破譯歐萊雅“玻色因”的“黑匣子”

狄磊勤，虞 海，陳建明，田 怡，陳封政

（1.四川省輕工業(yè)研究設(shè)計(jì)院，四川 成都 61000；2.樂山師范學(xué)院 a.后勤保障服務(wù)部，b.化學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院,c.樂山特色農(nóng)產(chǎn)品藥用成分研發(fā)工程中心 四川 樂山 614000；3.樂山利源科技有限公司，四川 樂山 614000）

0 引言

“玻色因”的英文名為“Pro-Xylane”，是法國歐萊雅集團(tuán)化妝品原料的商品名（該原料由水、丙二醇和羥丙基四氫吡喃三醇組成），其中有效活性成分羥丙基四氫吡喃三醇的含量為30%，為一對(duì)非對(duì)映異構(gòu)體，其結(jié)構(gòu)式見圖1?！安Ｉ颉钡暮铣晌墨I(xiàn)[1-2]相對(duì)古老，目前商業(yè)化的合成路線發(fā)表于2014 年的Green Chemistry[3]，國內(nèi)的合成文獻(xiàn)近年來僅有2 篇[4-5]。目前國內(nèi)化妝品業(yè)界將羥丙基四氫吡喃三醇幾乎等同“玻色因”。由于“玻色因”能促進(jìn)糖胺聚糖的合成[6]，增加真皮膠原的產(chǎn)生，達(dá)到促進(jìn)真皮修復(fù)、改善皮膚彈性、減輕皺紋和增加皮膚緊致度的功效，從而對(duì)皮膚起到抗衰老的作用[7-8]。目前“玻色因”這種化妝品原料在國內(nèi)熱度直線上升，國家藥監(jiān)局備案平臺(tái)顯示：2020年有關(guān)玻色因的備案數(shù)據(jù)高達(dá)2 942條，但由于沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致產(chǎn)品優(yōu)劣難分，良莠不齊，甚至出現(xiàn)假貨。國內(nèi)業(yè)界的先行者珀萊雅化妝品股份有限公司的首席研發(fā)官蔣麗剛先生率先撰寫了《羥丙基四氫吡喃三醇理化分析和質(zhì)量思考》[9]，該文詳細(xì)地論述了“玻色因”的起源、發(fā)展和質(zhì)量分析，解決了化妝品業(yè)界對(duì)于該產(chǎn)品真?zhèn)魏蛢?yōu)劣的困惑?！安Ｉ颉钡娘@著功效引起了化妝品界的配方師、工程師、原料采購師和愛美女士的強(qiáng)烈關(guān)注。盡管已有文獻(xiàn)對(duì)“玻色因”進(jìn)行了一些解讀，但由于“玻色因”是歐萊雅集團(tuán)的專利內(nèi)供獨(dú)享原料，市場(chǎng)上沒有法定的標(biāo)準(zhǔn)品，也買不到歐萊雅集團(tuán)的法定原料供應(yīng)，故還有更深層次的理論問題需要解決：羥丙基四氫吡喃三醇具有非對(duì)應(yīng)異構(gòu)體，“玻色因”非對(duì)應(yīng)異構(gòu)體的構(gòu)成比例如何？“玻色因”具體的核磁數(shù)據(jù)如何歸屬？“玻色因”異構(gòu)體的空間結(jié)構(gòu)問題？“玻色因”是歐萊雅的專利產(chǎn)品，盡管其制造專利已經(jīng)過期，但該產(chǎn)品依然是未完全解密的“黑匣子”，為了讓國內(nèi)的化妝品業(yè)界專業(yè)人員對(duì)“玻色因”有正確、全面的了解，本研究小組從歐萊雅的產(chǎn)品中分離純化出“玻色因”，并對(duì)化合物進(jìn)行了一維和二維核磁結(jié)構(gòu)解析以及X-單晶衍射解析，同時(shí)結(jié)合高效液相色譜破譯了“玻色因”的“黑匣子”。

圖1 “玻色因”的結(jié)構(gòu)式

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

郝連娜活顏修復(fù)舒緩?fù)硭W萊雅集團(tuán)生產(chǎn)），制備級(jí)乙腈。Varian Prostar 高效液相色譜儀，Agilent Technologies PrepStar 高效液相色譜儀，Agilent Technologies Infinity 1260 ELSD 蒸發(fā)光散射檢測(cè)器，XAmide（4.6*250 mm，5 μm）分析柱，XAmide（50*450 mm，5 μm）制備柱。

1.2 “歐萊雅”產(chǎn)品中“玻色因”的提取

提?。喝『逻B娜活顏修復(fù)舒緩?fù)硭黄浚?0 mL），將膏體倒入燒杯中，加入200 mL 乙腈，攪拌10 min 溶出有效成分，傾倒出上清液；再次用100 mL 乙腈，攪拌10 min 溶出有效成分，傾倒出上清液。合并兩次上清液，減壓濃縮至膏狀，即“玻色因”的混合物，用于后續(xù)高效液相色譜分析和分離純化制備。

1.3 “歐萊雅”產(chǎn)品中“玻色因”異構(gòu)體的分析和分離純化制備

分析色譜條件：XAmide（4.6*250 mm，5 μm）；進(jìn)樣體積：10 μL；流速：1.0 mL/min；柱溫：25 ℃；檢測(cè)器：ELSD，蒸發(fā)室溫度：40-50 ℃；飄移管溫度：40-50 ℃；氮?dú)饬魉伲?.6 mL/min；流動(dòng)相：流動(dòng)相A-甲醇，流動(dòng)相B-乙腈，洗脫程序如表1。

表1 梯度洗脫條件

制備色譜條件：按照分析色譜條件，用XAmide（50*450 mm，5 μm）制備柱，進(jìn)樣體積為10 mL，流速為10.0 mL/min。多次進(jìn)樣郝連娜活顏修復(fù)舒緩?fù)硭摹安Ｉ颉碧崛∥铮凑辗迨占瘶悠?，濃縮收集液，得到第一個(gè)出峰的化合物（簡稱“首峰化合物”）和后峰化合物。

1.4 化合物的X-單晶衍射

將分離得到的合物通過多次溶劑選擇，其中首峰化合物用甲醇和乙腈的等比例混合溶劑溶解，在室溫條件下結(jié)晶，將得到的晶體進(jìn)行X-單晶衍射儀測(cè)試，得到該化合物的晶體數(shù)據(jù)和晶體結(jié)構(gòu)。但后峰化合物始終得不到晶體。

1.5 “玻色因”的核磁共振波譜鑒定

將“玻色因”混合物和分離純化出的化合物，用氘代甲醇作溶劑，通過核磁共振儀測(cè)試，得到相應(yīng)的核磁共振氫譜和碳譜并進(jìn)行譜圖解析。

2 結(jié)果與討論

2.1 “歐萊雅”產(chǎn)品中“玻色因”異構(gòu)體比例的分析

對(duì)郝連娜活顏修復(fù)舒緩?fù)硭械摹安Ｉ颉钡奶崛∥镞M(jìn)行高效液相色譜分析，得到圖2。從圖中可以看出郝連娜活顏修復(fù)舒緩?fù)硭摹安Ｉ颉睘閮蓚€(gè)化合物，出峰時(shí)間分別為14.7 min 和15.4 min，峰面積比例約為47:53，即峰面積“前小后大”。

圖2 “歐萊雅”產(chǎn)品中“玻色因”異構(gòu)體比例的液相圖

2.2 “玻色因”的結(jié)構(gòu)解析

2.2.1 首峰化合物的晶體結(jié)構(gòu)解析

衍射用晶體大小為0.35 mm×0.30 mm×0.25 mm，屬于單斜晶系，空間群為P1211，晶胞參數(shù)a=5.4153(8)，b=9.2411(14)，c=11.0959(14)，晶胞體積V=540.684，晶胞內(nèi)分子數(shù)Z=2。衍射光源：Mo Ka，波長：0.71073。測(cè)定溫度為293 K，石墨單色器，照射1708 次。通過解析晶體數(shù)據(jù)，確定分子式為C8H16O5·H2O。圖3 為首峰化合物的晶體衍射投影圖，圖4 為化合物的晶胞圖。從晶體衍射投影圖及晶胞圖可以看出一分子化合物與一分子結(jié)晶水結(jié)合，一個(gè)晶胞中含有兩分子化合物及兩分子結(jié)合水。我們按照木糖作為母環(huán)固定該化合物的空間構(gòu)型，7 位碳上羥基氫與母環(huán)上氧形成分子內(nèi)氫鍵，從而固定了側(cè)鏈的構(gòu)型和空間朝向，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如圖5。

圖3 首峰化合物的晶體衍射投影

圖4 首峰化合物的晶胞

圖5 首峰化合物的結(jié)構(gòu)式

通過分析晶體數(shù)據(jù)，化合物的鍵長數(shù)據(jù)見表2，鍵角數(shù)據(jù)見表3。從表2 可以看出化合物中C-C鍵的鍵長約為1.52 ?，C-H 鍵的鍵長約為0.98?，O-H 鍵的鍵長為0.82?，C-O 鍵的鍵長約為1.43?。從表3 可以看出由5 個(gè)碳和1 個(gè)氧形成的六元環(huán)鍵角均在110°左右，由O1-C1-C2 形成的鍵角略小，為108.6°，由C1-C2-C3 形成的鍵角略大，為113.2°。整體結(jié)構(gòu)上看，均為飽和鍵，中心原子采取sp3雜化軌道成鍵，其鍵角理論為109.28°，但由于受氧原子孤對(duì)電子和分子內(nèi)氫鍵等因素的影響，導(dǎo)致C-C-H、C-C-C、C-O-H、H-O-H 等形成的鍵角在107° ～ 114°之間。

表2 化合物的鍵長數(shù)據(jù)

表3 化合物的鍵角數(shù)據(jù)

2.2.2 首峰化合物的核磁解析

1H-NMR（CD3OD，400 MHz）顯示，有一個(gè)甲基信號(hào)δH1.19（3 H，d，J=4 Hz，H-8），一個(gè)不與氧相連的亞甲基兩個(gè)氫信號(hào)：δH1.63（1H，m，H-6a）和δH1.92（1H，m，H-6b），其余7 個(gè)氫化學(xué)位移在3.06～4.0 之間，均是與氧相連的碳上氫。13C-NMR（CDCl3，100 MHz）顯示有8 個(gè)碳信號(hào)，δC22.93 是8 位的甲基碳，δC42.21 是6 位的亞甲基碳，結(jié)合DEPT 譜，δC70.89 是5 位的亞甲基碳。結(jié)合1H-1H COSY，HSQC 和HMBC 譜信息（圖6），對(duì)該化合物碳?xì)湫盘?hào)進(jìn)行詳細(xì)歸屬，見表 4。

圖6 首峰化合物的關(guān)鍵HMBC（）

2.2.3 后峰化合物的核磁解析

通過“玻色因”混合物與首峰化合物的核磁比較分析分析。1H-NMR（CD3OD，400 MHz）顯示：后峰化合物和首峰化合物的8 位甲基碳上三個(gè)氫的化學(xué)位移基本相同，疊加在一起，形成一個(gè)不規(guī)則的三重峰；6位碳上的兩個(gè)氫則有差異，一個(gè)δH1.92左右的氫疊加在一起，形成一個(gè)多重峰，但另一個(gè)δH1.47 的多重峰則明顯不同。其余含氧碳上的氫幾乎變化不大，疊加在一起，形成多重峰。

從核磁共振氫譜上可以看出差異：后峰化合物6 位碳上的一個(gè)氫化學(xué)位移為δH1.47，首峰化合物6 位碳上的一個(gè)氫化學(xué)位移為δH1.63。

從核磁共振碳譜上可以看出差異：后峰化合物8 位碳上的化學(xué)位移為δC24.33，首峰化合物8 位碳上的一個(gè)氫化學(xué)位移在δC22.93；后峰化合物7位碳上的化學(xué)位移為δC64.97，首峰化合物7 位碳上的一個(gè)氫化學(xué)位移在δC66.69；后峰化合物6 位碳上的化學(xué)位移為δC42.73，首峰化合物7 位碳上的一個(gè)氫化學(xué)位移在δC42.21，其余碳的化學(xué)位移差異較小。具體核磁數(shù)據(jù)歸屬見表4。

表4 “玻色因”的NMR 數(shù)據(jù)（CD3OD,J in Hz）

3 討論與結(jié)論

歐萊雅集團(tuán)生產(chǎn)的郝連娜活顏修復(fù)舒緩?fù)硭窃摴镜膬r(jià)格最貴的頂級(jí)產(chǎn)品，也是歐萊雅集團(tuán)旗下添加了“玻色因”的最貴、最前沿的產(chǎn)品，選擇該產(chǎn)品為研究對(duì)象具有一定代表性。

由于“玻色因”是一對(duì)異構(gòu)體，在常規(guī)條件下，很難通過液相色譜將兩個(gè)化合物分開。研究小組通過數(shù)百次試驗(yàn)，篩選了10 余種分析柱填料，終于成功地將異構(gòu)體分開，并申請(qǐng)了發(fā)明專利[10]，通過專利并結(jié)合本研究的液相譜圖顯示：“玻色因”根據(jù)出峰時(shí)間先后出現(xiàn)兩個(gè)峰，面積是“前小后大”，前峰面積略小，后峰面積略大，峰面積比例約為47:53。

根據(jù)歐萊雅公司的研究報(bào)道[1]，結(jié)合對(duì)郝連娜活顏修復(fù)舒緩?fù)硭姆治?，“玻色因”中后出峰的異?gòu)體活性可能更高。歐萊雅公司由合理異構(gòu)體比例的玻色因?yàn)樵祥_展研究后得出了玻色因在人體內(nèi)易降解、無殘留、無毒害的安全性評(píng)價(jià)和有效性的結(jié)論[11-12]，但原始文獻(xiàn)對(duì)于具體比例并沒有明確，這個(gè)合理的比例或許能從其最有代表性產(chǎn)品中窺見端倪。