DE19650102A1

DE19650102A1 - Verwendung von Bis(dicarbonsäure)diaminoalkylen-Derivaten als biologisch abbaubare Komplexbildner für Erdalkali- und Schwermetallionen

Info

Publication number: DE19650102A1
Application number: DE1996150102
Authority: DE
Inventors: Karin Dr Sperling; Birgit Dr Potthoff-Karl; Thomas Dr Greindl
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1996-12-03
Filing date: 1996-12-03
Publication date: 1998-06-04
Also published as: WO1998024400A3; WO1998024400A2

Description

Die Erfindung betrifft Wirkstoffzusammensetzungen, insbesondere Kosmetika, Lichtschutzmittel oder Vitaminzusammensetzungen. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung von Bis(dicarbonsäure)diaminoalkylen-Derivaten.

Wirkstoffzusammensetzungen, insbesondere Kosmetika, Lichtschutzmittel oder Vitaminzusammensetzungen enthalten üblicherweise organische Komplexbild ner. Diese Komplexbildner sollen die in den Wirkstoffzusammensetzungen enthaltenen Erdalkali- oder Schwermetallionen komplexieren, um deren oxidierender Wirkung auf oxidationsempfindliche Wirkstoffe, wie z. B. Vita min E, Retinol und andere, vorzubeugen. Üblicherweise verwendete Kom plexbildner sind Ethylendiaminotetraessigsäure (EDTA), Ethylendiamintetra ethylenphosphonsäure (EDTMP), Diethylentetraminpentaethylenphosphonsäure (DTBMP) oder andere Aminopolycarbonsäuren.

Auch wenn diese erwähnten Verbindungen sich im gewissen Sinne bewährt haben, so weisen sie jedoch den schwerwiegenden Nachteil auf, daß sie biologisch nicht oder nur langsam abbaubar sind. Da diese Komplexbildner auch im großen Umfange verwendet werden, ergibt sich das Problem, daß ihr Einsatz unter ökologischen Gesichtspunkten auf Dauer nicht unbedenklich ist. Des weiteren ist insbesondere das Eisen-, Kupfer- oder Mangan-Binde vermögen nicht zufriedenstellend.

Bis(dicarbonsäure)diaminoalkylen-Derivate der nachfolgenden Formel I sind in J. Majer et al. [Chem. Zvesti 29 (1975) 44-51] sowie bei Neal und Rose [Inorg. Chem. 7, (1986) 2405-2412] beschrieben.

in der
R¹ und R² für H, ein C₁- bis C₈-Alkyl oder ein C₂-C₈-Alkenyl, Phenyl oder Benzyl, Hydoxyalkyl oder Hydroxyhalogen alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen stehen,
M Wasserstoff, Alkalimetall, Erdalkalimetall, Ammonium oder substituiertes Ammonium in den entsprechenden stöchiometrischen Mengen bedeutet,
l, m und n jeweils für Zahlen von 0 bis 6 stehen und
A₁ einen Alkylenrest mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen, wel cher wahlweise unsubstituiert oder an einem, zwei oder allen C-Atomen einfach oder doppelt mit einem Hydroxy-, einem C₁-C₆-Alkyl-, C₂-C₆-Alkenyl-, C₃-C₆-Cycloalkyl- oder C₃-C₈-Cycloalkenyl-, Aryl-, Alkylaryl-, Hetaryl-, und/oder Alkylhetarylrest substituiert ist.

Die Verwendung dieser Derivate für Wasch- oder Reinigungsmittel, als Mittel zur Stabilisierung von Wasserstoffperoxid, zur Fleckentfernung oder als Viskositätsregler und Korrosionsinhibitoren ist in der WO-A 94/03572, WO-A 94/11099, WO-A 94/20599, WO-A 95/25159 bzw. WO-A 95/29220 beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, Wirkstoffzusammensetzungen, insbesondere Kosmetika, Lichtschutzmittel oder Vitaminzusammensetzungen bereitzustellen, die als Komplexbildner für Erdalkali- oder Schwermetallionen in den Wirk stoffzusammensetzungen dienen und zur Stabilisierung der oxidationsempfind lichen Wirkstoffe beitragen, wobei sie außerdem gegenüber den bekannten Zusammensetzungen eine verbesserte biologische Abbaubarkeit aufweisen sollen.

Diese Aufgabe wird durch Wirkstoffzusammensetzungen, insbesondere Kos metika, Lichtschutzmittel oder Vitaminzusammensetzungen gelöst, die eine oder mehrere Verbindungen der nachfolgenden Formel I

in der
R¹ und R² für H, ein C₁- bis C₈-Alkyl oder ein C₂-C₈-Alkenyl, Phenyl oder Benzyl, Hydoxyalkyl oder Hydroxyhalogen alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen stehen,
M Wasserstoff, Alkalimetall, Erdalkalimetall, Ammonium oder substituiertes Animonium in den entsprechenden stöchiometrischen Mengen bedeutet,
l, m und n jeweils für Zahlen von 0 bis 6 stehen und
A₁ einen Alkylenrest mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen, wel cher wahlweise unsubstituiert oder an einem, zwei oder allen C-Atomen einfach oder doppelt mit einem Hydroxy-, einem C ₁-C₆-Alkyl-, C₂-C₆-Alkenyl-, C₃-C₆-Cycloalkyl- oder C₃-C₈-Cycloalkenyl-, Aryl-, Alkylaryl-, Hetaryl-, und/oder Alkylhetarylrest substituiert ist, enthalten.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung von Bis(dicarbonsäure)diaminoalkylen-Derivaten der vorstehend genannten For mel I als Komplexbildner für Erdalkali- und Schwermetallionen in Wirk stoffzusammensetzungen, insbesondere Kosmetika, Lichtschutzmitteln, Vit aminzusammensetzungen, zur Stabilisierung oxidationsempfindlicher Wirk stoffe.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wirkstoff zusammensetzungen werden als Verbindungen der Formel I solche eingesetzt, bei denen R¹ und/oder R² für H und/oder -CH₃ stehen, n und/oder m 0, 1 1 oder 2 und/oder A₁ Ethylen-, Propylen- oder 2-Hydroxypropylenreste darstellen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wirkstoffzusammensetzungen bzw. der erfindungsgemäßen Verwendungen zur Stabilisierung oxidationsempfindlicher Wirkstoffe in Wirkstoffzusammensetzun gen, insbesondere Kosmetika, Lichtschutzmitteln oder Vitaminzusammen setzungen, werden als Verbindung I Ethylendiaminosuccinat (EDDS), (2-Hydroxypropylen)-1,3-diaminosuccinat (HPDDS) oder Ethylendiaminogluta mat (EDDG) eingesetzt. Ebenso können ihre Alkalimetall-, Ammonium- und/oder substituierten Ammoniumsalze verwendet werden bzw. in der Wirk stoffzusammensetzung enthalten sein. Als derartige Salze eignen sich ins besondere Dinatrium-, Kalium- oder Ammoniumsalze; von diesen wiederum sind das Tetranatrium-, Tetrakalium- oder Tetraammoniumsalz sowie organi sche Tetraaminsalze mit einem tertiären Stickstoffatom besonders bevorzugt.

Als den organischen Aminsalzen zugrundeliegende Base kommen tertiäre Amine, wie Trialkylamine mit 1 bis 4 C-Atomen im Alkylrest, beispiels weise Trimethyl- oder Triethylamin, oder Trialkanolamine mit 2 oder 3 C-Atomen im Alkanolrest, bevorzugt Triethanolamin, Tri-n-propanolamin oder Triisopropanolamin in Frage.

Die in den erfindungsgemäßen Wirkstoffzusammensetzungen enthaltenen Verbindungen der Formel I werden in einer Menge von 0,01 bis 1 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 0,5 Gew.-% eingesetzt. Sie sind in den Wirkstoffzusammensetzungen neben üblicherweise in Kosmetika eingesetzten Komponenten wie Dispergiermitteln, oberflächenaktiven Substanzen, Kon servierungsmitteln, Farbstoffen oder Enzymen enthalten.

Bei der Synthese der erfindungsgemäß eingesetzten Verbindungen entstehen mindestens zwei asymmetrische C-Atome. Abhängig von dabei verwendeten Ausgangssubstanzen, wie beispielsweise natürlicherweise vorkommenden chira len Substanzen wie L-Asparaginsäure, oder stereoselektiv hergestellten Eduk ten oder racemisch vorliegenden Stoffen, wie beispielsweise D,L-Asparagin säure, oder etwa achiralen Verbindungen wie Maleinsäure, aber auch ab hängig von Reaktionsbedingungen, wie etwa der Verwendung stereoselektiver Katalysatoren oder chiraler Hilfsstoffe, sowie evtl. nach der Synthese vor genommenen Trennungen, wie etwa Kristallisation, chromatographische Trennung oder optische Spaltung, erhält man dabei optisch reine Produkte oder Mischungen optischer Isomere. Bei den optischen Isomeren kann es sich um Enantiomere, Diastereomere oder meso-Verbindungen handeln.

Die Wirksamkeit der als Komplexbildner in den erfindungsgemaßen Wirkstoff zusammensetzungen eingesetzten Verbindungen der Formel I ist unabhängig von ihrer Stereochemie. Dagegen hängt aber die biologische Abbaubarkeit in großem Umfange von der Stereochemie der Verbindung ab. Beispielsweise kann das (S,S)-Isomere des EDDS schnell und vollständig biologisch abgebaut werden, während das racemische Gemisch nur zum Teil biologisch abgebaut wird. Deshalb stellen die am chiralen α-Atom in der S-Konfigura tion vorliegenden Verbindungen bevorzugterweise in den erfindungsgemäßen Wirkstoffzusammensetzungen enthaltene Stoffe dar.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Verbindungen werden an sich nach dem bereits im Stand der Technik bekannten Verfahren, etwa durch Umsetzung von Aminosäuren wie Asparaginsäure oder Glutaminsäure mit Dibromethan oder Dichlorethan bzw. Dibrom-2-propanol oder Dichlor-2-propanol zu den abbaubaren (S,S)-Verbindungen erhalten. Die nur teilweise abbaubaren Racemate werden durch Umsetzung von Maleinsäureanhydrid mit Ethylendi amin zu EDDS, von Glutaminsäure mit 1,2-Dibromethan zu EDDG und durch Umsetzung von Maleinsäureanhydrid mit 2-Hydroxy-1,3-dibrompropan zu HPDDS erhalten.

Beispiele für die erfindungsgemäßen Wirkstoffzusammensetzung bzw. für die Anwendung von Chelatbildnern in Kosmetika, Shampoo, Haargelen, Enthaa rungscremes, Körperlotionen, feuchtigkeitsspendenden Gelen, Feinseifen oder Sonnenschutzmitteln sind nachfolgend aufgeführt:

Vergleichsbeispiel 1 Haargel mit Benzophenon-4 Eigenschaften

Klares Haargel.

Mit UV-Schutz.

Herstellung

Phase A quellen lassen; Phase B klar lösen.

Phase B in Phase A einrühren.

Mit Phase C neutralisieren.

Viskosität: ca. 5000 mPa.s
pH-Wert: ca. 7

Vergleichsbeispiel 2 Enthaarungscreme Eigenschaften

Weiße, weiche Creme.

Herstellung

Phase A und B getrennt auf ca. 80°C erwärmen.

Phase B in Phase A unter Homogenisieren einrühren, kurz nachhomogenisie ren; Abkühlen auf ca. 40°C; Phase C zugeben; nochmals homogenisieren.

Vergleichsbeispiel 3 Shampoo Eigenschaften

Weicher, cremiger Schaum, gute konditionierende Wirkung, leichte Kämm barkeit.

%
Bezeichnung nach CTFA*
50,00	Sodium Laureth Sulfate
5,00	Cocoaminopropyl-Betain und Glyceryllaurat
1,00	Cocoamid-DEA
5,00	Polyquarternium-16
1,00	Hydroxyethyl-Cetyldimonium-Phosphat
0,05	Benzophenon-2
q.s.	Parfümöl⁺
q.s.	Konservierungsmittel
0,10	EDTA-Na₂
37,85	Wasser dest.
q.s.	Sicomet Grün Z 61 20⁺

Herstellung

Alles zusammenwiegen und klar lösen.

Viskosität: ca. 2500 mPa.s
pH-Wert: ca. 7

Vergleichsbeispiel 4 Körperlotion, Typ O/W Eigenschaften

Sehr leichte verteilbare Emulsion, mit nativen Ölen.

Paraffinfrei.

Herstellung

Phase A und B getrennt auf ca. 80°C erwärmen;
Phase B in Phase A unter Homogenisieren einrühren, kurz nachhomogenisie ren; abkühlen auf ca. 40°C, Phase C hinzugeben, nochmals homogenisieren;
Viskosität: ca. 6000 mPa.s
pH-Wert: ca. 7

Vergleichsbeispiel 5 Hydrogel Eigenschafen

Leicht opales, feuchtigkeitsspendendes Gel.

Herstellung

Phase A quellen lassen. Phase B klar lösen.

Phase B in Phase A einrühren.

Mit Phase C neutralisieren.

Viskosität: ca. 5000 mPa.s
pH-Wert: ca. 7

Vergleichsbeispiel 6 Feinseife Eigenschaften

Schäumende Seife mit rückfettender Wirkung.

%	Bezeichnung nach CTFA*
92,90	Seifenspäne⁺
2,00	Polyquaternium-16
0,40	EDTA
1,60	Wasser dest.
2,00	Parfümöl⁺
1,00	PEG-6
0,10	(-)-Alpha-Bisabolol nat.⁺

Herstellung

Komponenten mischen, homogenisieren und pressen bei 40°C.

Anfärben: 100,0 g Sicomet Weiß P 77 891
5,0 g Sicomet Grün P 74 260
6,3 g Sicomet Gelb P 11 680

Vergleichsbeispiel 7 Sonnenschutzcreme Eigenschaften

Gelbliche, leicht verteilbare Emulsion. Wasserfest.

Herstellung

Phase A und B getrennt auf ca. 85°C erwärmen.

Phase B in Phase A unter Homogenisieren einrühren, kurz nachhomogenisie ren. Abkühlen auf ca. 40°C, Phase C hinzugeben, nochmals homogenisieren. Viskosität: ca. 7000 mPa.s

Herstellungsbeispiele für die erfindungsgemäßen Wirkstoffzusammensetzungen Beispiel 1: L,L-EDDS

151 g L-Asparaginsäure wurden bei 30°C in einer Lösung von 37,2 g NaOH in 252 g Wasser aufgelöst und anschließend mit 51,6 g Calciumhy droxid versetzt. Die Mischung wurde dann mit 106 g Dibromethan versetzt und unter Stickstoffatmosphäre im geschlossenen Reaktor auf 95°C erhitzt. Durch Zugabe von insgesamt 89,7 g 47 gew.-%iger NaOH wurde der pH- Wert der Lösung auf 11,2 gehalten. Nach 7 h bei 95°C wurde noch für 1 h auf 105°C erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde mit 431 g Wasser verdünnt und mit 36 gew.-%iger Salzsäure auf einen pH-Wert von 3 angesäuert. Dabei fielen 118 g L,L-EDDS kristallin an, entsprechend 71% Ausbeute, bezogen auf Asparaginsäure.

Beispiel 2: L,L-EDDG

166 g L-Glutaminsäure wurden bei 30°C in einer Lösung von 37,2 g NaOH in 252 g Wasser aufgelöst und anschließend mit 51,6 g Calciumhydroxid versetzt. Die Mischung wurde dann mit 106 g Dibromethan versetzt und unter Stickstoffatmosphäre im geschlossenen Reaktor auf 95°C erhitzt. Durch Zugabe von insgesamt 89,7 g 47 gew.-%iger NaOH wurde der pH-Wert der Lösung auf 11,2 gehalten. Nach 7 h bei 95°C wurde noch für 1 h auf 105°C erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde mit 431 g Wasser verdünnt und mit 36 gew.-%iger Salzsäure auf einen pH-Wert von 3 angesäuert. Dabei fielen 31 g L,L-EDDG kristallin an, entsprechend 17% Ausbeute, bezogen auf Glutaminsäure.

Beispiel 3: L,L-HPDDS

151 g L-Asparaginsäure wurden bei 80°C in einer Lösung von 80 g NaOH in 300 g Wasser aufgelöst. Die Mischung wurde dann mit 64,5 g 1,3- Dichior-2-propanol versetzt. Nach 20 h bei 80°C wurde noch für 1 h auf 100°C erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde mit gesättig ter methanolischer Salzsäure auf einen pH-Wert von 3 angesäuert. Dabei fielen 38,4 g L,L-HPDDS kristallin an, entsprechend 21% Ausbeute, bezo gen auf Asparaginsäure.

Anwendungsbeispiele

In die aufgeführten Zubereitungen gemäß Vergleichsbeispiel 1 bis 7 wurden anstelle von EDTA die unter Herstellungsbeispiel 1-3 genannten Chelatbildner eingearbeitet. Die fertigen kosmetischen Zubereitungen wurden über einen Zeitraum von 3 Monaten gelagert und der Wirksubstanzgehalt der Komplex bildner bestimmt. Es wurde kein Wirksubstanzabbau der Chelatbildner, außerdem keine Verfärbung und kein Ranzigwerden der kosmetischen Zube reitungen beobachtet.

Claims

1. Wirkstoffzusammensetzung, insbesondere Kosmetikum, Lichtschutzmittel oder Vitaminzusammensetzung, enthaltend ein oder mehrere Verbindun gen der nachfolgenden Formel I
in der
R¹ und R² für H, ein C₁- bis C₈-Alkyl oder ein C₂-C₈-Alkenyl, Phenyl oder Benzyl, Hydoxyalkyl oder Hydroxyhalogen alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen stehen,
M Wasserstoff, Alkalimetall, Erdalkalimetall, Ammonium oder substituiertes Ammonium in den entsprechenden stöchiometrischen Mengen bedeutet,
l, m und n jeweils für Zahlen von 0 bis 6 stehen und
A₁ einen Alkylenrest mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen, wel cher wahlweise unsubstituiert oder an einem, zwei oder allen C-Atomen einfach oder doppelt mit einem Hydroxy-, einem C ₁-C₆-Alkyl-, C₂-C₆-Alkenyl-, C₃-C₆-Cycloalkyl- oder C₃-C₈-Cycloalkenyl-, Aryl-, Alkylaryl-, Hetaryl-, und/oder Alkylhetarylrest substituiert ist.

2. Wirkstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, enthaltend die Verbindung der Formel I in einer Konzentration von 0,01 bis 1 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 0,5 Gew.-%.

3. Wirkstoffzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, enthaltend als Verbindung der Formel I Ethylendiaminosuccinat (EDDS), Ethylendiami noglutamat (EDDG) oder (2-Hydroxypropylen)-1,3-diamnisuccinat (HPDDS).

4. Verwendung von Bis(dicarbonsäure)diaminoalkylen-Derivaten der Formel I
in der
R¹ und R² für H, ein C₁- bis C₈-Alkyl oder ein C₂-C₈-Alkenyl, Phenyl oder Benzyl, Hydoxyalkyl oder Hydroxyhalogen alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen stehen,
M Wasserstoff, Alkalimetall, Erdalkalimetall, Ammonium oder substituiertes Ammonium in den entsprechenden stöchiometrischen Mengen bedeutet,
l, m und n jeweils für Zahlen von 0 bis 6 stehen und
A₁ einen Alkylenrest mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen, wel cher wahlweise unsubstituiert oder an einem, zwei oder allen C-Atomen einfach oder doppelt mit einem Hydroxy-, einem C ₁-C₆-Alkyl-, C₂-C₆-Alkenyl-, C₃-C₆-Cycloalkyl- oder C₃-C₈-Cycloalkenyl-, Aryl-, Alkylaryl-, Hetaryl-, und/oder Alkylhetarylrest substituiert ist,
als Komplexbildner für Erdalkali- und Schwermetallionen in Wirkstoff zusammensetzungen, insbesondere Kosmetika, Lichtschutzmitteln, Vita minzusammensetzungen, zur Stabilisierung oxidationsempfindlicher Wirk stoffe.

5. Verwendung nach Anspruch 4, wobei die Verbindungen der Formel I in einer Konzentration von 0,01 bis 1 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 0,5 Gew.-% eingesetzt werden.

6. Verwendung nach Anspruch 4 oder 5, wobei als Verbindung der For mel I Ethylendiaminosuccinat (EDDS), (2-Hydroxypropylen)-1,3-diamino succinat (HPDDS) und/oder Ethylendiaminglutamat (EDDG) eingesetzt werden.