硫甘油

硫甘油 (Thioglycerol) 全面科学评估报告

1. 基础信息 & 来源

INCI名称与化学标识

• INCI名称: Thioglycerol
• 系统命名: 3-巯基-1,2-丙二醇 (3-Mercapto-1,2-propanediol)
• CAS号: 96-27-5
• 分子式: C₃H₈O₂S
• 分子量: 108.16 g/mol

来源与制备

硫甘油主要通过以下化学途径合成：

• 环氧氯丙烷路线: 环氧氯丙烷与硫氢化钠反应生成3-氯-2-羟基丙硫醇，再经水解获得
• 甘油衍生物法: 通过甘油的三氯衍生物与硫代乙酸反应，再水解制得
• 工业级纯度: 化妆品用硫甘油通常为≥95%纯度液体，含微量水分和二硫化物杂质

(来源: Journal of Sulfur Chemistry, 2015; 欧洲化学品管理局注册档案)

2. 皮肤作用机制与宣称功效

宣称功效	作用机制	科学证据强度	关键发现简述	起效浓度范围
二硫键还原 (卷发/直发核心功能)	巯基(-SH)攻击角蛋白胱氨酸二硫键(S-S)，形成半胱氨酸(-S-SH)中间体，导致角蛋白结构重组	★★★★☆ (充分证实)	体外实验显示0.5-2.5M浓度可断裂>85%二硫键，作用强于巯基乙酸	0.5-2.5M (6-30%)
抗氧化保护	理论推测：巯基作为电子供体清除自由基；可能通过激活Nrf2通路增强细胞抗氧化能力	★☆☆☆☆ (理论推测)	体外细胞实验显示潜在抗氧化活性，缺乏人体证据	未知
皮肤屏障修复	厂商宣称：通过调节角质层脂质排列增强屏障	☆☆☆☆☆ (缺乏证据)	无可靠文献支持该功效，高浓度反而可能损伤屏障	不适用
促渗透作用	初步研究：可能暂时改变角质层脂质流动性，增强亲水性物质透皮吸收	★★☆☆☆ (初步证据)	离体皮肤模型显示0.1-1%浓度可提升水溶性成分渗透2-3倍	0.1-1%

(证据评级依据：国际化妆品成分评论(CIR)评估报告; Journal of Cosmetic Science; 皮肤药理学与应用生理学杂志)

3. 核心化学成分剖析

化学属性类别	特征描述	物化性质	反应特性
基本结构	含巯基(-SH)的甘油衍生物	粘稠无色液体，特征性硫化物气味	pKa≈9.5(巯基)，弱酸性
活性官能团	• 伯巯基(-SH) • 伯醇(-CH2OH) • 仲醇(-CHOH)	沸点：118°C(5mmHg) 密度：1.249 g/cm³(25°C)	• 强亲核性 • 易氧化为二硫化物 • 可与金属离子螯合
稳定性特征	对光、氧敏感，pH依赖性降解	水溶性：完全混溶 log P：-1.38	碱性条件加速氧化，酸性环境较稳定

关键化学行为

• 还原动力学: 二硫键断裂速率常数k=0.15 L/mol·s (pH9, 25°C)，低于巯基乙酸但高于半胱氨酸
• pH依赖性: 最佳作用pH 8.5-9.5，此时巯基离子化(-S⁻)比例>50%
• 副反应: 可发生β-消除生成有毒的硫代乙醛，需严格控制加工温度<50°C

(数据来源: Journal of Physical Chemistry B; 化妆品化学原理教科书)

4. 配方应用与协同效应

主要应用类型

• 烫发产品: 冷烫液核心还原剂(5-10%)，配合氧化剂(溴酸钠/过氧化氢)定型
• 脱毛膏: 辅助还原剂(1-3%)，增强巯基钙的毛发蛋白溶解作用
• 特殊用途: 研究性透皮增强剂(<1%)，生物样品处理剂

增效协同组合

• 碱性调节剂:
  • 氨水/单乙醇胺：维持pH9-9.5优化还原效率
  • 协同机制: 碱促进巯基去质子化，提升亲核攻击能力
• 抗氧化稳定系统:
  • 亚硫酸钠/异抗坏血酸：优先氧化保护巯基
  • 协同机制: 减少活性成分降解，延长货架期
• 毛发保护剂:
  • 水解小麦蛋白/泛醇：补偿角蛋白损失
  • 协同机制: 形成保护膜，减少处理过程损伤

配方技术要点

• pH控制: 必须维持在8.5-9.5，超出范围导致效率骤降或皮肤刺激
• 金属螯合: 需添加EDTA二钠(0.1-0.3%)防止重金属催化氧化
• 温度敏感性: 生产过程需控温<40°C，防止硫代乙醛副产物生成

5. 安全性与适用性

安全评估结论

• CIR评估: 允许用于免洗产品(≤0.5%)和冲洗产品(≤11.3%)，但需控制pH<10
• 致敏风险: 豚鼠最大化试验(GPMT)显示轻度致敏性，发生率<3%
• 眼刺激性: 兔眼试验显示10%溶液可引起中度刺激，需严格避免接触眼部

(依据: CIR Final Report, 2019; 欧盟SCCS意见书)

使用限制与警示

• 禁用人群:
  • 头皮损伤或炎症状态
  • 孕妇(理论胎儿毒性风险)
  • 哮喘患者(挥发性硫化物可能诱发症状)
• 操作防护: 配方师需戴耐化手套/护目镜，通风橱操作
• 不良反应: 高浓度(>5%)可能引起：
  • 头皮刺痛(发生率8-15%)
  • 毛发脆弱化(过度还原导致)
  • 接触性荨麻疹(罕见)

稳定性挑战

• 主要降解途径: 氧化生成3,3'-二硫代二丙二醇(无活性)
• 储存损失率: 25°C下6个月活性损失15-30%(未加抗氧化剂)
• 包材要求: 不透明防紫外线瓶，含阻氧内衬

6. 市场定位与消费者认知

产品分布特征

• 主流应用: 专业沙龙烫发产品(占比>85%)，家用烫发套件(10%)
• 新兴概念: 少数"无损烫发"产品宣称添加微量硫甘油(0.1-0.5%)护发，缺乏证据支持
• 区域差异: 日本/韩国市场接受度较高，欧美市场逐步被半胱氨酸衍生物替代

消费者认知误区

• 误解1: "含硫=天然安全" → 实际为合成化合物
• 误解2: "低气味=低损伤" → 气味改良不能降低化学损伤风险
• 误解3: "烫护一体" → 还原过程必然伴随角蛋白损失

监管动态

• 欧盟限制: 冲洗类产品最高浓度11.3%，需标注"含巯基化合物"
• 中国标准: 《化妆品安全技术规范》限值8%，pH7.5-9.5
• 未来趋势: 可能要求标注"处理时间不超过XX分钟"等操作警示

7. 总结与展望

核心价值与局限

• 技术优势:
  • 高效的二硫键还原能力
  • 水溶性优于传统巯基乙酸盐
  • 成本效益高于半胱氨酸衍生物
• 主要局限:
  • 特征性硫化物气味
  • pH操作窗口狭窄
  • 皮肤刺激潜力
  • 稳定性挑战

研究前沿与发展方向

• 分子修饰: 开发硫甘油酯化物(如硫甘油月桂酸酯)以降低挥发性和刺激性
• 递送系统: 脂质体/环糊精包封技术减少游离巯基接触
• 绿色工艺: 酶催化合成路径研究(当前收率<40%)
• 毒性再评估: 亚硝胺杂质生成潜力研究(需关注硝化剂存在下的风险)

专家建议

• 配方优化优先: 重点改善专业烫发产品的精准控制(时间/pH/浓度)，减少过度处理
• 护肤应用谨慎: 不支持在驻留型护肤品中使用，潜在风险大于理论收益
• 消费者教育: 需明确传达"化学烫发必然伴随损伤"的科学事实，避免过度营销

(行业展望: 国际化妆品化学家学会联盟(IFSCC)技术趋势分析)