CN116178387A - 一种鞣花酸化合物及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种鞣花酸化合物及其制备方法与应用,该鞣花酸化合物以没食子酸化合物作为原料,经过溴化取代以及在催化剂和添加剂的作用下,经C‑C键偶联反应制得,其制备条件温和,反应步骤简单,无需强酸、强碱参与反应,反应副产物少且易分离,鞣花酸化合物的收率可达75%以上,经过纯化处理后,产物纯度可达96%以上,适宜于工业化批量生产。
Description
技术领域
本发明属于有机化合物合成技术领域,具体地说,涉及一种鞣花酸化合物及其制备方法与应用。
背景技术
鞣花酸是一种多酚二内酯,是没食子酸的二聚衍生物,分子式为C14H6O8,化学名称:2,3,7,8-四羟基苯并吡喃-5,4,3-cde-苯并吡喃-5,10-二酮,其存在于蔷薇科、大戟科、石榴科等植物中,尤其在五倍子、地榆、石榴等内含量丰富。研究表明,鞣花酸具有抑制酪氨酸酶活性、阻断黑色素生成的功效,同时具有优良的抗氧化性,因而多应用于化妆品。除此之外其还具有抑制多种癌细胞、抗突变性能、抑制人体免疫缺陷病毒、抗炎、抗病毒、抑菌等作用,还是一种有效的凝血剂且具有降压、镇静作用,使其可应用于抗癌、消炎等药物。
鞣花酸的主要制备方法包括:由植物提取、发酵、化学合成或化学降解,天然存在的鞣花酸虽然在树莓、草莓、石榴、五倍子等水果或植物中被发现,但植物中的鞣花酸含量较低,且提取工艺复杂,难以大规模生产,经济效益较差。因此,化学合成法是目前获取鞣花酸的主要方式之一,化学合成制备鞣花酸的工艺路径主要包括以下几种:
(1)鞣花单宁在加热条件下酸解、纯化制备鞣花酸,该反应过程如下:
上述方法产率相对较高,约为40%,但是原料的酸解过程需要在高温下进行,反应条件较为苛刻且存在安全隐患,同时,用于生产制备鞣花酸的耐酸设备价格昂贵,不利于工业化生产。
(2)单宁酸和没食子酸混合液经碱化、氧化、酸化处理,制备鞣花酸:将五倍子单宁酸和没食子酸混合物在pH=8-10,气压0.05Mpa-0.1Mpa的条件下持续通入空气或者氧气反应4-6h,后过滤、洗涤沉淀,再将沉淀悬浮于pH=1-3的盐酸溶剂中,搅拌1-3h过滤,即得鞣花酸产品,该方法虽简单,但存在产率低的问题。
(3)酶催化法制备鞣花酸:将没食子酸和没食子酸酯在过氧化物酶的氧化作用下制备鞣花酸,该方法的反应过程如下:
上述方法依然存在鞣花酸产率不理想,仅为20-30%,同时氧化酶催化剂需要精制纯化,制备方法较为繁琐,且副产物较多,还存在后处理过程麻烦的问题。
(4)氧化合成法制备鞣花酸:没食子酸和没食子酸酯在过氧化物的氧化作用下,在酸性或碱性环境中制备鞣花酸,反应过程包括如下步骤:
上述制备方法虽然鞣花酸的产率可达40-50%,但是使用过氧化物催化时,需要在低温条件下进行,存在反应条件苛刻的问题,同时,生成的副产物分离难度较大。
有鉴于此,有必要对现有技术予以改进,提出一种新的鞣花酸化合物及其合成方法。
发明内容
为此,本发明所要解决的技术问题在于传统鞣花酸的制备方法反应条件苛刻、产率低、副产物难以分离,从而提出一种反应条件温和、产率高且产物纯度高的鞣花酸化合物及其制备方法与应用。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案为:
本发明第一方面提供一种鞣花酸化合物,所述鞣花酸化合物的结构式为:
其中,R2为H、CH3、CH2CH3、(CH2)2CH3、(CH2)3CH3、(CH2)4CH3、(CH2)5CH3、(CH2)6CH3、(CH2)7CH3、(CH2)8CH3、(CH2)9CH3中的任一种。
本发明第二方面提供一种制备所述鞣花酸化合物的方法,其包括如下步骤:
S1、将没食子酸化合物与溴化剂在溶剂中于室温下反应,制备溴取代的没食子酸化合物;
S2、将所述溴取代的没食子酸化合物、没食子酸化合物在催化剂和添加剂的作用下,在溶剂中进行C-C键偶联,即制得所述鞣花酸化合物。
作为优选,所述没食子酸化合物的结构式为:
其中,R1为H、CH3、CH2CH3、(CH2)2CH3、(CH2)3CH3、(CH2)4CH3、(CH2)5CH3、(CH2)6CH3、(CH2)7CH3、(CH2)8CH3、(CH2)9CH3中的任一种;
R2为H、CH3、CH2CH3、(CH2)2CH3、(CH2)3CH3、(CH2)4CH3、(CH2)5CH3、(CH2)6CH3、(CH2)7CH3、(CH2)8CH3、(CH2)9CH3中的任一种;
所述溴化剂为N-溴代丁二酰亚胺,所述溴化剂的添加量为0.5-1.2eq。
作为优选,所述溶剂为乙酸乙酯,所述溶剂的添加量为没食子酸化合物与溴化剂体积之和的5-10倍。
作为优选,所述步骤S2中,所述催化剂为醋酸钯,所述添加剂为醋酸钠,其中,所述溴取代的没食子酸化合物的添加量为0.8-1.5eq,所述醋酸钯的添加量为0.05-0.2eq,所述醋酸钠的添加量为0.5-2eq。
作为优选,所述步骤S2中所述的,溶剂为醋酸,所述醋酸的添加量为所述溴取代的没食子酸化合物催化剂和添加剂的体积之和的4-10倍。
作为优选,所述步骤S1中,反应时间为3-7h。
作为优选,所述步骤S2中,反应温度为70-110℃,反应时间为12-22h。
作为优选,所述步骤S2后还包括纯化的步骤,纯化得到的鞣花酸化合物纯度不低于96%。
本发明第三方面提供一种所述的鞣花酸化合物在制备化妆品中的应用。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
本发明提供的鞣花酸化合物,以没食子酸化合物作为原料,经过溴化取代以及在催化剂和添加剂的作用下,经C-C键偶联反应制得,其制备条件温和,反应步骤简单,无需强酸、强碱参与反应,反应副产物少且易分离,鞣花酸化合物的收率可达75%以上,经过纯化处理后,产物纯度可达96%以上,适宜于工业化批量生产。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解,下面根据本发明的具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明,其中
图1是本发明实施例1提供的鞣花酸化合物产物的HPLC图谱;
图2是本发明实施例2提供的鞣花酸化合物产物的HPLC图谱;
图3是本发明实施例3提供的鞣花酸化合物产物的HPLC图谱;
图4是本发明实施例4提供的鞣花酸化合物产物的HPLC图谱;
图5是本发明实施例1提供的鞣花酸化合物产物的1H-NMR图谱;
图6是本发明实施例1提供的鞣花酸化合物产物的13C-NMR图谱;
图7是本发明实施例1提供的鞣花酸化合物产物对细胞存活率影响的测试图;
图8是本发明实施例1提供的鞣花酸化合物产物对细胞黑色素含量影响的测试图;
图9是本发明实施例1提供的鞣花酸化合物产物对酪氨酸酶活性影响的测试图;
图10是不同浓度鞣花酸化合物产物对酪氨酸酶活性的影响曲线。
具体实施方式
实施例
本实施例提供一种鞣花酸化合物,其结构通式为:
其中,R2选自H、CH3、CH2CH3、(CH2)2CH3、(CH2)3CH3、(CH2)4CH3、(CH2)5CH3、(CH2)6CH3、(CH2)7CH3、(CH2)8CH3、(CH2)9CH3中的任一种,当R2为H时,该鞣花酸化合物为鞣花酸。
本实施例提供的鞣花酸化合物通过如下步骤制备:
S1、将1eq没食子酸化合物与溴化剂在溶剂中于室温(15-30℃)下反应3-7h,制备溴取代的没食子酸化合物,其中,没食子酸化合物的结构式为:
其中,R1为H、CH3、CH2CH3、(CH2)2CH3、(CH2)3CH3、(CH2)4CH3、(CH2)5CH3、(CH2)6CH3、(CH2)7CH3、(CH2)8CH3、(CH2)9CH3中的任一种;R2为H、CH3、CH2CH3、(CH2)2CH3、(CH2)3CH3、(CH2)4CH3、(CH2)5CH3、(CH2)6CH3、(CH2)7CH3、(CH2)8CH3、(CH2)9CH3中的任一种;溴化剂为N-溴代丁二酰亚胺(NBS),其加入量为0.5-1.2eq,溶剂为乙酸乙酯,溶剂的加入量为反应原料:没食子酸化合物与溴化剂体积之和的5-10倍,得到2号位取代的没食子酸化合物,反应式具体如下:
S2、将溴取代的没食子酸化合物:
以及没食子酸化合物在催化剂和添加剂的作用下,在溶剂中于70-110℃下进行C-C键偶联反应,反应时间为12-22h,即制得所述鞣花酸化合物,其中,催化剂为醋酸钯(Pd(OAc)2),添加剂为醋酸钠,溶剂为醋酸,上述溴取代的没食子酸化合物的加入量为0.8-1.5eq,没食子酸化合物的加入量为1eq,醋酸钯的加入量为0.05-0.2eq,醋酸钠的加入量为0.5-2eq,溶剂的加入量为上述原料体积的4-10倍,反应式具体如下:
本实施例提供的鞣花酸化合物,以没食子酸化合物作为原料,经过溴化取代以及在催化剂和添加剂的作用下,经C-C键偶联反应制得,其制备条件温和,反应步骤简单,无需强酸、强碱参与反应,反应副产物少且易分离,鞣花酸化合物的收率可达75%以上,经过纯化处理后,产物纯度可达96%以上,适宜于工业化批量生产。
得到的鞣花酸化合物可应用于制备抑制黑色素的化妆品。
实施例1
本实施例提供一种鞣花酸化合物,其结构式为:
该鞣花酸化合物通过如下步骤制备:
S1、将10g没食子酸加入150ml置有聚四氟乙烯搅拌子的三口烧瓶中,加入40ml乙酸乙酯,搅拌至固体溶解;将11g(1.05eq)溴化剂N-溴代丁二酰亚胺(NBS)溶解于25ml乙酸乙酯中,待溴化剂完全溶解后,将得到的溶液倒入50ml的滴液漏斗中,并将滴液漏斗接到上述三口烧瓶上,使搅拌子开启搅拌,打开滴液漏斗开关并控制滴液速度,使溴化剂溶液在约1h左右滴完,在室温下继续反应2h,薄层板监测原料已反应完全。
将反应液减压浓缩,收集乙酸乙酯备用,剩余固体加30ml热水(>60℃),震摇至基本溶解后,趁热抽滤滤液放冷至15℃左右,析晶,抽滤,将滤饼用10ml水清洗后烘干,得到溴取代的没食子酸化合物,经计算,溴取代的没食子酸化合物收率为93.2%,纯度为99.1%。
反应式具体如下:
S2、取5g步骤S1得到的溴取代的没食子酸化合物、4g没食子酸(1.17eq),加入100ml置有聚四氟乙烯搅拌子的三口烧瓶中,然后加入45ml冰醋酸、1.7g醋酸钠(1.03eq)、0.45g醋酸钯(0.1eq),开启搅拌后加热至90℃,恒温反应14h后,薄层板监测原料已基本反应完全,将产物冷却至约60℃后,过滤,滤饼先用15ml饱和碳酸氢钠溶液洗涤,后用15ml热水(>60℃)洗涤,烘干后即得产品鞣花酸,经计算,鞣花酸产物的收率89.2%,纯度98.8%。
反应式具体如下:
实施例2
本实施例提供一种鞣花酸化合物,其结构式为:
该鞣花酸化合物通过如下步骤制备:
S1、将10g没食子酸甲酯加入150ml置有聚四氟乙烯搅拌子的三口烧瓶中,加入50ml乙酸乙酯,搅拌至固体溶解;将10g(1.03eq)溴化剂N-溴代丁二酰亚胺(NBS)溶解于20ml乙酸乙酯中,待溴化剂完全溶解后,将得到的溶液倒入50ml的滴液漏斗中,并将滴液漏斗接到上述三口烧瓶上,使搅拌子开启搅拌,打开滴液漏斗开关并控制滴液速度,使溴化剂溶液在约1.5h左右滴完,在室温下继续反应2h,薄层板监测原料已反应完全。
将反应液减压浓缩,收集乙酸乙酯备用,剩余固体加40ml热水(>60℃),震摇至基本溶解后,趁热抽滤滤液放冷至15℃左右,析晶,抽滤,将滤饼用15ml水清洗后烘干,得到溴取代的没食子酸甲酯化合物,经计算,溴取代的没食子酸化合物收率为92.4%,纯度为98.6%。
反应式具体如下:
S2、取6g步骤S1得到的溴取代的没食子酸化合物、4.7g没食子酸(1.21eq),加入100ml置有聚四氟乙烯搅拌子的三口烧瓶中,然后加入60ml冰醋酸、2.8g醋酸钠(1.5eq)、0.45g醋酸钯(0.08eq),开启搅拌后加热至80℃,恒温反应18h后,薄层板监测原料已基本反应完全,将产物冷却至约60℃后,过滤,滤饼先用20ml饱和碳酸氢钠溶液洗涤,后用20ml热水(>60℃)洗涤,烘干后即得产品鞣花酸,经计算,鞣花酸产物的收率85.7%,纯度98.2%。
反应式具体如下:
实施例3
本实施例提供一种鞣花酸化合物,其结构式为:
该鞣花酸化合物通过如下步骤制备:
S1、将14g没食子酸丙酯加入150ml置有聚四氟乙烯搅拌子的三口烧瓶中,加入60ml乙酸乙酯,搅拌至固体溶解;将5.9g(0.5eq)溴化剂N-溴代丁二酰亚胺(NBS)溶解于15ml乙酸乙酯中,待溴化剂完全溶解后,将得到的溶液倒入50ml的滴液漏斗中,并将滴液漏斗接到上述三口烧瓶上,使搅拌子开启搅拌,打开滴液漏斗开关并控制滴液速度,使溴化剂溶液在约1h左右滴完,在室温下继续反应3h,薄层板监测原料已反应完全。
将反应液减压浓缩,收集乙酸乙酯备用,剩余固体加30ml热水(>60℃),震摇至基本溶解后,趁热抽滤滤液放冷至15℃左右,析晶,抽滤,将滤饼用25ml水清洗后烘干,得到溴取代的没食子酸丙酯化合物与未反应的没食子酸丙酯的混合物,混合物重16.2g。
反应式具体如下:
S2、将步骤S1得到的溴取代的没食子酸丙酯化合物与未反应的没食子酸丙酯,加入250ml置有聚四氟乙烯搅拌子的三口烧瓶中,然后加入90ml冰醋酸、3.0g醋酸钠(1.1eq)、0.37g醋酸钯(0.05eq),开启搅拌后加热至110℃,恒温反应13h后,薄层板监测原料已基本反应完全,将产物冷却至约60℃后,过滤,滤饼先用30ml饱和碳酸氢钠溶液洗涤,后用30ml热水(>60℃)洗涤,烘干后即得产品鞣花酸,经计算,鞣花酸产物的收率82.7%,纯度98.8%。
反应式具体如下:
实施例4
本实施例提供一种鞣花酸化合物,其结构式为:
该鞣花酸化合物通过如下步骤制备:
S1、将16g3,4,5-三甲氧基苯甲酸丙酯加入250ml置有聚四氟乙烯搅拌子的三口烧瓶中,加入70ml乙酸乙酯,搅拌至固体溶解;将6.1g(0.54eq)溴化剂N-溴代丁二酰亚胺(NBS)溶解于30ml乙酸乙酯中,待溴化剂完全溶解后,将得到的溶液倒入50ml的滴液漏斗中,并将滴液漏斗接到上述三口烧瓶上,使搅拌子开启搅拌,打开滴液漏斗开关并控制滴液速度,使溴化剂溶液在约1h左右滴完,在室温下继续反应3h,薄层板监测原料已反应完全。
将反应产物中的有机相用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤2次,每次饱和碳酸氢钠水溶液的加入量为30ml,然后用30ml纯水洗涤产物1次,将洗涤后的反应液减压浓缩,得到2-溴-3,4,5-三甲氧基苯甲酸丙酯与未反应的3,4,5-三甲氧基苯甲酸丙酯的混合物,混合物重18.2g。
反应式具体如下:
S2、将步骤S1得到的2-溴-3,4,5-三甲氧基苯甲酸丙酯与未反应的3,4,5-三甲氧基苯甲酸丙酯的混合物,加入250ml置有聚四氟乙烯搅拌子的三口烧瓶中,然后加入110ml冰醋酸、3.0g醋酸钠(1.2eq)、0.85g醋酸钯(0.12eq),开启搅拌后加热至100℃,恒温反应15h后,薄层板监测原料已基本反应完全,将产物冷却至约60℃后,过滤,滤饼先用30ml饱和碳酸氢钠溶液洗涤,后用30ml热水(>60℃)洗涤,烘干后即得产品2,3,7,8-四甲氧基鞣花酸,经计算,鞣花酸产物的收率78.6%,纯度97.2%。
反应式具体如下:
实验例
1、测试实施例1提供的鞣花酸化合物产物的HPLC图谱,测试结果如图1所示,测试结果表明,通过实施例1提供的制备方法,制得了鞣花酸产物。
2、测试实施例2提供的鞣花酸产物的HPLC图谱,测试结果如图2所示,测试结果表明,通过实施例2提供的制备方法,制得了鞣花酸产物。
3、测试实施例3提供的鞣花酸化合物产物的HPLC图谱,测试结果如图3所示,测试结果表明,通过实施例3提供的制备方法,制得了鞣花酸产物。
4、测试实施例4提供的鞣花酸化合物产物的HPLC图谱,测试结果如图4所示,测试结果表明,通过实施例4提供的制备方法,制得了鞣花酸化合物:2,3,7,8-四甲氧基鞣花酸。
5、测试实施例1提供的鞣花酸化合物产物的1H-NMR图谱,测试结果如图5所示,通过实施例1提供的制备方法,制得了鞣花酸产物。
6、测试实施例1提供的鞣花酸化合物产物的13C-NMR图谱,测试结果如图6所示,通过实施例1提供的制备方法,制得了鞣花酸产物。
上述测试表明,本发明实施例提供的制备鞣花酸化合物的方法可成功制备鞣花酸化合物产物,且该方法步骤简单、条件温和、安全性高,无需强酸、强碱以及苛刻的反应环境,产物收率高、副产物少,纯化后产物纯度高,可达96%以上。
7、测试实施例1提供的鞣花酸化合物的功效
7.1细胞毒性测试
取对数生长期B16F10细胞,用胰酶(0.25%,含EDTA)消化,离心(1000rpm,5min),于自动细胞计数仪中计数,以3*103cells/孔密度接种于96孔板,每孔100μL细胞悬液。铺板24h后,加入含有不同浓度受检样品的加药培养基,每个浓度设置3个复孔,48h后每孔加入10μL CCK8,孵育2h后将96孔细胞培养板放入酶标仪中,以630nm为参比波长,在450nm处测定吸光度,记录测定结果,实验数据原始结果如表1所示,细胞毒性测试分析结果如表2和图7所示。
表1
表2
图7中,*:与模型组相比P<0.05;**:与模型组相比P<0.01;***:与模型组相比P<0.001;****:与模型组相比P<0.0001。
从表2与图7的测试结果可看出,由实施例1提供的方法制得的鞣花酸化合物的浓度在小于1.56μg/mL浓度下,对B16F10细胞活性无抑制作用,浓度在3.13μg/mL时,活率约86%;
7.2细胞黑色素含量测试
取对数生长期B16F10细胞,用胰酶(0.25%,含EDTA)消化,离心(1000rpm,5min),于自动细胞计数仪中计数,以3*104cells/孔密度接种于细胞培养皿,每孔1mL细胞悬液。铺板24h后,加入含有不同浓度受检样品的加药培养基,每个浓度设置3个复孔,48h后弃上清,用PBS洗两遍,弃PBS,每孔加入400μL胰酶(0.25%,含EDTA),消化10min。轻轻吹打数次,使贴于底部的细胞脱落。将各孔的细胞消化液分别转移至EP管中,离心(13200rpm,30min)。弃上清,向EP管中各加入100μL含有10%DMSO的1MNaOH裂解细胞,于80℃水浴1h。水浴过程中振荡一次。取出EP管用漩涡振荡仪混匀,将细胞裂解液转移至96孔板中,酶标仪在405nm处测定吸光度,记录测定结果,细胞黑色素含量检测原始结果如表3所示,细胞黑色素含量测试分析结果如表4和图8所示。
表3
表4
图8中,*:与模型组相比P<0.05;**:与模型组相比P<0.01;***:与模型组相比P<0.001;****:与模型组相比P<0.0001。
从表4与图8的测试结果可看出,在0.78μg/mL、1.57μg/mL、3.13μg/mL浓度下,黑色素相对产生量分别约为82%、61%、37%,对黑色素生成抑制率分别约为18%、39%、63%,实施例1提供的制备方法制得的鞣花酸化合物对黑色素生成有一定的抑制作用,且呈一定的浓度依赖性。
7.3体外酪氨酸酶抑制测试
将受检样品母液以10%DMSO PBS溶液稀释成不同浓度,在96孔板中加入50μL不同浓度的受检样品稀释液及40μL浓度为100U/mL的酪氨酸酶溶液,振荡混匀后于37℃孵育10min。随后分别加入110μL浓度为3mM的L-酪氨酸溶液,振荡混匀后于37℃孵育,20min后检测OD450,得出样品对酪氨酸酶活性的影响,体外酪氨酸酶抑制检测原始结果如表5所示,细胞黑色素含量测试分析结果如表6和图9-图10所示。
表5
表6
图9中,*:与模型组相比P<0.05;**:与模型组相比P<0.01;***:与模型组相比P<0.001;****:与模型组相比P<0.0001。
测试结果表明,在0.01~10μg/mL浓度的由实施例1提供的方法制得的鞣花酸化合物对酪氨酸酶活性具有显著的抑制作用,且呈一定的浓度依赖性,其中10μg/mL浓度的鞣花酸化合物样品对酪氨酸酶活性的抑制率约为85%,鞣花酸化合物样品对酪氨酸酶活性抑制的IC50值约为0.143μg/mL。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
2.一种制备如权利要求1所述的鞣花酸化合物的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、将没食子酸化合物与溴化剂在溶剂中于室温下反应,制备溴取代的没食子酸化合物;
S2、将所述溴取代的没食子酸化合物、没食子酸化合物在催化剂和添加剂的作用下,在溶剂中进行C-C键偶联,即制得所述鞣花酸化合物。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述溶剂为乙酸乙酯,所述溶剂的添加量为没食子酸化合物与溴化剂体积之和的5-10倍。
5.根据权利要求2-4任一项所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中,所述催化剂为醋酸钯,所述添加剂为醋酸钠,其中,所述溴取代的没食子酸化合物的添加量为0.8-1.5eq,所述醋酸钯的添加量为0.05-0.2eq,所述醋酸钠的添加量为0.5-2eq。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中所述的,溶剂为醋酸,所述醋酸的添加量为所述溴取代的没食子酸化合物催化剂和添加剂的体积之和的4-10倍。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中,反应时间为3-7h。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中,反应温度为70-110℃,反应时间为12-22h。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S2后还包括纯化的步骤,纯化得到的鞣花酸化合物纯度不低于96%。
10.一种如权利要求1所述的鞣花酸化合物在制备化妆品中的应用。
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