DE68927593T2

DE68927593T2 - Hydrophile Modifizierungsmonomere

Info

Publication number: DE68927593T2
Application number: DE68927593T
Authority: DE
Inventors: Frank Molock; J Richard Robertson; Kai Chiang Su
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1988-02-26
Filing date: 1989-02-16
Publication date: 1997-11-20
Anticipated expiration: 2009-02-17
Also published as: ATE147081T1; DE68927593D1; JPH023657A; CA1337938C; EP0331633B1; JP3083523B2; PT89832B; PT89832A; EP0331633A3; DK88389D0; AU629198B2; AU3025589A; DK88389A; US4859780A; ES2095844T3; EP0331633A2; GR3022218T3

Description

Die Erfindung betrifft hydrophile Monomere und deren Verwendung zur Modifizierung von Oligomeren, insbesondere Oligomeren, die bei der Herstellung von Kontaktlinsen zur Erhöhung der Hydrophilizität der erhaltenen Polymere und Erhöhung der Formkompatibilität bei der Herstellung solcher geformter Polymere verwendet werden.
Es gibt im Stand der Technik eine Vielzahl von Literaturangaben über hydrophile Monomere und zahlreiche solcher Monomere sind kommerziell erhältlich. Diese Monomere verleihen Hydrophilizität, Wasserabsorption und/oder verbessern die Benetzungseigenschaften von Materialien, die sie darin copolymerisiert enthalten, gegenüber demselben Material ohne solche Mononere. Sie ergeben ebenfalls stark hydrophile, stark absorbierende und stark benetzbare honopolymere Materialien. Diese kommerziellen Monomere können von bekannten Monomer- Herstellern, wie ROHM Tech, im allgemeinen die MHOROMER D-Serien; Sartoner; und Alcolac, im allgemeinen die SIPOMER -Serien, erhalten werden.
Eine allgemeine Eigenschaft solcher bekannter Modifizierungsmittel ist das Vorliegen einer hydrophilen Gruppe und einer copolymerisierbaren Gruppe. Ein typisches Beispiel ist N-Vinylpyrrolidon; ein anderes ist Hydroxyethylmethacrylat. Jedes von diesen ist zum Copolymerisieren mit anderen Mononeren oder Oligomeren, die ein oder mehrere freie (Meth)acryl- oder Vinylgruppen enthalten, geeignet. Das Anfügen der freien Hydroxy- oder Amidgruppe erhöht die Hydrophilizität, Wasserabsorbierbarkeit und Benetzbarkeit der erhaltenen Polymere gegenüber jenen, die solche Monomere aufweisen.
Für viele Gebrauchsanwendungen ist es erwünscht, daß die daraus erhaltenen polymeren Materialien geformt vorliegen. Dies ist auf dem Gebiet der Kontaktlinsen üblich. Die Formen sind häufig aus Poly(methylmethacrylat) und Copolymerisieren a) der vorstehend modifizierten Monomere mit b) den Monomeren oder Oligomeren, die in solchen Formen modifiziert wurden, führt zum Ätzen und Vernarben der Formen. Dies ist für den vorgesehenen Gebrauch des Polymers, der eine kratzfreie Oberfläche erfordert, d.h. optische Oberflächen hoher Qualität, nachteilig. In diesen Situationen müssen die Formen sehr häufig ausgewechselt werden, was zu hohen Produktionskosten und langsamen Produktionsgeschwindigkeiten führt.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, die vorstehend genannten Mängel zu beheben und ein hydrophiles Monomer bereitzustellen, das im wesentlichen das Maß an Anätzen der Form bei der Herstellung von hydrophil modifiziertem Material vermindert.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, hydrophil modifizierte Polymere bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, Kontaktlinsen mit erhöhter Benetzbarkeit und/oder Wasserabsorption bereitzustellen.
Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung ist es, Kontaktlinsen bereitzustellen, die eine Oberfläche aufweisen, die durch ein hydrophiles Modifizierungsnonomer modifiziert ist.
Diese und weitere Aufgaben können gelöst werden durch Anwendung von hydrophilen Modifizierungsmonomeren der Formel I
(X-div)zHy (I)
worin X eine polymerisierbare, ethylenisch ungesättigte Gruppe, ausgewählt aus Vinyl, 1-Niederalkylvinyl, 2- Niederalkylvinyl, 1,2-Di(niederalkyl)vinyl und Vinylniederalkyl, darstellt,
div eine zweiwertige Gruppe darstellt, ausgewählt aus Alkylen mit 2-6 Kohlenstoffatomen, beendet an einer Seite durch Carbonyloxy, wobei
ca) das Carbonyl an X gebunden ist und das Alkylen einmal durch -NH(CO)O- unterbrochen ist oder
cb) an einer Seite durch -NH(CO)- beendet ist, wobei das Amidocarbonyl an Hy gebunden ist
und einer zweiwertigen -C(O)O-aliphatischen-OC(O)NH- Aryl-NHC(O)O-aliphatischen Gruppe, wobei die endständige Carbonylgruppe an X gebunden ist, wobei Aryl Phenyl oder Naphthyl, unsubstituiert oder substituiert mit Halogen- oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, darstellt und wobei jede der aliphatischen Gruppen Alkyl mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen darstellt,
z eine ganze Zahl von 1 bis zur Wertigkeit von Hy ist und wobei z weniger als die Wertigkeit von Hy ist, und die verbleibenden Wertigkeiten von Hy mit Wasserstoff abgesättigt sind; und
Hy eine hydrophile Gruppe darstellt, ausgewählt aus Morpholino; cyclischen Monoamidresten mit 5-7 Ringgliedern, die ausgewählt sind aus Kohlenstoffatomen und einem Stickstoffatom; gesättigten und ungesättigten cyclischen Resten mit 5-6 Ringgliedern der Formel III,
worin Ra Alkylen oder Alkenylen mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen bedeutet,
cyclischen Amiden mit 6-7 Ringgliedern der Formel IV
worin q und r jeweils unabhängig 0-2 sind,
cyclischen Aminen der Formel
worin Ra Alkylen oder Alkenylen mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen darstellt, jeweils unsubstituiert oder substituiert mit Hydroxy-C&sub1;&submin;&sub5;-alkyl, Carboxy oder Niederalkyl;
einer zweiwertigen Gruppe der Formel XVa
worin R¹&sup0; Wasserstoff oder Carboxy darstellt und
substituiert mit einer Hydroxygruppe.
X ist vorzugsweise vinyl, 1- oder 2-Niederalkylvinyl, bevorzugter 1-Methylvinyl oder 2-Methylvinyl oder Allyl.
Bevorzugt ist Hy ausgewählt aus
ba) Morpholino, das unsubstituiert oder mit Niederalkyl, vorzugsweise Methyl oder Ethyl, mono- bis zu tetra-substituiert ist;
bb) einem Amid der Formel XII
worin d 1-3, vorzugsweise 1, ist, jeweils unsubstituiert oder substituiert, vorzugsweise mono- oder tetra-substituiert ist, mit Niederalkyl, vorzugsweise Methyl oder Ethyl;
bc) einer Gruppe der Formel XIII
worin e 2-3, vorzugsweise 2, ist, jeweils unsubstituiert oder substituiert mit Niederalkyl, vorzugsweise Methyl oder Ethyl;
bd) einer zweiwertigen Gruppe einer der Formeln XIV, XV, XVA, XVI, XVIIA oder XVIIB,
worin R¹&sup0; Wasserstoff oder Carboxy darstellt,
worin f eins oder zwei ist, jeweils unsubstituiert oder mit Niederalkyl, vorzugsweise Methyl oder Ethyl, substituiert;
Vorzugsweise ist div ausgewählt aus
worin in jedem Fall die linke Bindung an X gebunden ist.
Hy ist am meisten bevorzugt Pyrrolid-5-on-1-yl oder Morpholin-1-yl.
Das Alkylen von div weist am meisten bevorzugt 2 bis 4 Kohlenstoffatome auf.
In der Gruppe div ist Aryl mit C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl substituiert, am meisten bevorzugt mit Methyl substituiert. In der Gruppe div ist jede der aliphatischen Gruppen bevorzugter Alkylen mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen. Am meisten bevorzugt sind solche aliphatischen Gruppen -CH&sub2;CH&sub2;-.
Am meisten bevorzugt sind die Monomere der Formel I, worin X Vinyl oder 1-Methylvinyl darstellt, z 1 ist; div ausgewählt ist aus -C(O)O-C&sub2;&submin;&sub6;-Alkyl-, das einmal mit -NHC(O)O- innerhalb des Alkylanteils unterbrochen ist, wobei die endständige Carbonylgruppe an X gebunden ist; -C(O)O-C&sub2;&submin;&sub6;-Alkyl- NHCO-, wobei die endständige Carbonylgruppe des Oxycarbonylanteils an X gebunden ist; und -C(O)O-C&sub2;&submin;&sub6;-Alkyl-, das einmal mit -OCONH-Aryl-NHCOO- in dem Alkylanteil unterbrochen ist, wobei die endständige Carbonylgruppe davon an X gebunden ist, worin Aryl Phenyl oder Phenyl, substituiert mit C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, vorzugsweise Methyl, darstellt und Hy Pyrrolidon-5-on-1-yl oder Morpholin-1-yl darstellt.
Die am stärksten bevorzugten Monomere der Erfindung weisen die Formel XIX, XX und XXIV auf:
Die erfindungsgemäßen hydrophil modifizierten Monomere können auf einer Vielzahl von Wegen hergestellt werden, wobei die einzelnen Schritte im Stand der Technik bekannt sind. Die Ausgangsmaterialien sind alle dem Fachmann bekannt und die meisten sind kommerziell erhältlich.
Eine Gruppe von Ausgangsmaterialien ist X-E, W-L-Y und G-Hy, wobei E gemeinsam mit W reagiert und Y gemeinsam mit G reagiert. Nach Umsetzung von E mit W und Y mit G ist die Gruppe -EW-L-YG- -div-. Die Gruppe -L- kann eine einfache aliphatische Kohlenwasserstoffkette ohne Substituenten oder Unterbrechungen oder Endgruppen sein. Alternativ kann sie eine Komplexgruppe mit einer Anzahl von Unterbrechungen und/oder Endgruppen sowie Substituenten darstellen.
Beispielsweise kann Toluoldiisocyanat als einfache W- L-Y-Verbindung wiedergegeben werden. Umsetzung von 1 Mol davon mit 1 Mol N-Hydroxyethylpyrrolidon (eine G-Hy-Verbindung) ergibt eine Verbindung der Formel
Diese kann mit 1 Mol 2-Hydroxyethylmethacrylat (eine X-E-Verbindung) zu der Verbindung der Formel XX umgesetzt werden.
Die Reaktionsfolge kann natürlich umgekehrt werden, so daß die X-E-Verbindung und die W-L-Y-Verbindung zuerst reagieren und dann eine G-Hy-Verbindung mit dem Produkt umgesetzt wird. Wenn natürlich G nicht mit E oder X reagiert und E nicht mit G oder Hy reagiert, können alle diese Komponenten gleichzeitig zus ammengegeben werden.
Die Verbindung der Formel XIX kann gleichfalls aus Isocyanatoethylmethacrylat (IEM) und 2-Hydroxyethylpyrrolidon hergestellt werden.
Der durchschnittlich ausgebildete Fachmann wird einschätzen können, daß Ersetzen des N-(2-Hydroxyethyl)-pyrrolidons durch ein N-(2-Hydroxyethyl)morpholin das in Formel XXIV gezeigte Produkt ergibt. Synthesewege zu dem Rest der Monomere innerhalb der Erfindung sind im Bereich der Fähigkeiten eines durchschnittlich ausgebildeten Fachmanns.
Bezogen auf das Vorangehende, werden die nachstehenden Beispiele zur Erläuterung, jedoch nicht zur Begrenzung der Erfindung angegeben.

Beispiel 1:

In einen sauberen, trockenen 100 ml-Rundkolben, ausgerüstet mit Kühler, Stickstoffeinlaß und Thermometer, werden 15,53 g, 0,10 Mol Isocyanatoethylmethacrylat, 0,02 g Dibutylzinndilaurat und 50 ml Methylenchlorid gegeben. Das Gemisch wird unter Stickstoffatmosphäre gerührt und aufgelöst. Zu der Lösung werden 12,93 g, 0,10 Mol Hydroxyethylpyrrolidon gegeben. Nach 1,5 Stunden wird die Isocyanatbande im FT-Infrarotspektrum nicht mehr beobachtet. Das Lösungsmittel wird unter Rühren und Trockenluftstrom entfernt.

Beispiel 2:

Das vorstehend genannte Modifizierungsmittel von Beispiel 1 wird zu
a) Styrolisocyanat-endverkapptem Polypropylenglycol 4000,
b) den Monomeren der Formel V von US-A-4 780 488, eingereicht am 5. Juni 1987, oder
c) den Monomeren der Formel I von US-A-4 740 533, eingereicht am 28. Juli 1987, in Mengen von 10 oder 15 Gewichtsprozent gegeben und gehärtet. Die erhaltenen Polymere weisen alle, ohne daß die Verbindung von Beispiel 1 vorliegt, innerhalb des entsprechenden Polymers erhöhten Wassergehalt auf.

Claims

1. Verbindung der Formel I

(X-div)zHy (I)

worin X eine polymerisierbare, ethylenisch ungesättigte Gruppe, ausgewählt aus Vinyl, 1-Niederalkylvinyl, 2- Niederalkylvinyl, 1,2-Di(niederalkyl)vinyl und Vinylniederalkyl, darstellt,

div eine zweiwertige Gruppe darstellt, ausgewählt aus Alkylen mit 2-6 Kohlenstoffatomen, beendet an einer Seite durch Carbonyloxy, wobei

ca) das Carbonyl an X gebunden ist und das Alkylen einmal durch -NH(CO)O- unterbrochen ist oder

cb) an einer Seite durch -NH(CO)- beendet ist, wobei das Amidocarbonyl an Hy gebunden ist

und einer zweiwertigen -C(O)O-aliphatischen-OC(O)NH- Aryl-NHC(O)O-aliphatischen Gruppe, wobei die endständige Carbonylgruppe an X gebunden ist, worin Aryl Phenyl oder Naphthyl, unsubstituiert oder substituiert mit Halogen oder C&sub1;&submin;&sub4;- Alkyl, darstellt und wobei jede der aliphatischen Gruppen Alkyl mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen darstellt,

z eine ganze Zahl von 1 bis zur Wertigkeit von Hy ist und wobei z weniger als die Wertigkeit von Hy ist, und die verbleibenden Wertigkeiten von Hy mit Wasserstoff abgesättigt sind; und

Hy eine hydrophile Gruppe darstellt, ausgewählt aus Morpholino; cyclischen Monoamidresten mit 5-7 Ringgliedern, die ausgewählt sind aus Kohlenstoffatomen und einem Stickstoffatom; gesättigten und ungesättigten cyclischen Resten mit 5-6 Ringgliedern der Formel III,

worin Ra Alkylen oder Alkenylen mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen, bedeutet

cyclischen Amiden mit 6-7 Ringgliedern der Formel IV

worin q und r jeweils unabhängig 0-2 sind,

cyclischen Aminen der Formel

worin Ra Alkylen oder Alkenylen mit 2 oder 3 Kohlenstoffatomen darstellt, jeweils unsubstituiert oder substituiert mit Hydroxy-C&sub1;&submin;&sub5;-alkyl, Carboxy oder Niederalkyl;

einer zweiwertigen Gruppe der Formel XVa

worin R¹&sup0; Wasserstoff oder Carboxy darstellt, und

substituiert mit einer Hydroxygruppe.

2. Verbindung nach Anspruch 1, worin X 1-Methylvinyl, 2-Methylvinyl oder Allyl darstellt.

3. Verbindung nach Anspruch 1, worin Hy ausgewählt ist aus

ba) Morpholino, das unsubstituiert oder mit Niederalkyl mono- bis tetra-substituiert ist;

bb) einem Amid der Formel XII

worin d 1-3 ist, jeweils unsubstituiert oder substituiert mit Niederalkyl;

bc) einer Gruppe der Formel XIII

worin e 2-3 ist, jeweils unsubstituiert oder substituiert mit Niederalkyl;

bd) einer zweiwertigen Gruppe einer der Formeln XIV, XV, XVA, XVI, XVIIa oder XVIIb,

worin R¹&sup0; Wasserstoff oder Carboxy darstellt,

worin f eins oder zwei ist, jeweils unsubstituiert oder mit Niederalkyl substituiert;

4. Verbindung nach Anspruch 1, worin div ausgewählt ist aus

worin in jedem Fall die linke Bindung an X gebunden ist.

5. Verbindung nach Anspruch 1, worin Hy Pyrrolid-5- on-1-yl oder Morpholin-1-yl darstellt.

6. Verbindung nach Anspruch 1, worin X Vinyl oder 1- Methylvinyl darstellt, z 1 ist; div ausgewählt ist aus -C(O)O-C&sub2;&submin;&sub6;-Alkyl-, das einmal mit -NHC(O)O- innerhalb des Alkylanteils unterbrochen ist, wobei die endständige Carbonylgruppe an X gebunden ist; -C(O)O-C&sub2;&submin;&sub6;-Alkyl-NHCO-, wobei die endständige Carbonylgruppe des Oxycarbonylanteils an X gebunden ist; und -C(O)O-C&sub2;&submin;&sub6;-Alkyl-, das einmal mit -OCONH- Aryl-NHCOO- in dem Alkylanteil unterbrochen ist, wobei die endständige Carbonylgruppe davon an X gebunden ist, worin Aryl Phenyl oder Phenyl, substituiert mit C&sub1;&submin;&sub4;-Alkyl, darstellt und Hy Pyrrolidon-5-on-1-yl oder Morpholin-1-yl darstellt.

7. Verbindung nach Anspruch 1, ausgewählt aus einer Verbindung der Formel

8. Verwendung einer Verbindung der Formel I nach Anspruch 1 zur Herstellung eines Homopolymers oder Copolymers, enthaltend polymerisierte Einheiten der Verbindung von Formel I.