WYKRYWANIE ZASAD BARWNIKOWYCH I FENOLI W FARBACH DO WŁOSÓW CHROMATOGRAFII CIENKOWARSTWOWEJ

ROCZN. PZH 1969, T. XX, NR 6

SABINA HORDYŃSKA, BRONISŁAWA LEGATOWA

WYKRYWANIE ZASAD BARWNIKOWYCH I FENOLI W FARBACH DO

WŁOSÓW

METODĄ

CHROMATOGRAFII CIENKOWARSTWOWEJ

Z Zakładu Badania Żywności i Przedmiotów Użytku Państwowego Zakładu Higieny w Warszawie

Kierownik: prof. dr M. Nikonorow

Dwukierunkową metodę chromatografii cienkowarstwowej zasto- sowano do wykrywania w farbach do włosów 16 zasad barwniko- wych i 4 fenoli.

Środki

do farbowania

\Vłosów, rzęs

i brwi zgodnie z

obowiązującym dotąd

w Polsce

rozporządzeniem

{l]

mogą zawierać

z zasad

barwiących

tylko

p-toluenodwuaminę

w

ilości

do 5% oraz sulfonowane kwasy

róż­

nych amin i aminofenoli w

ilości

do 4%. Kwasy te nie

mają

w praktyce

właściwie żadnego

znaczenia,

gdyż farbują włos

bardzo

słabo.

W Europie zach. i USA wolno

stosować

o wiele

więcej związków

te- go typu. Oprócz zasad barwnikowych farby

zawierają również

drugi typ

składników barwiących, wpływających

na

odcień

wyfarbowanych

wło­

sów.

Są

to wielowodorotlenkowe fenole jak rezorcyna, pirogalol, piroka- techina i hydrochinon. W Polsce dozwolone

są

tylko dwa pierwsze

związki.

Ze

względu

na to,

że

farbowanie

włosów stało c;ię

bardzo powszechne,

że wzrósł

niezmiernie

międzynarodowy

handel kosmetykami, w którym farby do

włosów zajmują niepoślednie

miejsce,

wydawało się

celowe opracowanie szybkiej metody wykrywania w farbach do

włosów

amin barwnikowych i fenoli.

Pionierska praca Gwiazdy i Pobudejskiej [2] oddaje

już

cenne

usługi.

Zastosowana przez te autorki metoda chromatografii

bibułowej

jest jed- dnok

dosyć czasochłonna.

Szybszego uzyskania wyników spodziewamy

się, posługując się metodą

chromatografii cienkowarstwowej.

Zainteresowanie nasze

wzbudziła

praca Kottema.nn [3] oparta na dwu- kierunkowej chromatografii cienkowarstwowej. Autorka

przebadała

oko-

ło

30

związków,

stosowanych w farbach do

włosów

oraz szereg produk- tów handlowych.

Farby produkuje

się

w postaci

stałej

(proszki),

płynnej

(roztwory wodno-alkoholowe, czasem z dodatkiem detergentów . lub

środków

za-

gęszczających)

oraz w postaci emulsji, niekiedy bardzo

gęstej. Popularną formą są

szampony

barwiące,

oparte na podstawie syntetycznych de:..

tergentów.

Kottemann

analizowała

farby

płynne,

które

stano\vią materiał łat­

wiejszy w badaniu,

jednakże

w

najjaśniejszych

odcieniach blond, w któ- rych sumaryczna

zawartość

amin

wynosić może

zaledwie setne

części

%,

udawało się

jej

wykryć

jedynie

składnik, znajdujący się

w farbie w naj-

674

^S. Hordyńska, B. Legatowa

Nr

6,

większej ilości,

zwykle

p-fenylenodwuaminę,

nie

wykrywała również

pi- rogalolu i hydrochinonu.

Adaptując

do naszych celów

metodę

Kottemann, wprowadzono pe,v- ne modyfikacje. Wyeliminowano ze

składu

mieszaniny

rozwijającej

kwas podfosforawy i zmniejszono

grubość

warstwy adsorbentu na

płytcP..

Płytki

suszono w temp. 105°_ , podczas gdy autorka

suszyła

je na wol- nym powietrzu. Nie stosowano zmniejszonego

ciśnienia

w czasie susze- nia

płytek

z chromatogramem po

wyjęciu

ich z roztworu

rozwijają­

cego A

CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA A. Aparatura

1) Płytki szklane 20X20 cm, 2) komora chromatograficzna: 20X20 cm X30 cm

wysokość, 3) rynienka 0 3 cm X 21 cm długości, 4) spryskiwacze szklane, 5) mi- kropipety z podz. 1 µL

n. o

d c z y n n i ki

1) Wzorce amin i aminofenoli,. otrzymane z F.M. i K. ,,Lechia" w Poznaniu,.

bez dalszego oczyszczania, w roztworach etanolowych, 2) woda amoniakalna cz.d.a. i rozcieńczona (1 +9), 3) eter naftowy o t.wrz. 30-60°C, 4) chloroform cz.

przedestylowany, 5) n-butanol I rzędowy cz. przedestylowany, 6) octan etylu cz."

7) etanol 960/o, 8) kwas octowy lodowaty, 9) aldehyd p-dwumetyloaminobenzoeso- wy cz., 10) kwas solny 1,19 cz., 11) benzydyna cz., 12) azotyn sodowy cz.d.a., 13)·

żel krzemionkowy G Mercka, 14) sia:czyn sodowy cz. 5(1/1-owy roztwór wodny,.

15) roztwór rozwijają(:y A: 20 ml stężonego amoniaku dodaje się do 65 ml wody.

Tę rozcieńczoną wodę amoniakalną wytrząsa się starannie w rozdzielaczu, z mieszaniną 50 ml eteru naftowego, 250 ml chloroformu i 25 ml n-butanolu, pozostawia do wyklarowania się dolnej warstwy. Jeśli warstwa pozostaje ciągle mętna, ogrzewa się rozdzielacz ostrożnie ciepłą wodą aż do zniknięcia zm~tnienia.

Dolna warstwa służy jako roztwór rozwijający A.

· Uwaga: używać tylko jednorazowo.

16) Roztwór rozwijający B: 350 ml chloroformu miesw się z 100 ml octanu etylu, 60 ml. etanolu 960/o i 20 ml kwasu octowego lodowatego. Roztwór B można używać kilka razy.

17) Odczynnik wywołujący I: 1 g p-dwumetyloaminobenzaldehydu rozpuszcza

się w 100 ml etanolu 960/o i dodaje 1 ml stężonego kwasu solnego.

18) Odczynnik wywołujący II (Tetrazowana benzydyna):

Roztwór a): 2,8 ml stężonego kwasu solnego dodaje się do 1 g benzydyny roz-

cieńcza wodą do 200 ml.

Roztwór b): HJO/o-owy wodny roztwór azotynu sodowego.

Równe objętości roztworów a) i b) miesza się tuż przed użyciem.

Odczynnik trwały 2-3 godz.

C. Pr z y g ot o w a n i e p ł y tek

17 g żelu krzemionkowego G wytrząsa się z 34 ml wody df'stylowanej, zawie-

siną tą pokrywa płytki warstwą grubości 0,25 mm. Płytki pozostawia się prz~z.

10 min. na wolnym powietrzu i suszy w 105° przez godzinę, po czym przecho- wuje w eksykatorze nad chlorkiem wapnia.

Nr 6

^{Farby do włosów}

675

D. P r z y g o t o w a n i e p r ó b k i f a r b y d o c h r o m a t o g r a f i i

4 g farby rozmieszać z 1 ml roztworu siarczynu sodowego i dodać 6 ml eta- nolu. W razie potrzeby przesączyć lub odwirować. Używać tylko oddzielonego

płynu.

E. Wy k o n a n i e c h r o m a t o g r a m ó w

W prawym dolnym rogu płytki w odległości 3 cm od każdego brzegu nanieść stopniowo 20 ,~tł przygotowanego roztworu farby, poz,valając na odparowanie roz- puszczalnika po naniesieniu poszczególnych kropli. W lewym rogu płytki, również

w odległości 3 cm od brzegów, nanieść 20 fLl mieszaniny wzorców tych związków, jakich możemy się spodziewać w danej farbie.

Jeśli skład farby jest zupełnie nieznany, przygotowuje się mieszaninę z 4 naj-

częściej stosowanych związków (p-fenylenodwuamina, p-aminofenol, o-nitro-p-fe- nylenodwuamina, rezorcyna). Po naniesieniu obydwóch plamek rysuje się linię

przez warstwę adsorbentu równoleg!ą do podstawy płytki w odległości od niej 15-16 cm. Płytka powinna schnąć na powietrzu ok. 5 min. od naniesienia plamki wzorców.

Płytkę umieszcza się w komorze, w której do rynienki (w razie braku ry- nienki - na dno komory) nalano 20 min. wcześniej roztwór rozwijający A.

Chromatogramy należy rozwijać aż czoło roztworu osiągnie narysowaną linię,

co trwa zwykle 45-60 min.

Po wyjęciu płytki z komory oznacza się na brzegu płytki miejsce jakichkol- wiek barwnych plam, notując jednocześnie ich położenie i barwę.*)

Obraca się płytkę o 90° i nanosi nową plamkę mieszaniny wzorców w odleg-

łości 3 cm od nowej podstawy ^płytki i na ^środku pasa utworzonego ^między brze- giem płytki, a narysowaną uprzednio linią. Przez warstwę adsorbentu rysuje się drugą linię na wysokości 15-16 cm od nowej podstawy płytki, suszy płytki

w 50-60° przez 15 minut, po czym umieszcza się w drugiej komorze zawierającej

roztwór rozwijający B. Chromatogram rozwija się aż czoło roztworu rozwijają­

cego osiągnie narysowaną linię.

Po wyjęciu płytki i odparowaniu rozpuszczalnika obrysowuje ^{się igłą} widoczne plamki pochodnych nitrowych, ^notując ich ^barwę. Po 5-u minutach spryskuje

się płytkę odczynnikiem wywołującym I.

Plamki związków nitrowych widoczne przed wywołaniem uzyskują barwy intensywniejsze, powstają ponadto nowe barwne plamy.

Identyfikację amin i aminofenoli przeprowadza się, porównując przede wszyst- kim miejsce uzyskanych plamek z położeniem plamek wzorców. W tym celu

przykłada się do płytki arkusz przezroczystej kalki technicznej i obrysowuje wszystkie plamki zarówno uzyskane z badanej farby jak i z wzorców. Następnie

za pomocą ekierki prowadzi się imaginacyjne linie pod kątem 90° ze środka

badanej plamki równolegle do brzegów płytki. Linie te powinny przeciąć plamki odpowiednich wzorców na obu brzegach płytki.

Porównuje się i notuje zabarwienie plamek, po czym spryskuje płytkę roztwo- rem wywołującym II. Wtedy w górnym paśmie chromatogramu występują pla- my polifenoli, a tło przyjmuje barwę żółtą, skutkiem czego niektóre słabiej za- barwione plamki amin i aminofenoli znikają. Ze względu na te zmiany wystar- czy spryskać tylko górną połowę powierzchni płytki, czyli obszar, w którym spo- dziewamy się obecności plamek polifenoli.

*) - Pochodne nitrowe dają żółte plamy od razu, czasem pirogalol lub hydro- chinon dają szarawe lub brązowawe plamy blisko linii startu. W farbach .'nogą być obecne również barwniki azowe lub inne, dające dodatkowe barwne plamy, widoczne przed wywołaniem.

676

^S. P.:ordyńska, B. Legatowa

Nr 6

Kottemann w swej pracy podała diagram przedstawiający miejsca i barwy 30 związków stosowanych w farbach do włosów. Diagram ten może być bardzo pomocny przy analizie farb zagranicznego pochodzenia o nieznanym składzie.

OMÓWIENIE WYNIKÓW PRACY

Chromatogramy 20 zbadanych przez nas

związków

podano na ryc1me 1 i 2.

Według

Kottemann nie

należy przywiązywać dużej

wagi do war-

Ryc. 1. Chromatogram 20 związków rozwijany roztworem A. ZwiązJd 1-33 wy-

wołane roztworem I, związki oznaczone literami - wywołane roztworem II.

Ryc. 2. Chromatogram 20 związków rozwijany roztworem B.- Zwiaz.td 1-33 wy-

wołane roztworem I, związki oznaczone literami - wywołane roztworem II.

j tości

Rf poszczególnych

związków,

raczej

brać

trzeba pod

uwagę barwę

plam oraz ich

położenie względem

siebie.

Związki

te, uszeregowane wed-

ług wzrastających wartości

Rf w roztworze

rozwijającym

A przedsta- wiono w tabeli I. Podano w niej

również

symbole , którymi oznaczono je na chromatogramach jedno- i dwukierunkowych, najmniejsze wykry- walne z roztworów wzorcowych

ilości

oraz barwy plam uzyskane z roz- tworem

wywołującym

I lub - dla polifenoli - z roztworem

wywołują­

cym II.

W roztworze

rozwijającym

B

kolejność

jest inna:

1)

p-fenylenodwuamina i jej salicylan, 2) p-toluenodwuamina, 3) 2,4-

-dwuaminoanizol, 4) m-fenylenodwuamina i m-toluenodwuamina, 5)

Nr

6 Farhy do

włosów 67T

Tabela I

Zbadane związki uszeregowane wg wzrastających wartości Rf w roztworze rozwijającym A

Nr J I

miejsca

I

^{Nazwa związku}

kwas pikraminowy pirogalol

hydrochinon

--2 -1

^rewrcyna

___

^[

^{_________ _ _}

sa-

Symbol na chromatogramie

33 lub Pikr G

H R

1 lub pFd 4 3 [ p-fenylenodwuamina

1

p-fenylenodwuaminy licy!an

p-aminofenol

i

is lub pAf ro-aminofenol I 12 lub mAf I

Najmniejsza

1 , wykrywalna

ilość w µg

0,5 1,0 1,0

- --

0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

Barwa plamy z odcz.

wywołującym I lub Il

pomar.-czerw.

j. szaro-brąz.

j. szaro-brąz.

brudno fiolet,-brąz.

czerwona czerwona j. pom.-żólta

j. pom.-źólta

I II II II

I I

I

- --

₄

-

_I

-

p-nitro-o-fenyleno-dwu-

- - - - -1 1

^{I - ----}I

1 amina

I m-fenylenodwuamina

I I

pirokatechina

- 51-~4.olu~~od~uainina--

---i

i o-ammofenol

I

.-- 6 -1

^~-tol~;;;:odw~ltmi~a-. - -I - -- ' ---- - - --- -- - !

- - s -1

p~toluenodwua~~- - - 7 i o-fenylenodwuamina

1 1

1 2, 4-dwuaminoanizol - -9 -1-~~-itr_o-p-fenyleno-dwu- --

---1--~~~~~ - - -- -- - ---

_!_ o_

^-1 chloro-fe~~len~~~12:ina _ 11

I

p-amino-dwufenylo-amina

3 lub Np 6 lub mFd P lub Cat IO lub mTd 14 lub oAf

7 2 11 lub pTd 19

5 lub No

13 8 lub Dfa

0,2 żółta

0,2 żółta

0,2 szaro-brąz.

:-··-- · - - -

I

0,1 żółta

0,2 _j .:1_:!oma~.-zólta

1 --·

_0,5

I

pomara~czowa 0,5 pomaranczowa - - - - ··- ··-

0,2 czerwono-pomar.

0,2 pomar.-żólta

- -- --- - - -

0,2 pomar.-żólta

--oJ--- 1 żółto-pomarańcz.

0,1 pomar.-czerwona

Ryc. 3a. Ryc. 3b.

I

I II I I I I I I I

I I

Ryc. 3. Chromatogram dwukierunkowy mieszaniny: p-toluenodwuaminy (pTd), m-fenylenodwuaminy (mFd), p-nitro-o-fenylenodwuaminy (Np), kwasu pikrami- nowego (pikr) i rezorcyny (R). Część a - po wywołaniu roztworem I, część b - po wywołaniu roztworem II, gdzie wystąpiła plama rezorcyny, a zbladły plamy

kwasu pikraminowego i p-nitro-o-fenylenodwuaminy.

678

^S. Hordyńska, B. Legatowa

Nr 6

o-toluenodwuamina, 6) p-aminofenol, 7) o-fenylenodwl\amina i p-amino- dwufenyloamina, 8) chlorofenylenodwuamina, 9) o-nitro-p-fenylenodwu- amina

i

m-aminofenol, 10) o-aminofenol, 11) p-nitro-o-fenylenodwuami- na i pirogalol, 12) hydrochinon, 13) rezorcyna, 14) kwas pikraminowy

i

pirokatechina.

ó_Af

. , Ńo

..._\',;-. r:.'Na

__ - -

w

Ryc. 4a. Ryc. 4b.

Ryc. 4. Chromatogram dwukierunkowy mieszaniny: m-toluenodwuaminy (mTd), p-aminodwufenyloaminy (Dfa), o-nitro-p-fenylenodwuaminy (No), o-aminofenolu {oAf), p-aminofenolu (pAf) i porokatechiny (Cat). Część a - po wywołaniu roz-

tworem I, część b - po dodatkowym spryskiwaniu roztworem II.

Ryc. 5. Chromatogram dwukierunkowy jednej z badanych farb do włosów, za-

wierającej 7 związków: p-fenyleno-

dwuaminę (pFd), obie nitropochodne fenylenodwuaminy (Np i No), m- i p-aminofenole (mAf i pAf), kwas pi-

kraminowy (pikr) 1 rezorcynę (R).

Ryc. 3 i 4

przedstawiają

chromatogramy dwukierunkowe mieszanin 5 lub 6 wzorców, rycina 5-a jest

fotografią

dwukierunkowego chromato- gramu jednej z badanych farb do

włosów.

Wykryto w niej 7

związków

zgodnie z podanym przez

wytwórcę składem.

Opisana metoda jest szybka i wygodna. W poszczególnych farbach do

włosów

znajduje

się

zwykle od 2-7

związków barwiących,

które na

ogół dają

czytelne chromatogramy. W kilku farbach nie

udało się

jed- nak

wykryć

2,4-dwuaminoanizolu oraz kwasu pikraminowego, o ile

były użyte

w bardzo niewielkich

ilościach.

Z polifenoli

rezorcynę

i piroka-

techinę

wykrywa

się łatwo,

pirogalol o wiele trudniej, hydrochinonu nie

wykryto w

żadnej

farbie.

Nr

6 ^{Farby do włosów}

679

C. X o p A bł H b C K a, B. JI e r a T o B a

OBHAPY)IU1BAHME OCHOBAHJ1]if KPACOK M <I>EHOJIOB B KPACKAX ,Il;O BOJIOC METO,Il;OM XPOMATOrPA<I>MM B TOHKOM CJIOE

Co).\epJKaH11e

MeTO,U:OM ,l.\BYXMepHOH xpoMaTorpaq:>1111 B TOHKOM CJI0e 11CCJie).\OB3Jil1 20 3Ml1H KpaCHl.l.\HX Be111ecTB 11 MHOrO fH,lWOOKHCl1q:>eHOJIOB np11MeHHeMbIX B KpacKax ).\O

EOJIOC a TalDKe PHA IIP0AaJKHblX KOCMeTJ1'I€CKl1X 113,1.\eJIHif KaK KpaClUI.\He lllaMIIYHI1 H KpacKH ,!l;O BOJIOC.

IIpe,l.\CTaBJieHbI: TO'l:H0CTb 11 '-IYBCTBl1TeJibHOCTb onpeAeJieHl1H OII',!l;eJibHblX coe,!1;11- HeH11.i1:, OKpacKa IIHTeH C ABYMJI npOHBJIHIOl.l.\11Ml1 peaKT:11BaM11 a TaKJKe cp0Torpacp11H )(BYXMepHbIX xpoMaTorpaMMOB HeC!(OJibKHX COCTaBOB KpaCHl.1.\11IO COe,l.\11HeHHH.

S. H o r d y ń s k a, B. L e g a t o w a

lDENTIFICATION OF DYE BASES AND PHENOLS IN HAIR DYES BY THIN LA YER CHROMATOGRAPHY

Summary

Twenty dye amines and polyhydroxylic phenols used in hair dyes as well as various commercial cosmetic preparations such as coloring shampoos and hair dyes ;i,vere investigated hy bidirectional thin layer chromatography. The limits of detection and the coloration given by each compound with two locating reagents were established. Bidirectional chromatograms of several compositions of dyes are reproduced.

PIŚMIENNICTWO

1) Karpf L.: Polskie prawo żywnościowe, W-wa, 1950, str. 355 lub Dzien- nik Ustaw Rzeczypospolitej Polskiej, 1939, nr 13, poz. 72. - 2. Gwiazda R., Po- JJudejska A.: Rocz. PZH 1969, 20, 4. - 3. Kottemann C. M.: JAOAC, 1966, 49, 954.

Dn. 26-VII-1969 r.

W::irszawa, ul. Chocimska 24.

Boczniki PZH - ł