专利名称：：水溶性金属醇化物衍生物、其制备方法及含有该物质的固体凝胶状外用剂的制作方法
技术领域：
：本发明涉及水溶性金属醇化物衍生物、其制备方法以及含有该物质的固体凝胶状外用剂，特别是涉及多元醇取代的水溶性金属醇化物衍生物的制备方法的改进、以及形态稳定性和使用性得到改善的固体凝胶状外用剂的制备。
背景技术：
：烷氧基硅烷通过烷氧基的水解生成硅烷醇基，进一步通过其脱水缩合形成氧化硅。因此，烷氧基硅烷作为溶胶-凝胶法的氧化硅前体被用于各种用途中。以往，作为该烷氧基硅烷，广泛使^四乙氧基硅烷，但是其在水中不溶，即使添加在水中也不直接进行水解反应，所以在酸或碱水溶液中使用，此外经常添加、使用乙醇等水溶性有机溶剂作为溶解助剂。因此，使用水不溶性的四乙氧基硅烷作为氧化硅的前体时，必须添加以及除去酸或石咸以及有机溶剂，从步骤上和成本上以及对环境的负荷方面考虑不优选。对此，近年报告了多元醇取代的硅烷衍生物，由于其为水溶性的化合物，对于上述使用目的是非常有用的。但是，该多元醇取代硅烷衍生物的制备方法中，通常通过四烷氧基硅烷和多元醇的取代反应进行，由于使用盐酸或对甲苯磺酸等均相催化剂(溶解在溶剂中来使用的催化剂)进行反应，催化剂溶解、残留在产物中，存在极其难以分离产物和催化剂的问题。此外，虽然报告了不使用催化剂而在IO(TC以上的高温条件下进行反应的方法，^f旦是由于在极高温下进行反应，实用性缺乏，此外存在有可能残留高沸点溶剂的问题(例如，参照专利文献1)。此外，在化妆品或药品等外用剂基剂中，为了保持产品的剂型而使用各种增稠剂或凝胶化剂。以往，作为水系基剂的增稠、凝胶化剂，根据各种目的或效果，例如适当选择使用琼脂、明胶等天然水溶性高分子，聚乙二醇、丙烯酸类聚合物等合成水溶性高分子等。其中，琼脂等天然水溶性高分子存在高温时产生脱水收缩等、在较宽的温度范围内的形态稳定性缺乏、并且手指取出性或涂布时的扩展性较差等使用性的问题。此外，聚乙二醇等合成水溶性高分子由于原本为流动性的粘性凝胶，存在基剂不能充分固化，进一步由于电解质的共存或pH变化所导致的粘度降低显著，配合成分或制备步骤受限等问题。另一方面，已知四乙氧基硅烷等烷氧基硅烷通过烷氧基的水解生成硅烷醇基，进一步通过其脱水缩合形成硅胶。但是，由于以往所使用的烷氧基硅烷基本上都不溶于水，即使添加在水中也不直接进行水解反应，必须使用其它的添加物，不适于水性基剂的凝胶化。而且，近年发现，多元醇取代的水溶性的硅烷衍生物的单纯混合水溶液生成单块状的固体硅胶，例如，报告了在色谱用硅胶的前体、或固定酶等生物体成分的生物传感器等中的应用(例如，参照专利文献1和非专利文献1-4)。但是，对于该多元醇取代的硅烷衍生物，还未有用作外用剂的水性凝胶化剂的尝试。专利文献1:PCT国际公开WO03/102001号公报非专利文献1:Sattler等、Ber.Bunsenges.Phys,Chem、1998年、第102巻、p.1544-1547非专利文献2:Mayer等、J.Phys.Chem.B、2002年、第106巻、p.1528~1533非专利文献3:Schipunov、J.ColloidandInterfaceSci、2003年、第268巻、68-75页非专利文献4:Schipunov等、J.Biochem.Biophys.Methods、2004年、第58巻、25-38页
发明内容本发明是鉴于上述现有技术的问题而提出的，其目的在于，提供产物的分离纯化容易，此外可以在工业上可以实际使用的卯°C以下的温度条件下进行的水溶性金属醇化物衍生物的制备方法，进一步提供可以制备对于温度变化或添加物质的形态稳定性优异且使用性优异的固体凝胶状外用剂的化合物。鉴于上述现有技术的问题，本发明人进行精心研究，结果发现，通过在固体催化剂的共存下，进行金属醇盐与多元醇的取代反应，生成水溶性硅烷衍生物。此外发现，根据该制备方法，从产物中分离催化剂非常容易，并且可以在90。C以下的温度条件下进行反应。此外发现，如此制备多元醇取代的水溶性金属醇化物衍生物、将其配合在水系的外用剂处方中，由此通过水中的水解、脱水缩合反应，可以充分固化基剂，所得到的固体凝胶状的基剂由于对于温度变化或添加物质的形态稳定性优异、并且使用时容易崩解，在手指取出(指f^)性或涂布时的扩展性等使用性方面优异。进一步发现，通过在水溶性金属醇化物衍生物的固化反应时在处方中生成中等尺寸(y乂^T一A)的金属氧化物凝胶和多元醇，得到作为外用剂的特别优异的使用触感，从而完成本发明。即，本发明涉及的水溶性金属醇化物衍生物的特征在于，其如下述通式(l)所示，M、(OR、(1)(式中，N^为Si、Ti、Zr、Zn或Al原子，R^为多元醇残基，M1为Si、Ti或Zr原子时n为4，M1为Zn原子时n为2,M1为Al原子时n为3。)此外，上述水溶性金属醇化物衍生物中，优选式(l)中的N^为Si或Ti原子。此外，上述水溶性金属醇化物衍生物中，优选式(l)中的R1为乙二醇残基、丙二醇残基、丁二醇残基、甘油残基中的任意一种。此外，本发明涉及的水溶性金属醇化物衍生物的制备方法的特征在于，使金属醇盐与多元醇在固体催化剂的共存下反应。此外，上述水溶性金属醇化物衍生物的制备方法中，优选金属醇盐为钛醇盐或烷氧基硅烷。此外，上述水溶性金属醇化物衍生物的制备方法中，优选在50~90。C的温度条件下进行反应。此外，上述水溶性金属醇化物衍生物的制备方法中，优选上述固体催化剂为离子交换树脂。此外，上述水溶性金属醇化物衍生物的制备方法中，优选上述金属醇盐为四乙氧基硅烷。此外，上述水溶性金属醇化物衍生物的制备方法中，优选上述多元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油中的^f壬意一种。此外，上述水溶性金属醇化物衍生物的制备方法中，优选上述多元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇中的任意一种，在535。C的温度条件下进行反应。此外，本发明涉及的固体凝胶状外用剂的特征在于，是将上述水溶性金属醇化物衍生物与水混合而成的。此外，上述固体凝胶状外用剂中，优选进一步混合药物成分。上述水溶性金属醇化物衍生物添加到含有水的外用剂处方中。此外，本发明涉及的固体凝胶状外用剂的制备方法的特征在于，将上述水溶性金属醇化物与水混合制备固体凝胶，将所得到的固体凝胶添加到外用剂处方中。根据本发明涉及的水溶性金属醇化物衍生物的制备方法，通过使用固体催化剂进行反应，容易从产物中分离催化剂。进一步地，由于可以在工业上可以实际使用的90。C以下的温度条件下进行反应，实用性丰支高。此外，将如此得到的水溶性金属醇化物衍生物混合在水系外用剂处方中制备的固体凝胶状外用剂，由于对于温度变化或添加物质的形态稳定性优异、并且使用时易崩解，在手指取出性或涂布时的扩展性等使用性方面优异。此外，进一步地，通过在水溶性金属醇化物衍生物的固化反应时所生成的中等尺寸的金属氧化物凝胶和多元醇，得到作为外用剂的优异的使用触感。[图1]为通过本发明的实施例1得到的乙二醇取代硅烷衍生物(四(2-羟基乙氧基)硅烷)的iH-NMR测定结果。具体实施方式本发明涉及的水溶性金属醇化物衍生物如下述通式(1)所示，M、(OR、(1)(式中，N^为Si、Ti、Zr、Zn或Al原子，R^为多元醇残基，M1为Si、Ti或Zr原子时n为4,M1为Zn原子时n为2，M1为Al原子时n为3。)本发明中所使用的上述通式(l)所示的水溶性金属醇化物衍生物中，M为Si、Ti、Zr、Zn或Al原子。而且，上述水溶性金属醇化物衍生物通常可以通过由1元醇得到的金属醇盐与多元醇的置换反应制备，M1虽然根据所使用的金属醇盐的种类不同而不同，但是从作为外用剂的使用触感方面考虑，MM尤选为Si或Ti原子，特别优选为Si原子。本发明中所使用的上述通式(l)所示的水溶性金属醇化物衍生物中，R^为多元醇的残基，以除去多元醇中的1个羟基的形式表示。而且，如上所述，上述水溶性金属醇化物衍生物通常可以通过金属醇盐与多元醇的置换反应制备，R1虽然根据所使用的多元醇的种类不同而不同，但是，例如使用乙二醇作为多元醇时，R^为-CH2-CHrOH。作为上述通式(l)中的R1,可以举出例如，乙二醇残基、二乙二醇残基、三乙二醇残基、四乙二醇残基、聚乙二醇残基、丙二醇残基、二丙二醇残基、聚丙二醇残基、丁二醇残基、己二醇残基、甘油残基、二甘油残基、聚甘油残基、新戊二醇残基、三羟甲基丙烷残基、季戊四醇残基、麦芽糖醇残基等。其中，从作为外用剂的使用触感方面考虑，R1优选为乙二醇残基、丙二醇残基、丁二醇残基、甘油残基中的任意一种。作为本发明中所使用的水溶性金属醇化物衍生物，更具体地说，可以举出Si-(0-CH2-CH2-OH)4、Si-(0-CH2-CH2-CH2-OH)4、Si-(0-CH2-CH2-CHOH-CH3)4、Si-(0-CH2-CHOH-CH2-OH)4等。本发明涉及的水溶性金属醇化物衍生物可以通过使金属醇盐与多元醇在固体催化剂的共存下进行反应来制备。金属醇盐若为在Si、Ti、Zr、Zn或Al原子中的任意一种金属原子上键合烷氧基而得到的金属醇盐即可，不特别限定，可以举出例如四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、四乙氧基钛、四曱氧基锆、二乙氧基锌、三乙氧基铝等。其中，优选为钛醇盐或烷氧基硅烷，进一步从获得容易性以及反应副产物的安全性方面考虑，特别优选使用四乙氧基硅烷。而且，作为金属醇盐的替代化合物，认为也可以使用诸如单氯三乙氧基硅烷、二氯二甲氧基硅烷、单溴三乙氧基硅烷、四氯硅烷等单、二、三、闺化金属(醇盐)，但是这些化合物由于在与多元醇的反应中生成氯化氬、溴化氩等强酸，产生反应装置的腐蚀，并且难以进行反应后的分离除去，所以不具有实用性。多元醇若为分子中具有2个以上羟基的化合物即可，不特别限定，可以举出例如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、聚丙二醇、丁二醇、己二醇、甘油、二甘油、聚甘油、新戊二醇、三羟曱基丙烷、季戊四醇、麦芽糖醇等。其中，优选使用乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油中的任意一种。固体催化剂为不溶于所使用的原料成分、反应溶剂和反应产物的固体状的催化剂，只要是具有对于硅原子上的取代基交换反应具有活性的酸点和/或碱点的固体即可。作为本发明中所使用的固体催化剂，可以举出例如离子交换树脂以及各种无机固体酸/碱催化剂。作为用作固体催化剂的离子交换树脂，可以举出例如，酸性阳离子交换树脂和碱性阴离子交换树脂。作为形成这些离子交换树脂的基体的树脂，可以举出苯乙烯类、丙烯酸类、曱基丙烯酸类树脂等，此外，作为表现出催化剂活性的官能团，可以举出磺酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、季铵、叔胺、聚伯胺、聚仲胺等。此外，作为离子交换树脂的基体结构，可以根据需要从凝胶型、多孔型、双孔型(^求一，7型)等中选择。作为酸性阳离子交换树脂，可以举出例如，7>/《一，^卜IRC76、FPC3500、IRC748、IRB120BNa、IR124Na、200CTNa(以上由口一A7^t、八一7公司生产)，y^t^才ySK1B、PK208(以上由三菱化学公司生产)，DowEX650C、C、HCR-S、MSC(以上由y，々S力少公司生产)等。此外，作为碱性阴离子交换树脂，可以举出例如7》《一，补IRA400JCL、IRA402BLCL、IRA410JCL、IRA411CL、IRA458RFCL、IRA900JCL、IRA910CTCL、IRA67、IRA96SB(以上由口一厶7y卜"、一7乂>司生产)，y^M^才^SA10A、SAF11AL、SAF12A、PAF308L(以上由三菱化学公司生产)，DowEX550A、？，力^A、A2、7，乂yMSA(以上由y夕々5力^公司生产)等。作为用作固体催化剂的无机固体酸/碱催化剂不特别限定。作为无机固体酸催化剂，可以举出A1203、Si02、Zr02、Ti02、ZnO、MgO、Cr203等一元类金属氧化物，Si02-Al203、Si02-Ti02、Si02-Zr02、Ti02-Zr02、ZnO-Al203、Cr203-Al203、Si02-MgO、ZnO-Si02等复合类金属氧化物，NiS04、FeS04等金属硫酸盐，FeP04等金属磷酸盐，H2S04/Si02等固定化硫酸，H2P(VSi02等固定化磷酸，H3B03/Si02等固定化硼酸，活性白土、沸石、高岭土、蒙脱石等天然矿物或层状化合物，A1PCV沸石等合成沸石，H3PW12O40.5H2O、H3PW^04o等杂多酸等。此外，作为无机固体碱催化剂，可以举出Na20、K20、Rb20、Cs20、MgO、CaO、SrO、BaO、La203、Zr03、Th03等一元类金属氧化物，Na2C03、K2C03、KHC03、KNaC03、CaC03、SrC03、BaC03、(NH4)2C03、Na2W04.2H20、KCN等金属盐，Na-Al203、K-Si02等碱金属负载金属氧化物，Na-丝光沸石等碱金属负载沸石，Si02-MgO、Si02-CaO、Si02-SrO、Si02-ZnO、Si02-Al203、Si02-Th02、Si02-Ti02、Si02-Zr02、Si02-Mo03、Si02-WO、Al203-MgO、Al203-Th02、Al203-Ti02、Al203-Zr02、Zr02-ZnO、Zr02-Ti02、Ti02-MgO、ZrCVSn02等复合类金属氧化物等。固体催化剂通过在反应结束后进行过滤或倾析等处理，可以容易地与产物分离。此外，对反应时的温度条件不特别限定，但是优选在5-9(TC的温度条件下进行。在超过90。C的温度条件下进行反应时，存在反应装置的耐久性等实际使用上的问题，并且必须使用高沸点溶剂作为反应溶剂，而难以完全地分解除去溶剂。此外，更优选在常温条件下、即5~35。C的温度条件下进行反应。其中，在常温条件下进行反应时，作为多元醇，优选使用乙二醇、丙二醇、丁二醇中的任意一种。使用其它的多元醇、例如甘油时，在常温条件下有可能不产生反应产物。而且，本发明中，反应时可以不使用溶剂，但是根据需要也可以使用各种溶剂。作为反应中所使用的溶剂不特别限定，可以举出例如，苯、曱苯、二甲苯等芳烃，乙酸乙酯、乙酸甲酯、丙酮、甲基乙基酮、溶纤剂、二乙基醚、二嗜烷等酯、醚、酮类溶剂，乙腈、二曱基曱酰胺、二曱基亚砜等极性溶剂，以及氯仿、二氯甲烷等卣类溶剂。其中，为了抑制用作原料的四烷氧基硅烷的水解缩合反应，优选预先对溶剂进行脱水。此外，这些优选使用可以通过与反应时产生的副产物乙醇等醇形成共沸混合物而排出到体系外来促进反应的乙腈、曱苯等。通过上述制备方法，得到下述通式(l)所示的水溶性金属醇化物衍生物。M、(OR、(1)(式中，Mi为Si、Ti、Zr、Zn或Al原子，W为多元醇残基，M1为Si、Ti或Zr原子时n为4,M1为Zn原子时n为2,N^为Al原子时n为3。)上述通式(l)中，W所示的多元醇的残基，以除去例如乙二醇、聚乙二醇、麦芽糖醇等多元醇中的1个羟基的形式表示。根据所使用的多元醇的种类不同而不同，例如使用乙二醇作为多元醇时，R1为-CH2-CH2-OH。此外，对于Ri的多元醇残基，可以为末端的-OH基与同一金属原子或所连接的金属原子连接而成的例如下述通式(2)(4)所示结构的水溶性金属醇化物衍生物(11=4时)，本发明的制备方法中，以这些水溶性金属醇化物衍生物的混合物的形式得到。[化1〗<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>[化2]<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>[化3]<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>作为通过本发明的制备方法得到的水溶性金属醇化物衍生物，更具体地说，可以举出Si-(0-CH2-CH2-OH)4、Si-(0-CH2-CH2-CH2-OH)4、Si-(0-CH2-CH2-CHOH-CH3)4、Si-(0-CH2-CHOH-CH2-OH)4等。通过本发明的制备方法得到的水溶性金属醇化物衍生物，通过在水中的水解、脱水缩合反应，生成中等尺寸的金属氧化物凝胶(例如，凝胶状氧化硅)和多元醇。通过该性质，例如，可以用于色谱用多孔质氧化硅的前体、对无机或有机化合物表面的氧化硅涂布剂、或在结构中固定催化剂或酶等的氧化硅基质的形成剂等。此外，通过本发明的制备方法得到的水溶性金属醇化物衍生物由于在水中溶解，在水解、脱水缩合反应中无须使用酸、碱或有机溶剂，并且由于通过水解产生副产物乙二醇等多元醇，例如与以往用于形成氧化硅凝胶的四乙氧基硅烷(产生副产物乙醇)相比，在对人体的安全性方面有用性较高。本发明涉及的固体凝胶状外用剂中，可以组合配合选自上述通式(l)所示的水溶性金属醇化物衍生物中的2种以上。上述水溶性金属醇化物衍生物的含量只要是可以固化基剂的量则不特别限定，但是优选为外用剂总量的5~60质量％,进一步优选为10-30%。上述水溶性金属醇化物衍生物的含量小于5质量％时体系不能充分固化，此外若超过60质量%则过硬、有可能难以进行涂布。上述通式(1)所示的水溶性金属醇化物衍生物，通过在水中的水解、脱水缩合反应，生成中等尺寸的金属氧化物凝胶和多元醇。因此，本发明中，仅通过在含有水的外用剂处方中添加上述水溶性金属醇化物衍生物，即可容易地固化基剂，从而可以制备固体凝胶状的外用剂。此外，本发明中，通过将上述水溶性金属醇化物衍生物与水混合，预先制备固体凝胶，将所得到的固体凝胶添加到外用剂处方中，由此也可以制备固体凝胶状外用剂。此时，预先制备的固体凝胶可以直接或使用公知的分散机等粉碎成适当的尺寸后添加到外用剂处方中。而且，将预先制备的固体凝胶添加到外用剂处方中时，无须在外用剂处方中配合水溶性金属醇化物衍生物的固化所需要的水分。但是，在预先制备的固体凝胶中，通常由于残留大量的水，优选作为水系的处方中或乳液系处方的水相成分添力口。如上得到的本发明的固体凝胶状外用剂，与以往使用用作水系基剂的增稠、凝胶化剂的天然或合成的水溶性高分子的情况相比，基剂对温度变化或添加物质的形态稳定性优异。此外，由于使用时容易崩解，在手指取出性或涂布时的扩展性等使用性方面也优异。进一步地，上述水溶性金属醇化物衍生物，由于与水反应时在处方中生成金属氧化物凝胶和多元醇，例如，用作洗面磨砂、(7夕，义)时，通过涂布时生成的金属氧化物凝胶得到磨砂效果(7夕，:/効果)，此外，通过作为化妆品的保湿成分广泛使用的多元醇的保湿效果，得到使用后的滋润的触感。此外，在通常的外用剂基剂中，例如，由于酶等药物成分因外环境的影响或随时间推移而失活，存在难以在基剂中保持活性等问题。将该药物成分配合在本发明涉及的固体凝胶状外用剂中时，由于该药物成分被包在凝胶结构中，因结构的稳定化可以长期保持活性。此外，在通常的外用剂基剂中配合透皮吸收性的药物时，由于在皮肤上涂擦后的组成变化，在较短的时间内溶出或透皮吸收，存在药效难以长期持续等问题。而将该药物成分配合在本发明涉及的固体凝胶状外用剂中时，由于该药物成分被包在凝胶结构中，随着凝胶结构的崩解药物成分緩慢释放，药效可以长期持续。因此，在本发明涉及的固体凝胶状外用剂中，可以合适地配合药物成分。在本发明涉及的固体凝胶状外用剂中，除了作为必须成分的上述通式(1)所示的水溶性金属醇化物衍生物和水之外，根据需要在不损害本发明效果的范围内还可以适当配合其它的成分。作为可以配合的其它的成分，可以举出通常作为化妆品、药品等外用剂的基剂成分或添加剂成分使用的液态油分、固体油分、各种表面活性剂、保湿剂、上述水溶性金属醇化物衍生物以外的凝胶化剂、水溶性高分子、低级醇、多元醇、糖类、紫外线吸收剂、氨基酸类、维生素类、药物、植物提取物、有机酸、有机胺、螯合剂、抗氧化剂、抗菌剂、防腐剂、清凉剂、香料、润肤剂、色素等。此外，还可以配合为了向化妆品等赋予功能性而使用的美白剂、抗皱剂、抗老化剂、抗炎剂、毛发生长剂、毛发生长促进剂、蛋白质分解酶等药物，以及作为外用药的药效成分的含有类固醇剂或非类固醇的抗炎剂、免疫抑制剂、镇痛消炎剂、抗菌剂、抗真菌剂、抗病毒剂、抗肿瘤剂、抗溃疡或纟辱疮剂、创伤一皮覆剂、循环改善剂、止痒剂、局部麻醉剂、防晕剂、烟碱剂，雌激素剂等。而且，本发明涉及的固体凝胶状外用剂中，"固体凝胶状"指的是该外用剂在常温下为无流动性的状态。更具体地说，是将填充有外用剂样品的试验管在常温下倾斜45°C时样品不立即流动的状态。本发明涉及的固体凝胶状外用剂的用途，通常，若为对人体或动物使用的外用剂则不特定限定，例如，除了洗面磨砂、保湿磨砂、配合有酶的磨砂、粉底、美容液、乳液、乳膏、化妆品等化妆料、贴剂、含有透皮吸收药物的制剂等之外，还可以应用于各种产品中。实施例1下文举出具体的实施例对本发明进行更具体的说明，但是本发明不被这些实施例所限定。本发明人首先最初使用四乙氧基硅烷和乙二醇，在各种条件下，尝试制备乙二醇取代的硅烷衍生物。乙二醇取代硅烷衍生物比净支例1将四乙氧基硅烷20.8g(0.1摩尔)和乙二醇24.9g(0.4摩尔)混合搅拌。在静置状态下完全分离成两层。在无溶剂、无催化剂下，将其在室温下剧烈搅拌24小时，但是完全未发生反应。比專交例2将四乙氧基硅烷20.8g(0.1摩尔)和乙二醇24.9g(0.4摩尔)添加到甲苯80ml中，在无催化剂下加热回流24小时，但是未发现通过共沸产生乙醇，完全未发生反应。实施例1将四乙氧基硅烷20.8g(0.1摩尔)和乙二醇24.9g(0.4摩尔)添加到乙腈150ml中，进一步添加强酸性离子交换树脂(DowEX50W-X8:夂夕.^^力^公司生产)1.8g作为固体催化剂后，室温下混合搅拌。最初，分离成两层的反应液在大约1小时后均匀溶解。然后，继续搅拌5天后，过滤分离固体催化剂，减压蒸馏除去乙醇和乙腈，得到透明的粘性液体39g。由iH-NMR分析的结果确认，产物为目的乙二醇取代物(四(2-羟基乙氧基)硅烷)(收率72.5%)。产物的^-NMR测定结果如图1所示。实施例2将四乙氧基硅烷4.19g(0.02摩尔)和乙二醇4.97g(0.08摩尔)添加到乙腈50ml中，进一步添加强酸性离子交换树脂(DowEX50W-X8:O欠S力々公司生产)0.5g作为固体催化剂后，室温下混合搅拌48小时。过滤分离固体催化剂后，减压蒸馏除去乙醇和乙腈，得到透明的粘性液体4.0g。产物通过在室温中与相同量的水混合，形成均匀、透明的凝胶(收率73%)。实施例3将四乙氧基硅烷41.7g(0.2摩尔)和乙二醇49.7g(0.8摩尔)混合，在无溶剂下，添加强酸性离子交换树脂(DowEX50W-X8:夂，，，^力々公司生产)1.08g作为固体催化剂后，85。C下混合搅拌。最初，反应液分离成两层，通过搅拌形成乳浊状，但是此后形成一层透明溶液。继续反应4小时后，过滤分离固体催化剂。室温下静置整夜后，减压蒸馏除去乙醇，得到透明的粘性液体47.6g。产物通过在室温中与相同量的水混合，形成均匀、透明的凝胶(收率87%)。实施例4将四乙氧基硅烷41.7g(0.2摩尔)和乙二醇49.7g(0.8摩尔)混合，在无溶剂下，添加强酸性离子交换树月旨(7》《一，补CG-120:口一A7yK八一只公司生产)lg作为固体催化剂后，85。C下混合搅拌。最初，反应液分离成两层，通过搅拌形成乳浊状，但是此后形成一层透明溶液。继续反应4小时后，过滤分离固体催化剂。室温下静置整夜后，减压蒸馏除去乙醇，得到透明的粘性液体47.6g。产物通过在室温中与相同量的水混合，形成均匀、透明的凝胶(收率87%)。通过上述比较例1、2,在不使用催化剂的情况下，在常温下或加热条件下完全未发生取代反应，不能得到乙二醇取代硅烷衍生物。与此相对地，在使用离子交换树脂作为固体催化剂的实施例1~4中，可以以高收率得到乙二醇取代物。此外，反应结束后，通过过滤可以容易地分离固体催化剂。进一步地在实施例1、2中，确认即使在常温条件下也可以制备乙二醇取代硅烷衍生物。接着，本发明人使用各种多元醇(丙二醇、1,3-丁二醇和甘油)，同样地尝试制备多元醇取代硅烷衍生物。丙二醇取代i圭烷衍生物比丰支例3将四乙氧基硅烷11.7g(0.085摩尔)和丙二醇12.09g(0.16摩尔)添加到曱苯100ml中，进行搅拌。在静置状态下完全分离成两层。在无溶剂、无催化剂下将其在加热回流条件下剧烈搅拌24小时，但是完全未发生反应。实施例5将四乙氧基硅烷11.7g(0.056摩尔)和丙二醇12.01g(0.16摩尔，相对于TEOS为2.9倍摩尔)添加到乙腈100ml中，得到一层透明的溶液。向其中添加强酸性离子交换树脂(DowEX50W-X8:夂夕'亇$力少公司生产)0.8g作为固体催化剂后，室温下混合搅拌30小时。过滤分离固体催化剂，减压蒸馏除去乙醇和乙腈，得到透明的焦糖状物质14.5g。产物通过在室温中与相同量的水混合，形成均匀、透明的凝胶(收率86%)。实施例6将四乙氧基硅烷20.8g(0.1摩尔)和丙二醇30.6g(0.4摩尔)添加到乙腈20ml中，得到一层透明的溶液。向其中添加强酸性离子交换树脂(DowEX50W-X8:夂夕々5力少公司生产)1.0g作为固体催化剂后，室温下混合搅拌75小时。过滤分离固体催化剂，减压蒸馏除去乙醇和乙腈，得到透明的粘性液体33.2g。产物通过在室温中与相同量的水混合，形成均匀、透明的凝胶(收率99%)。实施例7向乙腈102.8g中添加强酸性离子交换树脂(DowEX50W-X8:歹，.，S力》公司生产)1.03g作为固体催化剂。在其中溶解四乙氧基硅烷41.8g(0.2摩尔)，搅拌下于室温用约2小时滴加丙二醇59.8g(0.8摩尔)。然后，室温下混合搅拌l小时。将所得到的透明溶液在室温下静置整夜后，过滤分离固体催化剂，减压蒸馏除去乙醇和乙腈，得到透明的粘性液体69.0g。产物通过在室温中与相同量的水混合，形成均匀、透明的凝胶(由于含有残留溶剂，超过理论收量65g)。实施例8向丙二醇120.3g(1.6摩尔)中添加四乙氧基硅烷83.2g(0.4摩尔)。向其中添加强酸性离子交换树脂(DowEX50W-X8:夂少'々$力少公司生产)2.0g作为固体催化剂后，在无溶剂下于室温下混合搅拌约5小时。将所得到的透明溶液室温下静置整夜后，过滤分离固体催化剂，减压蒸馏除去乙醇，得到透明的粘性液体140g。产物通过在室温中与相同量的水混合，形成均匀、透明的凝胶(由于含有残留溶剂，超过理论收量130g)。1,3-丁二醇取代硅烷衍生物实施例9向乙腈55g中添加强酸性离子交换树脂(DowEX50W-X8:夂^S力》公司生产)l.lg作为固体催化剂，在其中溶解四乙氧基硅烷20.8g(0.1摩尔)。向其中添加1,3-丁二醇36.2g(0,4摩尔)后，室温下搅拌混合75小时。经过约5小时后，发现溶液稍微混浊、粘度稍有提高。反应75小时后，过滤分离固体催化剂，然后减压蒸馏除去乙醇和乙腈，得到透明流动性的液体37.7g。产物通过在室温中与相同量的水混合，形成均匀、透明的凝胶(收率97%)。实施例10向乙腈80g中添加强酸性离子交换树脂(DowEX50W-X8:夂夕'，S力小公司生产)0.5g作为固体催化剂，溶解1,3-丁二醇72.2g(0.8摩尔)。此时，发现稍有吸热。向其中加入四乙氧基硅烷41.7g(0.2摩尔)和乙腈30g,室温下搅拌混合50小时。反应后，过滤分离固体催化剂，然后减压蒸馏除去乙醇和乙腈，得到透明流动性的液体75.6g。产物通过在室温中与相同量的水混合，形成均匀、透明的凝胶(收率98%)。通过上述实施例5~IO可知，使用乙二醇、丙二醇和丁二醇作为多元醇时，通过使用固体催化剂，可以以高收率得到多元醇取代的硅烷衍生物。此外，反应结束后，通过过滤可以容易地分离固体催化剂。进一步可知，即使在常温条件下也可以制备各种多元醇取代的水溶性的硅烷书亍生物。甘油取代硅烷衍生物实施例11向乙腈100g中添加甘油36.9g(0.4摩尔)后，添加强酸性离子交换树脂(DowEX50W-X8:夂，'，S力》公司生产)0.6g作为固体催化剂，进行混合。然后加入四乙氧基硅烷20.9g(0.1摩尔)，室温下搅拌。液体分离成两层，剧烈搅拌下形成白浊状态。室温下搅拌混合整夜也未发现变化，在油浴中将温度设定为85°C,加热回流下进一步搅拌48小时。冷却后，过滤分离固体催化剂，然后减压蒸馏除去乙醇和乙腈，产物分离成两层。进一步将两者静置分离，上层的产物分离成少量的透明液体和白色糊状液体(6.6g)。下层的透明粘性液体的收量为22.9g。由上层分离的透明液体在水中不溶解，未发现凝胶的生成。另一方面，来源于上层的白色糊状的产物以及下层的透明粘性液体通过在室温中与相同量的水混合，形成均匀、透明的凝胶(白色糊状产物和下层产物的收率75%)。实施例12将四乙氧基硅烷60.1g(0.28摩尔)和甘油106.33g(U6摩尔)混合，在无溶剂下，添加强酸性离子交换树脂(DowEX50W-X8:夂^^S力々7>司生产)l.lg作为固体催化剂后，85。C下混合搅拌。约3小时后，混合物形成一层透明溶液。进一步继续反应5小时30分钟后，将所得到的溶液静置整夜。减压下，过滤分离固体催化剂后，用少量的乙醇洗涤。进一步从该溶液中蒸馏除去乙醇，得到透明的粘性液体112g。产物通过在室温中与相同量的水混合，稍微放热，形成均匀、透明的凝胶(收率97%)。通过上述实施例ll、12，使用甘油作为多元醇时，通过使用固体催化剂，可以以高收率得到甘油取代硅烷衍生物。此外，反应结束后，通过过滤可以容易地分离固体催化剂。乙二醇取代钛醇盐衍生物实施例13通过将钛酸四异丙酯M21g(0.0S摩尔)和乙二醇K42g(0J摩尔)在无溶剂、氮气氛围下混合得到白色沉淀。用NMR对上清液进行测定，确认为异丙醇。若将所得到的白色沉淀物添加到氯仿中则溶解成透明均匀。若将该氯仿溶液滴加到水中则产生白色沉淀，将该沉淀物减压干燥后用X射线衍射装置进行测定，确认为氧化钛。通过上述实施例13，即使用钛醇盐作为金属醇盐时，也与上述硅烷衍生物的情况同样地，通过使用固体催化剂，可以得到乙二醇取代钛醇盐衍生物。多元醇取代硅烷衍生物的溶解性接着，本发明人对如上得到的多元醇取代硅烷衍生物在各种溶剂中的溶解性进行评价。结果如下表l所示。溶解度的评价如下进行在各种溶剂中添加5质量％的多元醇取代硅烷衍生物，室温下混合搅拌、静置后，目视对状态进行评价。评价基准如下所述。O:完全溶解△:部分溶解x:不溶[表l]<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>由上表1可以确认，通过本发明得到的多元醇取代硅烷衍生物在水中的溶解性都优异。此外可知，丙二醇取代物和1,3-丁二醇取代物，在其它的有机溶剂中也表现出优异的溶解性。多元醇取代硅烷衍生物的凝胶化能力本发明人为了对上述多元醇取代硅烷衍生物在水中的凝胶化能力进行研究，使用1,3-丁二醇取代物和甘油取代物，对于各自的凝胶化的进行状态目视进行评价。凝胶化能力的评价如下进行将多元醇取代硅烷衍生物以各种浓度添加到水或KGM培养基中，室温下混合搅拌、静置后，目视评价状态。结果如下表2和表3所示。[表2]-<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>[表3]<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>由上表2、3可知，通过本发明得到多元醇取代硅烷衍生物由于为水溶性的，仅通过添加到水或水系的介质中，就可以容易地使体系凝胶化。进一步地，通过改变硅烷衍生物的添加浓度，可以适当调整体系的硬度。此外，通过本发明得到的多元醇取代硅烷衍生物无需如以往的水不溶性的甲硅烷基化化合物(例如四乙氧基硅烷)那样，必须添加以及除去酸或碱、有机溶剂，从步骤上和消费上、以及对环境的负荷方面考虑非常优选。水溶性金属醇化物衍生物在外用剂中的配合本发明人根据上述合成例制备各种水溶性金属醇化物衍生物，尝试制备配合有该水溶性金属醇化物衍生物的外用剂。实施例14、15(洗面剂)根据下表4的组成，在平板玻璃瓶中称量添加水溶性硅烷衍生物、水和表面活性剂后，通过振荡搅拌混合均匀，室温下放置。[表4]<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>实施例14、15的任意一个实施例中，通过静置1~2小时得到透明固体凝胶。实施例15中，通过此后的长时间放置变化为不透明体。对于任意一个实施例，使用脂粉匙("仔-，)都可以容易地刮取少量。若将所得到的块状物质取于手掌中并进行摩擦则快速崩解，形成滋润的膏状(.練O状)粉末。此外，若使用少量水进行摩擦则更容易扩展，可以涂布、按摩成皮肤状。实施例14中，通过与少量水一起在皮肤上扩展，得到由通过水溶性硅烷衍生物的脱水缩合、水解生成的硅胶实现的磨砂效果。此外，通过副产物丙二醇的保湿效果，得到洗脸后的滋润的使用触感。实施例15中，除了通过硅胶实现的磨砂效果之外，通过组成中所含有的表面活性剂(酰基谷氨酸盐)还得到适当的起泡和洗面效果，使用后得到与实施例1相同的滋润的^f吏用触感。实施例16~18(洗面剂)根据下表5的组成，在平板玻璃瓶中称量添加水溶性硅烷衍生物、水和表面活性剂后，通过振荡搅拌混合均匀，室温下放置。[表5]<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>实施例16中，通过静置数小时得到透明固体凝胶。实施例17中，约4小时后形成不透明的固体凝胶。实施例18中，约3小时后，白浊固化。对于上述任意一个实施例，使用脂粉匙都可以容易地刮取少量。若将所得到的块状物质取于手掌中并进行摩擦则快速崩解，形成滋润的膏状粉末。此外，若使用少量水进行摩擦则更容易扩展，可以涂布、按摩成皮肤状。实施例16中，通过与少量水一起在皮肤上扩展，得到由通过水溶性硅烷衍生物的脱水缩合、水解生成的硅胶实现的磨砂效果。此外，通过副产物1,3-丁二醇的保湿效果，得到洗面后的滋润的使用触感。实施例17、18中，除了通过硅胶实现的磨石少效果之外，通过组成中所含有的表面活性剂(酰基谷氨酸盐)还得到适当的起泡和洗面效果，使用后得到与实施例16相同的滋润的使用触感。实施例19(透明美白凝月交)将氨凝血酸0.2g溶解在去离子水7.6g中，向其中加入丙二醇取代硅烷衍生物(Si-(OCH2CH2CH20H)4)2.2g进行充分搅拌后，填充到瓶中。室温下放置后，得到透明固体状的凝胶。虽然为透明性极高、具有琼脂状的硬度的固体凝胶，但是使用匙状涂布机可以容易地刮取适量。若将所得到的透明固体状凝胶在皮肤上摩擦，则光滑地扩展，在皮肤上得到滋润的触感。进一步得到通过配合凝血酸实现的美白效果和整肌效果。此外，进一步通过上述组成，将丙二醇取代硅烷衍生物的量减少为2.0g进行混合搅拌，得到稍微柔软的透明凝胶状物质。将其挤压填充到泵式容器中，室温下静置于窗边，经过1个月后凝胶的形态以及挤出容易程度无任何变化，极其稳定。药物成分的稳定化接着，本发明人对于在使用多元醇取代硅烷衍生物制备的固体凝胶状外用剂基剂中配合药物成分时的稳定化效果进行研究。实施例20将丙二醇取代硅烷衍生物(Si-(OCH2CH2CH2OH)4)0.2g溶解在水lg中，在该溶液中添加混合枯草杆菌蛋白酶4jug/ml溶液0.2ml，静置一定时间。用脂粉匙将所得到的个体凝胶破碎后，离心分离，取上清液一定量。同样地准备数种受试样品，将它们保持在各种温度(0。C、37°C、室温、5(TC)下，对于4小时后和3天后的样品，对枯草杆菌蛋白酶的酶活性进行测定。酶活性测定如下进行使添加在Tris-HCl緩冲液中的Na-对甲苯磺酰基-L-精氨酸甲酯盐酸盐与各样品反应后，通过荧光分光光度计进行测定。此外，作为比较例4，除了不使用丙二醇取代硅烷衍生物之外，与实施例20同样地操作，对枯草杆菌蛋白酶的酶活性进行测定。酶活性的数值，以0。C下保存4小时的比较例的样品的酶活性为100.0进行标准化。上述酶活性的测定结果如下表6所示。[表6]<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>实施例21将丙二醇取代硅烷衍生物(Si-(OCH2CH2CH2OH)4)0.2g溶解在水lg中，在该溶液中添加混合木瓜蛋白酶4jug/ml溶液0.2ml，注入96孔平板中，静置一定时间。同样地准备数种被试验样品，将它们保持在各种温度((TC、37°C、室温、5(TC)下，对于2小时后和3天后的样品，对木瓜蛋白酶的酶活性进行测定。酶活性测定如下进行将酶的基质N-千氧羰基-苯基精氨酸-4-曱基香豆素酰胺(Z-PheArg-MCA)直接添加到96孔平板中，室温下放置20分钟后，用平板读取器测定酶活性。此外，作为比较例5，除了不使用丙二醇取代硅烷衍生物之外，与实施例21同样地操作，对木瓜蛋白酶的酶活性进行测定。酶活性的数值，以0。C下保存2小时的比较例的样品的酶活性为100.0进行标准化。上述酶活性的测定结果如下表7所示。[表7]<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>50。C2.253.0蛋白质分解酶虽然为了通过促进角质层剥离来改善皮肤而配合在化妆品中，但是由上述比较例可知，在水溶液中由于温度的负荷或随着时间推移而失活，因此，通常的情况下，必须通过在干燥状态下制剂成粉末或戊二醛处理等特殊的固定化，实现在含水制剂中的活性维持。与此相对地，如上述实施例20、21所示，在本发明涉及的固体凝胶状外用剂中，即使在高温或随着时间推移下也可以维持高的酶活性。因此，在通常的化妆品的保存条件下，可以维持实用水平的酶活性，从而长期保持制备时的角质层剥离效果。实施例22:固体凝胶状卸妆品[表8]<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>通过实施例22得到的固体凝胶状卸妆品为白色凝胶，在皮肤上快速地崩解且光滑地扩展，此外，得到通过硅胶实现的磨砂效果以及通过多元醇实现的滋润的^f吏用触感。实施例23:配合有蛋白分解酶的固体凝胶状磨砂[表9]<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>通过实施例23得到的配合有蛋白质分解酶的固体凝胶状磨砂，在皮肤上快速地崩解且光滑地扩展，此外，得到通过硅胶实现的磨砂效果以及通过多元醇实现的滋润的4吏用触感。实施例24:配合有蛋白分解酶的固体凝胶状美容品[表io]<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>通过实施例24得到的配合有蛋白质分解酶的固体凝胶状美容品,在皮肤上快速地崩解且光滑地扩展，此外，得到通过硅胶实现的磨砂效果以及通过多元醇实现的滋润的使用触感。实施例25:固体凝胶状保湿粉底[表ll]<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>通过实施例25得到的固体凝胶状保湿粉底，在皮肤上快速地崩解且光滑地扩展，此外，得到通过多元醇实现的滋润的使用触感。实施例26:固体凝胶状营养乳膏[表12]<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>通过实施例26得到的固体凝胶状营养乳膏，在皮肤上快速地崩解且光滑地扩展，此外，得到通过硅胶实现的磨砂效果以及通过多元醇实现的滋润的^f吏用触感。实施例27:固体凝胶状按摩膏[表13]<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>通过实施例27得到的固体凝胶状按摩膏，在皮肤上快速地崩解且光滑地扩展，此外，得到通过硅胶实现的磨砂效果以及通过多元醇实现的滋润的l吏用触感。实施例28(洗面剂)根据下表14的组成，在平板玻璃瓶中称量添加水溶性硅烷书f生物、水和表面活性剂后，通过振荡搅拌混合均匀，室温下放置。[表14]<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>实施例28中，刚混合之后立即得到白色固体凝胶。此外，通过实施例15得到的洗面剂，使用脂粉匙可以容易地刮取少量，若取于手掌中并进行摩擦则快速崩解，形成滋润的膏状粉末。此外，若使用少量水进行摩擦则更容易扩展，可以涂布、按摩成皮肤状。此外，在指曱上涂布口红，若加入少量的实施例28中得到的洗面剂并进行摩擦则口红快速地消失，使用后得到滋润的使用触感。权利要求1.下述通式(1)所示的水溶性金属醇化物衍生物，M1-(OR1)n式中，M1为Si、Ti、Zr、Zn或Al原子，R1为多元醇残基，M1为Si、Ti或Zr原子时n为4，M1为Zn原子时n为2，M1为Al原子时n为3。2.权利要求1所述的水溶性金属醇化物衍生物，其特征在于，式(l)中的m1为Si或Ti原子。3.权利要求1或2所述的水溶性金属醇化物衍生物，其特征在于，式(l)中的W为乙二醇残基、丙二醇残基、丁二醇残基、甘油残基中的任意一种。4.水溶性金属醇化物衍生物的制备方法，其特征在于，使金属醇盐与多元醇在固体催化剂的共存下反应。5.权利要求4所述的水溶性金属醇化物衍生物的制备方法，其特征在于，金属醇盐为钛醇盐或烷氧基硅烷。6.权利要求4或5所述的水溶性金属醇化物衍生物的制备方法，其特征在于，在50-9(TC的温度条件下进行反应。7.权利要求4-6中任意一项所述的水溶性金属醇化物衍生物的制备方法，其特征在于，所述固体催化剂为离子交换树脂。8.权利要求4-7中任意一项所述的水溶性金属醇化物衍生物的制备方法，其特征在于，所述金属醇盐为四乙氧基硅烷。9.权利要求4-8中任意一项所述的水溶性金属醇化物衍生物的制备方法，其特征在于，所述多元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油中的任意一种。10.权利要求4~9中任意一项所述的水溶性金属醇化物衍生物的制备方法，其特征在于，所述多元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇中的任意一种，在5-35。C的温度条件下进行反应。11.一种固体凝胶状外用剂，其特征在于，是将权利要求1~3中任意一项所述的水溶性金属醇化物衍生物与水混合而成的。12.权利要求11所述的固体凝胶状外用剂，其特征在于，进一步混合药物成分。13.固体凝胶状外用剂的制备方法，其特征在于，将权利要求1~3中任意一项所述的水溶性金属醇化物衍生物添加到含有水的外用剂处方中。14.一种固体凝胶状外用剂的制备方法，其特征在于，将权利要求1-3中任意一项所述的水溶性金属醇化物与水混合制备固体凝胶，将所得到的固体凝胶添加到外用剂处方中。全文摘要提供容易分离纯化产物、可以在工业上可以实际应用的90℃以下的温度条件下进行的水溶性硅烷衍生物的制备方法，可以制备对于温度变化或添加物质的形态稳定性优异且使用性优异的固体凝胶状外用剂的化合物。通过在固体催化剂的共存下进行金属醇盐与多元醇的取代反应，可以制备水溶性硅烷衍生物，根据该制备方法，非常容易地从产物中分离催化剂，可以在90℃以下的温度条件下进行反应。此外，通过将如此得到的水溶性金属醇化物衍生物配合在水系的外用剂处方中，可以充分地固化基剂，所得到的固体凝胶状的基剂对于温度变化或添加物质的形态稳定性优异，由于使用时易崩解，在手指取出性或涂布时的扩展性等使用性方面也优异。文档编号C07C31/00GK101243094SQ20068002932公开日2008年8月13日申请日期2006年8月11日优先权日2005年8月12日发明者世喜利彦,坂本一民,渡边启,矢岛勋,石川由布子,高桥俊申请人:株式会社资生堂