破译欧莱雅“玻色因”的“黑匣子”

狄磊勤，虞 海，陈建明，田 怡，陈封政

（1.四川省轻工业研究设计院，四川 成都 61000；2.乐山师范学院 a.后勤保障服务部，b.化学与资源环境学院,c.乐山特色农产品药用成分研发工程中心 四川 乐山 614000；3.乐山利源科技有限公司，四川 乐山 614000）

0 引言

“玻色因”的英文名为“Pro-Xylane”，是法国欧莱雅集团化妆品原料的商品名（该原料由水、丙二醇和羟丙基四氢吡喃三醇组成），其中有效活性成分羟丙基四氢吡喃三醇的含量为30%，为一对非对映异构体，其结构式见图1。“玻色因”的合成文献[1-2]相对古老，目前商业化的合成路线发表于2014 年的Green Chemistry[3]，国内的合成文献近年来仅有2 篇[4-5]。目前国内化妆品业界将羟丙基四氢吡喃三醇几乎等同“玻色因”。由于“玻色因”能促进糖胺聚糖的合成[6]，增加真皮胶原的产生，达到促进真皮修复、改善皮肤弹性、减轻皱纹和增加皮肤紧致度的功效，从而对皮肤起到抗衰老的作用[7-8]。目前“玻色因”这种化妆品原料在国内热度直线上升，国家药监局备案平台显示：2020年有关玻色因的备案数据高达2 942条，但由于没有行业标准，导致产品优劣难分，良莠不齐，甚至出现假货。国内业界的先行者珀莱雅化妆品股份有限公司的首席研发官蒋丽刚先生率先撰写了《羟丙基四氢吡喃三醇理化分析和质量思考》[9]，该文详细地论述了“玻色因”的起源、发展和质量分析，解决了化妆品业界对于该产品真伪和优劣的困惑。“玻色因”的显著功效引起了化妆品界的配方师、工程师、原料采购师和爱美女士的强烈关注。尽管已有文献对“玻色因”进行了一些解读，但由于“玻色因”是欧莱雅集团的专利内供独享原料，市场上没有法定的标准品，也买不到欧莱雅集团的法定原料供应，故还有更深层次的理论问题需要解决：羟丙基四氢吡喃三醇具有非对应异构体，“玻色因”非对应异构体的构成比例如何？“玻色因”具体的核磁数据如何归属？“玻色因”异构体的空间结构问题？“玻色因”是欧莱雅的专利产品，尽管其制造专利已经过期，但该产品依然是未完全解密的“黑匣子”，为了让国内的化妆品业界专业人员对“玻色因”有正确、全面的了解，本研究小组从欧莱雅的产品中分离纯化出“玻色因”，并对化合物进行了一维和二维核磁结构解析以及X-单晶衍射解析，同时结合高效液相色谱破译了“玻色因”的“黑匣子”。

图1 “玻色因”的结构式

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

郝连娜活颜修复舒缓晚霜（欧莱雅集团生产），制备级乙腈。Varian Prostar 高效液相色谱仪，Agilent Technologies PrepStar 高效液相色谱仪，Agilent Technologies Infinity 1260 ELSD 蒸发光散射检测器，XAmide（4.6*250 mm，5 μm）分析柱，XAmide（50*450 mm，5 μm）制备柱。

1.2 “欧莱雅”产品中“玻色因”的提取

提取：取郝连娜活颜修复舒缓晚霜一瓶（50 mL），将膏体倒入烧杯中，加入200 mL 乙腈，搅拌10 min 溶出有效成分，倾倒出上清液；再次用100 mL 乙腈，搅拌10 min 溶出有效成分，倾倒出上清液。合并两次上清液，减压浓缩至膏状，即“玻色因”的混合物，用于后续高效液相色谱分析和分离纯化制备。

1.3 “欧莱雅”产品中“玻色因”异构体的分析和分离纯化制备

分析色谱条件：XAmide（4.6*250 mm，5 μm）；进样体积：10 μL；流速：1.0 mL/min；柱温：25 ℃；检测器：ELSD，蒸发室温度：40-50 ℃；飘移管温度：40-50 ℃；氮气流速：1.6 mL/min；流动相：流动相A-甲醇，流动相B-乙腈，洗脱程序如表1。

表1 梯度洗脱条件

制备色谱条件：按照分析色谱条件，用XAmide（50*450 mm，5 μm）制备柱，进样体积为10 mL，流速为10.0 mL/min。多次进样郝连娜活颜修复舒缓晚霜的“玻色因”提取物，按照峰收集样品，浓缩收集液，得到第一个出峰的化合物（简称“首峰化合物”）和后峰化合物。

1.4 化合物的X-单晶衍射

将分离得到的合物通过多次溶剂选择，其中首峰化合物用甲醇和乙腈的等比例混合溶剂溶解，在室温条件下结晶，将得到的晶体进行X-单晶衍射仪测试，得到该化合物的晶体数据和晶体结构。但后峰化合物始终得不到晶体。

1.5 “玻色因”的核磁共振波谱鉴定

将“玻色因”混合物和分离纯化出的化合物，用氘代甲醇作溶剂，通过核磁共振仪测试，得到相应的核磁共振氢谱和碳谱并进行谱图解析。

2 结果与讨论

2.1 “欧莱雅”产品中“玻色因”异构体比例的分析

对郝连娜活颜修复舒缓晚霜中的“玻色因”的提取物进行高效液相色谱分析，得到图2。从图中可以看出郝连娜活颜修复舒缓晚霜的“玻色因”为两个化合物，出峰时间分别为14.7 min 和15.4 min，峰面积比例约为47:53，即峰面积“前小后大”。

图2 “欧莱雅”产品中“玻色因”异构体比例的液相图

2.2 “玻色因”的结构解析

2.2.1 首峰化合物的晶体结构解析

衍射用晶体大小为0.35 mm×0.30 mm×0.25 mm，属于单斜晶系，空间群为P1211，晶胞参数a=5.4153(8)，b=9.2411(14)，c=11.0959(14)，晶胞体积V=540.684，晶胞内分子数Z=2。衍射光源：Mo Ka，波长：0.71073。测定温度为293 K，石墨单色器，照射1708 次。通过解析晶体数据，确定分子式为C8H16O5·H2O。图3 为首峰化合物的晶体衍射投影图，图4 为化合物的晶胞图。从晶体衍射投影图及晶胞图可以看出一分子化合物与一分子结晶水结合，一个晶胞中含有两分子化合物及两分子结合水。我们按照木糖作为母环固定该化合物的空间构型，7 位碳上羟基氢与母环上氧形成分子内氢键，从而固定了侧链的构型和空间朝向，其化学结构式如图5。

图3 首峰化合物的晶体衍射投影

图4 首峰化合物的晶胞

图5 首峰化合物的结构式

通过分析晶体数据，化合物的键长数据见表2，键角数据见表3。从表2 可以看出化合物中C-C键的键长约为1.52 Å，C-H 键的键长约为0.98Å，O-H 键的键长为0.82Å，C-O 键的键长约为1.43Å。从表3 可以看出由5 个碳和1 个氧形成的六元环键角均在110°左右，由O1-C1-C2 形成的键角略小，为108.6°，由C1-C2-C3 形成的键角略大，为113.2°。整体结构上看，均为饱和键，中心原子采取sp3杂化轨道成键，其键角理论为109.28°，但由于受氧原子孤对电子和分子内氢键等因素的影响，导致C-C-H、C-C-C、C-O-H、H-O-H 等形成的键角在107° ～ 114°之间。

表2 化合物的键长数据

表3 化合物的键角数据

2.2.2 首峰化合物的核磁解析

1H-NMR（CD3OD，400 MHz）显示，有一个甲基信号δH1.19（3 H，d，J=4 Hz，H-8），一个不与氧相连的亚甲基两个氢信号：δH1.63（1H，m，H-6a）和δH1.92（1H，m，H-6b），其余7 个氢化学位移在3.06～4.0 之间，均是与氧相连的碳上氢。13C-NMR（CDCl3，100 MHz）显示有8 个碳信号，δC22.93 是8 位的甲基碳，δC42.21 是6 位的亚甲基碳，结合DEPT 谱，δC70.89 是5 位的亚甲基碳。结合1H-1H COSY，HSQC 和HMBC 谱信息（图6），对该化合物碳氢信号进行详细归属，见表 4。

图6 首峰化合物的关键HMBC（）

2.2.3 后峰化合物的核磁解析

通过“玻色因”混合物与首峰化合物的核磁比较分析分析。1H-NMR（CD3OD，400 MHz）显示：后峰化合物和首峰化合物的8 位甲基碳上三个氢的化学位移基本相同，叠加在一起，形成一个不规则的三重峰；6位碳上的两个氢则有差异，一个δH1.92左右的氢叠加在一起，形成一个多重峰，但另一个δH1.47 的多重峰则明显不同。其余含氧碳上的氢几乎变化不大，叠加在一起，形成多重峰。

从核磁共振氢谱上可以看出差异：后峰化合物6 位碳上的一个氢化学位移为δH1.47，首峰化合物6 位碳上的一个氢化学位移为δH1.63。

从核磁共振碳谱上可以看出差异：后峰化合物8 位碳上的化学位移为δC24.33，首峰化合物8 位碳上的一个氢化学位移在δC22.93；后峰化合物7位碳上的化学位移为δC64.97，首峰化合物7 位碳上的一个氢化学位移在δC66.69；后峰化合物6 位碳上的化学位移为δC42.73，首峰化合物7 位碳上的一个氢化学位移在δC42.21，其余碳的化学位移差异较小。具体核磁数据归属见表4。

表4 “玻色因”的NMR 数据（CD3OD,J in Hz）

3 讨论与结论

欧莱雅集团生产的郝连娜活颜修复舒缓晚霜是该公司的价格最贵的顶级产品，也是欧莱雅集团旗下添加了“玻色因”的最贵、最前沿的产品，选择该产品为研究对象具有一定代表性。

由于“玻色因”是一对异构体，在常规条件下，很难通过液相色谱将两个化合物分开。研究小组通过数百次试验，筛选了10 余种分析柱填料，终于成功地将异构体分开，并申请了发明专利[10]，通过专利并结合本研究的液相谱图显示：“玻色因”根据出峰时间先后出现两个峰，面积是“前小后大”，前峰面积略小，后峰面积略大，峰面积比例约为47:53。

根据欧莱雅公司的研究报道[1]，结合对郝连娜活颜修复舒缓晚霜的分析，“玻色因”中后出峰的异构体活性可能更高。欧莱雅公司由合理异构体比例的玻色因为原料开展研究后得出了玻色因在人体内易降解、无残留、无毒害的安全性评价和有效性的结论[11-12]，但原始文献对于具体比例并没有明确，这个合理的比例或许能从其最有代表性产品中窥见端倪。