（应用化学专业论文）紫外吸收剂丁基甲氧基二苯甲酰甲烷巴松1789的合成.pdf

浙江工业人学硕士学位论文 浙江工业大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江 工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的 法律责任。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 导师签名： 日期：年月日 日期：年月日 浙江工业大学硕士学位论文 紫外吸收剂丁基甲氧基二苯甲酰甲烷 ( 巴松17 8 9 ) 的合成 摘要 p a r s o l l 7 8 9 ( 中文名巴松) 是奇华顿公司开发的二苯甲酰甲烷型防 晒剂，1 9 9 7 年被美国f d a 批准柜台出售，是目前世界上仅有的几种安 全有效的u v a 防晒剂，对紫外线长波( 3 2 0 n m 4 0 0 n m ) 有强烈的吸收。 本论文研究了防晒剂p a r s o l l 7 8 9 及其中间体的合成，并对其合成 工艺条件进行了探索。以苯甲醚和甲苯为起始原料，经烷基化、氧化、 酯化、酰基化和缩合五步反应合成了丁基甲氧基二苯甲酰甲烷( 巴松 17 8 9 ) 防晒剂。烷基化反应以叔丁基氯为原料，无水三氯化铝为催化 剂，对叔丁基甲苯的收率为8 3 5 ，纯度为9 8 o ；氧化反应以高酸 钾氧化对叔丁基甲苯得到对叔丁基苯甲酸的收率为8 3 1 ，纯度为 9 8 6 ；以甲基磺酸为催化剂，对叔丁基苯甲酸和甲醇进行酯化反应 收率为9 2 3 ，纯度为9 9 o ；酰基化反应以苯甲醚和乙酸酐为原料， 磷钨酸为催化剂，收率可高达8 9 3 ，纯度为9 9 7 ；缩合反应以对 甲氧基苯乙酮和对叔丁基苯甲酸甲酯为原料，氨基钠为催化剂， p a r s o l l 7 8 9 的收率为6 8 ，纯度为9 8 o 。 同时对整个反应的机理进行了探讨，并对所合成的化合物，用高 效液相色谱法进行了纯度分析，利用红外光谱、核磁共振等分析方法 t 浙江工业大学硕士学位论文 对最终产物进行了结构表征。该路线所需原料便宜易得，步骤简洁， 操作方便，易于工业化生产。 关键词： 紫外吸收剂，丁基甲氧5 - - 苯甲酰甲烷，巴松1 7 8 9 ，合成 i l a b s t r a c t p a r s o l17 8 9w a sd e v e l o p e db yg i v a u d a nf o rd i b e n z o y l m e t h a n e - t y p e s u n s c r e e n ，a p p r o v a lo ft h ec o u n t e rs a l ef o rf d ab yt h eu si n19 9 7 i ti s t h eo n l yaf e ws a f ea n de f f e c t i v eu v a s u n s c r e e no ft h ew o r d ，i th a sa s t r o n ga b s o r pf o rt h eu v ( 32 0 n m - 4 0 0 n m ) t h i sp a p e ri sa b o u tt h es t u d yo fp r e p a r a t i o na n dp r o d u c t i o np r o c e s s o fp a r s o l17 8 9a n di n t e r m e d i a t e w i t hr e f e r e n c e st ol o t so fp a p e r sr e l a t e d ， w ec h o s ear o u t et os y n t h e s i z ef r o mp a r s o l17 8 9 ，w i t ha n i s o l ea n dt o l u e n e a st h er a wm a t e r i a l ，a l k y l a t i o n ，o x i d a t i o n ，e s t e r i f i c a t i o n ，a c y l a t i o na n d c o n d e n s a t i o ns y n t h e s i z e di nf i v es t e p so ft h eb u t y lm e t h o x yd i b e n z o y l m e t h a n e ( p a r s o l 17 8 9 ) s u n s c r e e na g e n t i nt h ea l k y 7 l a t i o nr e a c t i o n ，t h ey i e l d o fp r o d u c t i o n4 - t b u t y l t o l u e n ew a sa b o u t8 3 5 a n dt h ep u r i t yi s9 8 o w h i l eu s ea l u m i n u mc h l o r i d ea n h y d r o u sa sc a t a l y s ta n dt o l u e n ea n d t - b u t y lc h l o r i d e a ss t u f f i nt h eo x i d a t i o no f4 - t b u t y l t o l u e n ew i t h i i i 浙江工业大学硕士学位论文 p o t a s s i u mp e r m a n g a n a t e ，t h e4 - t - b u t y lb e n z o i ca c i dc a nb eg o t t e nw i t h t h ey i e l da b o u t8 3 1 a n dt h ep u r i t yi s9 8 6 ，w i t hm e t h a n e s u i f o n i ca s c a t a l y s t ，t h ey i e l d o fe s t e r f i c a t i o nw i t h4 - t - b u t y lb e n z o i ca c i da n d m e t h a n o lr e a c h e d9 2 3 a n dt h ep u r i t yi s9 9 o t h ep e r f e c tc a t a l y s to f a c y l a t i o nr e a c t i o nw a sp h o s p h o t u n g s t i ca c i d t h ey i e l do ft h i s r e a c t i o n c a nb eh i g ha s8 9 3 a n dt h ep u r i t yi s9 9 7 i nt h el a s ts t e pw h i c h 4 - m e t l h o x ya c e t o p h e n o n ec o n d e n s e d w i t hm e t h y l4 - t e r t - b u t y l - b e n z o a t e ， t h ey i e l do fp a r s o l17 8 9w a sa b o u t6 8 a n dt h ep u r i t yi s9 8 o w i t h s o d i u ma m i d ea sc a t a l y s a tt h es a m et i m e ，t h er e a c t i o nm e c h a n i s m sw e r ed i s c u s s e d t h e p r o d u c t sw e r ec o n f i r m e db yi r 1h n m r h p l ca n a l y z et h ep u r i t yo f p r o d u c t s t h er o u t ew eh a v ec h o s e nr e q u i r e so n l ye a s i l ya v a i l a b l e ，c h e a p r e s o u r c e sa n dc o n c i s es t e p sa n di se a s yt oi n d u s t r i a l i z a t i o n k | e yw o r d s ：u va b s o r b e r ，b u t y lm e t h o x y d i b e n z y l m e t h a n e ，p a r s o l l 7 8 9 ， s y n t h e s i z e i v 1 1 1 1 3 1 3 国内外防晒品市场现状及发展4 1 3 1 国内外防晒品市场现状4 13 2 国外防晒品市场现状4 1 4 防晒剂的要求及发展趋势5 1 4 1 防晒剂的要求5 1 4 2 防晒剂的发展趋势5 1 5 课题的提出5 第二章文献综述7 2 1 紫外线7 2 1 1 紫外线对人体的伤害7 2 1 2 对紫外线的认识8 2 1 3 对紫外线的防护9 2 2 防晒化妆品的定义与分类1 0 2 3 防晒化妆品的作用评价1 0 2 4 防晒化妆品的防晒机理1 0 2 5 防晒化妆晶的研究进展1 1 2 5 1 防晒剂化妆品发展现状1 l 2 5 2 防晒化妆品发展的未来趋势1 2 2 6 防晒化妆品市场前景望1 4 2 6 1 防晒化妆品的市场前景1 4 2 6 2 防晒化妆品市场的主要推动力1 4 2 6 3 防晒化妆品的技术开发1 5 2 6 4 防晒化妆品市场的光明前景1 6 2 7 巴松1 7 8 9 简介1 7 2 7 1 巴松17 8 9 的发现17 2 7 2 巴松1 7 8 9 的作用机理1 7 2 7 3 巴松1 7 8 9 的应用研究1 8 2 8 巴松1 7 8 9 简介1 8 2 8 1 巴松1 7 8 9 合成工艺路线探讨1 8 2 8 2 丁基甲氧基二苯甲酰甲烷( 巴松1 7 8 9 ) 合成路线简介1 9 2 8 2 1 第一步反应傅克烷基化反应1 9 2 8 2 2 第二步反应氧化反应一2l 2 8 2 3 第三步反应酯化反应2 3 2 8 3 4 第四步反应傅克酰基化反应2 3 浙江工业大学硕士学位论文 2 8 3 5 第五步反应克莱森缩合反应2 4 第三章实验部分2 6 3 1 实验仪器及试剂原料2 6 3 1 1 实验仪器2 6 3 1 2 实验试剂与原料2 7 3 2 对叔丁基甲苯的制备2 8 3 2 1 反应机理讨论2 8 3 2 2 合成方法2 8 3 2 3 结果与讨论2 9 3 2 3 1 原料摩尔比对收率的影响2 9 3 2 3 2 反应时间对收率的影响3 0 3 3 2 3 反应温度对收率的影响3 l 3 3 2 4 催化剂用量对收率的影响3 2 3 2 5 小结3 3 3 3 对叔丁基苯甲酸的合成3 3 3 3 1 反应机理讨论3 3 3 3 2 合成方法3 4 3 3 3 结果与讨论3 4 3 3 3 1 氧化剂的选择3 4 3 3 3 2 反应温度对收率的影响3 5 3 3 3 3 反应时间对收率的影响3 6 3 3 3 4 原料摩尔比对反应收率的影响3 7 3 3 3 5 氧化剂的投料方式试验3 8 3 3 4 小结3 8 3 4 对叔丁基苯甲酸甲酯的合成3 9 3 4 1 反应机理讨论3 9 3 4 2 合成方法3 9 3 4 3 结果与讨论4 0 3 4 3 1 工艺的选择4 0 3 4 3 2 催化剂的选择4 l 3 4 3 3 反应时间对收率的影响4 l 3 4 3 4 原料摩尔比对收率的影响4 2 3 4 4 小结z l 4 3 5 对甲氧基苯乙酮的合成4 4 3 5 1 反应机理讨论4 4 3 5 2 合成方法4 4 3 5 3 结果与讨论4 5 3 5 3 1 催化剂的选择4 5 3 5 3 2 原料摩尔比对收率的影响4 5 3 5 3 - 3 反应温度对收率的影响4 6 3 5 3 4 反应时间对收率的影响4 7 3 5 3 5 催化剂用量对反应收率的影响4 8 3 5 4 小结4 9 3 6 丁基甲氧基二苯甲酰甲烷( 巴松1 7 8 9 ) 的合成5 0 5 0 5 l 5 1 5 l 5 l 5 2 5 3 5 4 5 6 4 1 总结5 6 4 2 本文的创新之处5 7 4 3 本文需要进一步研究的工作5 7 参考文献5 7 附录6 3 致谢7 7 攻读硕士学位期间发表的论文7 8 浙江工业大学硕七学位论文 1 1 防晒剂的定义及分类 1 1 1 防晒剂的定义 第一章前言 防晒剂从机理上可分为物理防晒剂和化学防晒剂。物理防晒剂要指氧化锌、 钛白粉等一些无机粉质，当它们的粒径小到定程度后可反射和散射紫外线，从 而避免紫外线直接接触皮肤。化学防晒剂是指这样一类有机物，它们能将紫外线 吸收后再以一种较低的能量形态释放出来这样也避免了紫外线的直接损伤。 1 1 2 化学防晒剂的分类 我国2 0 0 7 年化妆品卫生规范中规定，化妆品组中限用的化学防晒剂可分 为8 类。分别为：樟脑类，桂皮酸盐类，水杨酸类，苯甲酸盐类，苯酮类，三嗪类， 苯唑类，烷类【1 捌。其中又可分为u v a 防晒剂、u v b 防晒剂及广谱的u v a 、u v b 防晒剂。 1 樟脑类包括3 一亚苄基樟脑( 3 b e n z y l i d e n ec a m p h o r ) 、4 一甲基苄亚基樟脑 ( 4 - m e t h y l b e n z y l i d e n ec a m p h o r ) 、亚苄基樟脑磺酸( b e n z y l i d e n ec a m p h o rs u l f o n - i c a c i d ) 、对苯二亚甲基二樟脑磺酸( t e r e p h t h a l y l i d e n ed i c a m p h o rs u l f o n i ca c i d ) 等。对 苯二亚甲基二樟脑磺酸是一种广谱紫外线吸收剂，吸收光谱为( 2 9 0 n t o 3 9 0n l l l ) 且 在在紫外线为3 4 5 n m 时可达到吸收最高峰。在1 9 9 2 年的动物实验中就第一次提出 对苯二亚甲基二樟脑磺酸具有有效地抗慢性u v a 辐射这一特性，与其他u v a 吸 收剂( 如：二苯甲酮、阿伏苯宗) 相比耐光性及光谱紫外线吸收性更科3 1 。 2 桂皮酸盐类包括p 一甲氧基肉桂酸异戊酯( i s o a m y l p m e t h o x y c i n n a m a t e ) 、甲 氧基肉桂酸乙基己酯( e t h y l h e x y l m e t h o x y c i n n a m a t e ) 、奥克立林( o c t o c r y l en e ) 。肉 浙江工业大学硕上学位论文 桂酸由于其苯环和羰基能形成共轭键，使得肉桂酸类紫外线吸收剂在紫外区有较 高的吸收系数【1 1 。桂皮酸盐类防晒剂是高度有效的紫外线吸收剂，作为下一个最 强的紫外线吸收剂，现在已经很大程度上取代t p a b a 衍生物。奥克立林为u _ v b 吸收剂，常用来与其他紫外线吸收剂制成具有更高s p f 值的防晒剂，且可与阿 伏苯宗等组合增加这些配方中各防晒成分的稳定性【4 j 。 3 水杨酸类包括水杨酸乙基己酯( e t h y l h e x y ls a l i c y l a t e ) 、胡莫柳酯( h o m _ o s a l a t e ) 最p 水杨酸三甲环己。水杨酸类是一类作用较弱的u v b 吸收剂。它们通常 用来增强其他紫外线吸收剂的防晒作用，具有极好的安全性、水溶解性。目前， 这类防晒霜出现了具有更高s p f 值的衍生物，越来越多的辛基水杨酸被使用，其次 就是胡莫柳酯【4 j 。 4 苯甲酸盐类包括二乙氨基羟苯甲酰基苯甲酸己酉匕( d i e t h y l a m i n oh y d y o x y b e n z o y lh e x y lb e n z o a t e ) 对氨基苯甲酸( p a b a ) 、2 2p e g 一2 5 对氨基苯甲酸( p e g 一2 5p a b a ) 、p a b a 乙基己酯fe t h y l h e x y ld i m e t h y lp a b a ) 等。这类防晒剂为 u v b 吸收剂。p a b a 是最早广泛使用的防晒剂。限制其使用的缺点包括：以酒精 为载体，易沾染衣物，引起许多的副反应。对氨基苯甲酸酯衍生物主要是苯甲酸、 辛基二甲基对氨基苯甲酸，具有能与多种化妆品载体结合，不易沾染衣物和低副 反应的优点。如今有越来越多的客观证据证实了p a b a 能诱发光接触性过敏反 应，及诱发如系统性红斑狼疮等自身免疫性疾病的可能性。此外也有报道p a b a 的分解产物亚硝胺降解产物具有潜在致癌可能【5 】，现已逐渐被其衍生物所取代。 5 苯酮类包括二苯酮一3 ( b e n z o p h e n o n e - 3 ) 、二苯酮一4 ( b e n z o p he n o n e 一4 ) 、 二苯酮一5 ( b e n z o p h e n o n e 5 ) 等。苯酮类紫外线吸收剂最大吸收波长在3 2 5 n m ，同时 具有防长波( u v a ) 、中波紫外线( u ) 的功能【6 j 。 6 三嗪类 包括双- 乙基己氧苯酚甲氧苯基三嗪( b i s e t h y l h e x yl o x y p h e no l - m e t h o x y p h e n y lt r i a z i n e ) 、乙基己基三嗪酮( e t h y l h e x y lt r i a z o n e ) 。三嗪类紫外线吸 收剂是近年出现的一类新型紫外线吸收剂，它具有较大的分子结构和很高的紫外 线吸收效率【2 】。三嗪类紫外线吸收剂的特点是强紫外线吸收性和高耐热性。吸收 紫外线范围较宽( 2 8 0 3 8 0 ) n n l ，但吸收一部分可见光，易使制品泛黄。乙基己基三 嗪酮是u v b 吸收剂，最高吸收光谱为3 1 4 n m 。双乙基己氧苯酚甲氧苯基三嗪是一 种新型广谱紫外线吸收剂，吸收( 3 1 0 - 3 4 3 ) a m 波长的紫外线，具有脂溶性及光稳定 2 浙江工业大学硕士学位论文 性。有研究表明它能增加阿伏苯宗及阿伏苯宗与肉桂酸辛酯合剂的耐光性。都曾 有报道以上两种三嗪类防晒剂都无类雌激素、雄激素的作用【3 】。 7 苯唑类包括2 ，2 一双一( 1 ，4 一亚苯基) i h 苯并咪唑一4 ，6 二磺酸) 的二钠盐 ( d i s o d i u mp h e n y lb e n z i m i d a z o l et e t r a s u l f o n a t e 且, p d p d t ) 、亚甲基双苯并三唑基 四甲基丁基酚( m e t h y l e n eb i s - b e n z o t r i a z o l y lt e t r a m e t h y l b u t y l p h e n 0 1 ) 、苯基苯并咪唑 磺酸( p h e n y l b e n z i m i d a z o l es u l f o n i ca c i d ) 及其钾、钠和三乙醇胺盐。d p d t 是一种 新型的水溶性u v a 吸收剂，最高吸收光谱在3 3 4 n m 。它与对苯二亚甲基二樟脑磺 酸相似，当在油相中与其他防晒剂结合后能出现协同效应【3 】。苯基苯并咪唑磺酸 ( p b s a ) 水溶性的，能有效吸收( 2 9 0 一3 2 0 ) n m 自4 j u v b l 7 8 】，常加入其它制剂中使这 些制剂感觉起来更轻且不很油腻。亚甲基双苯并三唑基四甲基丁基酚是一种耐 光的u v a 滤过剂同时也具有很强的u v b 吸收性( 最大可从3 0 5 n m 至l j 3 6 0 n r n ) 。虽然 市场中的大多防晒霜中常含有亚甲基双苯并三唑基四甲基丁基酚，但其变态接 触性皮炎常少见，这可能与其分子量大抑制了穿透皮肤的能力有关。 8 烷类包括丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷( b u t y lm e t h o x y d i b e n z o yl m e t h a n e ) 、甲酚曲唑三硅氧烷( d r o m e t r i z o l et r i s i 1 0 x a n e ) 、聚硅氧烷一1 5p o l y s i l i c o n e 1 5 ) 等。丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷( 阿伏苯宗) 能较好的吸收u v a 的大部分波长范 围，包括u v a 【9 】。甲酚曲唑三硅氧烷是一种具有耐光性和脂溶性的广谱紫外线 吸收剂【1 0 1 。甲酚曲唑三硅氧烷是一种新型紫外线吸收剂篇皂吸收u v a ( 2 9 0 n m - 3 2 0 n m ，吸收最高峰为3 0 3 n m ) 和u v b ( 3 2 0 n m 一3 6 0 n m ，吸收最高峰为3 4 4 n m ) 。这种 亲脂性的防晒剂与亲水性的苯二亚甲基二樟脑磺酸即m e x o r y ls x 结合可达到更 好的防晒效果【3 1 。 1 2 防晒剂的重要作用 近年来，人们越来越多的意识到防晒产品的重要性，长时间暴露在阳光下， 很容易收至u ( 2 8 0 一4 0 0 n m ) 波长的紫外线照射的伤害，皮肤表面红肿、感到灼痛， 严重的还会起疮、脱皮。这些都是晒伤的表现。而且对人体皮肤的不良作用具有 积累性而大多是不可逆的。长期暴晒会导致胶原和弹性纤维发生变化而使皮肤一 3 浙江工业大学硕士学位论文 定程度的老化，长期暴晒的后果的引发皮肤癌。在美国，每年有近5 0 万的皮肤癌 新患者，而在这些病人中，受日光因素影响致癌的占9 0 以上【1 。 因此，以防止遭受紫外线侵害为目的的防晒产品发展很快。除防晒产品外， 防晒剂在其他产品( 如肤用品、发用品、美容制品等) 中的应用也日益广泛，在 化妆品中加入防晒剂可以防止皮肤受紫外线的伤害。预计在今后十年内以防晒剂 为添加物的产品将占全部化妆品的一半以上【1 2 】。 1 3 国内外防晒品市场现状及发展 1 3 1 国内防晒品市场现状 目前，我国化妆品市场上的防晒制品主要有防晒霜、防晒乳、防晒油、防晒 水、防晒粉底蜜等类型，绝大多数是肤用品。防晒化妆品中膏霜、乳液类占9 0 以上，这主要是因为乳化体系作为基质更容易加入各种防晒剂，能更好的发挥各 种防晒剂的复合效果【l3 | 。然而，由于国内防晒剂的开发较晚，8 0 年代后期才 开始有少量的用于化妆品的防晒剂生产，一些产品存在颜色深、气味大的缺点， 尚未形成较大的规模。品种也仅为2 羟基- 4 甲氧基一二苯酮、2 轻基一4 一甲氧基 二苯酮一5 一磺酸、邻氨基苯甲酸酷等有限的几种【1 4 】。大量的防晒剂仍需进口。 1 3 2 国外防晒品市场现状 根据e u r o m o n i t o ri n t e r n a t i o n a l 的报告，在2 0 0 3 年2 0 0 7 年，防晒品是全球化 妆品和盥洗用品中最有活力的类别。由于其相对低的增长基数，所以增长部分特 别突出( 在2 0 0 7 年，防晒品销售额占全球总额的2 ) ，防晒产品的使用正变得越 来越普遍。这意味着在未来的5 年中，增长预期将保持稳定，并且这一类别将继 续在其余的市场份额中一枝独秀。 4 国外对紫外线吸收剂的安全性极为重视，一个品种的推出要经过十分严格的 安全性试验，如皮肤一次性刺激试验、连续皮肤刺激性试验、光敏性试验、过敏 性试验、急性毒性试验、致癌性试验、应用试验等等【l5 1 。除上述要求外，一般 来讲，化妆品中使用的防晒剂的基本条件是： 1 无毒性，对皮肤不引起损伤的高安全性物质。 2 对紫外线吸收能力大。 3 有很好的光稳定性和化学稳定性。 4 与化妆品的基础材料溶和性好，能较好的与基质及其他试剂配伍。 5 不会使皮肤变色、引起刺痛感和皮肤干燥，不污染衣物。 1 4 2 防晒剂的发展趋势 从防晒新技术、新原料的发展来看，多项极有前途的研究正在世界范围内展 开，它们是： ( 1 ) 高效安全的u v a 、吸收剂的研制及其应用研究。 ( 2 ) 超细无机微粒散射及吸收紫外线的效率及其应用的研究。 ( 3 ) 氨基酸类u v a 吸收剂及富含氨基酸和高浓度酪氨酸的海洋生物用于防晒化 妆品的防晒研究。 ( 4 ) 具有良好防晒性能的黑色素( 包括天然的、生物体的及人工合成的) 用于防晒 产品的研究。 ( 5 ) 各种天然植物提取物在防晒化妆品配方中的应用等。 1 5 课题的提出 对叔丁基苯甲酸甲酯作为中间产物合成阿伏苯宗，在工业上具有广泛的前 5 浙江工业大学硕七学位论文 景。阿伏苯宗是一种高效防晒剂，能吸收u v a 与吸收u v b 的抗紫外线吸收剂 混合使用可完全吸收( 2 8 0 - 3 8 0 ) n m 的紫外光。因此，阿伏苯宗广泛用于化妆品中， 具有抗皱、延缓衰老，抵御光、热、潮湿对皮肤侵害的功能。防晒剂的应用是防 晒化妆品配方的核心，美国于1 9 2 8 年公布了世界上第一个关于防晒剂的报告，至 今，世界上已开发的防晒剂有4 0 余种，按性能可以分为紫外线吸收剂与紫外线散 色剂，1 9 9 7 年，p a r s o l1 7 8 9 被美国f d a 批准为安全、有效的防晒剂，它也是世界 上仅有的少量几种u v a 型吸收剂中最为有效的种【1 6 1 ，其结构式为： c h 3 通过查阅近期有关资料，并综合评述：u v 以是造成黑色素瘤皮肤癌的直接 因素，它还能促进皮肤老化，p a r s o l1 7 8 9 对u v a 有较好的防护作用。p a r s o l1 7 8 9 具有良好的防晒作用、防止皮肤老化作用，随着研究工作的不断深入，它在防晒 剂、化妆品中的应用将越来越广泛【1 7 。1 9 】。 紫外线辐射会对皮肤引起损害，导致癌前期和癌性皮肤病变，促使皮肤老化。 根据波长的不同，紫外线可分为三个部分，并有不同影响。能量较高的u v - b ， 其波长较短，在表皮层和真皮层上部吸收，波长较长的u v - a 穿透到深处的真皮 层【2 0 1 。 近年来，对防晒剂的注意力己从u v b 转移向u v a 。美国m d a n d e r s o n 癌症 研究中心和b r o o k b a r e n 国家实验室的两份研究报告指出，许多防晒剂对u v a 无 效，而u v a 是造成黑色素瘤皮肤癌的直接因素，它还能促进皮肤老化。动物实验 表明，u v a 能增强u v b 的光致癌作用。此外，u v a 能增加u v b 诱导人皮肤的红 斑。足够量的u v a 还会直接影响各种血管活性介质的释放，由此引发红斑和炎 症反应。u v b 的强度在相当程度上随季节和地理位置而变化。而u v a 辐射的强 度则较u v b 恒定，因此防止u v a 的辐射更为重要。同时，由于一些光敏疾病也 与u v a 有关，所以保护皮肤免受u v a 的伤害是非常必要的，使用防晒剂是重要 的措施之一【2 。 6 浙江工业大学硕上学位论文 2 1 紫外线 2 1 1 紫外线对人体的伤害 第二章文献综述 弟一早义献综尬 阳光是队界万物赖以生存、生长不可缺少的，它把大量的能量带给人类，使 他们能够健康的生活。通过晒太阳，可以增强人体体质，将皮肤中的脱氢甾醇转 化为维生素d ，从而有利于人休对钙和其它矿物质的吸收，预防, j , j l 拘楼病和成 人软骨病的发生，也可以促进肌体新陈代谢。有研究者推测，少量的太阳光可 以产生免疫机能【2 2 1 。 长时间的将皮肤暴露在阳光下，高能的紫外线光线将对皮肤产生不良的作 用。这些射线能够深度渗入皮肤。令皮肤产生多种生物、化学反应，进而影响人 体健康【2 3 1 。 在美国，每年有近7 0 万的皮肤癌新患者。美国皮肤癌基础杂志的报告 显示，以往，基层细胞损伤和鳞片状细胞癌多发于老年人身上，但如今这些病越 来越多的折磨起3 5 岁以下的年轻人了【2 4 】。人体接触阳光的剂最增大是皮肤癌发 病率升高的重要原因。即使是比较短暂的接受日光中的紫外线照射也会产生不良 的积累作，大气层中的臭氧层日趋稀薄，甚至在某些地区上空出现了臭氧层空洞， 使到达地而的紫外线的强度日益增加，中科院大气物理所的有关报告指出，自 1 9 9 1 年下半年以来，我国上空大气臭氧层中的臭氧含最急剧b 降。据有关部门观 测，近几年北京地区上空臭氧含最在春季的最大值。大约只有该地区多年来平均 值的2 0 。这一下降速度是非常惊人的。虽然我国人种为黄种人，其皮肤对紫外 线的敏感程度在世界范内属中等偏低水平，但到达地面能量日益增大的阳光中的 紫外线对我们人体的危害也大大提高了。在我国，各种日光性皮肤病患者人数显 著增长，且这种增长呈急剧上升趋势。因此，研究防止有害的紫外线对人体的伤 阳光的能 量与波长成反比。日光依波长不同可分为几个区域：可见光区，波长( 4 0 0 8 0 0 ) 啪： 红外光区，波长为8 0 0 n m 以上：紫外光区，波长为( 2 0 0 - 4 0 0 ) n m ，属太阳光线中波长 最短的一种，它大约占太阳总能量的1 5 紫外线又可分为三个区域：紫外线短波， f l p u v c ，波长为( 2 0 0 2 9 0 ) n m ，它能量最大，称为“杀菌区 ：紫外线中波，即 u v b ，波长为( 2 9 0 3 2 0 ) n m ，能灼伤皮肤，引起皮肤急性皮炎、红斑、水泡，对 皮肤、头发造成最大伤害，称“红斑区 ：紫外线长波即u v a ，波长为 ( 3 2 0 - 4 0 0 ) n m 。它对皮肤、头发伤害缓慢，促进皮肤中细胞内的黑色素生成，造 成皮肤变黑，称晒黑区 2 7 。 短波紫外线u v c 的能量最大，但它在目光穿过大气同温层时大部分被臭氧 层吸收，很难到达地面，对人体不会产生太大的危害。中波紫外线u 3 能量高， 它渗入皮肤的程度并不深，但这部分射线能透过皮肤，从皮肤基底层渗透到乳头 层附近，使这部分毛细血管扩张而产生皮肤炎症，使表皮细胞发生障碍，使皮肤 泛红或出现水疤、红斑等症状，称为晒伤。皮肤在u v b 作用下会过早出现衰老， 有些人还会发生光变态反应、光敏性反应和皮肤的癌变。长波紫外线u v a 引起 皮肤红斑的可能性是u v b 的干分之一。皮肤受到这部分的光线的照射后，表皮 基底层色素细胞中的酪氨酸氧化酶的活性急剧增加致使酩氨酸聚合，生成黑色 素，并移到表皮，从而使皮肤变黑【2 & 3 0 1 。皮肤晒黑后，能够防止和抵御紫外线向 皮肤深处侵害，因此过去有人把皮肤黝黑认为是健康的标志，甚至刻意去把皮肤 晒成棕黑色。实际上u v a 不象u v b 那样产生明显的晒伤，它对皮肤的不利影响 在于： ( 1 )由于波长较长它能较深的透入到皮肤真皮层，令皮肤产生大量的黑色素， 形成雀斑、老人斑甚至黑素瘤； ( 2 1u v a 不容易被大气层吸收，大部分投射到地球表而，助长了紫外线中波对 浙江工业大学硕士学位论文 皮肤的刺激作用： ( 3 ) 它能自由的透过玻璃、袜子、单薄衣物、水和其它物质，因此对人体器官 的作用较紫外线u v b 更为经常，从而在不知不觉中加速了皮肤的老化。 虽然u v a 对人休皮肤的伤害较缓慢，但其作用具有一定累积性，并可增加 u v b 对人体的损害作用，甚至引发皮肤癌，u v a 对人休的危害已引起人们广泛 关注【3 1 1 。美国的两家权威机构( m d a n d e r s o n 癌症研究中心及b r o o k b a r e n 国家实 验室) 近期的两份研究报告指出，许多防晒剂对u v a 是无效的，而u v a 却是造成 黑素瘤皮肤癌的直接原因。黑素瘤，最初表现为皮肤色泽的变化：但最后可能会 引起癌变，并且可以转移到人体其他器官，因此具有致命的危险，在过去1 0 年内， 死于黑素癌的人数由十万万分之2 8 增加到十万分之3 9 。美国目前有0 6 7 的儿童 出现了黑素瘤【3 2 1 。据1 9 9 4 年1 月份的一家研究机构报道，将实验用大鼠做紫外线 照射试验，在老鼠的耳朵和尾巴注入黑素瘤细胞，然后选一部位迸行目光照射， 另一部位不进行日光照射，结果在日光照射的老鼠休内发现了恶性肿瘤，而未经 日光照射的老鼠体内则没有此肿瘤。1 9 9 5 年3 月，在伦敦专门召开了u v a 对皮肤 影响的国际研讨会，会上来自美、德、英和瑞朴等国的学者讨论了：1 uv a 的 防护；2 两种评价u v a 防护产品的方法；3 抗u v a 化妆品的制备；4 产品说明 及消费者的要求等四个专题，说明在世界范围内重视u v a 的防护己经成为了大 家的共识【3 3 】。 2 1 3 对紫外线的防护 一般防护 出门时或在户外运动时，我们可通过以下方式防护紫外线：首先要 避免在每天日光照射最强烈的时间( 1 0 点一1 6 点) 长时间暴露在日光下，如果要外 出，需戴太阳眼镜，使用防紫外线伞，穿棉质长袖上衣及长裤，戴宽沿帽，尽量 避免光线直接照射在皮肤上，最重要的是一年四季都必须注意防晒。 防晒剂的使用外出时，除了进行一般的紫外线防护外，还需要在外出前 ( 2 0 - 3 0 ) m i n 涂抹s p f 大于2 0 ，p a + + ( p r o t e c t i o no f u v a 长波紫外线防护值) 以上，且 作用稳定持久、无毒性、无致敏性的防晒剂，使用防晒剂是一种有效的皮肤防护 的方法【m 】。 9 浙江工业大学硕士学位论文 2 2 防晒化妆品的定义与分类 防晒化妆品易被理解为具有吸收紫外线作用且能防止日晒的化妆品，从国外 对此类化妆品的分类上看，这样理解不全面。日本池田在他的著作中分别列为防 晒制品和晒黑制品两类，英 亘h a r r y 在他所著化妆品学中分别列有防晒制品和抗 晒制品。池田对防晒制品的定义为能防止皮肤变成黑褐色的化妆品，对晒黑制品 的定义为能防止日晒炎症、红斑并使皮肤呈现均匀的自然小麦色的化妆品两种化 妆品的作用不同，对阳光紫外线的阻止作用及所用防晒剂的种类、量亦不同。在 管理上，美国e p a l 9 8 7 年以前将防晒制品划归为药品，而将晒黑制品划归为化妆 品。1 9 8 7 年以后两者皆划归为化妆品。在日本将其划归为特殊用途的、但不属于 药用化妆品。在我国化妆品卫生监督条例中，将其划归为特殊用途化妆品， 并未做详细区分3 5 - 3 6 1 。 2 3防晒化妆品的作用评价 防晒化妆品的作用主要在于它阻止u v a 对皮肤的不良影响。对此可利用红 斑生成反应来评价。防晒化妆品的防晒作用，主要表现在皮肤产生红斑的时间 上。最常用的指标是防晒系数( s p f ) 。 s p f = m e d ( p s ) m e dt u s ) 式中：m e d 为最小红斑量，以时间分或秒表示，p s 为涂防晒剂的皮肤，u s 为同一 人同部位不涂防晒剂的皮肤。s p f 值越小防晒性能越小，s p f 值越大防晒性能越 大【翊。 2 4防晒化妆品的防晒机理 人的皮肤由角质层、表皮、真皮、皮下组织和皮肤脂肪等组成。光对皮肤的 透射与波长有一定对应关系。研究认为，紫外线波长在2 9 0 h m 一3 2 0 n m 对皮肤照 射后会引起皮肤发红，发红程度8 h 后达到高峰，以后慢慢减弱。皮肤晒红产生红 斑约3 天后会逐渐变黑，成为二次性的黑化，黑色素细胞功能亢进而大量产生黑 l o 浙江工业大学硕士学位论文 色素，由于黑色素在表皮细胞中的含量增多会使皮肤变成黑色【3 8 1 。这种现象不 仅在u v b 波段出现，而且在u v a 波段大量照射时也可以出现。u v a 波段能达到 真皮层，长期照射对皮肤产生光老化，严重时进一步导致皮肤癌。科学家们提出 了紫外线对皮肤的危害，随之也提出了防护紫外线的方法。日本k i y o s h is a t o 教 授研究，皮肤在u v a 辐射下会即刻显现出灰棕色色素沉着，其颜色不同于由u v b 引发的色素沉着颜色。u v