DE69213216T2

DE69213216T2 - Quarternäre panthenolderivate und ihre verwendung

Info

Publication number: DE69213216T2
Application number: DE69213216T
Authority: DE
Inventors: Ronald J Smith
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-02-06
Filing date: 1992-02-05
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2012-02-06
Also published as: EP0570532A1; EP0570532A4; WO1992013829A1; JPH06505739A; DE69213216D1; JP3061417B2; EP0570532B1; AU1533692A; ATE141910T1; US5136093A

Description

Quarternäre Panthenolderivate und ihre Verbindung

Die Erfindung betrifft funktionelle Ingredienzien für kosmetische Produkte, insbesondere quaternisierte Panthenol- Verbindungen mit einer erhöhten Substantivität in kosmetischen Produkten.

Stand der Technik

Haar- und Haut-Konditionierer sind funktionelle Materialien, die verwendet werden, um das Erscheinungsbild und die Geschmeidigkeit des menschlichen Haares und das Erscheinungsbild der Haut zu verbessern. In solchen Produkten sind kationische Komponenten enthalten, wie z.B. oberflächenaktive Stoffe und Polymere. Diese Komponenten bewirken die Substantivität der Zusammensetzungen zum Haar und zur Haut durch Haftung daran mittels chemischer Bindungen. Beispielsweise ist das Haar nach Behandlung mit Haarspülern und Konditionier-Shampoos, die solche kationischen Komponenten enthalten, leichter im nassen Zustand zu kämmen ohne sich zu verheddern, und beim Trockenkämmen tritt weniger "Wegflug" auftritt. Darüberhinaus ist es weicher, geschmeidiger, besitzt mehr Glanz und erscheint mit mehr Körper/Festigkeit. Bei Haut-Konditionierern, die oft kationische Harze enthalten, werden diese bei Spülen mit Wasser nicht nennenswert von der Haut entfernt.
Auf dem Markt existiert eine große Anzahl von kationischen Komponenten mit Anwendungen in Pflegeprodukten. Panthenol ist eine dieser gut bekannten Verbindungen, die für die Aufnahme in kosmetische Produkte geeignet sind. Panthenol ist eine stabile, biologisch aktive Form der Pantonthensäure. Panthenol ist in einer Anzahl von wohlbekannten kommerziellen Kosmetika und pharmazeutischen Produkten mit kosmetischen und therapeutischen Effekten aufgenommen worden, z.B. in Crèmes, Haarpflegeflüssigkeiten, Lippenstiften, Aftershave-Lotionen und Haarsprays in Aerosolform; siehe: Rubin, Magid & Scheiner, "Panthenol in Cosmetics", Proc. Sci. Sec. TGA, 32:6 (1959).
Es ist ebenso bekannt, daß kationische quartäre Ammoniumverbindungen effektive Ingredienzien in Haarkonditionierungspräparaten sind. Es wird angenommen, daß sie deshalb wirksam sind, weil sie eine positive elektrostatische Ladung aufweisen, die von den negativen Ladungen des Haarproteins angezogen und neutralisiert wird. Die gegenseitige Anziehung entgegengesetzter elektrostatischer Ladungen verursacht deshalb das Verweilen der quartären Ammoniumverbindung auf dem Haar. Diese Tendenz, auf dem Haar zu verweilen, wird als Substantivität bezeichnet. Substantivitäre quartäre Ammoniumverbindungen neutralisieren nicht nur die elektrostatischen Ladungen des Haares, sondern können ebenso mittels langkettiger (Fett-)Substituenten in solchen Verbindungen Gleitfähigkeit bereitstellen.
Weiterer relevanter Stand der Technik umfaßt die folgenden US-Patente:
3,230,228 Erlemann et al
3,577,528 Mc Donough et al
3,766,267 Zak et al
4,444,750 Green et al
4,631,187 Padden et al
4,764,306 Login
4,891,214 Stevens et al
4,923,642 Rutzen et al
4,940,785 Stober et al
4,950,468 Nakamura et al
Das US-Patent 3,230,228 von Erlemann et al offenbart Panthenolether und Thioether einer speziellen Formel. Man beachte, daß in Spalte 1, Zeilen 51 - 59 die Verbindungen in einen sauren Zusatz oder quartäres Salz, falls gewünscht, überführt werden können.
Das US-Patent 3,577,528 von McDonough et al offenbart Haarkonditionierungsverbindungen, die quartäre Ammoniumverbindungen mit insgesamt 15 oder mehr Kohlenstoffatomen (Spalte 2, Zeilen 29 - 38) enthalten. Eine bevorzugte quartäre Ammoniumverbindung ist Stearyl-Dimethyl-Benzyl-Ammoniumchlorid.
Das US-Patent 3,766,267 von Zak et al offenbart Verbindungen, die aus quartären Halogeniden von Trialkyl- oder Hydroxyalkyl-Aminoalkyl-Gluconamiden bestehen, die eine hohe Substantivität an keratinoiden Substanzen aufweisen. Zu beachten ist die Formel an der Spitze von Spalte 2, bei der R Methyl, R' C&sub1; - C&sub1;&sub2;-Alkyl ist, wobei n eine ganze Zahl von 2 bis 4 darstellt.
Das US-patent 4,444,750 von Green at al offenbart Haarkonditionierer, die lineare polymere quartäre Ammoniumsubstanzen sind.
Das US-Patent 4,631,187 von Padden et al offenbart Haarpflegeprodukte, die eine quartäre Verbindung mit einer Eruca-Gruppe enthalten, d. h. ein gemischtes Alkenyl mit wenigstens ungefähr 65% aus Eruca-Verbindungen abgeleiteten C&sub2;&sub2;-Olefinen, cis-13-Docosensäure.
Das US-Patent 4,764,306 von Logan beschreibt ein Verfahren zur Herstellung bestimmter bis-quartärer Ammoniumverbindungen und deren Mischungen. Man beachte die Formel in der Mitte der Spalten 3 und 4.
Das US-Patent 4,891,214 von Stevens et al offenbart eine Haarkonditionierungs-Zusammensetzung, die aus Dimethylaminopropyl-Amiden (Spalte 1, Zeilen 56 - 64) abgeleitete quartäre Ammoniumverbindungen enthält. Man beachte Spalte 1, Zeilen 26 - 38, die aussagt, daß quartäre Ammoniumverbindungen zur Erhöhung der Substantivität verwendet werden.
Das US-Patent 4,923,642 von Rutzen et al offenbart quartäre Ammoniumverbindungen, die durch Reaktion von Epoxyfettsäureethern mit einem Alkohol (Spalte 6, Zeilen 24 - 46) hergestellt werden.
Das US-Patent 4,940,785 von Stober et al offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Zelluloseethern, die quartären Stickstoff durch Reaktion von Zellulose mit QUAB (2,3- Epoxypropyltrimethyl-Ammoniumchlorid) (Spalte 4, Zeilen 51 - 63) enthalten, d. h., siehe Formeln in der Zusammenfassung und am oberen Ende der Spalte 2. Diese modifizierten Zelluloseprodukte werden in Kosmetika (Haarbehandlung), in Textilien (Weichmacher, antistatische Agentien), in der Papierindustrie, bei der Flotation und Ausflockung und in Bohrflüssigkeiten verwendet.
Das US-Patent 4,950,468 von Nakamura et al offenbart eine Haarbehandlungs-Zusammensetzung, die Stearyltrimethyl-Ammoniumchlorid (Spalte 2, Zeilen 53 - 56) enthält.
Die folgenden US-Patente lehren die Verwendung von Panthenol in Haarpflegeprodukten:
4,220,167 von Newell;
4,610,874 von Matravers;
4,897,262 von Nandagiri et al; und
4,725,433 von Matravers.
Newell offenbart in Spalte 4, Zeilen 13 - 16 einen "Pantothenylalkohol" in einer Haar-Zusammensetzung.
Matravers offenbart in dem Patent '874 die Verwendung von Panthenol in einem Haarkonditionierungs-Produkt.
Nandagiri et al beschreibt in Spalte 4, Zeile 30 die Verwendung von Panthenol in einer in Form eines Nicht-Aerosols vorliegenden Haarspray-Zusammensetzung.
Matravers offenbart in dem Patent '433 die Verwendung von Panthenol in einem Haarpflege-Produkt. Weiterhin offenbart dieses Patent in Spalte 2, Zeilen 45 - 49 polymeres quartäres Ammoniumsalz von Hydroxyethyl-Zellulose, das mit Trimethyl/Ammonium substituiertem Epoxyd (CTFA-Name: Polyquaternium 10) in einem Haarkonditionierer reagiert.
Alexander beschreibt in "Cationic Polymers for Skin & Hair Conditioning" in Manufacturing Chemist, July 1987, Polymere für Haut und Haar konditionierende Produkte ebenso wie verschiedene Techniken, die verwendet werden, um die Substantivität dieser Polymere an Haar und Haut zu demonstrieren, einschließlich den "Rubin-Farbstoff- Test".
Alexander beschreibt ebenso die Reaktion von 2,3-Epoxypropyl(trimethyl)-Ammoniumchlorid mit einer der freien Hydroxygruppen von Guar Gum, um Guarhydroxypropyltrimonium-chlorid mit einer Ladungsdichte größer als die anderer Guar-Derivate herzustellen. Dem im Handel als Jaguar C-13-S bekannten Produkt von Meyhall Chemical (Celanese) wird nachgesagt, konditionierende Eigenschaften sowohl aufs Haar als auch auf die Haut zu übertragen, und als Verdickungsmittel für Shampoos, Flüssigseifen, Crème-Spülungen, Hand-Crèmes und Lotions verwendet werden zu können. Keine der zitierten Referenzen lehrt oder schlägt die quaternisierten Panthenol-Verbindungen dieser Erfindung und deren Verwendung in kosmetischen Produkt-Formulierungen vor.

Ziele und Zusammenfassung der Erfindung

Ein Ziel dieser Erfindung ist die Bereitstellung eines funktionellen Ingrediens zur Verwendung in kosmetischen Produkten, beispielsweise in Haarstyling-Produkten, Haarpflege-Produkten, Pflegeprodukten, Sonnenschutzmitteln und Hautpflege-Produkten.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine quaternisierte Panthenolverbindung bereitzustellen, die eine erhöhte Substantivität für solche kosmetischen Produkte bereitstellt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein quaternisiertes Panthenol-Produkt bereitzustellen, das eine unerwartete Verträglichkeit mit Systemen aufweist, die anionische oberflächenaktive Stoffe, wie z.B. in Shampoos, Seifen und Emulsionen, enthalten.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren zur Erhöhung der Substantivität von Panthenol bereitzustellen.
All die vorgenannten Ziele der Erfindung werden durch eine Verbindung der Formel:
erreicht, wobei R, R, R&sub2; jeweils unabhängig voneinander ein geradkettiges oder verzweigtkettiges Alkyl mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, R&sub3; ein geradkettiges oder verzweigtkettiges Alkylen mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen und X ein Halogen ist.
Vorzugsweise sind R&sub1; und R&sub2; Alkyle mit einem Kohlenstoffatom, R&sub3; Methylen, R ein Methyl (CH&sub3;) oder ein Stearyl (C&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7;) und X Chlor.
Die bevorzugten Verbindungen dieser Erfindung sind das Reaktionsprodukt von d,l-Panthenol und 2,3-Epoxypropylstearyl-dimethyl-Ammoniumchlorid und das Reaktionsprodukt von d,l-Panthenol und 2,3-Epoxypropyl-trimethyl-Ammoniumchlorid.
Diese Verbindungen weisen eine erhöhte Substantivität im Vergleich zu Panthenol auf und werden bevorzugt in kosmetischen Produkten verwendet, wie z. B. in Haarstyling-Produkten, Haarpflege-Produkten, Pflegeprodukten, Sonnenschutzmitteln und Hautpflege-Produkten.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Panthenol (Hoffman La Roche, Inc.; Tri-K Industries, Inc., R.I.T.A. Corp.) ist in zwei Formen erhältlich, nämlich als rechtsdrehendes Isomer (d-Panthenol) oder in der racemischen Form (d,l-Panthenol). d-Panthenol ist eine farblose, viskose Flüssigkeit, während d,l-Panthenol ein weißes, kristallines Pulver darstellt. d- und d,l-Panthenol sind beide in Wasser und Alkohol sehr löslich, jedoch in Fetten und Ölen unlöslich. wäßrige Lösungen von d- und d,l-Panthenol sind im pH-Bereich von 4 bis 7 am stabilsten, wobei der optimale pH annähernd 6 beträgt. Hydrolyse tritt mit zunehmender Rate auf, wenn der pH vom optimalen pH abweicht.
Typische Daten bezüglich der Eigenschaften von d- und d,l- Panthenol sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Eigenschaften von d- und d.l-Panthenol
Panthenol kann ohne Einstellmaßnahmen, abgesehen von der Aufrechterhaltung der pH-Bedingungen für die optimale Stabilität der Verbindung, in kosmetischen Produkte aufgenommen werden. Es kann direkt in die wäßrige Phase von Standardkosmetik-Präparaten oder bei Abwesenheit einer wäßrigen Phase in der Öl-Phase innig dispergiert werden. Panthenol enthaltende kosmetische Formulierungen können in der üblichen Art und Weise mit Standard-Equipment hergestellt werden. Ebenso können die Verbindungen gemäß der Erfindung in kosmetischen Formulierungen aufgenommen werden.
Panthenol weist die folgende Formel auf:
C&sub9;H&sub1;&sub9;NO&sub4;, Molekulargewicht: 205, 25.
Obwohl bevorzugt die d- oder die d,l-Panthenolverbindungen oder deren Mischungen als Reaktans verwendet werden, sind mit dem Gebrauch des Begriffes "Panthenol" hier nicht nur diese Verbindungen, sondern ebenso Panthenolderivate gemeint, beispielsweise die Ether und Thioether von Panthenol; siehe z. B. das US-Patent 3,230,228 von Erlemann, wobei dessen gesamte Offenbarung hier durch Referenz angegeben enthalten ist.
Die quaternisierten Panthenolverbindungen gemäß der Erfindung können sowohl vom d-Panthenol als auch vom d,l-Panthenol abgeleitet werden, obwohl es bevorzugt ist, das d,l- Panthenol zu verwenden.
Die quaternisierten Panthenolverbindungen gemäß der Erfindung werden durch Reaktion eines quartären Epoxyds mit Panthenol in einem alkalischen Medium in Anwesenheit von Wasser erhalten.
Die Reaktionsmischung wird alkalisiert durch die Zugabe von 1 bis 4 Gewichtsprozent eines Alkalimetall- oder Erdalkalimetall-Hydroxids oder -Oxids oder eines Alkali-Silikats und/oder Alkali-Aluminats oder einer Mischung von Alkalihydroxiden oder -oxiden oder Erdalkalihydroxiden oder -oxiden und Alkalicarbonaten oder der Mischung von einem oder mehreren dieser Hydroxide, Oxide oder Carbonate mit einem Alkalisilikat und/oder Alkalialuminat.
Es werden in jedem Fall bevorzugt 1 bis 3 Gewichtsprozent eines Alkalihydroxids oder 3 bis 4 Gewichtsprozent des Erdalkalihydroxids oder -oxids in Relation zur Panthenolmenge verwendet.
Die zur Reaktion mit Panthenol verwendeten quartären Epoxide oder Epoxidmischungen weisen die folgende allgemeine Formel auf:
wobei R, R&sub1;, R&sub2; mit gleichen oder verschiedenen Alkylgruppen, verzweigt- oder geradkettig, mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen entsprechen, R&sub3; ein gerad- oder verzweigtkettiges Alkylen mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen ist, und X ein Halogen, vorzugsweise Chlor, ist. Vorzugsweise sind R&sub1;,R&sub2; Methyl, R&sub3; Methylen und R Methyl (CH&sub3;) oder Stearyl (C&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7;).
Anstatt der quartären Epoxide können auch die entsprechenden Chlorhydrine für die Zwecke der Erfindung verwendet werden, bei denen die Reaktion zur Bildung der den obigen Formeln entsprechenden Epoxide, die nach und nach mit dem Panthenol oder dessen Derivaten reagieren, im Reaktionsmedium als letztes stattfindet. In diesem Fall muß jedoch die stöchiometrische Menge an Alkali zur Umwandlung der Chlorhydrine in die Epoxide zusätzlich zu einer katalytischen Menge dazugegeben werden.
Eine Neutralisation des Endprodukts kann, abhängig von der Anwendung, notwendig sein. Eine anorganische Säure, z.B. Adipinsäure, Milchsäure, kann während des Mischungsverfahrens oder nach Reaktion dazugegeben werden, um solch ein neutrales Produkt zu erhalten.
Der Bereich der Reaktionstemperatur des Verfahrens erstreckt sich von 5º C bis 75º C, insbesondere von 40º C bis 60º C.
Die Abfolge der Reagens-Zugabe zum Panthenol in ein Reaktionsgefäß ist unkritisch.
Bevorzugte käuflich erhältliche Chlorhydrine zur Herstellung von Expoxiden zur Reaktion mit Panthenol sind:
QUAB 188 (Degussa Corp.)
QUAT 188 (Dow Chemical Corp.)
3-Chlor-2-hydroxypropyl-trimethyl-Ammoniumchlorid Strukturformel:
Molekularformel: C&sub6;H&sub1;&sub5;Cl&sub2;NO
Molekulargewicht: 188
QUAB 342 (Degussa Corp.)
3-Chlor-2-hydroxypropyl-dimethyldodecyl-Ammoniumchlorid Strukturformel:
Molekularformel: C&sub1;&sub7;H&sub3;&sub7;Cl&sub2;NO
Molekulargewicht: 342
QUAB 426 (Degussa Corp.)
3-Chlor-2-hydroxypropyl-N.N.N-dimethyloctadecyl-Ammoniumchlorid Strukturformel:
Molekularformel: C&sub2;&sub3;H&sub4;&sub9;Cl&sub2;NO
Molekulargewicht: 426
Ein bevorzugtes, im Handel erhältliches quartäres Epoxid ist:
QUAB 151 (Degussa Corp.)
Glycidyltrimethyl-Ammoniumchlorid-2,3-Edoxydrodyltrimethyl- Ammoniumchlorid Strukturformel:
Molekularformel: C&sub6;H&sub1;&sub4;ClNO
Molekulargewicht: 151
Einige im Handel erhältliche und bevorzugte Verbindungen gemäß der Erfindung der Formel:
sind:
Die Zusammensetzungs- oder Formulierungs-Typen, in denen die Verbindungen der Erfindung verwendet werden können, sind:

Haarstyling-Produkte, einschließlich:

Aerosol- und Nicht-Aerosol-Schaum,
Haarspray in Aerosol- und Nicht-Aerosol-Form
Haarformungs (styling) -Lotion
Haarstyling-Gel
Lockenauffrischungslotion
Lockenaktivator

Haarpflege-Produkte, einschließlich:

Shampoos
Konditionierer
Haarfärbemittel, z.B. zeitweilige, semi-zeitweilige
und
permanente
Dauerwellen
Haarentspanner
Haarbleichmittel

Pflegeprodukte, einschließlich:

(a) Bade-Produkte, z.B. Sprudelbad, Duschgel, flüssige Handseife, Gesichtsreiniger, Badeseife
(b) Rasier-Produkte, z.B. Rasiercreme, After Shave-Lotion (auf alkoholisch-wässriger und Emulsions-Basis)
Sonnenschutzmittel, z.B. Cremes, Lotions; und
Hautpflege, z.B. Cremes, Lotions, tonisierende Mittel.
Die quaternisierten Panthenolverbindungen gemäß der Erfindung weisen im wesentlichen alle funktionellen Eigenschaften von Panthenol auf, wobei darüberhinaus diese dem kosmetischen Produkt im Vergleich zu Panthenol eine erhöhte Substantivität verleihen, sowie eine erhöhte Oberflächenaktivität, antistatische Eigenschaften und Schmierfähigkeit.
Ähnlich dem Panthenol können die erfindungsgemäßen Verbindungen das Leistungsverhalten von Haarpflegeprodukten erhöhen, beispielsweise das Feuchtigkeitsrückhaltevermögen von Haar erhöhen, Schaden am Haar beim Fönen verhindern, die Bildung von spleißigen Haarspitzen verringern, Konditionieren ohne Struktur und dem Haar Glanz und Schimmer verleihen. Ebenso können die Verbindungen der Erfindung schnell in die Haut und ins Haar aufgenommen werden, wobei diese ideal zur Verwendung in After-Shaves, Duftwässern, Cremes, Lotionen und Sonnenbräunungsmitteln sein können.
Zusätzlich zu deren feuchtigkeitsspendenden Eigenschaften sind die erfindungsgemäßen Verbindungen im wesentlichen farblos, geruchlos, tadellos und vollkommen sicher. Sie sind frei in Wasser und Alkohol löslich und in einem kritischen gemeinsamen pH-Bereich stabil, was sie mit anderen Ingredienten verträglich macht. Unerwarteterweise zeigen die erfindungsgemäßen Verbindungen eine chemische Verträglichkeit mit einer Vielzahl von anionischen Verbindungen, die häufig in kosmetischen Formulierungen verwendet werden, im Gegensatz zu den meisten kationischen Konditionierungs- Agentien, die typischerweise mit solchen anionischen Stoffen nicht verträglich sind (siehe beispielsweise: Beispiele V und X).
Es wird erwartet, daß die erfindungsgemäßen Verbindungen bei Verwendung in Haar- und Hautpflege-Produkten es dem Provitamin B&sub5; (Panthenol) erlauben werden, sich in Pantothensäure (Vitamin B&sub5;) im Haar und in der Haut umzuwandeln.
Es wird ebenso erwartet, daß das Produkt tief in den Haar- Schaft eindringen wird, eine langanhaltende Feuchtigkeitskontrolle aufweist, unabhängig von den Umgebungsbedingungen ist, das durch Fönen verursachte Austrocknen von Haar und Kopfhaut verhindert, merklich die Bildung von gespaltenen Haarpitzen wegen Kämmens und Bürstens verringert, das Verheddern von Haaren durch Geschmeidigmachen der Epidermis verringert, ein sauberes Konditionieren ohne Verkleben bereitstellt, durch chemische und mechanische Behandlung verursachte Schäden, z.B. durch Dauerwellen, Überbehandlung, Kämmen, Bürsten und Kolorieren verursachte Schäden repariert, den durch Übershampoonieren, Bürsten und Kämmen (Epidermis-Verletzung, Cortex-Schwächung) verursachten Alterungsprozeß verlangsamt, die Zugfestigkeit des Haares erhöht (besonders hilfreich bei gebleichtem Haar) und Schimmer und Glanz verleiht.
Bevorzugte Verwendungsmengen des quaternisierten Panthenols der Erfindung sind etwa 0.1 bis ungefähr 20 Gew.-Prozent im Hautpflege- oder Haar-Produkt.

Beispiele

In den folgenden Beispielen war der Qualitativ-Test zur Messung der Substantivität der Verbindungen auf dem Haar der Rubin-Farbstoff-Test unter Verwendung von Pyrazol Fast Bordeaux, wie in dem US-Patent 3,769,398 von Hewitt und Crawford et al, J. Soc. Cosmet. Chem. 31, 273 - 278 (1980) beschrieben, wobei dessen gesamte Offenbarungen hier aufgenommen und erwähnt sind.
Die Intensität der zurückbleibenden Pink-Farbe nach Spülen auf einem Haarmuster, das zuvor mit der Verbindung behandelt wurde, ist ein Indikator für das Ausmaß der Ablagerung der Verbindung auf dem Haar. Die Abwesenheit von Pink- Farbe zeigt einen Mangel an Substantivität an.

Beispiel I

Quaternisiertes Trimethyl-Panthenol

In einem 1-Liter-Reaktionskolben, der mit einem Rührer, einem Thermometer-Rückflußkühler, Heizmantel und einem Beschickungstrichter versehen war, wurden 250 Gramm deionisiertes Wasser vorgelegt. 205 Gramm (1 Mol) von d,l-Panthenol wurden ins Wasser gegeben und bis zum Auflösen gerührt. In einem separaten, gerührten 1-Liter-Kolben wurden 376 Gramm (1 Mol) von 50%-iger wäßriger QUAB 188 (3-Chlor-2-hydroxypropyltrimethylammonium-chlorid) mit ungefähr 80 Gramm (1 Mol) von 50%-iger wäßriger Natriumhydroxid-Lösung zur Reaktion gebracht, um eine Lösung von QUAB 151 (2,3-Epoxypropyl-trimethylammoniumchlorid) auf einen pH von ungefähr 9,5 zu bringen. Der Ansatz wurde auf 50º - 60º C erhitzt und die QUAB 151-Lösung wurde durch den Beschickungs-trichter zur Panthenol-Lösung dazugegeben. Der pH der Reaktionsmischung wurde überprüft und bei Bedarf mit einer kleinen zusätzlichen Menge von 50%-iger Natriumhydroxid-Lösung eingestellt. Der Ansatz wurde anschließend bei 50º - 60ºC vier Stunden lang geschüttelt, um eine vollständige Reaktion sicherzustellen. Danach wurde der pH des Ansatzes auf 6,5 - 8,0 mit einer kleinen Menge an Milchsäure eingestellt. Das erhaltene Produkt war eine klare gelbe Lösung, die ungefähr 50% quaternisiertes Trimethyl-Panthenol enthielt. Ein invitro- Effizienztest dieses Materials gegen eine Panthenol- Lösung vergleichbarer Konzentration wurde zur Bestimmung der Aufnahme an menschlichen Haarmustern durchgeführt, wobei dieses Material eine um ungefähr 7% größere Aufnahme als die von unquaternisiertem Panthenol zeigte.

Beispiel II

Quaternisiertes Stearyl-Dimethyl-Panthenol

In einem 2-Liter-Reaktionskolben, der mit einem Rührer, Thermometer, Rückflußkühler, Heizmantel und einem Beschikkungs-Trichter versehen war, wurden 205 Gramm deionisiertes Wasser vorgelegt. 205 Gramm (1 Mol) d,l-Panthenol wurden ins Wasser gegeben und bis zur Auflösung gerührt. In einem separaten gerührten 1-Liter-Kolben wurden 852 Gramm (1 Mol) 50%-iges wäßriges QUAB 426 (3-Chlor-2-hydroxypropyl-stearyl-dimethyl-ammoniumchlorid) mit ungefähr 80 Gramm (1 Mol) 50%-iger wäßriger Natriumhydroxid-Lösung zur Reaktion gebracht, um eine Lösung von QUAB 393 (2,3-Epoxypropyl-stearyl-dimethyl-ammoniumchlorid) auf einen pH von ungefähr 9,5 zu bringen. Der Ansatz wurde auf 50º - 60º C erhitzt und die QUAB 393-Lösung wurde durch den Beschickungstrichter zur Panthenol-Lösung dazugegeben. Der pH der Reaktionsmischung wurde überprüft und bei Bedarf mit einer kleinen zusätzlichen Menge von 50%-iger Natriumhydroxid-Lösung eingestellt. Danach wurde der Ansatz bei 50º - 60º C vier Stunden lang geschüttelt, um eine vollständige Reaktion sicherzustellen. Der pH des Ansatzes wurde anschließend mit einer kleinen Menge an Milchsäure auf 6,5 - 8,0 eingestellt. Das erhaltene Produkt war eine klare gelbe Lösung, die ungefähr 50% Feststoffe enthielt, von denen annähernd 43 % quaternisiertes Stearyl-dimethyl-Panthenol waren. Ein in-vitro-Effizienztest dieses Materials wurde gegen eine 50%-ige Panthenol-Lösung zur Bestimmung der Aufnahme an menschlichen Haarmustern durchgeführt, wobei dieses Material im Vergleich zu unquaternisiertem Panthenol eine um ungefähr 27 % größere Aufnahme zeigte. Bei Korrektur der Ergebnisse unter Berücksichtigung der Konzentration des aktiven Materials weist quaternisiertes Stearyl-dimethyl-Panthenol eine um ungefähr 31 % größere Aufnahme als unquaternisiertes Panthenol auf.

Beispiel III

Substantivität

Probe 1: Panthenol, 50%-ige wäßrige Lösung
Probe 2: quaternisiertes Stearyl-dimethyl-Panthenol, 50% feststoff-enthaltende wäßrige Lösung (Beispiel II)

Rubin-Farbstoff- Aufnahme als Maß der Substantivität

Vier Stränge von natürlichem weißem Demeo-Haar, die je ungefähr 0,5 Gramm wogen, wurden in 15 Gramm der entsprechenden Lösung (d. h. positive Kontrolle, negative Kontrolle und Test-Proben) für nicht weniger als 5 Minuten eingetaucht. Danach wurde jeder Strang fünfmal mit 100 ml Wasser bei 120º F (49º C) abgespült.
Die Stränge wurden anschließend 15 Minuten lang in eine Lösung von schnellem Rubin-Farbstoff eingetaucht, fünfmal mit 100 ml Wasser bei 105º F (40º C) abgespült und danach über Nacht an der Luft auf Filterpapier getrocknet. Jeder Strang wurde direkt in einem geteerten Becherglas gewogen. Der Farbstoff wurde vom Haar abgestreift und die Lösung anschließend mit deionisiertem Wasser auf Volumen gebracht. Danach wurde die Transmission jeder Probe bei 520 nm abgelesen und deren Absorbanz auf das Gewicht der Haarprobe eingestellt. Die Farbstoff-Konzentration wurde aus einer Standard-Kalibrierungskurve ermittelt.
Panthenol wies einen Aufnahmegrad von 52,35 mg Farbstoff/50 mg Haar auf, was eine Aufnahme von 36,91% bezüglich der positiven Kontrolle darstellt.
Quaternisiertes Stearyl-dimethyl-Panthenol zeigte einen Aufnahme-grad von 66,30 mg Farbstoff/50 mg Haar, was eine Aufnahme von 46,74% bezüglich der positiven Kontrolle darstellt.
Aus diesem Grund zeigte quaternisiertes Panthenol (50% feststoffenthaltende wäßrige Lösung) innerhalb der durch diese Studie auferlegten Nachweisgrenzen eine überlegene Aufnahme-fähigkeit von 31 % bei Vergleich mit Panthenol (50%-ige wäßrige Lösung) und unter Berücksichtigung der Konzentration des aktiven Materials.

Formulierungen

Beispiel IV

Haarformungs-Lotion

¹GAF Chemicals Corporation
²siehe Beispiel II
³Shaw Mudge and Company
Verfahren: Das Wasser wurde in einem Becherglas eingewogen. Jedes Phase-A-Ingrediens wurde der Listen-Reihenfolge nach anschließend zur wasserphase dazugegeben und nach Zugabe jedes Ingrediens gründlich gemischt. Der Duftstoff wurde im Alkohol gelöst und Phase B zur Phase A dazugegeben und solange gemischt bis alles klar und einphasig war.

Eigenschaften der vollständigen Formulierung:

Das Produkt war eine klare, gießfähige Flüssig-Stylinglotion. Das quaternisierte Panthenol war mit dem Haarfixier- Polymer verträglich. Die Formulierung stellte dem Haar einen exzellenten Naß- und Trocken- Kämm-Körper/Festigkeit zur Verfügung und schien auch die Haarkräuselung zu verbessern.

Beispiel V

Konditionier-Shampoo

¹Henkel Corporation, COSPHA/CD
²Tri-K Industries, Inc.
³Shaw Mudge and Company
&sup4;siehe Beispiel II
Verfahren: Phase A wurde auf 55º C erhitzt. Phase B wurde dazugegeben und solange gemischt bis alles einphasig war. Phase C-Ingredienten wurden der Listen-Reihenfolge nach dazugegeben und bis zur Einphasigkeit gemischt. Nach Abkühlen des Ansatzes auf 45º C wurden die Phase E und die Phase F dazugegeben und der Ansatz solange gemischt bis alles einphasig war. Der pH wurde mit Zitronensäure eingestellt. Phase H wurde dazugegeben und der Ansatz solange gemischt bis alles einphasig war.

Eigenschaften der vollständigen Formulierung:

Das fertige Konditionier-Shampoo war eine klare halbviskose Flüssigkeit. Das quaternisierte Panthenol (obwohl kationisch) war mit den anionischen oberflächenaktiven Stoffen verträglich, die das Shampoo aufbauen. Die bereitgestellte Formulierung verbesserte das Naß- und Trocken-Kämmen, den Körper/Festigkeit zum Haar und die Haarkräuselung.

Beispiel VI

Anhaltender Haar-Konditionierer

¹Tri-K Industries, Inc.
²Phoenix Chemical, Inc.
³siehe Beispiel II
Verfahren: Die Siltech E-2145CG-Emulsion wurde in der Phase A in einem Becherglas vordispergiert. Die Phase "B"-Ingredienten wurden mit einmal im verbleibenden Wasser gelöst und bis zur Klarheit gemischt. Phase-"C"-Ingredienten wurden bis zur Klarheit und Einphasigkeit gemischt. Phase "A" wurde unter Schütteln zur Phase "B" gegeben. Anschließend wurden die Phasen "C" und "D" dazugegeben und der Ansatz bis zur Einphasigkeit gemischt. Das erhaltene Produkt wies ein gebrochen-weißes, durchsichtiges Erscheinungsbild auf und war in der Lage, unter Verwendung eines Calmar Mark II High Viscosity Head Yellow orifice Spray-Dispensers versprüht zu werden.

Eigenschaften der vollständigen Formulierung:

Der fertige Konditionierer war eine durchsichtige, gebrochen-weiße Flüssigkeit, die mittels eines Nicht-Aerosol- Pumpendispensers durch Versprühen verwendet werden kann. Das Produkt wurde im Haar gelassen und nicht ausgespült. Das quaternisierte Panthenol war mit der kationischen Silikon-Emulsion (Siltech E-2145CG) und mit dem Haarfixierer- Polymer verträglich. Die Formulierung ergab gutes Konditionieren und gute Haarfestigkeit.

Beispiel VII

Haar-Spray in Nicht-Aerosolform

¹GAF Chemicals Corporation
²siehe Beispiel II
³FlavorScents, Inc
Verfahren: Phase A wurde in einem Becherglas abgewogen und anschließend bis zur Klarheit und Einphasigkeit gemischt. Phase B und anschließend Phase C wurde beim Mischen zur Phase A dazu-gegeben. Der Ansatz wurde bis zur Klarheit und Einphasigkeit gemischt.

Eigenschaften der vollständigen Formulierung:

Das fertige Haar-Spray war eine klare, gießfähige Flüssigkeit, die über ein Nicht-Aerosol-Pumpen-Dispenser versprüht werden kann. Das quaternisierte Panthenol war mit dem Haarfixierer-Polymer und mit dem Ethanol verträglich. Die Formulierung stellte Konditionieren bereit und plastifizierte das Haarfixierer-Polymer.

Beispiel VIII

Intensiv-Haarkonditionierer

¹Amerchol Corporation
²Tri-K Industries, Inc.
³Mason Chemical Company
&sup4;Stepan Company
&sup5;siehe Beispiel II
&sup6;Phoenix Chemical, Inc.
&sup7;Shaw Mudge and Company
Verfahren: Ucare Polymer JR wurde im Wasser dispergiert. Nachdem das Polymer dispergiert war, wurde das Methylparaben dazugegeben Phase A wurde anschließend auf 60º C erhitzt. Danach wurde Phase B zur Phase A während des Mischens dazugegeben Phase C wurde auf 70º C erhitzt und anschließend während des Mischens mit einem Seiten-Sweep- Schüttler zur Phase AB dazugegeben. Der Ansatz wurde auf 45º C gekühlt und gemischt und Phase D, gefolgt von Phase E, dazugegeben Der Ansatz wurde gemischt und auf 40º C gekühlt und in Gefäße gegossen.

Eigenschaften der fertigen Formulierung:

Der fertige Konditionierer war eine dicke, weiße Creme. Die Formulierung war dazu bestimmt, aufs Haar aufgetragen, 5 - 20 Minuten dort gelassen und anschließend ausgespült zu werden. Das quaternisierte Panthenol war mit den anderen kationischen Ingredienten in der Formulierung verträglich. Die Formulierung ergab gutes Konditionieren und Haarfestigen, insbesondere auf beschädigtem, chemisch bearbeitetem (gebleichtem und dauergewelltem) Haar.

Beispiel IX

Hand- und Körper-Lotion

¹Tri-K Industrie, Inc.
²siehe Beispiel II
³Shaw Mudge and Company
Verfahren: Phase A wurde auf 75º C erhitzt. Die Parabene wurden im Glycerin dispergiert. Das Amigel wurde anschließend im Glycerin dispergiert. Die Glycerin-Mischung wurde zum Wasser gegeben und kräftig mit einem Propeller gemischt. Danach wurde Phase D zur Wasser-Phase dazugegeben. Phase E wurde auf 75º C erhitzt und unter Mischen zur Wasser-Phase dazugegeben. Es wurde vom Mischen auf ein Seiten-Sweep-Schütteln umgeschaltet und der Ansatz auf 45º C gekühlt. Phase F wurde anschließend zum Ansatz dazugegeben. Der Ansatz wurde gemischt und auf Raumtemperatur gekühlt.

Eigenschaften der vollständigen Formulierung:

Die fertige Lotion war eine weiße, halbviskose Lotion. Das quaternisierte Panthenol war mit allen nicht-ionischen Ingredienten in der Formulierung verträglich. Die Formulierung stellte hautweichmachende, glättende und konditionierende Eigenschaften bereit.

Beispiel X

NEUTROGENA (TM) Seifenstrang

¹Neutrogena Corporation
²siehe Beispiel II
Phase A wurde auf 72º C erwärmt, Phase B unter langsamem scherenden Mischen zur Phase A dazugegeben. Der Ansatz wurde leicht gekühlt und in Formen gegossen. Der fertige Seifenstrang war ein klarer, bemsteinfarbener Feststoff. Das quaternisierte Panthenol war mit den anionischen Seifen und oberflächenaktiven Stoffen im Neutrogena (TM) - Seifenstrang verträglich. Die Verwendung von quaternisiertem Panthenol im Strang verbesserte den Schaum und ergab erkennbare Hautkonditionierungs-Vorteile, was sich durch das verbesserte Nachrasurgefühl der Haut bemerkbar machte.

Claims

1. Verbindung der Formel

in der R, R&sub1;, R&sub2; jeweils unabhängig voneinander ein geradkettiges oder verzweigtkettiges Alkyl mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, R&sub3; ein geradkettiges oder verzweigtkettiges Alkylen mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen und X Halogen ist.

2. Verbindung, die das Reaktionsprodukt von d,l-Panthenol und

ist, wobei R, R&sub1;, R&sub2; jeweils unabhängig voneinander ein geradkettiges oder verzweigtkettiges Alkyl mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, R&sub3; ein geradkettiges oder verzweigtkettiges Alkylen mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen und X Halogen ist.

3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, bei der R&sub1; und R&sub2; Methyl, R&sub3; Methylen und X Chlor ist.

4. Verbindung nach Anspruch 3, bei der R Stearyl (C&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7;) ist.

5. Verbindung nach Anspruch 3, in der R Lauryl (C&sub1;&sub2;H&sub2;&sub5;) ist.

6. Verbindung nach Anspruch 3, bei der R Methyl ist.

7. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die von d-Panthenol derivatisiert ist.

8. Die Verbindung quaternisiertes Trimethyl Panthenol.

9. Die Verbindung quaternisiertes Stearyl-Dimethyl Panthenol.

10. Haarstylingprodukt, z.B. ein Schaum in Form eines Aerosols oder Nicht-Aerosols, ein Haarspray in Form eines Aerosds oder Nicht-Aerosols, eine Haarformungs- oder Stylinglotion, ein Haarstylinggel, eine Lockenauffrischungslotion oder ein Lockenaktivator, jeweils enthaltend eine Verbindung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.

11. Haarpflegeprodukt, z.B. Shampoo, Festiger, Haarfärbemittel, Dauerwellenmittel, Haarentspannungsmittel oder Haarbleichmittel, jeweils enthaltend eine Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

12. Körperpflegeprodukt, z.B. Badezusatz, Rasiermittel, Sonnenschutzmittel oder Hautpflegemittel, jeweils enthaltend eine Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

13. Verfahren zum Erhöhen der Substantivität von Panthenol, bei dem Panthenol mit einer Verbindung der Formel

zur Reaktion gebracht wird, wobei R, R&sub1; und R&sub2; jeweils unabhängig voneinander ein geradkettiges oder verzweigtkettiges Alkyl mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, R&sub3; ein geradkettiges oder verzweigtkettiges Alkylen mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen und X Halogen ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem R&sub1; und R&sub2; Methyl, R&sub3; Methylen und X Chlor ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem R Stearyl (C&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7;) ist.

16. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem R Methyl ist.

17. Verfahren nach Anspruch 14, in der R Lauryl (C&sub1;&sub2;H&sub2;&sub5;) ist.

18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, Panthenol d-Panthenol ist.