[发明专利]一种由红曲色素衍生的紫外线吸收剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由红曲色素衍生所制得的紫外线吸收剂的制备方法。

背景技术

紫外线是指波长在 200～400 nm 的光，物理学家、生物学家、皮肤学家依据太阳紫外辐射的光学性质及其对生物和人类的影响，将其分为 3 个波段，UVA( 320～400 nm) ，UVB( 280～320 nm) 和 UVC( 200～280 nm) ，UVC能量最高，但由于受到平流层中臭氧层的强烈吸收，几乎不能到达地球表面，所以太阳光中到达地球表面的紫外线主要是UVA和UVB。近些年来，由于人类大量排放氟氯烃类( CFCs) 等温室气体，导致臭氧层持续减薄，降低了大气层对紫外线的抗辐射能力。然而，过量紫外线辐射能破坏生物体内 DNA和蛋白质的结构，抑制光合作用，也使天然生物高分子( 木材、羊毛等) 和人工合成高分子材料( 塑料、橡胶等) 发生光氧化和光降解作用，引起这些材料的机械强度减弱、褪色、使用寿命缩短等。尤其是UVB 波段的紫外线，它对生物体的破坏最为严重，它损坏生物体内的DNA和蛋白质的合成，抑制了光合作用，甚至对动物胚胎的破坏具有致命性。短时间的紫外线辐射会引起皮肤灼伤，然而长时间、过量的紫外辐照会使皮肤过早老化，甚至引发皮肤癌、白内障等疾病。因此，基于紫外线辐射对生物体的危害，抗紫外线物质及其应用的研究逐渐引起了科学家的重视。

抗紫外线物质通常是指能吸收200～400 nm 波长范围的高能有害紫外线的物质。太阳紫外线能量到达紫外吸收物质后通过光化学作用将紫外线吸收物质从基态激发到激发态，再从激发态回到基态，在这一过程中其所吸收的能量会通过发射低能量长波长的辐射( 如红外线、可见光等) 而消散，从而达到吸收太阳紫外线的目的。

目前获得应用的抗紫外线危害的物质可以分为两类: 物理阻隔剂和化学吸收剂。能够散射或反射紫外线有害辐射的化学物质是物理阻隔剂，如二氧化钛、氧化锌等。化学吸收剂可以从化学合成和天然提取得来，它又被称为紫外线吸收剂。化学合成的紫外线吸收剂包括对氨基苯甲酸( PABA)、苯甲酮、肉桂酸等; 天然提取的紫外线吸收剂是指从生物体中提取出来的天然的紫外线吸收化合物，如 MAAs( mycosporine - like amino acids，类菌孢素氨基酸) 化合物、Scytonemin(伪枝藻素) 、芦荟甙、芦丁、黄芩甙、黑色素、flavonoids(蒲公英黄酮)等。由于关于天然紫外线吸收剂的研究较少，所以其应用很少。然而化学合成的紫外线吸收剂在食品、化妆品、医药等行业中的应用虽然比较广泛，但其对人类存在一定的毒副作用，因此，天然、无毒的紫外线吸收剂的研究与应用受到人们越来越广泛的关注。

红曲色素是以粮食为原料、经红曲菌培养过程的的代谢产物，是一类天然食用色素。其主要成分为红斑素和红曲红素，其分子结构为：

其中，红斑素：R=C₇H₁₅，红曲红素：R=C₅H₁₁。该成分含有共轭体系，经紫外分光光度计光谱扫描，在498nm和425nm处有两处吸收峰。

作为一种天然色素，红曲色素具有安全性高、色调自然、兼备营养和药理作用等优点，但其稳定性较差，在加工、流通等领域中易受外界因素的影响而发生不同程度地劣变，所以其使用范围存在很大的局限性，近些年越来越多的学者通过化学修饰和结构改性的方法来改造红曲色素来扩大红曲色素的应用领域。

紫外线吸收剂是工业应用最早的光稳定剂，目前报道的可用作紫外线吸收剂使用的化合物已达上百种，主要包括水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、取代三嗪类、铝酸酯类、二苯甲酰甲烷类等人工合成紫外线吸收剂。

中国发明专利（200710049372.3）公开了一种高分子紫外线吸收剂的制备方法，其特点是将经（反向）原子转移自由基聚合（ATRP）制备的窄分布（D<1.2）高分子，如聚甲基丙烯甲酯（PMMA），用良溶剂溶解后配置成稀溶液，与等摩尔比的2,4-二羟基二苯甲酮（UV-0）小分子紫外吸收剂在催化剂的催化作用下回流反应30-70小时，制得窄分子量分布的高分子化紫外吸收剂。