Косметическая химия

Косметическая химия



Душистые вещества.


Натуральные эфирные масла.

Смолы, бальзамы.

Душистые вещества животного происхождения.

Полусинтетические душистые вещества.

Синтетические душистые вещества.


Во многих косметических средствах одним из компонентов является душистое вещество.


Душистые вещества - органические соединения с характерным запахом, применяемые как пахучие компоненты в производстве парфюмерных и косметических изделий, мыла, синтетических моющих средств, пищевых и других продуктов.


Душистые вещества можно классифицировать по четырём признакам:


  • по видам сырья,
  • по химическому строению,
  • по запаху,
  • по направлению использования,

Сырьё для получения душистых веществ


В настоящее время в качестве душистых веществ редко используют масла, непосредственно выделенные из каких-либо цветов, например розовое масло. Обычно душистые вещества для косметических препаратов (как и собственно духи), являются строго продуманными смесями, компонентами которых могут быть как натуральные душистые вещества, так и синтетические продукты.


Сырьё для душистых веществ можно, таким образом разделить на природное и синтетическое.


Природные душистые вещества можно, в свою очередь, разделить на следующие группы:


  • эфирные (или легко испаряющиеся) масла,
  • смолы и бальзамы,
  • вещества животного происхождения.

Натуральные эфирные масла


Эфирные масла получили своё название потому, что они, с одной стороны, являются густыми маслообразными веществами, а с другой стороны, испаряются уже при комнатной температуре в виде паров с приятным запахом.


В химическом отношении они вовсе не масла, а разнообразные химические соединения.


Из цветочных масел розовое масло, вероятно, наиболее известно. Жасминовое, гвоздичное, нарциссовое и лавандовое масла получают из соответствующих цветов.


Из листьев розмарина отгоняют с помощью водяного пара розмариновое масло, а из кожуры отдельных цитрусовых плодов выжимают бергамотовое масло.


Эфирные масла содержатся в цветах многих растений, часто даже в листьях и стеблях растений. Их получают из цветов или всего растения, например, путём экстрагирования или перегонки с водяным паром или, в некоторых случаях, путём выжимания.


Сырьё для производства эфирных масел можно разделить на следующие группы:


1. Зерновое (плоды, семена):


  • кориандр,
  • анис,
  • фенхель, тмин,
  • укроп;

2. Травянистое (листья, надземная часть травянистых растений, молодые ветви древесных растений):


  • мята,
  • базилик эвгенольный,
  • герань розовая,
  • пачули,
  • тагетис,
  • эвкалипт,
  • лавр благородный,
  • полыни,
  • непета,
  • фиалка душистая,
  • розмарин,
  • гринделия,
  • укроп,
  • лимон,
  • хвойные,
  • табак,
  • чубушник,
  • фенхель,
  • анис;

3. Цветочные (цветки, соцветия, цветочные бутоны):


  • роза,
  • шалфей мускатный,
  • лаванда,
  • лавандин,
  • жасмин крупноцветный,
  • табак,
  • лилия белая,
  • лилия регале,
  • сирень,
  • чубушник,
  • ирис,
  • гвоздика (бутоны);

4. Корневое (корни, корневища):

  • аир,
  • ветиверия,
  • ирис.

Особую пятую группу составляет сырьё для получения фиксаторов:


  • лишайник (дубовый мох),
  • ладаник.

Каждое эфирномасличное растение, как правило, служит источником какого-то одного вида промышленного сырья или эфирного масла. Это характерно для растений, в которых эфирное масло находится либо в одном органе, либо в нескольких, но очень близкое по составу.


Примерами могут быть листья и соцветия мяты, листья и ветви лавра благородного, а также анис и фенхель, все надземные органы которых содержат эфирное масло, близкое по составу эфирному маслу из зрелых плодов. Поэтому анис и фенхель можно рассматривать как источники двух видов сырья (зернового и травянистого) и одного эфирного масла.


Однако встречается немало растений, у которых эфирное масло из различных органов резко отличается по составу и, следовательно, по запаху. Они являются источниками нескольких видов сырья и эфирных масел.


Это - цитрусовые,

      - из молодых ветвей которых получают петигреновое эфирное масло (запах
        бергамотного направления, главный компонент линалилацетат);

      - из цветков - неролиевое эфирное масло (характерный запах цветков
        цитрусовых - метилантранилат);

      - из плодов лимона, апельсина, мандарина и др. - эфирное масло лимонное,
        апельсиновое и т.п. (запах, присущий данному виду).


К таким растениям относятся также фиалка душистая, кориандр, ирис, чубушник, табак, укроп и др.


Список можно продолжать до бесконечности, поскольку подсчитано, что в растительном мире имеется около 1700 различных душистых веществ. Эти эфирные растительные масла являются, конечно, не чистыми веществами, а всегда смесями, содержащими какое-либо основное вещество с приятным запахом.


При изготовлении некоторых косметических составов используют цветочный запах, однако эфирные растительные масла не употребляются обычно в чистом виде: из них устраняют (часто с помощью довольно сложных процедур) ненужные компоненты, как, например, вредные для кожи терпены или какой-либо слишком сильно пахнущий компонент.


Таким образом, из многих эфирных масел, получаемых из природных источников, изготовляют очищенные полуфабрикаты для их последующего включения в состав смесей.


В качестве примера можно привести цитронелловое масло, получаемое из травы цитронелла. Из этого масла отгоняют по отдельности несколько нужных фракций: гераниол, цитронеллол (запах ментола) и некоторые терпеновые производные (используемые в качестве фиксаторов).


Смолы и бальзамы


Смолы и бальзамы - вещества, выделяемые растениями в процессе нормального физиологического обмена, а также при ранениях.


Бальзамы - растворы смол в эфирных маслах. Смолы - твёрдой консистенции, бальзамы - жидкой или мазеобразной.


Бальзамы и смолы (перуанский бальзам, бензойная смола и пр.) выделяются растениями при ранении, являются естественными, выработанные самой природой защитными средствами, ускоряющими заживление ран.


Такую же функцию бальзамы и смолы с успехом выполняют и вприменении к животному организму и к человеку.


Смолы и бальзамы - энергичные фитонциды. Благодаря этим свойствам многие из них весьма желательны как составные части косметических препаратов, предназначенных для ухода за кожей и волосами.


Смолы и бальзамы содержатся во многих растениях. Это сложные смеси органических соединений, в основном дитерпенового строения, вязкой консистенции, нелетучих с водяным паром, растворимых в этиловом спирте и других растворителях.


В смолах особенно широко распространены циклические смоляные кислоты общей формулы С20Н30О2. Кроме того, в их состав входят смоляные спирты, сложные эфиры смоляных кислот и различных спиртов, углеводороды, дубильные вещества, фенолы и др.


Как правило, смолистые вещества присутствуют совместно с эфирными маслами. Соотношение между ними варьируется в очень широких пределах. Велика также разница в содержании смолистых веществ в различных видах эфирномасличного сырья. Так, в цветках розы их около 0,5% к абсолютно сухой массе, в молодых ветвях ладанника - 26%.


Перуанский бальзам - смола, которую набирают из насечки, сделанной на коре вечнозелёного бальзамового дерева из семейства мироксилон. Это вещество с мягким запахом, которое обладает фиксирующими свойствами, оно хорошо закрепляет и дополняет запах духов.


Стиракс - смола, которую получают при ранении деревьев семейства гамамелидовых. Это вещество с приятным запахом, которое используется в парфюмерии в чистом виде как фиксатор запаха. Из него также выделяют спирты, эфиры которых также применяются в парфюмерной промышленности.


Душистые вещества животного происхождения


Из душистых веществ животного происхождения следует упомянуть амбру - воскообразное вещество, которое образуется в пищеварительном тракте кашалота, а также выделяемый овцебыками мускус.


Оба этих вещества имеют применение, благодаря наличию у них приятного запаха и фиксирующих свойств. Однако получение этих веществ связано с забиванием редких животных, поэтому сегодня они почти не используются (используют их синтетические аналоги).


Полусинтетические душистые вещества.


Как было упомянуто ранее, гераниол, получаемый из цитронеллового масла и согласно своему названию являющийся спиртом, этерифицируется различными низкомолекулярными органическими кислотами. При этом получают сложные эфиры с необычайно тонким запахом.


Одним из примеров таких эфиров может служить эфир уксусной кислоты - геранилацетат.


В молекулу гераниола можно ввести метиловую группу, при этом получается тонко пахнущий метилгераниол.


Метилгераниол - пример того, как так называемым полусинтетическим путём можно изготовить душистые вещества из натуральных продуктов.


Синтетические душистые вещества


Из душистых веществ, изготовляемых чисто синтетическим способом, наиболее известно вещество с ароматом масла горького миндаля (которое получают их абрикосовых косточек). Это бензальдегид, синтетическое производство которого весьма несложно.


Бензальдегид


Многие альдегиды, жирные спирты, содержащие 9-10 атомов углерода, эфиры ароматических кислот представляют собой природные душистые вещества, которые довольно просто приготовить синтетическим путём.


С другой стороны, существуют пригодные к употреблению синтетические соединения с приятным запахом, которые не имеют соответствующих аналогов в природе.


Химическое строение душистых веществ


Самая обширная группа душистых веществ - сложные эфиры; многие душистые вещества относятся к альдегидам, кетонам, спиртам и некоторым другим группам органических соединений.


Эфиры низших жирных кислот и насыщенных жирных спиртов обладают фруктовым запахом (так называемые фруктовые эссенции, например изоамилацетат).


Эфиры алифатических кислот и терпеновых, или ароматических, спиртов обладают цветочным запахом (например, бензилацетат, линалилацетат, терпенилацетат).


Эфиры бензойной, салициловой и других ароматических кислот обладают, главным образом, сладким бальзамическим ароматом (их часто применяют и как фиксаторы запаха - адсорбенты душистых веществ).


К ценным душистым веществам относятся, например:


  • среди алифатических альдегидов - деканаль, метилнонилацетальдегид;
  • среди терпеновых - цитраль, гидроксицитронеллаль;
  • среди ароматических - ванилин, гелиотропин;
  • среди жирноароматических - фенилацетальдегид, коричный альдегид, цикламенальдегид.

Из кетонов наибольшее значение имеют:


  • алициклические, содержащие кетогруппу в цикле (ветинон, жасмон) или в боковой цепи (иононы, дамасконы), и
  • жирноароматические (например, n-метоксиацетофенон, мускус-кетон);

Из спиртов наибольшее значение имеют:


  • одноатомные терпеновые (гераниол, линалоол, терпионеол, цинтронеллол и др.,
  • ароматические (бензиловый спирт, коричный спирт).

Обширный экспериментальный материал о связи между запахом вещества и строением его молекулы (тип, число и положение функциональных групп, разветвлённость, пространственная структура, наличие кратных связей и др.) пока недостаточен для того, чтобы на основании этих данных можно было предсказать запах вещества. Тем не менее для отдельных групп соединений выявлены некоторые частные закономерности.


Так, накопление в одной молекуле нескольких одинаковых функциональных групп (а в случае соединений алифатического ряда - и разных) приводит обычно к ослаблению запаха или даже к полному его исчезновению (например, при переходе от одноатомных спиртов к многоатомным).


На примере макроциклических кетонов (ниже на рисунке (I)) показано, что их запах зависит от числа атомов углерода в цикле:


  • кетоны С10-С12 имеют камфорный запах,
  • С13 - кедровый,
  • С14-С18 - мускусный (последний сохраняется, если при одинаковой величине    цикла одна или две СН2-группы замещаются на атом О, N или S),
  • а при дальнейшем увеличении числа атомов углерода ("n" на рисунке) запах постепенно исчезает.

Макроциклические кетоны


Лишены запаха и алифатические соединения, содержащие более 17-18 атомов углерода.


Сходство структур соединений не всегда обусловливает сходство их запахов.


Так соединение (II) на рисунке ниже при R=H обладает запахом амбры,
соединение (III) - сильным фруктовым ароматом,
а аналог (II), в котором R = СН3, вообще лишён запаха.



Сильно различаются по запаху цис- и транс-изомеры анетола, а также цис и транс-изомеры 3-гексен-1-ола, в отличие от ванилина (IV), изованилин (V) почти не имеет запаха:


Ванилин и изованилин


С другой стороны, вещества, различающиеся по химическому строению, могут иметь сходный запах.


Например, розоподобный запах характерен для:


  • розацетата С6Н5СН(ССl3)ОСОСН3,
  • 3-метил-1-фенил-3-пентанола С6Н5СН2СН2С(СН3)(С2Н5)ОН,
  • гераниола и его цис-изомера - нерола,
  • розеноксида (VI).

Розеноксид


На запах влияет степень разбавления душистого вещества. Так, некоторые пахучие вещества имеют в чистом виде неприятный запах (например, цибет, индол).


Смешивание различных душистых веществ в определённых соотношениях может приводить как к появлению нового запаха, так и к уничтожению исходного.


Классификация душистых веществ по запаху


Вплоть до настоящего времени нет строгой научной классификации душистых веществ по запаху и для их описания продолжают пользоваться субъективными терминами типа "фруктовый" или "цветочный", "мускусный" или "гнилостный"... И в этом направлении учёные и производственники остаются пока только "с носом".


Тем не менее уже созданы приборы, предназначенные для идентификации летучих органических соединений, названные "электронным носом". Принцип их действия основан на измерении изменения проводимости электрического тока полимерными материалами (например, полипирролами, допированными металлами) вследствие поглащения ими летучих органических веществ. Их уже используют для определения свежести или испорченности пищевых продуктов, для контроля за наркотиками и т.п.


Однако прибора для точной характеристики того или иного запаха (а не только вещества и тем более сложной смеси веществ - носителя этого запаха) ещё не изобрели.


Нос человека остаётся до сих пор самым чувствительным и надёжным прибором при работе с запахами, которым можно определять наличие пахучих молекул в концентрациях до 10-6 г в 1м3 воздуха.


Следует иметь в виду, что ощущения и определение характера запаха даже одного и того же душистого вещества различными людьми могут сильно отличаться. Например, запах метилсалицилата в США и Канаде оценивается как очень приятный, а в Англии и Швейцарии как вонючий, неприятный.


Запахи цветов оцениваются неодинаково не только в разных странах, но и среди представителей одной нации. Так, обнаружено резкое расхождение в оценке одного и того же запаха людьми разных полов, возрастов, состояния здоровья.


Уместно также напомнить, что даже нос одного человека воспринимает по разному один и тот же запах - для правой ноздри он более приятен.


Все эти факторы говорят о большой доле субъективности при отнесении того или иного запаха к определённой группе.


По запаху оказалось трудно классифицировать душистые вещества ещё и потому, что нередко запах одного и того же вещества зависит от его концентрации (например, запах индола и скатола).


Первую попытку классификации всех запахов сделал ещё Аристотель в IV веке до н.э., который разделил их на шесть основных:


  • сладкие,
  • кислые,
  • острые,
  • терпкие,
  • сочные и
  • зловонные.

И только через две тысячи лет начались систематические попытки создания более основательных классификаций.


Согласно одной из теорий XVII века предлагалось выделить семь так называемых первичных (базовых) типов запаха:


  • эфирный,
  • камфарный,
  • мускусный,
  • цветочный,
  • мятный,
  • острый и
  • гнилостный.

Все же остальные существующие многообразные запахи можно было получить смешением перечисленных элементарных запахов.


В середине XVIII века все запахи сгруппировали в семь классов, а в конце XIX в. добавили ещё два класса, предложив, таким образом, следующую классификацию запахов:


1. эфирные (ацетоновые);

2. пряные (хвойные, камфарные, гвоздичные, цитрусовые, ментольные, коричные, лавандовые);

3. благовонные (жасминовые, фиалковые, ванильные);

4. амброво-мускусные;

5. чесночные;

6. горелые;

7. козлиные (каприловые, запахи мочи, пота, спермы, сыра);

8. отталкивающие;

9. зловонные (гнильё, фекалии).


В 1916 г. была создана классификационная система запахов в виде пятигранной призмы, в шести вершинах которой располагаются базовые запахи (1-6), а в точках, лежащих на рёбрах, гранях и внутри призмы - запахи, составленные, соответственно, из двух (например, 1-2 - цветочно-фруктовый), трёх, четырёх и шести основных запахов.


Парфюмерная призма


1-6 - базовые запахи:

1 - цветочный,

2 - фруктовый,

3 - гнилостный,

4 - горелый,

5 - смолистый,

6 - пряный.


Существуют и чисто "парфюмерные" классификации ароматов. Например, классификация французского парфюмерного комитета, разработанная в 1999 году, насчитывает семь групп запаховых композиций, разбитых на ряд подгрупп:


1. Цитрусовые (включает пять подгрупп - пряные, цветочные, древесные и тд.),

2. Цветочные (девять подгрупп - моно- и полицветочные лавандовые,
   альдегидные, зелени, фруктовые, древесные, морские и тд.),

3. Фужерные или папоротниковые (пять подгрупп - цветочные, амбровые, пряные,
   фруктовые, ароматические и т.д.),

4. Шипровые (семь подгрупп - фруктовые, цветочные, альдегидные, кожаные,
   ароматические, зелени и т.д.).

5. Древесные (восемь подгрупп - цитрусовые, хвойные, пряные, амбровые,
   ароматические, кожаные, морские, фруктовые),

6. Амбровые (шесть полгрупп - цветочные, пряные, цитрусовые, древесные,
   фруктовые),

7. Кожаные (три подгруппы - цветочные, табачные и т.д).


Классификация душистых веществ по видам использования.


По направлению использования душистые вещества можно подразделить на:


1. вещества парфюмерного назначения (для составления душистых композиций, предназначенных для изготовления духов, парфюмерной воды или "дневных духов", одеколонов и туалетной воды),

2. вещества косметического назначения (для придания душистости косметическим изделиям - губной помаде, кремам, лосьонам, пенам),

3. вещества-отдушки (для мыла, моющих синтетических средств и других изделий бытовой химии),

4. вещества, фиксирующие запахи (для уменьшения испарения базовых душистых веществ, а также для интенсификации их запаха в случае синергизма, то есть такого взаимного влияния двух компонентов парфюмерной композиции, которое усиливает их полезные, в данном контексте, и душистые свойства).


Источники:


1. Х. Вилламо "Косметическая химия",

2. Л.А. Хейфиц "Душистые вещества для парфюмерии",

3. "Основы органической химии душистых веществ для прикладной эстетики и ароматерапии"     под. редакцией А.Т. Солдатенкова,

4. И.И. Сидоров "Технология натуральных эфирных масел и синтетических душистых веществ",

5. Р.А. Фридман "Технология косметики".

Оглавление


Органическая химия

Биохимия

Коллоидная химия


Косметическая химия


Исходные вещества

• Жиры и жироподобные
   вещества:

     - Жирные кислоты и спирты.

     - Полиспирты, глицерин.

     - Минеральные масла.
       Вазелин и парафин.

     - Силиконы.

     - Животные масла и жиры

     - Растительные масла и
       жиры.

     - Синтетические жиры.

     - Натуральные воски:
          - пчелиный воск,
          - ланолин,
          - спермацет,
          - растительные воски.

     - Синтетические и мине-
       ральные воски:

          - озокерит,
          - церезин,
          - парафин,

• Биологически активные
   вещества:

     - Биологически активные
       добавки в косметике.

     - Витамины.

     - Гормоны.
          - основные гормоны человека,
          - гормоны в косметике.

     - Ферменты.

     - Микроэлементы.

     - Антиоксиданты.

• Антибактериальные
   вещества:

     - Антисептики.

     - Кисломолочные бакте-
       риальные препараты.

     - Антибиотики.

     - Фитонциды.

     - Консерванты.

• Душистые вещества:
     - Натуральные эфирные
       масла.
     - Смолы, бальзамы.
     - Душистые вещества
       животного происхождения.
     - Полусинтетические
       душистые вещества.
     - Синтетические
       душистые вещества.

• Растворители.

• Красители и пигменты:
     - Красители.
     - Пигменты.
     - Краски.
     - Лаки
.


Косметическая продукция


• Приготовление космети-
   ческих составов:

     - Эмульсии.
     - Растворы.
     - Твёрдые смеси.
     - Суспензии.

• Впитывание косметичес-
   ких составов кожей:

     - Значение основы крема.
     - Процесс впитывания.

• Типы кремов по составу:
     - Жировые кремы.
     - Эмульсионные кремы,
       лосьоны.
     - Безжировые кремы.

• Типы кремов по
   назначению:

     - Дневные кремы,
     - Увлажняющие кремы,
     - Ночные кремы,
     - Кремы для кожи
       вокруг глаз,
     - Защитные кремы,
     - Кремы для массажа,
     - Кремы для рук.

• Средства для очистки
   кожи:

     - Очищающие кремы и
       молочко,
     - Лосьоны для лица,
     - Средства для пилинга.

• Препараты от угревой
   сыпи.
• Маски для лица.

• Средства, защищающие
   от загара.
• Средства для загара.
• Средства для отбеливания
   кожи.

• Средства для ухода
   за телом.

• Средства от пота.
       - Дезодоранты,
       - Антиперспиранты.