MITTEL UND KOS- METIKA

(1)

Bei dieser Datei handelt es sich um ein Protokoll, das einen Vortrag im Rahmen des Chemielehramtsstudiums an der Uni Marburg referiert. Zur besseren

Durchsuchbarkeit wurde zudem eine Texterkennung durchgeführt und hinter das eingescannte Bild gelegt, so dass Copy & Paste möglich ist – aber Vorsicht, die Texterkennung wurde nicht korrigiert und ist gerade bei schlecht leserlichen Dateien mit Fehlern behaftet.

Alle mehr als 700 Protokolle (Anfang 2007) können auf der Seite

http://www.chids.de/veranstaltungen/uebungen_experimentalvortrag.html eingesehen und heruntergeladen werden.

Zudem stehen auf der Seite www.chids.de weitere Versuche, Lernzirkel und Staatsexamensarbeiten bereit.

Dr. Ph. Reiß, im Juli 2007

(2)

KORPER-

••

PFLEGE-

MITTEL UND KOS- METIKA

Ulrike Haas Schückingstraße 27

35037 Marburg

(3)

2.Februar 1995

KÖRPERPFLEGEMITTEL UND KOSMETIKA

Gliederung:

1.Einleitung

2. Hautschutz- und -pflegemittel

A.Allgemeine Hautschutz- und -pflegemittel

Versuch 1:Emulgator als Grenzflächenaktivator Versuch 2 :Bildung einer Emulsion

Versuch 3 :Unterscheidung vonOIW-und w/o-

Emulsionen B.Licht-/Sonnenschutzmittel

Versuch 4:Herstellung und Wirkung von Sonnen- schutzmitteln

3. Dekorative Kosmetika A. Selbstbräuner

Versuch 5 : Wirkungvon Selbstbräunungsmitteln B. Lippenstifte,Kajal, Make Up

Versuch 6 :Herstellung eines Lippenstiftes C.Dauerwellen

Versuch 7 : Wirkungsweise von Dauerwellmitteln Literaturangaben

Seite 3 Seite 5 Seite 5

Seite 11

Seite 16 Seite 16

Seite 18

Seite 23

Seite 27

Chemie in der Schule: www.chids.de

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1. Einleitung:

Allgemeines;

" Kosmetik" kommtvon"cosmeo"=schmücken (griech. ) Zur Gruppe der Körperpflegemittel gehören

- Reinigungsmittel

*Seifen, Shampoos, Duschgels

*^Zahnpasta

*Deodorantien ( Geruchsreinigungsmittel ) - Hautschutz- und -pflegernittel

*Hautcremes

*Lippenpflegestifte

*Sonnenschutzmittel - dekorative Kosmetika

*Selbstbräuner

*getönte Cremes

*Lippenstifte

*Lidschatten, Kajal

*Make Up,Rouge

*Nagellack

*Dauerwelle

Körperreinigung dient zur Entfernung

*des sichtbaren Schmutzes

*des eingetrockneten Schweißes

*der Reste früher verwendeter Kosmetika

Der Körperreinigung folgt häufig die Körperpflege und schließlich eventuell die Verwendung dekorativer Kosmetika.

Körperreinigungsmittel werdenim Folgenden nicht behandelt, da das Thema sonst zu umfangreich würde.Ferner entsprächedies einem Vortrag über Tenside.

Vorbemerkung;

Die meisten der im Folgenden erwähnten Körperpflegemittel enthalten oft auch diese Zusätze, auf die ich später dann nicht mehr unbedingt eingehen werde:

*Konservierungsstoffe

*Konsistenzgeber

*^Duftstoffe

- Konservierungsstoffe

*verhindern die Zersetzung der Fette durch Bakterien und Mikroorganismen indem sie sie abtöten und erhöhen so die Haltbarkeit des Produktes

*^Problem:Sie können nicht zwischen" guten" und" schlechten" Mikroorganis- men unterscheiden.

*sind in geringen Mengen nicht deklarierungspflichtig ==> Ausweichen auf nicht konservierte Mittel schwierig

*allgemein gilt: Körperpflegemittel in Töpfen!Dosen sind stärker konserviert als in Tuben,da der Benutzer/die Luft mit einer größeren Oberfläche in Kon- takt kommt.

(5)

Bsp. : Benzoesäure

o-COOH

Formaldehyd Propionsäure

H-CHO

- Konsistenzgeber\Verdickungsmittel

*sollen angenehme Verwendbarkeit und gute Dosierbarkeit des Produktes ge- währleisten

Bsp.: Polyethylenglykol n~400

Natriumchlorid NaCI

Kaliumchlorid KCI

-Duftstoffe

*sollen verkaufsfördernd wirken

*sollen den zum Teil unangenehmen Eigengeruch des Produktes überdecken Bsp.: Parfumöle, etherische Öle

(6)

2. HautschutZt bzw. -pflegemittel

At Allgemeine Hautschutz- und-pflegemittel

- dazu gehören:

*^Cremes

*^Öle

*Körperlotionen

*Lippenptlegestifte

Im diesem Abschnitt beschränke ich mich weitgehend auf Cremes, da Körper- lotionen verdünnte Cremes sind und da Lippenpflegestifte ähnlich aufgebaut sind wie farblose Lippenstifte ( Lippenstifte s. Kap. 3.B. )

Diese Produkte enthalten meist ölige/fetthaltige und wäßrige Bestandteile.

Aufgabe:

* sollen die Haut feucht und geschmeidig erhalten

* Schutz vor mechanischer und chemischer Beanspruchung bieten

*sollen Rissigwerden der Haut verhindern

Eine Creme ist eine dickflüssige Emulsion von Wasser und ÖlIFett.

Da sich Wasser und Öl/Fett bekanntlich nicht ohne weiteres dauerhaft mischen lassen, ist es erforderlich, Emulgatoren zuzusetzen. Emulgatoren stellen ein" Bin- deglied ", eine" Brücke" zwischen zwei Phasen dar; sie sollen dafür sorgen, daß die Phasendurchmischung möglichst dauerhaft ist.

Eigenschafte.n von Emulgatoren:

*Emulgatoren setzen die Grenzflächenspannung zwischen zwei Phasen herab.

*Sie begünstigen / stabilisieren die Phasendurchmischung.

*Emulgatoren wirken nur an der Phasengrenzfläche.

*Emulgatoren sind umso wirksamer je feiner die Phasen ineinander verteilt sind ( feinste Tröpfchen haben die größte Gesamtoberfläche, ====>geringere Ab- stoßung der Phasen untereinander ).

*Die meisten Emulsionen sind trüb auch wenn heide Phasen für sich klar sind.

Das liegt an der Enstehung mikroskopisch klein verteilter Tröpfchen, an denen sich das Licht bricht ( Faraday- Tyndall- Effekt ).

*Emulgatoren für Emulsionen aus Wasser und Öl sind wiefolgt aufgebaut:

hydrophiler

0

^lipophiler

Teil

)

Teil

polarer unpolarer

(7)

Versuch 1 :

Grenzflächenaktivierende Wirkung des Emulgators Chemikalien:

- 90-100 ml mit Paprikapulver rot gefärbtes Öl ( Öl dafür einige Tage auf Pap- rikapulver stehen lassen. )

- 5 ml Spüli

- ca. 500 ml Wasser Durchführung:

Man füllt zwei 40ml-Fläschchen zu gut 3/4 mit dem Öl, läßt sie vorsichtig in je einen 250ml-Standzylinder gleiten und füllt sie anschließend vorsichtig mit Hilfe einer Pipette vollständig mit Öl. Anschließend verschließt man eines der Fläsch- chen mit einem Stopfen und füllt rasch soviel Wasser in den Zylinder, daß dieser bis ca. 3 cm unter dem Rand gefüllt ist. Wenn keine Bläschen mehr im Was- ser vorhanden sind, entfernt man vorsichtig den Stopfen. Der zweite Zylinder wird analog gefüllt. Das Öl darf dabei nicht ausfließen!!!

Jetzt gibt man 5 cm über die Öffnung der einen Flasche mit einer Pipette 15-20 Tropfen der Spülilösung; man beobachtet das langsame Ausfließen des Öls.

Erklärung:

Das Anion des Seifenmoleküls wirkt hier grenzflächenspannungherabsetzend, indem es sich zwischendieWassermoleküle begibt und so einen Teil der Was- serstoffbrückenbindungen zerstört. Dadurch wird die Oberflächenspannung des Wassers herabgesetzt.

Seifenmolekül ==R-COO- _~a

unpola- rePhase

H-Ol. .... H-OI ...H-OI polare

I I I Phase

H H H

H-OI H.:DI H-OI

r I I

R z.B. Stearinsäurerest -C_17H35

H-OII

H H-OI

Versuch 2 :

Bildung einer Emulsion am Beispiel der Herstellung von Avocadocreme Chemikalien :

Fettphase: 5 g Bienenwachs 3 g Cetylalkohol 10 g Lanolin

35 g Avocadoöl

wäßrige Phase: 40 g destilliertes Wasser

-_ ^_-,---.-^,-^.._^.._._----

(8)

* Bienenwachs :75% Myricylpalmiat

H31C^Is-CO-O-C30/32~1/65 10% Myricylcerotinat

15% Paraffine

*Cety1alkohol : C16H330H

* Lanolin:Wollfett des Schafes,besteht aus einem Gemisch von 30 Fettsäuren und Alkoholen,enthält u.a.

Palmitinsäure ( C_l_SH31-COOH ), Ölsäure ( CgH17-CH=CH-C7HI4-COOH ), Cetylalkohol und Cholesterin

HO

••",ICH

..^' 3

In diesem Rezept wirkt Cholesterin als Emulgator.

Durchführung:

Man schmilzt Bienenwachs, Cetylalkohol und Lanolin im Wasserbad, gibt Avocodoöl hinzu und wartet wieder,bis alles geschmolzen ist. Man nimmt das Becherglas mit der Fettphase aus dem Wasserbad und rührt bei Raum- temperatur portionsweise das vorgewärmte destillierte Wasser unter.Da- mit sicheinestabile Emulsion bildet,stellt man das Glas mit der Emulsion nun in ein Gefäß mit kaltem Wasser und rührt so lange weiter,bis die Creme vollständig erkaltet ist. Die Creme kann mit einem Magnetrührer,einem Haushaltsrührgerät oder auch mit dem Kochlöffel gerührt werden,letzteres erfordert jedoch mehr Zeit.

Bildung einer Emulsion

e---

⁼^Emulgator

1.

unpolare Phase polare Phase

Eindringen der Emulgatormoleküle indie Phasengrenzfläche. polarer Teil des EmulgatorsinpolarerPha- se,unpolarer TeilinunpolarerPhase.

(9)

~.

3.

4.

Emulgatorm oleküle setzen Oberflächenspannungherab;

>mehr Moleküle drängen inPhasengrenzfläche >

Grenzflächenvergrößerung durch Beulenbildung.

nach außen unpolare Beulen könneninun- polare Phase disper- gieren.

Die polare Phase ist nun vollständiginder unpola- ren Phase dispergiert.

Emulsionstypen O/W

+-+-Öl--+- _ I -W asse

W/O

Öl - in - Wasser- Emulsion Wasser - in - Öl - Emulsion Öl

Wasser

disperse Phase geschlossene Phase

Wasser Öl Bsp.: Tagescremes

Körperlotionen Sonnenmilch

Nachtcremes Fettcremes

Coldcremes

Versuch 3 ;

Unterscheidung von W/O- und OIW-Emulsionen

Chemikalien;

*je 10 ml zweier Cremes ( W/O - Emulsion und O/W-Emulsion)

*2 ml der in Versuch 2 hergestellten Creme

*60 ml mit Paprikapulver rot gefärbtes Öl

*60 ml mit Methylenblaugefärbtes Wasser

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Durchführung:

a) Papiermethode

Man gibt auf ein Stück farbigen Tonkarton jeweils ca. 2 ml der verschiedenen Cremes und verteilt diese etwas mit dem Spatel. Nach ein paar Minuten hinter- läßt jede Probe einen Fleck auf dem Karton.

b) Verdünnungsmethode

Man gibt in insgesamt vier Reagenzgläser je 4 ml einer Emulsion, so daß zwei RG eineOIW-und zwei RG eine W/O-Emusion enthalten. Jeder Emulsionstyp wird nun einmal mit 30 ml rotem Öl und einmal mit 30 ml blauem Wasser ge- schüttelt. Dabei tritt jeweils nur einmal eine echte Phasendurchmischung ein.

Erklärung:

a) Papiermethode

*beim Bestreichen eines Tonpapiers mit etwas Creme bildet sich ein Fleck der geschlossenen Phase auf dem Papier

======> W/O-Emulsion bildet Fettfleck OIW-Fleck bildet Wassertleck b) Verdünnungsmethode

*eine Emulsion ist nur mit der geschlossenen Phase verdünnbar

======> W/O-Emulsion mit Öl verdünnbar OIW-Emulsion mit Wasser verdünnbar

Bei den meisten Cremes ist eine richtige Verdünnung (==eine ganz homogene Lösung entsteht) nicht möglich. Man muß dann aufgrund der deutlichen Un- terschiede im Verhalten zu Wasser bzw. Öl auf den Emulsionstyp schließen.

Höher viskose Cremes zeigen oft gar kein deutlich unterschiedliches Verhalten, bei ihnen läßt sich nur die Papiermethode anwenden.

Bei Verdünnbarkeit einer Emulsion geht die Farbe des Verdünnungsmittelsauf die geschlossene Phase über. Auch diese Eigenschaft läßt sich als Test für den Emulsionstyp verwenden.

Inhaltsstoffe von Cremes

*Wasser

OIW-Emulsionen : 60-85%

WIO-Emulsionen : 45-65%

*Zusätze zur \väßrigen Phase von G/W-Emulsionen

( die wäßrigePhase von W/O-Emulsionen besteht meist nur aus Wasser) a) wasserbindende Zusätze

Sie sollen die langsame Verdunstung des Wassers bei längerer Lagerungszeit verhindern.Dies geschieht durch Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindun- gen mit den in der Emulsion vorhandenen Wassermolekülen.

Außerdem erleichtern sie das Aufstreichen der Creme auf die Haut.

Bsp.: Glycerin CH20H-CHOH-CH20H

(11)

b) die Emulgierung begünstigende Zusätze

Die Emulgierung wird z.B. durch die Entstehung von Seifenmolekülen, die, wie in Versuch] gezeigt, schwache Emulgatoren sind, begünstigt.Sie ent- stehen nach:

o

"

H 2C-O-C-R

I

⁹

3 NaOH + H-C-O-C-R

I

⁹

H2 C-O-C-R

3 R-COO - + Na + Seife

CH OH

I

²

CHOH

I

CH 2 0 H

( Mechanismus der alkalischen Esterverseifung )

Glycerin

Bsp. : Natriumhydroxid Kaliumhydroxid

NaOH

KOH

*Inhaltsstoffe der Fettphase beider Emulsionstypen

Kombination mineralischer Öle und/oder natürlicher Öle und Wachse Bsp. : Vaseline (==Alkangemisch>C_{17 ) ,}Paraffinöl ( Alkangemisch zwischen C12und C16 ),Lanolin, Bienenwachs

Mineralöle werden weniger leicht ranzig, sind dafür aber völlig körperfremd, zum Teil hautunfreundlich und schweißstauend da wasserundurchlässig ( Va- selin.e ).

und Emulgatoren

Bsp.:Glycerin,Seifen, Mono- und Diglyceride ( aus Eigelb und Milch ), Cholesterin ( aus Eigelb, Lanolin)

(12)

B. Licht- und Sonnenschutzmittel

*Je steiler die Sonnenstrahlen auf die Erdoberfläche treffen,desto weniger von ihnen wird durch die Atmosphäre absorbiert. Die Intensität der UV-Strahlen ist also in der Mittagszeit am größten.

*Wegen der geringeren Absorption des UV-Lichts in Höhenlagen ist die Inten- sität dort höher.

*Glasfenster schirmen UV-Licht etwas ab.

*Rauchige/rußige Luft absorbiert UV-Licht.

Wirkungdes UV-Lichts Allgemeines

'a

- lTV-A sichtbares Licht W-Licht

__---rJlP.JL....- - - -...

r

lTV-C

10nm 280nm 3 5nm 4 0nm

*UV-Licht fördert die Durchblutung der Haut

======>verstärkte Bildung von Vitamin 02 aus den Provitaminen

======> Erhöhung der Widerstandskraft gegen Infektionen

*zuvielUV-Licht ist schädlich, da es Sonnenbrand verursacht und das Hautkrebsrisiko erhöht

*die Haut schützt sich selbst vor UV-Strahlen

a) durch Bildung des körpereigenen Lichtschutzmittels Urocaninsäure.d.h.

durch Desaminierung der Aminosäure Histidin

COO

I

+

H3 N - C - H

1

H - C - H

I

^/H

C-N

I ~-H

H - C - - - N~

Desaminierung -- NH +

4

c oo :

C - HI

11 C - H

d_N/

^H

11 " C - H

H - C -N~

(13)

b) durch Bildung des braunen Farbstoffs Melanin IIautbräunung durch UV-Licbt

UV-Licht aktiviert das Enzym Phenoloxidase, welches die Bildung des braunen Farbstoffs Melanin katalysiert.

C /COO -

H~CH ⁺⁰² +2[ H]

2

I

⁺ _{- H}

..

NH 20 HO 3

Tyrosin

HO C /00-

H " C H

2

I

_-2[H]

..

HO NH+

3 Dopa

C " /COOH

H eH

2 I

..

NH

Dopachinon 2

HO H ~ COOH

2 C /

..

N / "'H

-C02 - 4[H]

HO

H Dopachrom

Polymerisation •

H Indol-5, 6, -chinon

Melanin

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UV-A-Strahlen

*Amax== 340nrn

*bewirken direkte Bräunung der Haut ohne vorangehenden Sonnenbrand

*verursachen keine langanhaltende Bräunung, da Pigmentbildung reversibel

*trocknen Haut aus

*begünstigen Faltenbildung ====> vorzeitige Hautalterung UV-B-Strahlen

*Amax==297nrn

*verursachen Hautrötungen, Sonnenbrand

*schädigen Hautzellen ====> Melaninkörper wandern an Hautoberfläche ( irreversibel ) ====> langanhaltende, tiefe Bräunung

UV-C-Strahleo

*energiereichste ( d.h. eigentlich gefährlichste) Strahlung

*werden größtenteils von der Erdatmosphäre absorbiert ====> können der Haut nicht schaden ( Gefahr nur im Hochgebirge)

Aufgaben der Lichtschutzpräparate

*soviel UV-Licht auf die Haut lassen, daß Bräunung möglich und Sonnenbrand verhindert wird

====> modeme Sonnenschutzmittel enthalten meist Zusätze, die UV-A- und UV-B-Strahlen weitgehend abfiltem

*^Es besteht auch die Möglichkeit, eine UV-undurchlässige Schutzschicht auf die Haut aufzutragen; dadurch wird ein Höchstmaß an Lichtschutz erreicht, jedoch außerdem jegliche Bräunung der Haut verhindert ====> geeignet nur für Hoch- alpinisten, für Sonnenhungrige ungeeignet.

*Durch die .Abnahme der Ozonschicht gelangen immer mehr UV-Strahlen auf die Erde, so daß ein wirksamerSonnenschutz wichtiger wird.

UV-filternde Substanzen

*Siliconsalicylat

HO

eH -

I

O\.. 3

C-O-CH - Si-Q 2 ^I

eH 3

CH 3 Si-O

I

CH

I

3 4

eH

I

³ ⁰

Si-O-c/

CHI

3 ^~

OH

*Salicylsäure

ce

^~ ^{, OH}^COOH

(15)

Es gibt drei Formen von Lichtschutzpräparaten : 1) Öle:

unbeliebt wegen ihrem fettenden und klebrigen Effekt. Trägerstoff : Pflan- zenöle,z.B. Sesamöl

2) Emulsionen:

meist OIW-Emulsionen, sehr beliebt wegen angenehmer Konsistenz und leichter Auftragbarkeit

3) wasserlösliche Präparate:

nicht fettend, nicht klebrig, Trägerstoff -- Alkohol-Wassergemisch -- kann Haut reizen und austrockenen, enthalten Verdickungsmittel

Inhaltsstoffe

* Trägerstoff: Pflanzenöl, O/W-Emulsion, Alkohol- Wassergemisch

*Kamillenextrakt: wirkt entzündungshemmend

*lichtundurchlässige Pigmente: schützen die Haut durch Absorption und/oder Re- flektion von UV-Licht, Bsp. ZnO, Ti02

*braune oder bräunend wirkende Stoffe: meist Teerfarbstoffe, Manganverbin- dungen

"ersuch 4 :

Herstellung und Wirkung eines Sonnenschutzmittels Chemikalien :

* lOg Sesamöl

* lOg Avocadoöl

* lOgreines Olivenöl

* lOgZitronensaft

*1,5 gTitandioxid

*1 ml Körpermilch ( Vergleichssubstanz )

*je 1 ml Sonnenmilch LSF 5 und 12 Durchführung:

a) Herstellung eines Sonnenschutzmittels

Man gibt die drei Öle ( Sesam-, Avocado- und Olivenöl ) zusammen mit dem Zitronensaft in ein Becherglas und verrührt sie so lange, bis eine homogene Lösung entstanden ist. Nach der Zugabe des Titandioxid rührt man nochmals gut durch.

b) Wirkung von Sonnenschutzmitteln

Zwischen je zwei Objektträger gibt man einen Tropfen von einer der folgenden Substanzen: Körpermilch, Sonnenschutzmittel aus Versuch a, Sonnenmilch LSF5, Sonnenmilch LSF 12

Die Substanzen sollen nun eine möglichst gleichmäßige, dünne Schicht zwischen den Objektträgern bilden. Die fertigen Objektträger legt man im Dunklen auf einen Zinksulfidschirm, den man jetzt ca. 15sec mit einer UV-Lampe beleuchtet. Nach dem Entfernen der Objektträger sieht man, daß der Schirm an den Stellen, wo UV-Licht hingelangt ist, gelb-grünes Licht emittiert.

(16)

Erklärung:

Aufgrund der Emission gelbgrünen Lichtes läßt sich feststellen, welche Sub- stanzen UV-Licht absorbieren und welche nicht. In untenstehender Reihe nimmt die Emission gelbgrünen Lichtes nach Bestrahlung durch das angege- bene Medium von links nach rechts ab:

Luft>Glas>Körpermilch» Sonnenschutzmittel aus Versuch a>

Sonnenschutzmittel mit LSF 5» Sonnenschutzmittel mit LSF 12 Die Emission gelbgrünen Lichtes durch den Zinksulfidschirm beruht auf dem Phänomen der Phosphoreszenz.Das dotierte Zinksulfid geht durch UV-Licht in einen angeregten/energiereicheren Zustand über.Von dort

fällt es sehr schnell in einen etwas energieärmeren Zustand zurück. Nach einer Verweildauer von mindestens10-⁸sec kehrt das Molekül unter Emission des gelbgrünen Lichtes in den Grundzustand zurück.

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3. Dekorative Kosmetika

Aufgaben:

*sollen gepflegte Erscheinung hervorrufen

*sollen möglichst unschädlich für Haut und Körper sein

*sollen gewisse Korrektur des eigenen Aussehens ermöglichen

A. Selbstbräuner

Selbstbräunungsmittel sind Cremes, die, auf die Haut aufgetragen, nach 15- 30 min eine bis zu zwei Wochen anhaltende Bräune hervorrufen.Die Bräune verschwindet durch natürliche Abschuppung der Haut. Die Intensität der Bräune ist abhängig von der Häufigkeit des Auftragens und der Konzentra- tion des Mittels.

Versuch 5 :

Wirkung von Selbstbräunungsmitteln Chemikalien:

*45 ml einer kaltgesättigten Lösung von Dihydroxiaceton ( ca. 15 ml DHA auf 20 ml dest. Wasser )

*4 g festes Glycin ( Aminoessigsäure )

*5 ml Eisessig

*1 gekochtes Ei Durchführung:

In zwei Reagenzgläser gibt man das Glycin bzw. den Eisessig, das Ei setzt man in ein Becherglas, in das es gerade hineinpaßt. Die drei Gefäße stellt man in ein ca. 50° C warmes Wasserbad. In jedes Gefäß gibt man nun 15 ml der Dihydroxiacetonlösung. Nach 10-15 bzw. 15-20 min zeigen das

Glycin bzw. das Ei eine Braunfärbung.

Erklärung:

Dihydroxiaceton -- ein weißes, wasserlösliches Kristallpulver -- bildet mit freien Aminogruppen der Hauteiweißstoffe braune Verbindungen, die nicht vor Sonnenbrand schützen.

D.h. nur mitGlycinund dem Ei kann sich eine braune Verbindung bilden, mit der konzentrierten Essigsäure ( Eisessig) geht dies nicht. Ein weiterer Beweis für die Reaktion mit freien Aminogruppen ist die Tatsache, daß mit einer Lösung von Glycin keine Reaktion stattfindet. Glycin liegt in wäß- riger Lösung als Zwitterion vor, so daß der Stickstoff der Aminogruppe kein freies Elektronenpaar mehr besitzt.

(18)

Glycin

Reaktion:

H H

I I

H O O C - C - N - H

I

H

HOCH;z-C -CHpH

o11 Dihydroxyaceton

H H

- I 1+

OOC- C - N - H

I I

H H

H H CH

I I

⁺

I

20H

_-

- C - N - C - OI

I I I

H H CHf'H

H CHpH

I I

⁺^H+

~ HOOC-C-N - C - - D H ^~

I I

^{- H 0}

I ²

H H ^C~OH

H

I -

---l~~ HOOC-C-N H

I

braunes Derivatder Iminoessigsäur e

H

I ⁺ _/C~OH

4 ~ HOOG--C - N - = - C

I I

^\H-OH

H H '~

(19)

B. Lippenstift, Kajal, Make Vp

*Farbstoff stets von entscheidender Bedeutung

*Anforderungen an Farbstoff: ungiftig

nicht hautreizend

nicht krebserregend oder -fördernd

*heute werden meist synthetische Farbstoffe verwendet

*seit 1952 gibt es eine Liste mit ca. 200 für die kosmetische Industrie zugelassenen Farbstoffen; sie sind jedoch teilweise allergieauslösend, was nicht zu vermeiden ist

*natürliche Farbstoffe sind praktisch bedeutungslos ( zu teuer ), sie werden jedoch zum Teil synthetisch hergestellt ( ß-Carotin, Carminsäure )

Verwendete Farbstoffe:

I) lösliche Farbstoffe a) natürliche Farbstoffe

*Karmin/Carminsäure (aus der Cochenille-Schildlaus)

HO

Hexose

OH

*Lawson ( aus Blättern des Hennastrauches, einem Weiderichgewächs )

OH

(20)

eH3

*ß- Carotin ( u.a. aus Möhren)

CH3 CH 3

b) synthetische Farbstoffe

*Eosin

Sr Sr

HO

Sr

2) unlÖsliche Farbstoffe ( Pigmente) a) natürliche Pigmente

*Ocker (gelb) Fe₂₀3^*FeO(OH)

*Umbra ( braun) MnO(OH)

*Rotbraun Fe(OH)3

b) synthetische Pigmente

*Zinkoxid ( weiß) ZnO

*Titandioxid ( weiß) Ti02

*Lapislazuli ( blau) NagAI6Si6024S2

3) Farblacke

*Farblacke sind lösliche Farbstoffe, die auf unlöslichen Substraten so nie- dergeschlagen werden, daß sie durch Lösungsmittel praktisch nicht mehr vom Substrat getrennt werden können.

*Substrate: ZnO, Ti02,Al(OH)3

*Farbstoffe: meist synthetische, kräftige Farben, z.B. Ca-,Al-, Mn-salze

(21)

Lippenstift Anforderungen:

*sollen Lippenhaut geschmeidig machen und glätten

*sollen Rissebildung vorbeugen

*sollen Lippenhaut anfärben

*Farbfilm soll leicht auftragbar und haltbar sein

*keine ungleiche Abnutzung des Farbfilms

*Stift soll bei Hitze formstabil sein

*ungiftig

*angenehmes Aroma

Dies sind viele sich zum Teil widersprechende Anforderungen

==>kompliziertesProdukt Inhaltsstoffe

*Farbstoffe

Kombination löslicher Farbstoffe,Pigmente und Lacke 1) lösliche Farbstoffe

*besitzen polare Gruppen ( ==> große" Hautaffinität " )

*färben Keratin der Lippenhaut an

*dringen in obere Hautschicht ein

*gering wasserlöslich

= > Verwendung fettlöslicher Eosine 2) synthetische Lacke

*bilden Film aufLippenhaut

*ermöglichen Differenzierung in verschiedenen Rotstufen 3) Pigm~

*wirken deckend

*meist Ti0₂

*Grundmasse Öle:

*lösen Eosin möglichst gut

*mineralische und/oderpflanzliche Öle

*Bsp.Paraffinöl,Ricinusöl (80% Ricinolsäure

H13C6-CHOH-CH2-CH=CH-(CH_2kCOOH )

Fette:

*sollen Lippenhaut geschmeidig machen und glätten

*^{Bsp .}: hydriertePflanzenöle,Lanolin Wachse:

*sorgen für genügende Härte des Stiftes

*Bsp.:Paraffinwachse ( Gemisch fester Alkane C_22-C40 ), Bienenwachs

*ferner

Konservierungsstoffe Parfum

(22)

*Da Eosine in unterschiedlichen Fetten unterschiedlich gut löslich sind, muß man die Grundmasse entsprechend darauf abstimmen.

*Die Qualität des Lippenstiftes hängt von der Durchmischung aller Farb- stoffe mit der Grundmasse ab.

*Bei regelmäßigem Gebrauch ißt man ca. einen Lippenstift pro Jahr.

Versuch 6 :

Herstellung eines Lippenstiftes Chemikalien:

- Grundmasse:

Öle: 8 g Ricinusöl

Wachse: 1,5g Camaubawachs ( größtenteils Myricylcerotinat H51C25-CO-O-C30/32He,1/65 )

g Bienenwachs + 1,5gFarbpigmentmischung Die Farbpigmentmischung enthältu.a.

Eosin, Fe(OH)3 und Sudanrotfarbstoffe, z.B:

~c N-===-N

Ca2+

Durchführung:

Man schmilzt das Öl und die Wachse im ca. 95° C heißen Wasserbad, gibt die Farbpigmentmischung dazu undrührtgut um. Das ganze wird nun in eine Lippenstiftgießform gegossen. Nach dem vollständigen Erkal- ten ( nach ca.15min )holt man den fertigen Stift aus der Form. Verwen- det man als Form ein Reagenzglas, wird dies unten zerschlagen und der Stift mit einem Glasstab herausgeschoben.

Lidschatten, Kajalstifte, Make Up

Zu diesen drei Kosmetika läßt sich allgemein sagen:

- Lidschatten

*die Grundmasse von Lidschatten ist weicher als die von Lippenstiften

====>sie enthält einen geringeren Wachsanteil

*Lidschatten enthalten außer Farbstoffen oft noch Metallpulver, die für den metallischen Glanz sorgen ( Oft sind auch Schwermetalle wie Blei, Quecksilber und Cadmium in den Pigmenten enthalten, die nicht nur für die empfindliche Augenhaut schädlich sind. ) .

(23)

- Kajalstifte

*Kajalstifte besitzen in etwa die gleiche Grundmasse wie Lippenstifte

*bei den verwendeten Farbstoffen herrscht eine größere Vielfalt gegen- über Lippenstiften

- Make Up, Rouge

*ähnliche Fettmasse wie bei Lidschatten

*Farbpigmente und lösliche Farbstoffe nach Wahl

(24)

C. Dauerwellmittel

Aufbau des Haares

•.'

•.

•

,

I

,[ - (-tWx

•"

*Haare bestehen aus dem Eiweiß Keratin, welches im Haar in der u-Form vorliegt ( s.oben) ( ß- Keratin besitzt Faltblattstruktur )

*Drei umwundene u-Helices bilden eine Protofibrille.

*Eine Makrofibrille besteht aus zwei Protofibrillen, die von neun Protofibril- len umgeben sind; also bilden insgesamt elf Protofibrillen eine Makrofibrille.

*Die Makromoleküle des Keratins sind durch Brücken miteinander vemetzt.

Man unterscheidet hierbei drei Bindungstypen :

Bindungstypen der Vernetzung der Makromoleküle des Keratins 1)Wasserstoffbrückenbindungen

Wasserstoffbrückenbindungen zwischen einer Carbonyl- und einer Ami- nogruppe der Peptidbindungen des Keratins

Durch Einwirkung von Wasser quillt Keratin.Dabei wird ein Teil der Was- serstoffbrückenbindungen aufgehoben und beim Trocknen neu ausgebildet.

Wird das Haar beim Trocknen in einer bestimmten Form gehalten,entste- hen entsprechende Wellen ( Prinzip der Wasserwellen ).

<,

c-=-o

.,/

(25)

2) Ionenbindungen

zwischen freien Aminogruppen und Carboxylatgruppen des Keratins

H (+)1

H - N - C H - R '

I

²

H

3)Disulfidbrückenbindungen

zwischen zwei Cysteinresten des Keratins

H 0

I

^H ¹¹

,.~N,

I

^{c " .}

..' "c / ~..

I

CH2 S/

"'s

CH/ 2

~c,

I ...

^{N ••}

~/ ¹¹ "C /"

I

^<.

o

I

^H

H

====> inter- und intramolekulare Vemetzungen

Die Bindungen des Keratins durch Disulfidbrücken sind so stark, daß sie nur durch Einwirken von Chemikalien verändert werden können. Dies ist das Ziel der Dauerwelle.

Das Haar wird erst verformbar, wenn bestehende Bindungen gelöst sind.

Früher spaltete man die Disulfidbrücken mit heißen Brennscheren, die auf feuchtes Haar einwirkten oder mit alkalischenLösungen; beim Abkühlen bildeten sich neue Disulfidbrücken ( " Heißwellverfahren " ).

~verwendet man das sogenannte "Kaltwellverfahren", das bei Raum- temperatur angewendet wird.

Versuch 7 :

Kaltweilverfahren Chemikalien:

*30 ml Ammoniumthioglykolatlösung ( 4-8 ~/oig )

*30 ml Wasserstoffperoxidlösung ( 2 %ig ), die mit Zitronensäure auf einen pH-Wert von 4 eingestellt ist

(26)

Durchführung:

Man wickelt eine Strähne glatten Haares auf ein Reagenzglasund taucht diese in ein Demonstrationsreagenzglas,das mit der Ammoniumthioglykolatlösung gefüllt ist. Dabei muß das Haar vollständig eintauchen. Nach 25 min nimmt man das Haar aus der Lösung,spült es gut mit Wasser ab und stellt es in ein Glas mit der Wasserstoffperoxidlösung.Nach 15 min nimmt man es heraus, spült es wieder gut mit Wasser und wickelt es vom Reagenzglas ab.Man erhält eine gewellte Haarsträhne.

Erklärung:

1) Lösen der Disulfidbrücken durch Reduktionsmittel AmmoniumthioglykolatNH₄+-OOC-CHz-SH

pH= 8-9

-1 -I -2

R~CHz-S-S-CHz-R + 2H-S-CHz-COO- --->

-2 -I -1

2 R-CH~-S-H.. + -OOC-CH,-S-S-CH2-COO-..

Dithiodiglykolat

außerdem: Zerstören der Ionenbindungen durch OH-

+ OH-,-H~O

R'-NH/ -OOC-RIO <==---> R'-NHz ⁺ RIO-COO-

2) Ausbilden neuer Brückenbindungen durch Oxidationsmittel ( Form- fixierung)

wäßrige Lösungvon Wasserstoffperoxid ( w (HzOz)⁼2% ) und Zitronen- säure ( HOOC-CHz-C(OH)(COOH)-CHz-COOH )

pH=4

Die Fixierlösung ist sauer, u.a.um die überschüssigen Hydroxidionen des Wellrnittels zu neutralisieren.

-2 -2 ~1 -1

R-CHz-S-H + R-CHz-S-H + H-O-O-H --->

-1 -1 -2

R-CHz-S-S-CHz-R + 2 HzO

und Neuausbildung der Ionenbindungendurch Protonenzufuhr

R'-NH2 + R"-COO- <==---> R'-NH"+_.) -OOC-R"

(27)

Die Wasserstoffbrückenbindungen werden wie beim Prinzip der Wasser- welle zum Teil aufgehoben und ausgebildet.

Nachteile von Dauerwellmitteln :

*zu langes Einwirken des Reduktionsmittels führt zu völliger Haarerwei- chung und evtI. Haarausfall

*mehrmalige Anwendung von Dauerwellmitteln läßt das Haar strohig werden und abbrechen

* verwendete Chemikalien ( z.B. H₂ü_{2 )} können Verätzungen der Kopfhaut und der Haut am Haaransatz verursachen

(28)

Literaturangaben :

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* Beyer, H. ; Lehrbuch der organischen Chemie; Hirzel Verlag Stuttgart; 18. Auflage 1976

*Christen, H.R., Vögtle, F. ; Grundlagen der organischen Chemie, Kornpaktband;

Verlag Salle-Sauerländer Ffm/Salzburg; 1. Auflage 1989

*Eilers, B.~ Schad- und Fremdstoffe in Haushalt und Umwelt; Schroedel Verlag Hannover; 1. Auflage 1988

* Frühauf, D. ~ Blickpunkt Chemie; Schroedel Verlag Hannover; 1. Auflage 1993

*Greb, E.~Umwelt Chemie; E.Klett Verlag Stuttgart; I.Auflage 1980

*Hollemann, A.F., Wiberg, E. ; Lehrbuch der anorganischen Chemie; de Gruy- ter BerlinJ New York; 91.- 100. Auflage 1985

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*Jakob, O. , Hoffrnann, B. ; Organische Chemie ; Buchner Verlag Bamberg;

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*Raaf, H. ; Chemie des Alltags; Kosmos Franckh Verlag Stuttgart;26. Auflage 1985

*Vollhardt, P. ~ Organische Chemie; Verlag Chemie Weinheirn; 1. Auflage 1988