Avobenzone

L'avobenzone (nom commercial Parsol 1789, Milestab 1789, Eusolex 9020, Escalol 517, Neo Heliopan 357 et autres, INCI butylméthoxydibenzoylméthane) est un ingrédient liposoluble utilisé dans les produits à écrans solaires pour absorber le spectre complet des rayons UVA.

Avobenzone
Structure de l'avobenzone.
Identification
Nom systématique 1-(4-tert-butylphényl)-3-(4-méthoxyphényl)propane-1,3-dione
Synonymes

Parsol 1789, photoplex, butylméthoxydibenzoylméthane
No CAS 70356-09-1
No ECHA 100.067.779
No CE 274-581-6
DrugBank 09495
PubChem 51040
ChEBI 134751
SMILES
InChI
Apparence Poudre cristalline blanche jaunâtre faiblement combustible à légèrement odorante[1]
Propriétés chimiques
Formule C20H22O
Masse molaire[2] 278,388 1 ± 0,017 8 g/mol
C 86,29 %, H 7,97 %, O 5,75 %,
Propriétés physiques
T° fusion 83,5 °C[1]
Masse volumique 1,221 g·cm-3[1] à 20 °C
Précautions
SGH[1]

Attention
H410, P273 et P501
Transport[1]
   3077   
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Histoire

L'avobenzone a été breveté en 1973 et approuvé dans l'UE en 1978. Il a été approuvé par la FDA en 1988. Son utilisation est approuvée dans le monde entier.

Propriétés

L'avobenzone pure est une poudre cristalline blanchâtre à jaunâtre avec une faible odeur[3], solubilisé dans l'isopropanol, l'oléate de décyle, les triglycérides d'acide caprique / acide caprylique et d'autres huiles.

L'avobenzone est un dérivé du dibenzoylméthane. L'avobenzone existe à l'état fondamental sous la forme d'un mélange des formes énol et céto, favorisant l'énol chélaté[4]. Cette forme énolique est stabilisée par une liaison hydrogène intramoléculaire au sein de la β-dicétone[5]. Sa capacité à absorber la lumière ultraviolette sur une plus large gamme de longueurs d'onde que de nombreux autres agents de protection solaire a conduit à son utilisation dans de nombreuses préparations commerciales commercialisées comme écrans solaires « à large spectre ». L'avobenzone a un maximum d'absorption à 357 nm[6].

Il est sujet au tautomérisme céto-énolique et existe principalement sous forme d'énol :

Équilibre céto-énolique de l'avobenzone.

Stabilité

L'avobenzone est sensible aux propriétés du solvant, étant relativement stable dans les solvants protiques polaires et instable dans les environnements non polaires. De plus, lorsqu'il est irradié avec de la lumière UVA, il génère un état excité triplé sous la forme céto qui peut soit provoquer la dégradation de l'avobenzone, soit transférer de l'énergie vers des cibles biologiques et provoquer des effets délétères[4].

Il a été démontré que l'avobenzone se dégrade considérablement à la lumière, ce qui réduit la protection au fil du temps[7],[8],[9]. La lumière UV-A dans une journée de soleil dans un climat tempéré est suffisante pour décomposer la plupart du composé. Les données présentées à la Food and Drug Administration par la Cosmetic, Toiletry and Fragrance Association indiquent un changement de -36% de l'absorbance des UV de l'avobenzone après une heure d'exposition au soleil[10]. Cette dégradation peut être réduite en utilisant un photostabilisateur, comme l'octocrylène. Parmi les autres photostabilisateurs, on peut relever :

  • Camphre de 4-méthylbenzylidène ( USAN Enzacamene)
  • Tinosorb S (USAN Bemotrizinol, INCI Bis-Ethylhexyloxyphenol Methoxyphenyl Triazine)
  • Tinosorb M (USAN Bisoctrizole, INCI Methylene Bis- Benzotriazolyl Tetramethylbutylphenol )
  • Salicylate de butyloctyle (nom commercial HallBrite BHB - )
  • Benzoate d'hexadécyle
  • Benzoate de butyloctyle
  • HallBrite PSF (INCI Undecylcrylene DimethiconeE)[11]
  • Mexoryl SX (USAN Ecamsule, INCI Terephthalylidene Dicamphor Sulfonic Acid)
  • Synoxyl HSS (INCI triméthoxybenzylidène pentanedione)[12]
  • Corapan TQ (INCI Diéthylhexyl 2,6-naphtalate)[13]
  • Parsol SLX (INCI Polysilicone-15)[14]
  • Oxynex ST (INCI Diethylhexyl Syringylidene Malonate[15]
  • Polycrylène (INCI Polyester-8)[16]
  • SolaStay S1 (éthylhexyl méthoxycrylène INCI)[17]

La complexation de l'avobenzone avec des cyclodextrines peut également augmenter sa photostabilité[18]. Les formulations d'avobenzone avec l'hydroxypropyl-bêta-cyclodextrine ont montré une réduction significative de la dégradation photo-induite, ainsi qu'une augmentation de la pénétration transdermique de l'absorbeur UV[19].

Selon certaines études[20],[21], « les écrans solaires les plus efficaces contiennent de l'avobenzone et du dioxyde de titane ». L'avobenzone peut se dégrader plus rapidement à la lumière en combinaison avec des absorbeurs UV minéraux comme l'oxyde de zinc et le dioxyde de titane, bien qu'avec le bon revêtement des particules minérales, cette réaction puisse être réduite. Un dioxyde de titane dopé au manganèse peut être meilleur que le dioxyde de titane non dopé pour améliorer la stabilité de l'avobenzone[22].

Divers

En tant qu'énolate, l'avobenzone se forme avec des complexes colorés d'ions de métaux lourds (tels que Fe3+), et des agents chélatants peuvent être ajoutés pour les supprimer. Les stéarates, l'aluminium, le magnésium et les sels de zinc peuvent conduire à des précipités peu solubles[3]. Les fabricants recommandent également d'éviter l'inclusion de fer et de sels ferriques, de métaux lourds, de donneurs de formaldéhyde et de PABA et d'esters de PABA. Les fabricants de Coppertone conseillent que l'avobenzone lie le fer et peut tacher les vêtements lavés à l'eau riche en fer. Les propriétés de coloration de l'écran solaire à base d'avobenzone sont particulièrement visibles sur les bateaux en fibre de verre avec gelcoat blanc.

L'avobenzone réagit également avec le trifluorure de bore pour former un complexe cristallin stable qui est hautement fluorescent sous irradiation UV. La couleur d'émission des cristaux dépend du tassement moléculaire du complexe de bore avobenzone. La photoluminescence peut également être altérée par une force mécanique à l'état solide, entraînant un phénomène appelé " luminescence mécanochromique ". La couleur d'émission modifiée se récupère lentement à température ambiante ou plus rapidement à des températures plus élevées[23].

Préparation

Le composé est préparé par réaction de l'ester méthylique 4-tert-butylbenzoïque (à partir de l'acide 4-tert-butylbenzoïque par estérification avec du méthanol) avec de la 4-méthoxyacétophénone dans du toluène en présence d'amidure de sodium via une condensation de Claisen.

Avobenzone synthétique.

Selon une demande de brevet récente, rendements allant jusqu'à 95% sont obtenus avec les mêmes matières premières dans le toluène en présence de méthanolate de potassium, CHO3K.

Sécurité

Bien que l'avobenzone soit considérée comme sûre, les produits de désintégration peuvent avoir des impacts importants sur la santé et persister dans l'environnement. Une étude récente à l'Université d'État Lomonossov de Moscou a révélé que l'eau chlorée et la lumière ultraviolette peuvent provoquer la désintégration de l'avobenzone en divers autres composés organiques, notamment les acides aromatiques, les aldéhydes, les phénols et les acétophénones qui peuvent avoir des effets néfastes sur la santé[24],[25],[26].

Notes et références
  1. Entrée « Avobenzone » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 14 juin 2020 (JavaScript nécessaire)
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. « Making Cosmetics®, Avobenzone », Makingcosmetics.com (consulté le )
  4. « A Blocked Diketo Form of Avobenzone: Photostability, Photosensitizing Properties and Triplet Quenching by a Triazine-derived UVB-filter », Photochemistry and Photobiology, vol. 85, no 1,‎ january–february 2009, p. 178–184 (PMID 18673327, DOI 10.1111/j.1751-1097.2008.00414.x)
  5. « Influence Of Substituent On UV Absorption And Keto–Enol Tautomerism Equilibrium Of Dibenzoylmethane Derivatives », Spectrochim Acta a Mol Biomol Spectrosc., vol. 96,‎ , p. 815–819 (PMID 22925908, DOI 10.1016/j.saa.2012.07.109, Bibcode 2012AcSpA..96..815Z)
  6. « Sunscreens with an absorption maximum of > or =360 nm provide optimal protection against UVA1-induced expression of matrix metalloproteinase-1, interleukin-1, and interleukin-6 in human dermal fibroblasts », Photochem Photobiol Sci, vol. 5, no 3,‎ , p. 275–282 (PMID 16520862, DOI 10.1039/b516702g)
  7. « Photostabilization of Butyl methoxydibenzoylmethane (Avobenzone) and Ethylhexyl methoxycinnamate by Bis-ethylhexyloxyphenol methoxyphenyl triazine (Tinosorb S), a new UV broadband filter », Photochemistry and Photobiology, vol. 74, no 3,‎ , p. 401–406 (ISSN 0031-8655, PMID 11594052, DOI 10.1562/0031-8655(2001)074<0401:POBMAA>2.0.CO;2)
  8. « Changes in ultraviolet absorption of sunscreens after ultraviolet irradiation », Journal of Investigative Dermatology, vol. 113, no 4,‎ , p. 547–553 (PMID 10504439, DOI 10.1046/j.1523-1747.1999.00721.x, lire en ligne)
  9. « A new long-chain UV absorber derived from 4-tert-butyl-4'-methoxydibenzoylmethane: absorbance stability under solar irradiation », Journal of Cosmetic Science, vol. 56, no 2,‎ mar–apr 2005, p. 135–148 (PMID 15870853, DOI 10.1562/2004-03-09-ra-106)
  10. « CTFA letter re: Tentative Final Monograph for OTC Sunscreen », Food and Drug Administration
  11. « Archived copy » [archive du ] (consulté le )
  12. RK Chaudhuri, MA Ollengo, P Singh and BS Martincigh, 3-(3,4,5-Trimethoxybenzylidene)-2,4-pentanedione: Design of a Novel Photostabilizer with In-vivo SPF Boosting Properties and Its Use in Developing Broad-spectrum Sunscreen Formulations, International Journal of Cosmetic Science, 39(1):25-35, 2017; First published 29 June 2016 | doi: 10.1111/ics.12344
  13. Bonda C. et Steinberg D. C., « A new photostabilizer for full spectrum sunscreens », Cosmetics & Toiletries, vol. 115, no 6,‎ , p. 37–45
  14. http://www.dsm.com/en_US/downloads/dnp/Parsol_SLX_Skin.pdf
  15. « Design of a photostabilizer having built-in antioxidant functionality and its utility in obtaining broad-spectrum sunscreen formulations », Photochemistry and Photobiology, vol. 82, no 3,‎ may–jun 2006, p. 823–828 (PMID 16492073, DOI 10.1562/2005-07-15-RA-612)
  16. http://www.hallstar.com/techdocs/Polycrylene&CorapanTQAvobenzoneStabilization.pdf
  17. « Product Information Sheet: SolaStay S1 » [archive du ], The HallStar Company (consulté le )
  18. « Influence of hydroxypropyl-beta-cyclodextrin on photo-induced free radical production by the sunscreen agent, butyl-methoxydibenzoylmethane », Journal of Pharmacy and Pharmacology, vol. 54, no 11,‎ , p. 1553–1558 (PMID 12495559, DOI 10.1211/002235702207)
  19. « Influence of hydroxypropyl-β-cyclodextrin on transdermal penetration and photostability of avobenzone », European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, vol. 69, no 2,‎ , p. 605–612 (PMID 18226883, DOI 10.1016/j.ejpb.2007.12.015)
  20. Warwick L. Morison, M.D., « Photosensitivity », The New England Journal of Medicine, vol. 350, no 11,‎ , p. 1111–1117 (PMID 15014184, DOI 10.1056/NEJMcp022558)
  21. « Sunscreen Drug Products for Over-the-Counter use; Marketing Status of Products Containing Avobenzone; Enforcement Policy » [archive du ], US Food and Drug Administration, (consulté le ), p. 23354
  22. « The effects of manganese doping on UVA absorption and free radical generation of micronised titanium dioxide and its consequences for the photostability of UVA absorbing organic sunscreen components », Photochem Photobiol Sci, vol. 3, no 7,‎ , p. 648–652 (PMID 15238999, DOI 10.1039/b403697b)
  23. Zhang G, Lu J, Sabat M et Fraser, CL, « Polymorphism and Reversible Mechanochromic Luminescence for Solid-State Difluoroboron Avobenzone », Journal of the American Chemical Society, vol. 132, no 7,‎ , p. 2160–2162 (PMID 20108897, DOI 10.1021/ja9097719, lire en ligne)
  24. (en) « Sunscreen creams break down into dangerous chemical compounds under the sunlight », EurekAlert! (consulté le )
  25. Wang, Bavcon Kralj, Košmrlj et Yao, « Stability and removal of selected avobenzone's chlorination products », Chemosphere, vol. 182,‎ , p. 238–244 (PMID 28500968, DOI 10.1016/j.chemosphere.2017.04.125, Bibcode 2017Chmsp.182..238W)
  26. Trebše, Polyakova, Baranova et Kralj, « Transformation of avobenzone in conditions of aquatic chlorination and UV-irradiation », Water Research, vol. 101,‎ , p. 95–102 (PMID 27258620, DOI 10.1016/j.watres.2016.05.067)

Voir aussi
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