Octocrilen

Octocrilen, auch Octocrylen, ist ein Wirkstoff, der als Sonnenschutzfilter in Kosmetika Verwendung findet. Es handelt sich um ein 1:1-Gemisch von zwei isomeren chemischen Verbindungen, die Strukturelemente der Cyanacrylate und der Zimtsäureester aufweisen. Das ausgedehnte π-Elektronensystem und die starre Molekülstruktur bewirken die UV-absorbierende Wirkung. Octocrilen ist eine ölige, klare gelbe Flüssigkeit, die nicht mit Wasser mischbar ist.

Strukturformel
Struktur von Octocrilen
Struktur ohne vollständige Stereochemie
Allgemeines
Freiname Octocrilen[1]
Andere Namen
  • 2-Ethylhexyl-2-cyano-3,3-diphenyl­acrylat (IUPAC)
  • (RS)-2-Cyan-3,3-diphenylacrylsäure-2-ethylhexylester
  • OCTOCRYLENE (INCI)[2]
Summenformel C24H27NO2
Kurzbeschreibung

viskose farblose[3] bzw. hellgelbe[4] bzw. gelbe Flüssigkeit[5]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 6197-30-4
EG-Nummer 228-250-8
ECHA-InfoCard 100.025.683
PubChem 22571
ChemSpider 21165
DrugBank DB09535
Wikidata Q424805
Eigenschaften
Molare Masse 361,48 g·mol−1
Schmelzpunkt

−10 °C[5]

Siedepunkt

218 °C (2 hPa)[5]

Dampfdruck

0,3 hPa (179 °C)[5]

Löslichkeit
Brechungsindex

1,567 (20 °C)[5]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[5]
keine GHS-Piktogramme

H- und P-Sätze H: 413
P: 273​‐​501[5]
Toxikologische Daten

> 5000 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)[5]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Herstellung

Die Knoevenagel-Reaktion von Benzophenon (1) mit 2-Ethylhexylcyanacetat (2) (aus Cyanessigsäure und 2-Ethylhexanol in Gegenwart von p-Toluolsulfonsäure in 92%iger Ausbeute[3]) in Gegenwart von Propionsäure und Ammoniumacetat erzeugt bei 100 °C innerhalb von 5 bis 6 Stunden nach Destillation Octocrilen (3) mit Ausbeuten zwischen 79 und 94 %.[7]

Knoevenagel-Reaktion zum Octocrilen
Knoevenagel-Reaktion zum Octocrilen

Unter den gewählten Bedingungen (Temperatur, Zeit) erfolgt kein vollständiger Umsatz der Edukte, aber die Bildung unerwünschter Nebenprodukte, wie z. B. 2-Cyan-3,3-diphenylacrylamid und gefärbter Verunreinigungen. Wegen der photosensibilisierenden Eigenschaften von Benzophenon sollten auch geringe Verunreinigungen davon im Endprodukt vermieden werden.

In Umkehrung der Reaktionsfolge kann auch Ethylcyanacetat (Cyanessigsäureethylester) zuerst mit Benzophenon umgesetzt werden[8]

Knoevenagel-Reaktion zum Ethyl-diphenylcyanacrylat
Knoevenagel-Reaktion zum Ethyl-diphenylcyanacrylat

Die Knoevenagel-Reaktion unter Zusatz von Eisessig und gasförmigem Ammoniak erfordert für hohen Umsatz (>95 %) lange Reaktionszeiten (>48 Stunden), um industriell brauchbare Endproduktausbeuten von 90 % zu erreichen. Das erhaltene Ethyl-2-cyan-3,3-diphenylacrylat wird anschließend in Gegenwart von Natriumcarbonat mit 2-Ethylhexanol in 97%iger Ausbeute zu Octocrilen umgeestert.[9]

Umesterung des Ethyl- zum 2-Ethylhexylester (Octocrilen)
Umesterung des Ethyl- zum 2-Ethylhexylester (Octocrilen)

Eine Reaktionsvariante über Benzophenonimin soll die Probleme des geringen Reaktionsumsatzes und der Benzophenon-verunreinigung vermeiden. Dabei wird Benzophenonimin (aus Benzophenon mit Ammoniak in Gegenwart von Titandioxid innerhalb von 5 Stunden bei 130 °C und 200 bar Druck mit Selektivitäten bis 99 % und Umsätzen bis 98 % erhalten)[10] mit 2-Ethylhexylcyanoacetat bei Raumtemperatur umgesetzt.[11] Nach Vakuumdestillation in einem Dünnschichtverdampfer fällt Octocrilen als hellgelbes Öl in 94%iger Ausbeute und einer Reinheit von 99,5 % an.

Knoevenagel-Reaktion mit Benzophenonimin zum Octocrilen
Knoevenagel-Reaktion mit Benzophenonimin zum Octocrilen

Eigenschaften

Octocrilen absorbiert Licht mit einem Absorptionsmaximum bei 303 nm hauptsächlich im UV-B- und wenig im kurzwelligen UV-A-Bereich.[12] Die Filterwirkung ist nicht sehr stark. Octocrilen wird stets in Kombination mit weiteren Filtersubstanzen eingesetzt, wobei es gleichzeitig die Photostabilität bestimmter UV-A-Filter, wie z. B. Avobenzone erhöht und in der Folge deren Schutzwirkung stabilisiert.[13][14]

Wenn solche Kombinationen zusätzlich nanoteiliges Titandioxid als anorganischen UV-Absorber enthalten, muss wegen der hohen Photoreaktivität unbeschichteter TiO2-Nanopartikel mit der Entstehung von reaktiven Sauerstoffspezies (reactive oxygen species, ROS) gerechnet werden, die den Photoabbau der organischen UV-Absorber fördern und damit deren Schutzwirkung aufheben.[15]

Octocrilen unterdrückt nach dem Auftragen auf die Haut eine mögliche Rekristallisation gelöster UV-Filtersubstanzen. Octocrilen selbst ist photostabil und in der Anwendung reizarm.[16]

In den letzten Jahren wurde eine Häufung von Kontaktallergien bei Verwendung von Octocrilen in Sonnenschutzmitteln berichtet, die bei Erwachsenen anscheinend im Wesentlichen auf eine vorherige Photosensibilisierung durch die äußerliche Anwendung von Ketoprofen-Präparaten zurückzuführen ist. Insgesamt scheinen primäre Sensibilisierungen gegen Octocrilen selten zu sein.[17]

Die ausgeprägte Lipophilie organischer UV-Absorber führt zu einem hohen Bioakkumulationspotential, und Spuren von Octocrilen werden daher seit Jahren in Seen und Flüssen, sowie bereits im Leitungswasser gefunden. Neuere Untersuchungen der Auswirkungen von Octocrilen auf molekularer Ebene bei Zebrabärblingen (engl. zebrafish) zeigen „ein geringes Potential für reproduktive Effekte“ an.[18]

Risikobewertung

Octocrilen wurde 2012 von der EU gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 (REACH) im Rahmen der Stoffbewertung in den fortlaufenden Aktionsplan der Gemeinschaft (CoRAP) aufgenommen. Hierbei werden die Auswirkungen des Stoffs auf die menschliche Gesundheit bzw. die Umwelt neu bewertet und ggf. Folgemaßnahmen eingeleitet. Ursächlich für die Aufnahme von Octocrilen waren die Besorgnisse bezüglich hoher (aggregierter) Tonnage und weit verbreiteter Verwendung sowie der Gefahren ausgehend von einer möglichen Zuordnung zur Gruppe der PBT/vPvB-Stoffe. Die Neubewertung läuft seit 2012 und wird von Frankreich durchgeführt. Um zu einer abschließenden Bewertung gelangen zu können, wurden weitere Informationen nachgefordert.[19]

Octocrilen zeigt keine endokrindisruptive Wirkung und allergische Reaktionen sind selten.[20]

Eine im März 2021 veröffentlichte Studie zeigte, dass sich Octocrilen nach etwa einjähriger Lagerung in das möglicherweise krebserregende Benzophenon zersetzt.[21][22]

Gesetze zum Korallenschutz

In dem Südseestaat Palau ist Octocrilen in Sonnenschutzmitteln zum Schutz der Korallenriffe seit Januar 2020 verboten.[23] Das Verbot beruht auf den Ergebnissen einer 2017 veröffentlichten Studie[24] zur Verschmutzung der Unterwasserwelt am Jellyfish Lake. Zum Schutz der Korallenriffe verabschiedete der US-Bundesstaat Hawaii ein ab dem 1. Januar 2021 wirksames Gesetz, das den dortigen Verkauf von Sonnenschutzmitteln, die Oxybenzon und Octinoxat enthalten, untersagt. Zum 1. Januar 2023 soll die Liste verbotener Inhaltsstoffe um Octocrilen erweitert werden.[25]

Handelsnamen
  • Uvinul N 539 T, Parsol 340, Eusolex OCR

Einzelnachweise
  1. INN Recommended List 20, World Health Organisation (WHO), 8. Oktober 1980.
  2. Eintrag zu OCTOCRYLENE in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 18. Dezember 2019.
  3. Patent WO2008089920A1: Process for the manufacture of substituted 2-cyano cinnamic esters. Angemeldet am 18. Januar 2008, veröffentlicht am 31. Juli 2008, Anmelder: DSM IP Assets B.V., Erfinder: J. Huang, S. Jing, R. Karge, R. Proplesch.
  4. Patent US5917080: Preparation of 2-cyano-3,3-diarylacrylic esters. Angemeldet am 24. Mai 1996, veröffentlicht am 29. Juni 1999, Anmelder: BASF AG, Erfinder: M. Holderbaum, K. Beck, A. Aumüller, T. Witzel, G. Voit.
  5. Datenblatt Octocrylene bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 11. Juni 2022 (PDF).
  6. LyondellBasell: Application Data, Solubility Screen, Ultraviolet Light Absorbers.
  7. Patent US5451694: Process for preparing substituted 2-cyanocinnamic esters. Angemeldet am 22. April 1994, veröffentlicht am 19. September 1995, Anmelder: Haarmann & Reimer GmbH, Erfinder: W. Kuhn, W. Marks, T. Thielmann, E. Dilk.
  8. Patent US3149148: Process for condensation reactions. Angemeldet am 2. Januar 1962, veröffentlicht am 15. September 1964, Anmelder: General Aniline & Film Corp., Erfinder: M. Kladko, M.M. Lee.
  9. Patent US5047571: Process for the preparation of 2-cyano-3,3-diarylacrylates. Angemeldet am 13. April 1990, veröffentlicht am 10. September 1991, Anmelder: BASF AG, Erfinder: P. Spang, P. Neumann.
  10. Patent US5679855: Preparation of benzophenone imines. Angemeldet am 21. November 1995, veröffentlicht am 21. Oktober 1997, Anmelder: BASF AG, Erfinder: G. Voit, M. Holderbaum, T. Witzel, A. Aumüller.
  11. Patent US5917080: Preparation of 2-cyano-3,3-diarylacrylic esters. Angemeldet am 24. Mai 1996, veröffentlicht am 29. Juni 1999, Anmelder: BASF AG, Erfinder: M. Holderbaum, K. Beck, A. Aumüller, T. Witzel, G. Voit.
  12. Nadim A. Shaath: SPF Boosters & Photostability of Ultraviolet Filters. happi, 2007, abgerufen am 7. April 2021.
  13. Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR): UV-Filtersubstanzen in Sonnenschutzmitteln (PDF; 112 kB). Stellungnahme des BfR vom 6. August 2003.
  14. S. Trauer: Sonnenschutz – Manchmal trügt der Schein. In: Pharmazeutische Zeitung, Ausgabe 22, 2006 (online).
  15. J. Kockler, M. Oelgemüller, S. Robertson, B.D. Glass: Influence of Titanium Dioxide Particle Size on the Photostability of the Chemical UV-Filters Butyl Methoxy Dibenzoylmethane and Octocrylene in a Microemulsion. In: Cosmetics. Band 1, 2014, S. 128–139, doi:10.3390/cosmetics1020128.
  16. A. Bennàssar et al.: Two cases of photocontact allergy to the new sun filter octocrylene, Dermatology Online Journal 15 (12): 14.
  17. A.C. de Groot, D.W. Roberts: Contact and photocontact allergy to octocrylene: a review. In: Contact Dermatitis. Band 70, Nr. 4, 2014, S. 193–204, doi:10.1111/cod.12205.
  18. N. Blüthgen, N. Meili, G. Chew, A. Odermatt, K. Fent: Accumulation and effects of the UV-filter octocrylene in adult and embryonic zebrafish (Danio rerio). In: Science of The Total Environment. Band 476–477, 2014, S. 208–217, doi:10.1016/j.scitotenv.2014.01.015.
  19. Community rolling action plan (CoRAP) der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA): Octocrilene, abgerufen am 28. November 2023.Vorlage:CoRAP-Status/2012
  20. E. Berardesca, T. Zuberbier, M. Sanchez Viera, M. Marinovich: Review of the safety of octocrylene used as an ultraviolet filter in cosmetics. In: Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology. Band 33, 7. Oktober 2019, S. 25–33, doi:10.1111/jdv.15945.
  21. C. A. Downs, Joseph C. DiNardo, Didier Stien, Alice M. S. Rodrigues, Philippe Lebaron: Benzophenone Accumulates over Time from the Degradation of Octocrylene in Commercial Sunscreen Products. In: Chemical Research in Toxicology. 7. März 2021, doi:10.1021/acs.chemrestox.0c00461.
  22. U. Schreiber: Alte Sonnencreme sollte weg. In: Deutsche Apothekerzeitung. Nr. 12 (2021), 25. März 2021, S. 44 (deutsche-apotheker-zeitung.de).
  23. The Republic of Palau Bans Sunscreen Chemicals to Protect its Coral Reefs and UNESCO World Heritage site – International Coral Reef Initiative. In: icriforum.org. 4. November 2018, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 11. März 2020; abgerufen am 20. Februar 2020 (englisch).  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.icriforum.org
  24. Coral Reef Research Foundation: Final Report – Sunscreen Pollution Analysis in Jellyfisch Lake, Palau, Januar 2017 (PDF).
  25. A Bill for an Act. In: State of Hawaii. Abgerufen am 28. Juli 2021 (englisch).
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