QUÍMICA DOS COSMÉTICOS:

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1 QUÍMICA DS CSMÉTICS:

2 Produtos Cosméticos Substâncias ou preparações que são aplicadas externamente sobre o corpo humano e na cavidade oral, inclusive para dentaduras, para limpeza, cuidado, para influenciar a aparência ou o odor do corpo, para conferir odor ao corpo, exceto se eles são interpretados para tratar ou remover doenças, indisposições, ferimentos corpóreos ou aflições de saúde. Exceção: produtos para influenciar a forma do corpo.

3 Classificação dos produtos cosméticos Formas de apresentação: Soluções transparentes alcoólicas e de tensoativos; Óleo Leite Loção Creme Gel Pasta Espuma (mousse) Suspensão Pó

4 Classificação dos produtos cosméticos Direcionamento do produto Pele (corpo e rosto): produtos para banho, sabonetes líquidos, demaquilantes, cremes e loções hidratantes, nutritivos, etc Cabelo: xampus, condicionadores, fixadores, formadores de cachos, tinturas, etc. Cavidade ral: creme dental, produtos para higiene em geral, etc.

5 Composição dos produtos cosméticos Tensoativos, Agentes com propriedades específicas, Estabilizantes, Agentes de atributos estéticos Veículo. Independente do direcionamento da formulação ser para pele ou cabelo, das suas formas de apresentação (líquido, creme, gel) e de suas funções técnicas.

6 Sistemas emulsionados Veículo: água Componentes oleosos: emolientes Emulsionantes Componentes com propriedades específicas: Espessantes/ agentes de consistência Umectantes Princípios ativos e promocionais Agentes de neutralização Estabilizantes da formulação: Seqüestrantes Antioxidantes e fotoantioxidantes Conservantes Modificadores dos caracteres organolépticos: Fragrâncias Corantes Agentes de brilho pérola e pacificantes

7 Xampus e condicionadores Tensoativos primários: Bases detergentes para shampoos Bases quaternizadas para condicionadores. Tensoativos secundários para shampoos e sabonetes: Estabilizantes de espuma Promotores de viscosidade Agentes doadores de propriedades específicas Agentes de consistência e espessantes Agentes de condicionamento e penteabilidade Redutores de irritação e de p Princípios Ativos/ filtros solares Estabilizantes da formulação Seqüestrantes Conservantes Antioxidantes Solubilizantes e emulsionantes Modificadores das caracteres organolépticos e atributos de marketing Corantes Perolizantes Fragrâncias Veículo (água).

8 MATÉRIAS PRIMAS Constituição química idrocarbonetos Álcoois Éteres Aldeídos Cetonas Ácidos carboxílicos Ésteres Aminas Polímeros sintéticos idratos de carbono

9 MATÉRIAS PRIMAS Benefícios ao ser humano e à formulação Tensoativos (emulsionante, limpeza) Agentes com propriedades específicas (emolientes, umectantes, espessante) Estabilizantes da formulação (conservantes, antioxidantes) Agentes de atributos estéticos ou de marketing ou modificadores dos caracteres organolepticos (corantes, fragrâncias, brilho pérola) Veículo ou excipiente (água, sólidos).

10 MATÉRIAS PRIMAS Tensoativo: substância que possui um grupo polar ligado a uma cadeia carbônica (heteropolar). óleo água rientação apolar polar

11 Tensoativos em solução aquosa: Formam micelas Micelas esféricas Micelas cilíndricas Fases hexagonais Fases lamelares

12 Tensoativos: composição Parte apolar: matérias primas graxas Cáprico/Caprílico (C10/C8) Laurílico (C1/ 14 70/30) Mirístico (C14) Cetílico (C16) apolar Estearílico (C18) Cetoestearílico (C16/18 30/70) Behenico (C0) polar Parte Polar ou hidrofílica: Ânions: sulfonato (S 3 ), Sulfato (S 4 ), Carboxilato (C) Cátions: quaternário de amônio (N + ) Não iônico: grupos C C, CN(C C ) Anfóteros: RN + (C 3 ) C C -

13 MATÉRIAS PRIMAS Tensoativos aniônicos Em solução sofrem dissociação, onde a parte hidrofílica da molécula é aniônica. Carboxil: R-C - Na + Sulfato orgânico: R-S 3- Na + Éter sulfato: R-(C -C )S 3- Na + Sulfonato orgânico: R-S 3- Na + Éster de ácido fosfórico: R-P 3= Na +

14 Álcool graxo etoxilado sulfatado Tipos de neutralizantes: hidróxidos de sódio, amônio, trietanolamina. Formas: líquida a 6-8% ou a 70% de ativo. Propriedades: detergência, espuma, alta solubilidade em água, excelente tolerância à dureza de água, excelente resposta ao espessamento com sal, suavidade a pele. Aplicação: bases detergentes para xampus, sabonetes líquidos, banhos de espuma.

15 Éster metílico sulfonado - MES Propriedades: Derivado de fonte renovável vegetal (óleo de coco/ palmiste/ palma) Baixa toxicidade aquática e alta biodegradação Boa detergência, alta espuma e sensorial de maciez a pele Excelente performance em água dura Efeito sinérgico com outros surfactantes Fácil manuseio. Custo próximo ao LESS Aplicações: tensoativo para shampoos e sabonetes

16 Sabão C 3 (C ) 16 C C3 (C ) 16 btenção: reação de saponificação C C C + 3Na 3 NaC(C ) C + C C (C ) 3 16 C C Triestearina Estearato de Sódio Glicerina (Gordura) (Sabão) Propriedades: detergência, baixa solubilidade em água, baixa tolerância à dureza de água, baixa resposta ao espessamento com sal, suavidade a pele. Aplicações: emulsionantes aniônicos para cremes, loções cremosas, bases para sabonetes e cremes de barbear 16 3 C C

17 Sarcosinatos (sabões interrompidos) C 3 R C + N C C + Na Ácido graxo N-metilglicina - C 3 R C N C C - Na + Sarcosinato Aplicação: Agente espumante e de suavidade para xampus, sabonetes em barra e líquidos.

18 Alquil isetionato R C Cl + C C S 3 Na Cloreto de ácido graxo Isetionato de sódio R C C C S 3 Na + Cl Alquilisetionato de sódio Propriedades: hidrolisa em p muito alto ou baixo, bom dispersante de sabão de cálcio, suavidade a pele. Aplicação: Xampus opacos, sabonetes em barra e líquidos opacos.

19 MATÉRIAS PRIMAS Tensoativos catiônicos Em solução sofrem dissociação e a parte hidrofílica da molécula é catiônica. C 3 C 3 -(C ) n -C N + C 3 X - C3

20 Quaternários de amônio: obtenção através de ácidos graxos RC + N RC N 3 + ácido graxo amônia nitrila graxa C / ou C 3 Cl R N R N(C 3) R N + (C 3 ) 3 Cl C 3 Cl alquilamina (1 ) alquildimetilamina (3 ) cloreto de alquiltrimetil amônio C N + R NC C C N (1) C C CN () N-alquil trimetilenodiamina R N dialquilamina ( ) C Cl 3 + R 3 N (C ) Cl cloreto de dialquildimetil amônio Propriedades: São incompatíveis com tensoativos aniônicos. Precipitam com íons de dureza de água, ferro e metais pesados. EDTA potencializa o seu efeito. Aplicação: Condicionadores de cabelo, cremes para pentear.

21 Quaternários de amônio: Aplicação Cadeia graxa Láurica-mirística Cetílica Estearílica Função Bactericida Emoliência e Condicionamento Amaciamento e lubrificação Radical Metila Etila Benzila Função Menor oleosidade Aumenta o efeito bactericida Maior oleosidade e efeito bactericida

22 Polímeros quaternários Poliquaternium 10: obtido da reação do sal polimérico de amônio quaternário da hidroxietil celulose com epóxido substituído do trimetilamônio C C (C C ) 3 C 3 (C CC N C Cl) + C 3 3 n Propriedades: São tolerantes a tensoativos aniônicos. Aplicação: xampus e sabonetes líquidos.

23 MATÉRIAS PRIMAS Tensoativos anfóteros Contem dois diferentes grupos funcionais com caráter aniônico e catiônico (um átomo de N na forma quaternária ou protonizada e um ânion carboxílico). Em meio básico comportam-se como aniônicos, em meio ácido, como catiônicos e na forma de zwitterions em p neutro. R 3 N + C C -

24 Betaínas Cocobetaína RN C C ClC CNa C 3 + R N C C C 3 Cocoamidopropil betaína RC + NC C C N(C 3 ) RCNC C C N(C 3 ) Aplicação: co-tensoativo para aumento da espuma, viscosidade e redução da irritação para xampus, sabonetes líquidos, loções higienizantes. C RCNC C C N C C alquilamido betaína + C 3 3 ClC C Na

25 MATÉRIAS PRIMAS Tensoativos não iônicos Em solução aquosa não sofrem ionização, não possuem carga. C 3 -(C ) m -C --( C C ) n

26 Tensoativos não iônicos: principais grupos hidrófilos Éter poliglicólico: - - álcoois etoxilados idróxi: - ésteres de glicerol e ésteres de sorbitan Éster de ácido carboxílico: -C(C C ) n ésteres de polietilenoglicol Alcanolamidas: RCN C -C alcanolamidas de ácido graxo Óxidos de amina: N

27 Óxidos de amina graxa R + N(C 3 ) R N(C 3 ) Álcool graxo amina secundária amina graxa RN(C 3 ) + RN(C 3 ) + Amina Peróxido Óxido de amina graxa Aplicação: co-tensoativo para aumento da espuma e viscosidade em xampus e sabonetes líquidos.

28 Alcanolamidas de ácido graxo btenção: condensação de ácidos graxos ou óleos vegetais com alcanolaminas primária ou secundária. Fórmula geral: RCNR R MEA gera monoetanolamida DEA gera dietanolamida. Amidação direta do óleo menor pureza Amidação direta do ácido ou éster maior pureza Aplicação: co-tensoativo para xampus e sabonetes líquidos para aumento da espuma, viscosidade e sobreengorduramento à pele e ao cabelo.

29 Alcanolamidas de ácido graxo Monoetanolamidas de coco a partir do óleo vegetal C (C ) 3 n C C C C (C ) 3 n C (C ) 3 n C C C C + 3 N(C C ) 3R C CN(C C ) + C C Composição: 80 a 84% de amida, 8 a 10% de glicerina livre, 1 a % de amina livre Éster de amina graxa (RCC C N )

30 Tensoativos não iônicos derivados de poliois btenção: esterificação de polióis hidrofílicos como glicol, glicerina, poliglicerina, pentaeritritol, ou glucosídeos com ácidos graxos. A parte hidrofílica é representada por grupos, que podem ser etoxilados para dar maior solubilidade ao éster. Exemplos: Ésteres de sorbitan e derivados etoxilados Ésteres de polietilenoglicol Alquilpoliglicosídeos Aplicação: emulsionantes, solubilizantes de essências, redutores de irritação, espessantes e perolizantes em xampus, sabonetes líquidos, cremes e loções.

31 Ésteres de sorbitan btenção: esterificação do ácido graxo (láurico, esteárico, oleico) com sorbitol. Pode posteriormente ser etoxilado. Aplicação: emulsionantes, solubilizantes de essências, redutores de irritação em xampus, sabonetes líquidos, cremes e loções. C C C C C C - RC C C C C C C CC CC C R C C

32 Ésteres de glicerila btenção: esterificação do ácido graxo (láurico, esteárico) com glicerol. Aplicação: co-emulsionantes e espessantes em cremes e loções. C catalisador C 3 (C ) 10 C + C C 3 (C ) 10 C + C C C C

33 Alquilpoliglicosídeos btenção: reação da glicose do milho com álcoois graxos. Aplicação: co-tensoativos para aumento da espuma, viscosidade e redução da irritação em xampus e sabonetes líquidos. C C m C n n+1 n= 4 a 0 m=1,0 a 1,5

34 MATÉRIAS PRIMAS Agentes com propriedades específicas: EMLIENTES

35 MATÉRIAS PRIMAS Emolientes São insolúveis em água. Conferem espalhamento e lubrificação à pele e ao cabelo e aparência e espessamento às formulações. Exemplos: idrocarbonetos triglicerídeos, álcoois graxos, ésteres de álcoois graxos, álcoois graxos propoxilados e silicones.

36 Emolientes: idrocarbonetos idrocarbonetos saturados Alcanos Alcanos normais: parafinas, óleo mineral Alcanos ramificados: isoparafinas Cicloalcanos idrocarbonetos insaturados Alcenos Alcinos idrocarbonetos aromáticos

37 MATÉRIAS PRIMAS Exemplos: Emolientes: Álcoois graxos C 3 (C ) n C Álcool laurílico (C 1/ 14 70/ 30) Álcool cetílico (C 16 ) Álcool cetoestearílico (C 16/ C18 30/ 70 ou 50/ 50) Álcool estearílico (C 16/ C18 ) Álcool berrênico (C 0/ ) Álcool de Guebert (octildodecanol, -hexildodecanol)

38 MATÉRIAS PRIMAS Emolientes: Álcoois graxos Lineares: são sólidos, PF= 30 a 60 C, insolúveis em água e conferem consistência às formulações de cremes. Ramificados: são líquidos, insolúveis em água, conferem excelente espalhamento sobre a pele com toque não oleoso e fornecem emulsões de baixa viscosidade. Usos: cremes, loções, xampus, desodorantes, condicionadores, etc.

39 MATÉRIAS PRIMAS Emolientes: Éteres Fórmula geral R--R. Exemplos: PPG-15 estearil éter Éter dicaprílico Monococoato de glicerila com 7 moles de óxido de eteno Perfluoropolimetil isopropil éter

40 MATÉRIAS PRIMAS Emolientes: Ácidos carboxílicos Exemplos: Grupo funcional -C Ácido láurico (C 1 ). Ácido mirístico (C 14 ) Ácido esteárico (C 18 ), Ácido palmítico (C 16 ), Intermediários para reação com álcoois formando ésteres que são emolientes e reações de saponificação para produzir emulsionantes para cremes e loções.

41 MATÉRIAS PRIMAS Emolientes: Ésteres Exemplos: Palmitato de cetila leato de decila Isonanoato de cetoestearila Miristato ou palmitato de isopropila Adipato de butila Monoestearato de glicerila Monoestearato de etilenoglicol.

42 MATÉRIAS PRIMAS Propriedades: Insolúveis em água. Emolientes: Ésteres de cadeia carbônica longa Excelente capacidade lubrificante e de espalhamento sobre a pele. Conferem consistência às emulsões. álcool de menor cadeia é o isopropílico que fornece ésteres que conferem um toque mais seco na pele, porém são comedogênicos. Álcoois de cadeia longa são idrorepelentes.

43 MATÉRIAS PRIMAS Emolientes: Ésteres encontrados na natureza Triglicerídeos Óleos: jojoba, amêndoa, abacate, palma (estearina e oleína), babaçú, maracujá Gorduras: manteigas de cupuaçú, cacau. Cera de abelha(c 16 a C 36 ). Cera de carnaúba (C 16 a C 36 ). Cera de Candelila(C a C 34 ).

44 MATÉRIAS PRIMAS Emolientes: Silicones Moléculas complexas contendo siloxano e que se orientam em substratos polares. 3C C 3 3C C 3 Si Si PLAR SUBSTRATE São emolientes com sensorial desde untuosidade até espalhabilidade e toque sedoso e aveludado sobre a pele

45 MATÉRIAS PRIMAS Umectantes Substâncias higroscópicas Grupos orgânicos funcionais: Poliois ou glicois ou poliglicois hidratos de carbono (sacarídeos e polissacarídeos) derivados de ácidos carboxílicos (ésteres) Ácidos aminocarboxílicos (uréia) Aminoácidos e complexos de aminoácidos Proteínas hidrolisadas Fosfolipídeos

46 Umectantes: Glicóis São álcoois contendo mais de um grupo - (glicóis) C C Propriedades: Líquidos de média a baixa volatilidade Solúveis em água Estáveis em ampla faixa de p e na presença de meio ácido ou alcalino igroscópicos Apresentam toque untuoso sobre apele

47 Umectantes: Glicóis Exemplos Propilenoglicol: C 3 CC Dipropilenoglicol: : C 3 CC C CC 3 Polietilenoglicol C C (C C ) n C C C 3 exilenoglicol: : C 3 CC CC 3

48 Umectantes: Poliois Exemplos Sorbitol C C Glicerina C C C C Glicose C C C C D-(+)-glicose C C D-(-)-frutose

49 Umectantes: Derivados de ácidos carboxílicos Uréia: C + N 3 N 4 C N N CN + Carbamato de amônio Uréia Água Subprodutos da síntese: N 4 C N + (N 4 ) C 3 Carbamato de amônio Carbonato de amônio

50 Umectantes: Derivados de ácidos carboxílicos Proteínas e aminoácidos: Proteínas são compostos de alto peso molecular, constituídos por muitos aminoácidos ligados entre si. Aminoácido é uma molécula bifuncional que possui os grupos amino e ácido carboxílico. C Exemplos de aminoácidos: C C3C C C 3 C C N N C 3 N Glicina Alanina Valina C

51 Umectantes: Derivados de ácidos carboxílicos Proteínas : Ligações peptídicas entre o grupo amino de um aminoácido e o grupo carboxílico de outro. C C C N + C C R C N C C R + R N R N Ligação peptídica Proteínas hidrolisadas penetram umectantes. As proteínas quaternizadas formam filmes agentes de condicionamento ao cabelo e pele.

52 MATÉRIAS PRIMAS Espessantes Classificados em orgânicos e inorgânicos. s espessantes orgânicos (1)Espessantes de fase oleosa. ()Espessantes de fase aquosa. s espessantes inorgânicos: eletrólitos.

53 MATÉRIAS PRIMAS Espessantes s espessantes orgânicos Álcoois graxos, Ésteres de álcoois graxos e polióis. Triglicerídeos, Ceras naturais e sintéticas

54 MATÉRIAS PRIMAS Espessantes rgânicos solúveis em água. C idratos de carbono C C Celulose Aniônica: Carboximetilcelulose Não Iônicas: idroxietilcelulose, hidroxipropilcelulose Utilizadas em géis, cremes, xampus e condicionadores de cabelo.

55 MATÉRIAS PRIMAS Espessantes rgânicos solúveis em água. Polímeros orgânicos sintéticos Polímeros são constituídos de muitas moléculas pequenas e idênticas (monômeros), ligadas entre si por meio de ligações covalentes. Polímeros carboxivinílicos (carbômero).

56 MATÉRIAS PRIMAS Espessantes rgânicos solúveis em água. Polímeros orgânicos naturais Goma guar Goma xantana (aniônica e estável em ampla faixa de p) Amido

57 MATÉRIAS PRIMAS Espessantes Inorgânicos. Montmorilonitas modificadas (Veegan) que são argilas naturais de silicatos de alumínio e magnésio, fornecendo soluções opacas e por isso são utilizadas em cremes e loções cremosas e xampus opacos ou perolados. Eletrólitos: cloreto de sódio, cloreto de amônio, fosfato de sódio. São usados para espessamento de soluções aquosas de tensoativos aniônicos.

58 MATÉRIAS PRIMAS Alcalinizantes/ Neutralizantes Bases orgânicas: Aminas e alcanolaminas, Amino metil propanol Bases inorgânicas: idróxido de sódio, idróxido de potássio, idróxido de amônio. Usados para neutralização de ácidos graxos para obter os sabões, neutralização dos carbômeros para obter géis e para corrigir p.

59 MATÉRIAS PRIMAS Acidulantes/ Neutralizantes Ácidos orgânicos: Carboxílicos (esteárico, mirístico) para obtenção de sabões e ésteres (umectantes). Ácidos hidroxicarboxílicos para uso tal qual (glicólico, lático) e para correção de p (cítrico, acético). Ácidos inorgânicos: fosfórico e clorídrico diluídos.

60 Estabilizantes de formulações Antioxidantes Quelantes Conservantes Auxiliam a manter a integridade da formulação.

61 xidação ANTIXIDANTES Qualquer hidrocarboneto pode sofrer autooxidação (rancificação), porém, a presença de insaturação amplia seriamente essa possibilidade. s produtos da rancificação são aldeídos, cetonas e ácidos e podem causar: dor e aspecto desagradáveis, destruindo a imagem do produto. Modificações no sensorial de alguns óleos. Podem produzir subprodutos oxidados tóxicos.

62 ANTIXIDANTES Barram ou retardam a oxidação dos componentes das formulações tais como fragrâncias, corantes, ativos, ceras e óleos vegetais entre outros. São divididos em Clássicos: sofrem redução para evitar a oxidação do componente orgânico (exemplo: metabissulfito de sódio) Não clássicos: captam os radicais livres proveniente da oxidação (BT e vitamina E).

63 ANTIXIDANTES Auto-oxidação Mecanismo simplificado Terminação idroperóxidos decompõem em ácidos, álcoois, aldeídos e cetonas. xidações paralelas destroem vitaminas, corantes, pigmentos e fragrâncias. manifestação dos efeitos da oxidação: odor e sabor desagradáveis formação de resíduos poliméricos modificação de propriedades físicas

64 ANTIXIDANTES Mecanismo de ação dos antioxidantes Exemplo: BT (butilhidroxitolueno) R. + ( 3C) 3 C C(C 3 ) 3 R + estabilizado. ( 3C) 3 C C(C 3 ) 3 C(C 3 ) 3 C(C 3 ) 3

65 ANTIXIDANTES BT (butilhidroxitolueno) ( C) C. 3 3 C(C 3 ) 3. ( C) C C(C 3 ) C(C 3 ) 3 ( 3C) C C(C 3 ) 3. C(C 3 ) 3 C(C 3 ) 3 ( C) C C(C 3 ) ( 3C) C C(C 3 ) 3. C(C 3 ) 3 R. Radical estabilizado R. C(C 3 ) 3 ( C) C 3 3 C(C 3 ) 3 R (o,p) ( C) C C(C ) R (o,p) C(C 3 ) 3 C(C 3 ) 3

66 ANTIXIDANTES Foto-antioxidantes Protegem o produto contra os efeitos da radiação UV Principais produtos suscetíveis a foto-oxidação: polímeros carboxivinílicos, corantes, fragrâncias, óleos. Preferência por filtros com grande coeficiente de absortividade (para serem usados em baixas concentrações). Podem ser hidrossolúveis (Benzofenona 4) ou lipossolúveis (benzofenona 3). Dosagens pequenas: 0,05 a 0,1%.

67 QUELANTES U SEQUESTRANTES Substâncias que complexam íons metálicos (Ca, Mg, Fe, Cu) inativando-os e impedindo sua ação danosa sobre os componentes da formulação. C C C C C C N C C N C ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) C

68 QUELANTES U SEQUESTRANTES EDTA e seus sais Reação de complexação do íon cálcio (dureza de água): N C N C C C C C C C C C + Ca + C C Ca C C N C N C C C C C -

69 Quelantes ou seqüestrantes: fatores A ação do seqüestrante é p-dependente: Valores baixos de p o íon hidrogênio atua como receptor de elétrons competindo com o íon metálico Valores de p elevados o íon hidróxido atua como elétron-doador competindo pelo metal e pode causar precipitação. Estabilidade do complexo. Estequiometria da reação: 1 : 1. Qualidade da água. QUELANTES

70 Principais quelantes Ácido cítrico e citratos QUELANTES C C ácido cítrico e seus sais são utilizados como acidulantes ou agentes formadores de sistema tampão como quelante perde para substâncias mais modernas como o EDTA apresenta sinergia de ação com o BT C C C C

71 utros Quelantes QUELANTES Turpinal (ácido fosfônico orgânico) Ácido glicurônico ou glucônico e seus sais EDTA (ácido hidroxietilenodiaminotriacético) DTPA (ácido dietilenotriaminopentaacético) Ciclodextrinas (oligossacarídeos cíclicos obtidos da degradação enzimática do amido) Metafosfato de sódio eptanoato de sódio Metassilicato de sódio