0 3 、 5m l 水和o 5g 丝氨酸，滴加1 7g 活性酯的1 5m l 乙酸乙酯液，室温( 2 0 ) 剧烈搅拌1 8h 。过滤除去对硝基苯酚沉淀，以少量乙酸乙酯洗涤滤渣，以1 8 5 h c i 酸化滤液，加入n a c i 直至饱和，抽滤除去过量n a c i ，分出乙酸乙酯相，再 以乙酸乙酯1 0m l 2 萃取水相。减压蒸除乙酸乙酯，残余物以石油醚( 3 0 - 6 0 ) 江南人学硕 学位论义 5m i x 2 沈涤，以l om l 乙酸乙酯重结晶，得0 5 5g 产品，产率为6 4 。 1 2 2 肖一鲍式法”捌 p曰 c i c h 2 一c c i + c h 2 0 h _ 一e h c o o h + n a o h + c i c h f c n h e h c o o n a + h 2 0 -_ n h 2c h 2 0 h ( 2 - 4 ) 曰曰 c l c h 2 - c n h c h - - c o o n a + h c i + c i c h 2 一c n h c h b c o o h + n a c i i h 2 0 h clh 2 0 h c h 2 0 ( 2 - 5 ) 按式2 - , t 和式2 5 进行反应，在5 0 0 m l 三颈圆底烧瓶中加入5 2 5g 丝氨酸 和已冷却的1 4 5g1 3 8 氢氧化钠水液，搅拌使溶解，溶液p h 值为l o 9 0 ，添 加冰水浴，同时缓慢滴加8 4 7 5g 氯乙酰氯及适量1 3 8 氢氧化钠水液，控制p h 值在1 0 9 0 左右波动。滴加完毕，p h 值为1 0 5 0 ，继续搅拌，l h 后停止反应， 将黄色溶液转移入8 0 0m l 烧杯中，滴加1 8 5 h c l 酸化溶液至p h 值为1 6 1 ， 加入n a c l 直至饱和，抽滤除去过量n a c i ，以乙酸乙酯1 5 0 m l x 5 萃取滤液，减 压蒸除乙酸乙酯，所得糖浆状残余物以少量石油醚( 3 0 一6 0 ) 洗涤数次，冷却 至一1 7 ，析出大量晶体，烘干得2 1 32 产品，产率为2 3 5 。 1 3 结果与讨论 1 3 1 熔点测定 产品的熔点：1 1 7 7 - 1 1 8 9 ，与文献报道n 一氯乙酰丝氨酸的熔点相一致 1 3 2 红外分析 活性酯的红外图谱如图2 - 1 所示，红外图谱解析见表2 - 1 。由红外分析知产 品为对硝基苯酚氯乙酸酯。 第一章发用含巯皋保铘剂的合成及廊用 * 。- _ _ _ _ _ * - h m _ _ _ _ h h “_ _ - _ _ _ _ - _ _ _ _ - _ _ _ n m _ _ - _ - _ - _ d * _ _ h _ w d _ _ _ _ _ _ - - - _ _ _ _ _ - _ _ - _ - - _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - - _ _ _ _ h _ _ - _ h _ _ _ _ _ 一 p ! ， 戳 2 5 0 02 0 0 01 5 0 0 t r a n s n , l m o n w a v e m u m m l c m - 1 ) 图2 - l 活性酯的红外图谱 表2 - 1 活性酯的红外图谱解析 产品的红外图谱如图2 - 2 所示，与标准图谱( 见附图1 ) 一致。红外图谱解 析见表2 - 2 。由红外分析知产品为卜氯乙酰丝氨酸。 。，hh一。鲈 ffjff，liilt| 。州哺 目一=淫扭捌l m 柚 伸 o 江南人学顾i 学位论文 3 0 0 02 5 烈 1 5 0 0 n 童嘲，i ：嘲帅，w 鲋鄱啪呵似n - 图2 - 2 产品的红外图谱 表2 _ 2 产品的红外图谱解析 1 1 3 3h p l c 分析一 采用高效液相色谱仪，对合成所得产品进行测定，液相色谱条件：检测器为折 光检测器，色谱柱n o r a p a kc 1 8 ( 3 9x1 5 0m m ) ，流动相为水：甲醇：乙酸= 8 4 ： 1 5 - 1 ( v ：v ：v ) ，流速0 4 m i m i n ，柱温3 5 ，进样量1 0l ll 。 产品的h p l c 测试结果见图2 - 3 。由h p l c 测试结果可知，n 一氯乙酰丝氨酸 1 4 第一章发用含巯皋仪浔剂的合成殷脚用 的保留时间为8 5 2 4r a i n ，归一化积分面积含量为9 4 3 4 。 1 3 4n s 分析 p e a kr e f i t l i n et 即cw l d l ：ha r e ah e l c l h c z e a 1 1 t l n lf m l n lf n r i u s s lr n r i u l - - - i - - - i - - - - i - - - - - - - - - - - i - r i - - - - r i - r - - 。 l8 5 2 4 肼0 2 3 0 01 3 2 0 1 5 e 6 8 8 6 0 0 4 e 49 4 3 4 0 3 28 9 0 0w0 2 5 1 57 9 1 9 0 2 e 44 6 7 9 4 9 2 1 95 6 5 9 7 图2 - 3 产品的h p l c 图谱 产品的m s 图谱见图2 - 4 。由图2 4 可知，n 一氯乙酰丝氨酸的分子量为1 8 1 ， 且有中等强度的【2 m + n a 】+ 和【2 m h 】- 离子。 m + n a b 侮 2 2 8 2 m + n h j _ l ，6 3 f 1 54 2 9 l i 。1。 江南大学顾i + 学位论文 0 8 0 8 - 7 筮( z 习 图2 4 产品的m s 图谱 1 3 51 h - 嗍r 分析 产品的1 h n m r 图谱见附图3 ( 3 0 0 m h z ，d m s o ) ，图谱分析结果为： 2 5 0 ( d m s o ) ：3 6 9 ( 2 h ，d ，h a ) ：4 1 7 ( 2 h ，s ，h b ) ：4 2 9 ( h ，q ，h - c ) ：8 3 7 ( h ，d ，h - d ) 。与n 一氯乙酰丝氨酸的1 h n m r 标准图谱( 见附图2 ) 一致。 通过熔点、红外、液相、质谱、核磁共振对产品进行鉴定，确证产品为n 一 氯乙酰丝氨酸。 1 3 6 活性酯法与肖一鲍式法比较 活性酯法总产率为1 8 6 ，肖一鲍式法产率为2 3 5 ，肖一鲍式法产率相对较 高，且肖一鲍式法反应步骤少且反应时问短，因此n 一氯乙酰丝氨酸的制备以肖一 鲍式法为佳。 1 3 - 产率研究 肖一鲍式反应中，碱性条件下氯乙酰氯的水解反应与它的酰化反应存在竞争 1 3 9 1 ，虽严格控制反应体系的p h 值，控制在冰水浴中低温反应，并适当缩短反应 时问，但其产率仍只有2 3 5 。为避免氯乙酰氯的水解，某些氨基酸的n 一酰化 反应在有机相体系如乙酸乙酯或乙腈中进行，但丝氨酸在有机相中进行直接酰化 反应并不能得到所需产物1 4 0 , 4 ”。如何提高产率还有待进一步的研究。 1 4 小结 ( 1 ) 以活性酯法及肖一鲍式法均合成得到n 一氯乙酰丝氨酸，产品为无色晶体，一熔点为n 7 7 - 1 1 8 9 ，红外光谱、质谱和核磁共振鉴定产品确为n 一氯 乙酰丝氨酸。 ( 2 ) 与活性酯法合成n 一氯乙酰丝氨酸相比，肖一鲍式法产率更高、反应步骤少 且反应时间短，n 一氯乙酰丝氨酸的制备以肖一鲍式法为佳。 1 6 第一章发用龠巯皋倪揶剂的合成及脚用 第二节n 琉基乙酰丝氨酸的合成 2 1 仪器与原料 p h s 一3 c 型精密p h 计 e - 2 0 1 一c 一9 型p h 复合电极 f t l a 2 0 0 0 光谱仪 h g il e n t11 0 0s e r i e s 高效液相色谱仪 w a t e r sp l a t f o r mz m d40 0 0 高效液相 色谱质谱联用仪 硫氢化钠( 7 1 ) 其余试剂均为a r 级 2 2 实验步骤 上海雷磁仪器厂 上海罗素科技有限公司 美国a b b 公司 美国h g i l e n t 公司 美国w a t e r s 公司 工业级宜兴燎原化工有限公司 h 广眭n 旷 一一址n 卜( f h - - c o o n a i c i c c h - - c o o h4 - n a s h s h c h 2 h c i f h 2 _ c n h 一_一c n h l i c h 2 0 h o h 2 u h 曰曰 s h c h 2 一c n h c h c o o n a4 - h c i _ s h c h 2 一c n h e h c o o h + n a c i ii ( 2 - 7 ) 按式2 - 6 和式2 - 7 进行反应，在1 0 0m l 三颈圆底瓶中加入1gn 一氯乙酰丝 氨酸和1 2m l 无水乙醇，搅拌使溶解，p h 值为2 1 9 ，通氮气1 5r a i n 后开始滴 加0 8 7g 硫氢化钠的9 0m l 无水乙醇溶液( p h 值为9 5 0 ) ，1 0r a i n 后滴加完 毕，滴加过程中溶液由无色清液渐变为黄色清液后突变为白色浑浊液，滴加完毕 后溶液上层为无色清液，下层为白色沉淀物。1 5m i n 后停止反应，p h 值为7 8 4 。 抽滤得o 8 4g 白色粉末状固体沉淀，以5m l 水溶解沉淀，滴入1 8 5 h c i 酸 化溶液至p h 值为1 4 8 ，以4 0l l l l 乙酸乙酯3 萃取出油相，减压蒸除乙酸乙酯， 得0 1 3g 糖浆状产物，产率为1 3 3 。 1 7 江南人学顾 一学位论文 2 3 结构鉴定 2 3 1 红外分析 白色粉末状固体沉淀的红外图谱如图2 5 所示。红外图谱解析见表2 - 3 。由 红外分析可知其为n 一巯基乙酰丝氨酸钠。 1 1 0 0 02 5 2 0 0 01 5 0 0 t i _ r i 咖w a v m m 怕r ( e