ES2424243T3 - Copolímeros a base de maleato y procedimientos para preparar los mismos - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para preparar un copolímero de N-vinil-lactama de la Fórmula general I**Fórmula** en la que n >= 1 o 2, x >= aproximadamente 99-1 % en moles, preferentemente aproximadamente 99-50 % en moles; e y>= 1-99 % en moles, preferentemente 1-50 % en moles, que comprende hacer reaccionar aproximadamente un 1-99 %en moles, preferentemente un 50-99 % en moles, de un monómero de vinil-lactama (A) y aproximadamente un 99-1 %en moles, preferentemente un 50-1 % en moles, de un monómero de maleato derivatizado (B), en donde (A) y (B) sedefinen de acuerdo con la siguiente fórmula general:**Fórmula** en la que n es 1 o 2; R1 y R2 son cada uno independientemente hidrógeno o metilo; R3 y R4 están cada uno independientemente seleccionados de hidrógeno, grupos alquilo, grupos arilo, gruposorganometálicos y grupos heteroalquilo y heteroarilo que comprenden al menos un heteroátomo distinto de carbono ohidrógeno, con la excepción de que tanto R3 como R4 son hidrógeno, y en donde dicha reacción se lleva a cabo por polimerización de solución en un disolvente o mezcla de disolventes enlos que tanto el monómero lactama (A), como el monómero maleato (B) y el copolímero resultante son librementesolubles y en donde los monómeros resultantes se suministran a la mezcla de reacción como una solución demonómero premezclada durante un periodo de tiempo predeterminado, preferentemente a una proporción molar demonómero de lactama (A) a monómero de maleato (B) de uno o mayor.

Description

Copolímeros a base de maleato y procedimientos para preparar los mismos

La invención se refiere a copolímeros de lactamas de vinilo con maleatos derivatizados. En particular, se refiere a copolímeros que se usan adecuadamente en el área del cuidado personal y médico y de los productos farmacéuticos, a composiciones que comprenden los copolímeros y a procedimientos para preparar los copolímeros.

Polivinilpirrolidona (PVP) es la más famosa y más comúnmente usada polivinil-lactama en uso comercial. Debido a su excelente perfil toxicológico y a sus propiedades físicas y mecánicas únicas, la PVP se usa en una gran cantidad de aplicaciones de cuidado personal, farmacéuticas e industriales. El homopolímero PVP es altamente soluble en agua. Para algunas aplicaciones, sin embargo, es deseable usar un material basado en PVP que es más soluble en aceites. Con el fin de elaborar la PVP menos soluble en agua, una práctica común es copolimerizar vinilpirrolidona (VP) con un monómero más hidrófobo para dar un copolímero resultante que es más hidrófobo y así menos soluble en agua que el homopolímero PVP.

Los ejemplos hallados en la técnica anterior incluyen la copolimerización de VP bien con acetato de vinilo (Patente de los EE.UU. N.º: 5.502.136), acrilatos hidrófobos (Patente de los EE.UU. N.º: 4.057.623) o alfa-olefinas (Patente de los EE.UU. N.º: 5.185.170). Si bien los polímeros resultantes descritos en estas patentes tienen solubilidad en agua reducida comparada con su contrapartida homopolimérica de PVP, hay desventajas significativas llevando a la práctica la técnica mencionada anteriormente.

En primer lugar, todos los comonómeros anteriores tienen reactividades significativamente diferentes que el monómero de VP. Como una consecuencia, los productos de polimerización resultantes no son copolímeros aleatorios, sino que son realmente mezclas de copolímeros no homogéneas que tienen una composición amplia. Los sistemas poliméricos resultantes son a menudo realmente mixturas de diversas composiciones poliméricas que pueden disociarse y separarse unas de otras y comprometer las propiedades materiales resultantes del polímero deseado. Propiedades tales como transparencia de película, solubilidad de polímero, resistencia de película, adhesión de polímero, etc., pueden verse afectadas negativamente. Esto puede superarse algo dirigiendo perfiles de suministro de complejos en los que los monómeros individuales se añaden individualmente y continuamente al recipiente de reacción a diversas velocidades para tener en cuenta las diferentes reactividades de los monómeros, pero este es un procedimiento bastante engorroso y así económicamente indeseable.

Los copolímeros basados en el uso de acetato de vinilo tienen el inconveniente adicional de que los polímeros sintetizados por sí mismos no son químicamente estables y cambian rápidamente a lo largo del tiempo debido a que la unidad de acetato es fácilmente hidrolizable.

De acuerdo con ello, es un objetivo de esta invención sintetizar copolímeros de maleato(s) co-derivado(s) de lactama de vinilo que tienen solubilidades controladas que cubren un amplio intervalo de solubilidades desde completamente solubles en agua hasta completamente solubles en aceites y poseen las propiedades para uso como biomateriales en aplicaciones farmacéuticas y de cuidado personal y materias primas en bienes de consumo y productos farmacéuticos.

Otro objetivo es ser capaces de sintetizar tales polímeros fácil y simplemente con los copolímeros resultantes que tienen una composición homogénea en la que la secuencia de copolímeros está distribuida al azar por toda la cadena polimérica sin la necesidad de perfiles de alimentación complicados.

Los autores de la presente invención reconocieron la necesidad de una vía de síntesis económicamente atractiva para preparar copolímeros que tienen solubilidades controladas que cubren un amplio intervalo de solubilidades, por ejemplo desde completamente solubles en agua hasta completamente solubles en aceites y que poseen adicionalmente las propiedades para usar como biomateriales en aplicaciones farmacéuticas, médicas y de cuidado personal y como materias primas en productos de bienes de consumo. En particular, abordaron la preparación de un copolímero que está a) sustancialmente libre de monómeros indeseables y/o fragmentos poliméricos de bajo peso molecular y que es b) esencialmente homogéneo en su composición en la que la secuencia de comonómeros está distribuida al azar a lo largo de la cadena polimérica. Tales polímeros son de gran demanda para, entre otras cosas, el área de cuidado personal y médico y los productos farmacéuticos.

Se encontró sorprendentemente que al menos algunos de los objetivos anteriores podían lograrse mediante la copolimerización de monómeros de vinil-lactama y monómeros derivados de maleato, en los que la reacción se lleva a cabo por polimerización de solución y en los que los monómeros se suministran continua y simultáneamente, como mezcla monomérica premezclada, a la mezcla de reacción durante un periodo de tiempo predeterminado. Controlando la cantidad, la composición y la mezcla de maleatos derivados usados durante la polimerización con la lactama de vinilo, se puede sintetizar eficazmente un intervalo de copolímeros basados en lactama de vinilo que tienen un intervalo amplio de solubilidades resultantes y/o propiedades mecánicas así como niveles monoméricos residuales.

Por lo tanto la invención proporciona un procedimiento para preparar copolímero de N-vinil-lactama de la Fórmula general (I)

Fórmula I

en la que n = 1 o 2, x = aproximadamente 99-1 % en moles, preferentemente aproximadamente 99-50 % en moles; e y = 1-99 % en moles, preferentemente 1-50 % en moles, en la que x/y es preferentemente gt; 1,

que comprende hacer reaccionar aproximadamente 1-99 % en moles, preferentemente 50-99 % en moles,de un monómero de lactama de vinilo (A) y aproximadamente 99-1 % en moles, preferentemente 50-1 % en moles, de un monómero de maleato derivado (B), en la que (A) y (B) se definen de acuerdo con la siguiente fórmula general:

10 en la que n es 1 o 2, R1 y R2 son cada uno independientemente hidrógeno o metilo; R3 y R4 se seleccionan cada uno independientemente de hidrógeno, grupos alquilo, grupos arilo y grupos heteroarilo y heteroalquilo que comprenden al menos un heteroátomo distinto de carbono e hidrógeno, con la excepción de que tanto R3 como R4 sean hidrógeno,

y en la que dicha reacción se lleva a cabo por polimerización de solución en un disolvente o mezcla de disolventes en los que tanto el monómero de lactama (A), como el monómero de maleato (B) y el copolímero resultante son

15 libremente solubles en la mezcla de reacción y en los que se suministran los monómeros o se suministra una mezcla de los monómeros, preferentemente continuamente, a la mezcla de reacción a lo largo de un periodo de tiempo predeterminado. En una realización, la vinil-lactama es vinilpirrolidona (n = 1). En otra realización, la vinil-lactama es vinil-caprolactama (n = 2).

Los copolímeros de maleato de vinil-lactama derivatizada se conocen en la técnica. Las Patentes de los EE.UU.

20 2.980.654 y 2.999.853 identifican copolímeros elaborados mediante la polimerización de VP con maleatos de dialquilo

o fumaratos de dialquilo. El documento de los EE.UU. 2.980.654 se centra en copolímeros que son solubles en agua e insolubles en hexanos. Se divulga la polimerización de bien maleatos de dialquilo o bien fumaratos por medio de una polimerización de precipitación para dar los copolímeros resultantes. En todos los ejemplos, el producto de polimerización se precipita a partir del disolvente hidrocarburo, hexano. La polimerización de precipitación no es

25 deseable para la síntesis de copolímeros que tienen niveles de monómeros residuales bajos. Ante todo, la precipitación del polímero es un procedimiento heterogéneo que a menudo conduce a fraccionamiento preferencial del polímero basado en composición. En segundo lugar, hay una cantidad significativa de monómero atrapado en el polímero precipitado que da como resultado altos productos residuales monoméricos que son difíciles de eliminar/hacer reaccionar por técnicas de reducción monoméricas usuales.

30 Se ha descubierto que la polimerización de VP con fumaratos de dialquilo (DAF) no se prefiere y los polímeros resultantes elaborados usando estos monómeros no son homogéneos. Como se analizará con más detalle más adelante, no hay ninguna asociación de complejos de carga de VP con DAF y los monómeros individuales poseen diferentes reactividades. Las diferentes reactividades causan que los monómeros se incorporen en la cadena polimérica en una preferencia no aleatoria y se obtiene un producto polimérico que es realmente una mezcla de

35 copolímeros que tiene una estructura de composición amplia. Además, la reducción de productos residuales monoméricos a niveles aceptables para usar en aplicaciones farmacéuticas y de cuidado personal es muy exigente porque cada monómero debe manejarse en una base individual.

El documento de los EE.UU. 2.999.853 se centra en la polimerización de copolímeros solubles en aceite a base de los maleatos y fumaratos de VP y dialquilo. En esta patente, la polimerización se lleva a cabo bien en masa o bien en presencia del disolvente de hidrocarburo, hexano. En todos los casos, los copolímeros resultantes son líquidos

5 pegajosos, similares a adhesivos, viscosos. La aplicación principal para tales materiales es para usar como adhesivos sensibles a presión industriales. Como por razones similares se resume por US 2.980.684, estos polímeros poseen residuos monoméricos excesivos y propiedades inferiores y no tienen así ninguna aplicación como biomateriales en diversas aplicaciones farmacéuticas, médicas y de cuidado personal.

Los autores de la presente invención han descrito que los maleatos derivatizados interactúan con las vinil-lactamas

10 dando un complejo débil. Este complejo débil da como resultado una desestabilización de los dobles enlaces individuales y así el complejo se polimeriza preferencialmente como una unidad quot;di-monoméricaquot;. El doble enlace pobre en electrones del maleato de dialquilo arrastra la densidad de electrones a partir del doble enlace rico en electrones de la vinil-lactama. Se muestra un esquema simple como sigue:

complejo quot;di-monoméricoquot;débil

El complejo débil promueve la incorporación del complejo quot;di-monoméricoquot; dando una estructura de vinil-lactama-alt-maleato derivatizado cuando ambas especies monoméricas están presentes. Cuando ambos tipos de monómeros están presentes, la fuerte preferencia por una subestructura alternante en el polímero resultante reduce

20 grandemente la posibilidad de que los monómeros individuales se incorporen como segmentos en forma de bloque indeseables. En lugar de ello, los polímeros formados usando esta tecnología son generalmente más homogéneos, queriendo decir que la composición polimérica a lo largo del intervalo de las cadenas poliméricas es más uniforme que si se usan unidades monoméricas que tienen interacción despreciable unas con otras.

Se ha descubierto que el complejo quot;di-monoméricoquot; es más reactivo para polimerización que bien la lactama de vinilo

25 o bien el maleato derivatizado por sí mismos. Este complejo activado es especialmente importante para promover la incorporación eficaz de maleatos derivatizados en polímeros de pesos moleculares altos. Si no se activan, los materiales son relativamente difíciles de polimerizar, especialmente a pesos moleculares que dan como resultado propiedades poliméricas aceptables. La activación también es esencial en ser capaces de preparar copolímeros basados en maleatos derivatizados que poseen residuo monomérico de maleato derivatizado muy bajo.

30 Los fumaratos de dialquilo no sufren esta complementación débil con lactamas de vinilo debido a que los grupos laterales están opuestos (en trans) unos a otros. Esta configuración da como resultado un enlace doble que no es pobre en electrones en la naturaleza debido a que las fuerzas del grupo lateral se anulan entre ellas. Debido a que el doble enlace de fumarato no es más tiempo pobre en electrones, no se forma complejo débil con las vinil-lactamas y no hay tendencia para que se forme quot;di-monómeroquot;. Así, los monómeros reaccionan como especies individuales que

35 tienen sus propias velocidades de reactividad individual dando el polímero resultante. Esto da como resultado un polímero que no es homogéneo en composición química en condiciones de polimerización individuales como si se emplea el maleato correspondiente (véase el ejemplo 7 más adelante). Se destacaría que se pueden iniciar más perfiles de suministro de monómeros complejos con el fin de sintetizar el polímero que tiene una composición más homogénea, pero esta aproximación es menos deseable con respecto a coste, complejidad y solidez cuando se

40 compara con la presente invención y no tendría la misma homogeneidad polimérica.

Los copolímeros homogéneos de la invención son obtenibles por polimerización de solución de vinil-lactama y monómeros de maleato derivatizado en presencia de un iniciador radical libre. Se puede usar cualquier disolvente o mezcla de disolventes en el que los monómeros y el copolímero resultante sean libremente solubles. Los disolventes adecuados incluyen alcoholes y ésteres. Por ejemplo, se usa etanol, isopropanol, acetato de etilo, acetato de 45 isopropilo, propanodiol, o cualquier mezcla de los mismos. Cuando es aplicable, la polimerización puede llevarse a cabo directamente en un aceite para el cuidado de la piel deseado, disolvente para el cuidado de la piel deseado, emulsionante para el cuidado de la piel deseado o emoliente para el cuidado de la piel deseado de origen natural o sintético. Los ejemplos incluyen aceites, disolventes o emolientes para el cuidado de la piel seleccionados del grupo que consiste en aceites vegetales naturales, aceites de semillas y nueces naturales, emulsionantes de base natural y/o

sintética, emolientes de base natural y/o sintética, en particular emolientes basados en ésteres.

La reacción de polimerización puede iniciarse por medios conocidos en la técnica. Los iniciadores de radicales libre preferidos son bien iniciadores peróxidos orgánicos o bien iniciadores azo orgánicos tales como: peróxido de t-butilo, peróxido de lauroílo, peróxido de decanoílo, peroxipivalato de t-butilo, 2,2'-azodi(isobutironitrilo) y 2,2'-azodi(2-metilbutironitrilo), aunque otros iniciadores conocidos en la técnica se pueden usar también.

Los monómeros se premezclan adecuadamente en un disolvente adecuado y se suministran a lo largo de un tiempo predeterminado en un recipiente de reacción precalentado conteniendo el mismo disolvente que se usa para diluir la mezcla monomérica. La configuración, los monómeros, el disolvente y el iniciador de la reacción se hacen normalmente inertes antes del comienzo de la polimerización con un gas, tal como nitrógeno o argón. Se prefiere añadir el iniciador en una manera continua con el fin de mantener mejor la constante de monómero/iniciador a lo largo del tiempo. Sin embargo, el iniciador se puede añadir al comienzo de la reacción y/o durante la reacción en cantidades fijas múltiples si el suministro continuo demuestra ser demasiado difícil.

De acuerdo con una realización preferida de la invención, los monómeros se suministran continuamente como una mezcla monomérica preformada al hervidor de la reacción durante un periodo de tiempo predeterminado. Esto asegura que la proporción monomérica deseada se mantiene constante a lo largo del tiempo dando como resultado un polímero sintetizado que tiene la misma estructura composicional general. Debido a que la asociación de lactama de vinilo con maleato en solución da como resultado la activación del maleato e incrementa su reactividad para sufrir polimerización eficiente, es importante introducir los monómeros de un modo tal que ambas especies estén presentes durante el procedimiento de polimerización y preferentemente en un proporción molar de lactama de vinilo a maleato de uno o mayor. Esto asegura que el maleato está siempre en el estado activado y se incorpora eficientemente en las cadenas poliméricas crecientes. En proporciones molares de vinil-lactama a maleato de menos de uno, no está activado durante más tiempo todo el maleato y su incorporación eficaz en la cadena polimérica está comprometida, lo que causa una reducción en peso molecular polimérico resultante y homogeneidad y generalmente tiene un efecto negativo en propiedades poliméricas. Para algunas aplicaciones esto puede ser aceptable/deseable tal como en exploración en el campo de los aceites, pero para aplicaciones en los campos médico, cosmético, de consumo y farmacéutico esto es generalmente indeseable. Los esquemas de purificación polimérica se pueden emplear para volver tales polímeros aceptables para usar, pero estos son costosos y no siempre exitosos.

Los monómeros deberían introducirse en el reactor de un modo tal que maximicen la asociación y la activación de maleato subsiguiente. Es deseable añadir los monómeros en una forma continua con el fin de asegurar que los monómeros están presentes en las concentraciones apropiadas a lo largo del procedimiento polimérico y de asegurar que no se ha agotado ninguna especie de reacción de una forma indeseable. Además, el tiempo de suministro del monómero puede seleccionarse para proporcionar un nivel de sólidos de copolímeros alto deseado, adecuadamente al menos 30 minutos y generalmente 1 a 5 horas, dependiendo de la velocidad de suministro predeterminada.

Tras la finalización de la adición de la mezcla de reacción, la reacción se deja avanzar generalmente durante un periodo de varias horas adicionales. El tiempo de reacción total varía normalmente desde aproximadamente 1 hora hasta aproximadamente 48 horas, más preferentemente desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 15 horas.

La reacción de polimerización se lleva a cabo a una temperatura adecuada, generalmente aproximadamente 50 °C-150 °C, preferentemente 60 °C-100 °C. La temperatura de reacción exacta se decide generalmente por la velocidad de descomposición del sistema iniciador que se está usando. Generalmente, se emplean temperaturas de reacción en las que la semivida de la descomposición del iniciador está entre aproximadamente 15 minutos y aproximadamente 5 horas, más preferentemente entre aproximadamente 1 hora y aproximadamente 3 horas. Se pueden emplear en la reacción bien sistemas de iniciador individual o bien sistemas de iniciadores múltiples. Los sistemas de iniciadores múltiples tienen a menudo ventajas debido a que un iniciador se usa para hacer reaccionar el grueso del/de los monómero(s) mientras que una temperatura de descomposición más alta se usa para hacer reaccionar el monómero residual a temperaturas más altas. En una realización específica, una primera porción de una mezcla monomérica en un disolvente adecuado se calienta a una temperatura de aproximadamente 75 °C, seguido por la adición aparte aún continua de una segunda porción de la mezcla monomérica durante un periodo de tiempo predeterminado, por ejemplo 1-4 horas. Después, la reacción se deja continuar durante unas 1-30 horas adicionales, preferentemente 2-10 horas a la misma temperatura. Después, la temperatura se puede elevar, por ejemplo a aproximadamente 80-85 °C y los reactivos se dejan reaccionar adicionalmente a reflujo ligero durante algunas horas, normalmente 1-4 horas para hacer reaccionar cualquier monómero residual. Puede ser ventajoso añadir cargas iniciadoras adicionales a la reacción durante este periodo de tiempo con el fin de asegurar que haya iniciador disponible para la reacción continua del monómero. Por lo tanto, la solución de polimerización así obtenida puede enfriarse y descargarse.

Se obtuvieron buenos resultados cuando la reacción de polimerización se lleva a cabo a nivel de sólidos de entre aproximadamente sólidos al 10 % y aproximadamente sólidos al 70 %, preferentemente del 20 % al 50 %.

Un procedimiento de acuerdo con la invención puede por supuesto comprender una o más etapas adicionales si se desea. En una realización, ello comprende adicionalmente la etapa de intercambiar el disolvente o la mezcla de disolventes usada durante la polimerización de solución por un disolvente biocompatible. Alternativamente, o adicionalmente, el copolímero puede aislarse por medio de secado del disolvente. Tanto el intercambio de disolvente como las técnicas de secado de disolvente se conocen en la técnica.

Un aspecto adicional de la invención se refiere a un copolímero de N-vinil-lactama obtenible por un procedimiento de polimerización como se describe en el presente documento anteriormente. De acuerdo con ello, se proporciona un copolímero de polivinil-lactama de la siguiente estructura

en la que n es 1 o 2, x = 99-1 % en moles, preferentemente 99-50 % en moles e y = 1-99 % en moles, preferentemente 1-50 % en moles, en una proporción preferida de x/y gt; 1; R1 y R2 son cada uno independientemente hidrógeno o metilo, en los que preferentemente R1 y R2 son ambos hidrógeno, R3 y R4 están cada uno independientemente seleccionados de hidrógeno, grupos alquilo, grupos arilo, grupos organometálicos y grupos heteroalquilo y heteroarilo

10 que comprenden al menos un heteroátomo distinto de carbono o hidrógeno, con la excepción de que tanto R3 como R4 sean hidrógeno, obtenible haciendo reaccionar aproximadamente 99-1 % en moles, preferentemente 99-50 % en moles, de un monómero de vinil-lactama (A) y aproximadamente 1-99 % en moles, preferentemente 1-50 % en moles, de un monómero de maleato derivatizado (B), en los que (A) y (B) se definen de acuerdo con la fórmula general siguiente:

en la que dicha reacción se lleva a cabo por polimerización de solución en un disolvente o mezcla de disolventes en los que tanto el monómero de lactama (A), como el monómero de maleato (B) y el copolímero resultante son libremente solubles y en los que se suministra una mezcla de los monómeros, preferentemente continuamente a la mezcla de reacción a lo largo de un periodo de tiempo predeterminado.

20 Un copolímero así obtenido se caracteriza por un contenido monomérico libre bajo, normalmente menos de 1000 ppm,

o incluso menos de 500 ppm. El valor K de Fikentscher generalmente varía desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 90, preferentemente 20-60. El valor K de Fikentscher se determina por medidas de viscosidad de solución y proporciona una medida de peso molecular. La correlación entre el valor de K de Fikentscher y el número de peso molecular promedio (Mn) es como sigue: un valor K de Fikentscher de 50 es aproximadamente igual a un Mn de

25 28.000 y un valor K de Fikentscher de 80 es aproximadamente igual a un Mn de 80.000.

El grupo (hetero)alquilo R3 y/o R4 es por ejemplo una cadena de alquilo lineal o ramificada, comprendiendo la cadena de alquilo 1-99, preferentemente desde 1-50 y más preferentemente desde 1-30 átomos de carbono. En una realización, R3 y/o R4 están seleccionados del grupo que consiste en grupos alquilo, arilo, arilalquilo, alcoxi, ariloxi, alquilhidroxi, arilhidroxi, alquilariloxi, alquilamino, arilamino y alquilarilamino y grupos organometálicos sustituidos o no

30 sustituidos.

Los autores de la presente invención descubrieron que la presencia de al menos un heteroátomo en el lado de la cadena de R3 y/o de R4 del copolímero tiene un número de ventajas. Por ejemplo, ello permite adaptar las propiedades del polímero de acuerdo con necesidades específicas. El uso de sustituyentes que contienen uno o más heteroátomo(s) permite a alguien introducir más funcionalidad dentro del copolímero resultante obtenido. Muchas 35 interacciones poliméricas están controladas por las interacciones hidrófilas; tales como formación de enlaces de hidrógeno, interacciones dipolares, interacciones polares, etc. La derivatización de un polímero solamente con componentes hidrófobos altera solamente la naturaleza hidrófoba del polímero a costa de las interacciones hidrófilas. Incorporando heteroátomos dentro de la cadena lateral, alguien tiene más flexibilidad en ajustar de forma precisa las

fuerzas resultantes requeridas en el copolímero final. Esta capacidad es esencial si el uso final del polímero requiere interaccionar tanto con un elemento hidrófobo como con un elemento hidrófilo (por ejemplo politensioactivo). La incorporación de heteroátomos dentro de la cadena lateral tiene un efecto en las propiedades materiales del copolímero resultante y para dirigir interacciones con superficies hidrófilas/materiales por medio de formación de complejos y/o asociación.

En una realización, la invención proporciona un copolímero N-vinil-lactama de la siguiente estructura en la que n es 1

o 2, x = aproximadamente 99-1 % en moles, preferentemente aproximadamente 99-50 % en moles e y = aproximadamente 1-99 % en moles, preferentemente aproximadamente 1-50 % en moles. Preferentemente, x/y gt; 1.

10 R1 y R2 son cada uno independientemente hidrógeno o metilo, preferentemente ambos hidrógeno y en los que R3 y R4 están cada uno independientemente seleccionados de hidrógeno, heteroalquilo y heteroarilo que comprenden al menos un heteroátomo distinto de carbono o hidrógeno, con la excepción de que tanto R3 como R4 sean hidrógeno.

El al menos un heteroátomo en un grupo heteroalquilo o heteroarilo puede estar seleccionado del grupo que consiste en oxígeno, nitrógeno, azufre, silicio, grupos organometálicos y halógenos. En una realización, R3 y/o R4 están

15 seleccionados del grupo que consiste en grupos alcoxi, ariloxi, alquilhidroxi, arilhidroxi, alquilariloxi, alquilamino, arilamino y alquilarilamino sustituidos o no sustituidos. Grupos particularmente adecuados R3 y/o R4 comprenden un resto seleccionado de -(CH2-CH2-O)-, -(CH2-CH(CH3)-O)-, -(CH(CH3)-CH2-O)-, -(CH2-CH(CH2-CH3)-O)-, -(CH(CH2-CH3)-CH2-O)- y -(CH (CH3)-CH(CH3)-O)-. En un aspecto adicional, R3 y/o R4 comprende al menos un resto seleccionado de grupos que consisten en grupos siloxano, éster, amido, fluoro, amino, organometálico y/o sililo.

20 De especial interés son copolímeros en los que al menos uno de R3 y R4 comprenden un grupo cargado o cargable. En una realización, R3 y/o R4 comprenden un resto aniónico, preferentemente seleccionado del grupo que consiste en restos de ácido carboxílico, restos de ácido sulfónico, restos de ácido fosfórico, restos de betaína y sales de los mismos.

En otra realización, R3 y/o R4 comprenden un resto catiónico, preferentemente seleccionado del grupo que consiste en

25 restos amino y sales de amonio. R3 y/o R4 por ejemplo comprende un grupo amina primaria, secundaria, terciaria o cuaternaria.

La siguiente tabla da una panorámica de algunas de las diversas estructuras químicas que son posibles para R3 y/o R4. Como se entenderá, no hay ninguna manera de representación de todas las posibilidades, pero se presenta simplemente para ilustrar la amplitud y flexibilidad de los sistemas poliméricos resultantes obtenibles.

Estructura para R3 y/o R4

Funcionalidad resultante Interacciones esperadas

-H y sales correspondientes debidas a neutralización

Ácida, carboxilato, iónica Hidrófila, formación de complejos, neutralización

Alquilo: -(CH2)x-CH3 donde x = 0-100, ramificada y/o lineal.

Alquilo Hidrófoba, asociativa

Subunidad hidrolizable por ejemplo

Subunidad hidrolizable Liberación de moléculas pequeñas, cambio de solubilidad polimérica en masa a lo largo del tiempo -por ejemplo insoluble en agua antes de hidrólisis, soluble en agua después de hidrólisis

30

7

(continuación)

Estructura para R3 y/o R4

Funcionalidad resultante Interacciones esperadas

olefinas grasas insaturadas ——C8H16— ——C7H14-CH3 olefinas grasas insaturadas

Aromática, olefínica Reacciones tras curado, asociación, dipolo, aromática

-(CH2)2N(C2H5)2 y sales de los mismos incluyendo híbrida

Básica, catiónica, iónica Hidrófila, formación de complejos, neutralización

y especies derivativas de alquilo en N

-(CH2)3N(CH3)2 y sales del mismo incluyendo especies híbridas y derivadas de alquilo en N

Básica, catiónica, iónica Hidrófila, formación de complejos, neutralización

funcionalidad amina

Básica, iónica Hidrófila, formación de complejos, neutralización

funcionalidad amina cuaternizada

Catiónica Hidrófila, complejación

Funcionalidad híbrida

Iónica Hidrófila, complejación

derivados de etilenglicol y propilenglicol

Polar Hidrófila

Sililo

Complejación, funcional, hidrófoba/hidrófila

Un copolímero de la invención se sintetiza fácilmente haciendo reaccionar un monómero de vinil-lactama con el monómero de maleato derivatizado adecuado que comprende al menos un heteroátomo en el grupo R3 y/o R4. Preferentemente, se usa el procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1. Los monómeros de maleato derivatizados para sinterizar un copolímero incluyen, maleatos de (N,N- dietilamino)etilalquilo, maleatos de (N,N-dimetilamino)propilalquilo, maleatos de dialquilamonio cuaternarios incluyendo los catiónicos: cloruro de maleato de 2-[N,N-dietilamonio), cloruro de maleato de 3-[N,N-dimetilamonio)propilalquilo, yoduro de maleato de 2-(N,N,N-trietilamonio)etilalquilo, yoduro de maleato de 3-[N-etil-N,N-dimetilamonio)propilalquilo, bromuro de maleato de 2-[N-alil-N,N-dietil-amonio)etilalquilo, bromuro de maleato de 3-[N-alil-N,N-dimetilamonio)propilalquilo, hidrógenosulfato maleato de 2-(N,N N-trietilamonio)etilalquilo, hidrógenosulfato maleato de 3[N-etil-N,N-dimetilamonio]propilalquilo y los híbridos: maleato de 2-[N,N-dietil-N-(3-sulfopropil)amonio]etilalquilo, maleato de 3-[N,N-dimetil-N-(3-sulfopropil)amonio]propilalquilo; maleatos de (poli)etilenglicolalquilo; maleato de alquilo organometálico, maleatos de (poli)etilenglicolalquilo y maleatos de (poli)propilenglicolalquilo.

Además de N-vinil-lactama y monómeros de maleato derivatizados, uno o más comonómeros adicionales se pueden incorporar en el copolímero si se desea. Los comonómero(s) adicionales se pueden añadir con la lactama y los monómeros de maleato, por ejemplo como parte de la mezcla monomérica. El comonómero se puede seleccionar a partir de acetato de vinilo, una alfa-olefina, anhídrido maleico, un éter vinílico, un acrilato, un metacrilato, una acrilamida, una metilacrilamida y estireno. De acuerdo con ello, la invención también proporciona un copolímero obtenible haciendo reaccionar un monómero de vinil-lactama, un monómero de maleato derivatizado y uno o más comonómero(s) adicional(es).

Un aspecto adicional se refiere a una composición que comprende al menos un copolímero de N-vinil-lactama de la invención. Debido a sus propiedades únicas y a la asociación con PVP, los copolímeros de la invención encuentran su aplicación en diversas áreas del mercado que usan homopolímeros de PVP. Estas aplicaciones incluyen: cuidado personal-productos cosméticos para el cuidado del cabello y de la piel, productos farmacéuticos-biomateriales para sistemas de administración, excipientes y revestimientos y aplicaciones industriales -inhibición de hidrato gaseoso, revestimientos de papel, revestimientos de productos textiles, aditivo de tinta, coadyuvante de suspensión y adhesivos. Aplicaciones adicionales incluyen: aplicaciones de membrana (gas controlado y permeación de agua), revestimientos lubricantes, compatibilizadores, adhesivos, tensioactivos poliméricos y revestimientos antimicrobianos y anti-incrustantes.

Se da una composición de cuidado personal que comprende un copolímero de acuerdo con la invención, preferentemente un copolímero que tiene solubilidad aceptable y propiedades mecánicas. Esta ajustabilidad se obtiene y se equilibra a menudo por la incorporación tanto de elementos químicos hidrófilos como de elementos químicos hidrófobos en el polímero final. Los copolímeros de especial interés contienen una funcionalidad amino que puede modificarse para dar copolímeros catiónicos. Los copolímeros catiónicos se atraen tanto a las superficies del pelo como a las superficies de la piel debido a que tanto pelo como piel se consideran superficies aniónicas (punto isoeléctrico por debajo de pH 6). Los copolímeros catiónicos muestran fuerte afinidad con estos sustratos naturales que dan como resultado propiedades excelentes de deposición de películas y de revestimiento. La introducción de cadenas hidrófobas alifáticas de cadena larga en el copolímero es de considerable interés debido a que estos elementos estructurales permiten el ajuste preciso de parámetros de solubilidad acoplados con la sensación acondicionadora atribuida al grupo alquilo largo.

La composición de cuidado personal puede ser una composición de cuidado del cabello, como un producto fijador del cabello, un producto de peluquería tal como como geles y espumas para el cabello, un productos acondicionador para el cabello o un producto protector del cabello. Los copolímeros preferidos se basan en VP con la familia monomérica maleatos de N,N-dialquilaminodialquilo y sus respectivos derivados de amonio cuaternizado. Los copolímeros de VP con maleatos de dialquilo y maleatos de cadena larga son también altamente deseables.

Un copolímero se usa también ventajosamente en una composición de cuidado de la piel, tal como cremas cutáneas de agua-en-aceite o de aceite-en-agua, cremas de día y noche, cremas oculares, cremas antiarrugas, humectantes, cremas blanqueadoras, cremas vitamínicas, lociones cutáneas, lociones de cuidado, desinfectantes y/o esterilizantes de manos y piel, lociones humectantes, composiciones del cuidado de la higiene personal, jabones, detergentes sintéticos, detergentes líquidos, preparaciones de ducha o baño, composiciones para el cuidado de las uñas, composiciones para el cuidado de los pies, bronceadores con filtros solares, repelentes, composiciones para el afeitado, depilatorios y composiciones anti-acné. Los copolímeros preferidos se basan en VP/maleatos de N,N-dialquilaminodialquilo y sus derivados de amonio respectivos en los que el copolímero final es un politensioactivo. El politensioactivo se puede localizar bien en la fase oleosa o bien en la fase acuosa y puede dar como resultado calidades acondicionadoras una vez se aplica sobre la piel.

Otros usos incluyen la incorporación del/de los copolímero(s) en una preparación para productos cosméticos decorativos, seleccionados preferentemente del grupo que consiste en maquillaje, rímel, lápices de labios, sombras de ojos, lápices de ojos, delineadores, coloretes, polvos y lápices para cejas. Los copolímeros preferidos son copolímeros solubles en aceite en los que, por ejemplo, VP se polimeriza con diversos maleatos de dialquilo dando polímeros solubles en aceite que tienen solubilidad en/afinidad por agua despreciable.

También se proporciona en el presente documento una composición farmacéutica que comprende un copolímero de N-vinil-lactama de acuerdo con invención. Por ejemplo, el/los copolímero(s) pueden estar presentes en un revestimiento de comprimidos de fármacos, o se usan para la administración de compuestos activos o fármacos. Son de interés los copolímeros que tienen solubilidad en agua reducida y flexibilidad incrementada cuando se comparan con el homopolímero PVD. Esto puede dirigirse bastante fácilmente por la síntesis de copolímero a base de VP y a maleatos de dialquilo. Pueden generarse también sistemas poliméricos en los que un producto activo está químicamente unido a la estructura de maleato que puede sufrir hidrólisis en el cuerpo para liberar el producto activo a lo largo del tiempo.

El diagrama siguiente es un esquema simple de un proceso tal:

También se proporciona una composición que comprende un copolímero de acuerdo con la invención para aplicación dentro de y/o sobre un dispositivo médico. Más específicamente, las composiciones se refieren a revestimientos de dispositivos médicos para mejorar o alterar la lubricación de revestimiento o para mejorar la adhesión de interfases entre el revestimiento copolimérico y el dispositivo médico específico. Los copolímeros preferidos son copolímeros de VP-maleato de dialquilo y los copolímeros de VP-maleato de alquilo. Los grupos alquilo basados en cadenas de hidrocarburo mejoran la adhesión de interfases a sustratos basados en hidrocarburos tales como polipropileno y polietileno. Los grupos alquilo basados en cadenas fluorocarbonadas mejoran la adhesión de interfases a sustratos basados en fluoro tal como Teflón. Además, los maleatos que posen cadenas laterales reactivas tales como grupos de olefina son de interés específico debido a que tales sistemas pueden post-curarse para dar sistemas de revestimiento reticulados que tienen solidez y funcionalidad incrementadas.

Un aspecto adicional de la invención se refiere al uso de un polímero según se proporciona en el presente documento como materiales de Temperatura de Solución Crítica más Baja (LCST) en agua y a aplicaciones del mismo. Se ha descubierto que muchos de los sistemas de revestimiento copoliméricos solubles en agua que incorporan maleatos de alquilo hidrófobos y/o maleatos de dialquilo poseen una LCST, es decir la fase polimérica se invierte de ser soluble en agua a temperaturas de solución bajas a ser soluble en agua a temperaturas de fusión altas. Esta inversión de fase puede ajustarse deforma precisa para tener lugar a una temperatura específica, por ejemplo a la temperatura del cuerpo de alrededor de 37 ºC. Para tales polímeros, las preparaciones médicas de base acuosa pueden formularse de tal forma que fuera del cuerpo el sistema sea soluble, pero una vez inyectado/situado dentro del cuerpo el sistema sufra inversión de fase a la temperatura más alta para formar un implante similar a un sólido. Tales implantes pueden ser de gran interés para la administración de productos activos y/o para otras aplicaciones. La capacidad para elaborar sistemas poliméricos biorreabsorbibles que tienen la capacidad de liberar un fármaco o producto activo a lo largo del tiempo es posible. La liberación de fármaco o compuesto activo puede controlarse bien por complejación con el polímero, atrapamiento físico del material durante el cambio de fase asociado con el LCST y/o hidrólisis del material a lo largo del tiempo como se discute previamente. Hay interés considerable en tales materiales para aplicaciones industriales, especialmente en aditivos del campo de los aceites en los que son deseables transiciones de fase grandes para generar viscosidad a temperaturas/presiones ajustadas.

Aún adicionalmente, la invención proporciona una composición antimicrobiana o antiincrustante (revestimiento) que comprende un copolímero de acuerdo con la invención. Los copolímeros hidrófobamente modificados generados por la adición de maleatos de dialquilo y de maleatos de alquilo parecen tener un efecto significativo en retardar el crecimiento microbiano. Los copolímeros basados en la incorporación de maleatos de N,N- dialquilaminodialquilo y sus sales de amoniaco, específicamente las especies de halógeno e híbridas muestran ambos atributos antimicrobianos y antiincrustantes.

Todas las composiciones, procedimientos y experimentos desvelados y reivindicados en el presente documento pueden realizarse y ejecutarse sin excesiva experimentación a la luz de la presente invención. Mientras que las composiciones, los procedimientos y los experimentos de esta invención se han descrito en términos de realizaciones preferidas, será patente para aquellos expertos en la técnica que las variaciones se pueden aplicar a las composiciones y procedimientos y en las etapas o en la secuencia de etapas del procedimiento descrito en el presente documento sin apartarse del concepto, espíritu y alcance de la invención. Todas las modificaciones y aplicaciones patentes para aquellos expertos en la técnica se estima que están dentro del espíritu, alcance y concepto de la 10

invención según se define por las reivindicaciones adjuntas.

Leyenda para las figuras:

Figura 1: Resistencia a humedad de mechones de lana tratados con soluciones poliméricas acuosas al 3 %. Para detalles, véase el Ejemplo 10.

Sección experimental

La siguiente tabla resume los resultados para los ejemplos 1, 2 y 3 de la Patente de los EE.UU. 2.980.654 en los que VP está polimerizada con maleato de di-2-etilhexilo a proporciones molares que varían usando polimerización de precipitación.

Ejemplo

monómero añadido en % molar contenido de nitrógeno en % en polímero Diferencia de lo real con lo predicho en %

VP

maleato Real Predicho

1

98,3 1,7 11,5 12,0 4,2 % por debajo

2

96,5 3,5 11,5 11,4 0,9 % por encima

3

92,4 7,6 9,34 10,1 7,5 % por debajo

Como se puede ver a partir de la tabla, el contenido de nitrógeno real difiere sustancialmente del valor predicho basado en las adiciones monoméricas. Los efectos de esta observación son: (1) las polimerizaciones de precipitación están causando que se obtengan composiciones preferidas que son independientes de los suministros monoméricos reales,

(2) la desviación entre los valores reales y predichos quiere decir que debe existir monómero no reaccionado

15 sustancial que se retira durante los procedimientos de filtración/separación y (3) las propiedades poliméricas están comprometidas y son difíciles de valorar y predecir basándose en este procedimiento de polimerización según se define por la Patente de los EE.UU. 2.980.654.

Se ha descubierto ahora que cuando la reacción de polimerización se lleva a cabo por polimerización de solución y preferentemente por la alimentación continua de una mezcla monomérica, los copolímeros de vinil-lactama que

20 contienen una fracción deseada de maleato se pueden sintetizar eficientemente para dar biomateriales excelentes con propiedades de películas deseables.

Los ejemplos 1, 2, 3 y 4 más adelante representan copolímeros de VP que contienen 50 % molar de maleato de di-2-etilhexilo, 25 % molar de maleato de di-2-etilhexilo, 48 % molar de maleato de dibutilo y 25 % molar de maleato de dibutilo, respectivamente. Todas las películas poliméricas secas resultantes fueron esencialmente no pegajosas, 25 transparentes y continuas. Todos los materiales mostraron solubilidad excelente en muchos aceites para el cuidado de la piel cuando se disolvieron en y se aplicaron a la piel dando como resultado películas continuas flexibles que no tienen efectos estéticos negativos. Por comparación, el ejemplo 3162-197 de la Patente de los EE.UU. 2.999.853, un copolímero 1:1 de VP y maleato de dibutilo, da como resultado un producto polimérico quot;pegajoso, de líquido viscosoquot;.

Ejemplos:

30 Ejemplo 1: Polimerización de VP con maleato de di-2-etilhexilo en disolvente de acetato de isopropilo

29,5 g de VP, 90,5 g de maleato de di-2-etilhexilo y 280 g de acetato de isopropilo se situaron en un matraz de fondo redondo de 3 cuellos de 1000 ml ajustado con un agitador mecánico y un condensador de refrigeración. La solución de reacción se hizo inerte en mezcla moderada con gas argón y se calentó a 80 ºC después de lo que se añadieron 0,2335 g de 2,2'-azodi(isobutironitrilo). Después de 3 horas, se añadieron otros 0,2234 g de 2,2'-azodi(isobutironitrilo).

35 La reacción se dejó reaccionar a 80 °C durante un total de 18 horas. Después de las 18 horas, se añadieron 0,1828 g de 2,2'-azodi(isobutironitrilo), la temperatura se elevó a 100 °C y la reacción se hizo reaccionar 5 horas adicionales. La reacción se enfrió después a temperatura ambiente y la solución polimérica transparente viscosa se descargó.

La solución de sólido al 30 % resultante dio películas flexibles, cristalinas, después de secar que no tienen solubilidad en agua, pero son altamente solubles en diversos aceites para el cuidado de la piel cosméticos. El polímero

40 solubilizado cuando se aplicó a la piel dio como resultado formación de una película suave y flexible una vez el aceite cosmético se absorbió por la piel. La película resultante se comportó como una suerte de quot;segunda pielquot; que fue tanto sustantiva como continua no teniendo ningún efecto antiestético negativo. La película potenció las propiedades de barrera frente al agua naturales de la piel.

Se espera que tales sistemas tengan aplicación potencial como polímeros impermeables y/o polímeros protectores de la piel manteniendo las actividades deseadas en la superficie de la piel frente a retirada por lavado (por ejemplo protector contra rayos U.V.) o quot;refuercenquot; las propiedades de barrera naturales de la piel manteniendo la hidratación apropiada y/o limitando la penetración de compuestos indeseados.

Ejemplo 2: Polimerización de VP con maleato de di-2-etilhexilo en etanol

74,25 g de VP y 75,75 g de maleato de di-butilo se mezclaron conjuntamente dando una solución transparente (mezcla monomérica). 50 g de esta mezcla se añadieron a un matraz de fondo redondo de 1000 ml de tres cuellos ajustado con un agitador mecánico, dos embudos de goteo, un condensador y 90 g de etanol. A los 100 g que quedan de mezcla monomérica se añadieron 50 g de etanol y se situaron en uno de los embudos de goteo. En el segundo embudo de goteo se añadió una solución conteniendo 0,73 g de 2,2'-azodi(2-metilbutironitrilo) disueltos en 10 g de etanol. La configuración de la reacción completa y los reactivos se hicieron inertes con gas argón y la temperatura se elevó a 75 ºC. Tras alcanzar 75 ºC, la alimentación de solución de mezcla monomérica se añadió durante un periodo de tiempo de 2 horas y la solución de iniciador se añadió durante un periodo de 3 horas. La reacción se dejó continuar durante un total de 18 horas a 75 ºC y después la temperatura se elevó a 85 ºC y se hizo reaccionar adicionalmente a reflujo ligero durante 2 horas adicionales. La solución polimérica se enfrió y se descargó.

Se revistieron portaobjetos con la solución polimérica y las películas secas resultantes fueron transparentes, relativamente duras y no mostraron ninguna solubilidad en agua. El polímero resultante tuvo un valor de K de 28 y ambos monómeros residuales estaban por debajo de 1000 ppm. El polímero resultante era fácilmente soluble en diversos aceites para el cuidado de la piel naturales y sintéticos tales como aceite de girasol y benzoato de alquilo C12-15.

Ejemplo 3: Polimerización de VP con maleato de dibutilo en etanol

51,75 g de VP y 98,25 g de maleato de di-butilo se mezclaron conjuntamente dando una solución transparente (mezcla monomérica). 50 g de esta mezcla se añadieron a un matraz de fondo redondo de 1000 ml de tres cuellos ajustado con un agitador mecánico, dos embudos de goteo, un condensador y 90 g de etanol. A los 100 g que quedan de mezcla monomérica se añadieron 50 g de etanol y se situaron en uno de los embudos de goteo. En el segundo embudo de goteo se añadió una solución conteniendo 0,60 g de 2,2'-azodi(2-metilbutironitrilo) disueltos en 10 g de etanol. La configuración de la reacción completa y los reactivos se hicieron inertes con gas argón y la temperatura se elevó a 75 ºC. Tras alcanzar 75 ºC, la alimentación de solución de mezcla monomérica se añadió durante un periodo de tiempo de 2 horas y la solución de iniciador se añadió durante un periodo de 3 horas. La reacción se dejó continuar durante un total de 18 horas a 75 ºC y después la temperatura se elevó a 85 ºC y se hizo reaccionar adicionalmente a reflujo ligero durante 2 horas adicionales. La solución polimérica se enfrió y se descargó.

La solución polimérica de sólido al 50 % fue transparente. Las películas resultantes fueron cristalinas, relativamente duras y no mostraron ninguna solubilidad en agua o captación en agua. Las películas poliméricas se pudieron sumergir completamente en agua y la transparencia no se comprometió. El polímero resultante tuvo un valor de K de 20 y ambos monómeros residuales estaban por debajo de 1000 ppm. El polímero resultante era fácilmente soluble en diversos aceites para el cuidado de la piel naturales y sintéticos tales como: aceite de girasol y benzoato de alquilo C12-15.

Ejemplo 4: Polimerización de VP con maleato de dibutilo en etanol

88,5 g de VP y 61,5 g de maleato de di-butilo se mezclaron conjuntamente dando una solución transparente (mezcla monomérica). 50 g de esta mezcla se añadieron a un matraz de fondo redondo de 1000 ml de tres cuellos ajustado con un agitador mecánico, dos embudos de goteo, un condensador y 90 g de etanol. A los 100 g que quedan de mezcla monomérica se añadieron 50 g de etanol y se situaron en uno de los embudos de goteo. En el segundo embudo de goteo se añadió una solución conteniendo 0,84 g de 2,2'-azodi(2-metilbutironitrilo) disueltos en 10 g de etanol. La configuración de la reacción completa y los reactivos se hicieron inertes con gas argón y la temperatura se elevó a 75 ºC. Tras alcanzar 75 ºC, la alimentación de solución de mezcla monomérica se añadió durante un periodo de tiempo de 2 horas y la solución de iniciador se añadió durante un periodo de 3 horas. La reacción se dejó continuar durante un total de 18 horas a 75 ºC y después la temperatura se elevó a 85 ºC y se hizo reaccionar adicionalmente a reflujo ligero durante 2 horas adicionales. La solución polimérica se enfrió y se descargó.

La solución polimérica de sólido al 50 % fue transparente. Las películas secas resultantes fueron cristalinas, duras e insolubles en agua. Aunque no solubles en agua, las películas poliméricas se volvieron opacas cuando se sumergieron en agua. El polímero resultante tuvo un valor de K de 29 y ambos monómeros residuales estaban por debajo de 1000 ppm.

Ejemplo 5: Polimerización de VP con maleato de dibutilo en etanol

142,5 g de VP y 7,5 g de maleato de di-butilo se mezclaron conjuntamente dando una solución transparente (mezcla monomérica). 50 g de esta mezcla se añadieron a un matraz de fondo redondo de 1000 ml de tres cuellos ajustado con un agitador mecánico, dos embudos de goteo, un condensador y 90 g de etanol. A los 100 g que quedaban de mezcla monomérica se añadieron 50 g de etanol y se situaron en uno de los embudos de goteo. En el segundo embudo de goteo se añadió una solución conteniendo 0,85 g de 2,2'-azodi(2-metilbutironitrilo) disueltos en 10 g de etanol. La configuración de la reacción completa y los reactivos se hicieron inertes con gas argón y la temperatura se elevó a 75 °C. Tras alcanzar 75 °C, la solución de mezcla monomérica se añadió durante un periodo de 2 horas y la solución iniciadora se añadió durante un periodo 3 horas. La reacción se dejó continuar durante un total de 18 horas a 75 ºC y después la temperatura se elevó a 85 ºC y se hizo reaccionar adicionalmente a reflujo ligero durante 2 horas adicionales. La solución polimérica se enfrió y se descargó.

La solución polimérica de sólido al 50 % fue transparente. Las películas secas resultantes fueron cristalinas, duras y solubles en agua. El polímero resultante tuvo un valor de K de 53 y ambos monómeros residuales estaban por debajo de 1000 ppm. Los geles de peluquería espesados de Carbopol™ que usaron el polímero experimental mostraron retención de rizo en humedad alta incrementada cuando se compararon con geles basados en PVP convencionales.

Ejemplo 6: Polimerización de VP con maleato de 2-(N,N-dietilamino)etiloctadecilo

85,0 g de VP y 15,0 g de maleato de 2-(N,N-dietilamino)etiloctadecilo se mezclaron conjuntamente dando una solución transparente (mezcla monomérica). 30 g de esta mezcla monomérica se añadieron a un matraz de fondo redondo de 1000 ml de tres cuellos ajustado con un agitador mecánico, dos embudos de goteo, un condensador y 60 g de etanol. A los 70 g que quedaban de mezcla monomérica se añadieron 30 g de etanol y la solución resultante se situó en uno de los embudos de goteo. En el segundo embudo de goteo se añadió la solución iniciadora que consiste en 0,75 g de 2,2'-azodi(2-metilbutironitrilo) disueltos en 10 g de etanol. La configuración de la reacción completa y los reactivos se hicieron inertes con gas argón y la temperatura se elevó a 75 ºC. Tras alcanzar 75 ºC, tanto la mezcla monomérica como las soluciones iniciadoras se añadieron durante un periodo de 1,5 horas. La reacción se dejó proseguir durante un total de 15 horas a 75 ºC y después se enfrió y la solución polimérica se descargó.

La solución polimérica de sólido al 50 % resultante fue una solución viscosa, turbia, de color ligeramente amarillo. Las películas secas poliméricas fueron transparentes. No hubo ningún olor a amina asociado con la solución o las películas. Las soluciones acuosas diluidas que contienen este polímero fueron incoloras y opacas. El polímero se comportó como un tensioactivo polimérico en solución acuosa como se vio a partir de la espuma generada durante la mezcla.

Ejemplo 7: Cuaternización de polímero del ejemplo 5

A 53,80 g de la solución polimérica de etanol resultante obtenida a partir del ejemplo 5 se añadieron 1,17 g de sulfato de dietilo. La mezcla se hizo reaccionar a 90 °C durante 5 horas y se enfrió. El material resultante era una solución turbia viscosa.

Las soluciones acuosas diluidas que contienen el polímero cuaternizado fueron incoloras y cristalinas. El polímero poseía atributos de tensioactivos como se vio a partir de la espuma significativa generada durante la mezcla.

Ejemplo 8: Polimerización comparativa de VP con fumarato de dietilo

99,0 g de VP y 51,0 g de fumarato de di-etilo se mezclaron conjuntamente dando una solución transparente (mezcla monomérica). 50 g de esta mezcla se añadieron a un matraz de fondo redondo de 1000 ml de tres cuellos ajustado con un agitador mecánico, dos embudos de goteo, un condensador y 90 g de etanol. A los 100 g que quedaban de mezcla monomérica se añadieron 50 g de etanol y se situaron en uno de los embudos de goteo. En el segundo embudo de goteo se añadió una solución conteniendo 0,83 g de 2,2'-azodi(2-metilbutironitrilo) disueltos en 10 g de etanol. La configuración de la reacción completa y los reactivos se hicieron inertes con gas argón y la temperatura se elevó a 75 °C. Tras alcanzar 75 °C, la solución de mezcla monomérica se añadió durante un periodo de 2 horas y la solución iniciadora se añadió durante un periodo 3 horas. La reacción se dejó continuar durante un total de 18 horas a 75 ºC y después la temperatura se elevó a 85 ºC y se hizo reaccionar adicionalmente a reflujo ligero durante 2 horas adicionales. La solución polimérica se enfrió y se descargó.

La solución polimérica de sólido al 50 % resultante era turbia tanto a temperaturas calientes como a temperaturas frías. Tras parada, la solución de muestra se separó en tres capas distintas con cada capa representando su propia composición polimérica única. Esta observación es representativa de la formación de un producto polimérico no homogéneo.

Ejemplo 9: Resultados de realización de pruebas

Se revistieron placas de vidrio con solución polimérica (soluciones de alcohol) y se dejaron secar a temperatura ambiente durante toda una noche. Al día siguiente, una gota de agua (aproximadamente 25 mg) se situó en la película y las diversas observaciones se anotaron como se resume en la tabla 1.

Tabla 2: Resultados de pruebas en películas individuales

Polímero1 (% molar)

Ø2 (mm) Calidad de película seca inicial húmeda después de secar Captación de humedad3

VP al 100 %

10 transparente transparente transparente 26 %

VP al 97,5 %/DBM al 2,5 %

9 transparente transparente transparente 23 %

VP al 92 %/DBM al 8 %

7 transparente transparente transparente 20 %

VP al 75 %/DBM al 25 %

5 transparente opaca transparente 8 %

VP al 52 %/DBM al 48 %

4 transparente transparente transparente 2 %

Comparación de Teflón

3

1 VP- vinilpirrolidona, DBM-maleato de dibutilo, VP al 100 %-PVP K30 comercial 2 Diámetro de gotita de agua sobre la película medido después de 30 segundos de tiempo de resonancia. 3 Captación de humedad en películas después de 6 horas a humedad relativa del 90 %, 25 ºC.

Como se puede ver a partir de la Tabla 2, la hidrofilicidad de los copolímeros de PVP puede manipularse fácilmente por la cantidad de DBM añadida a los polímeros. La primera indicación de que la hidrofilicidad de las películas puede

5 controlarse es observando/midiendo la dispersión de gotitas de agua cuando se situó en las películas secas (0). El diámetro de 10 mm es para el homopolímero de VP al 100 % altamente soluble en agua, mientras que el copolímero insoluble de VP al 52 %/DBM al 48 % posee una hidrofobicidad superficial similar a Teflón.

La VP alta soluble en agua que contiene homopolímero y copolímeros da películas transparentes antes durante y después de la adición de agua. El polímero VP al 75 %/DBM al 25 % dio como resultado claridad húmeda opaca

10 debido a que aunque este polímero no es soluble en agua absorbió suficiente agua dando como resultado películas opacas que tras secarse volvieron a ser transparentes. El polímero VP al 52 %/DBM al 48 % es muy interesante porque la transparencia de la película en condiciones húmedas se debe al hecho de que la cantidad de captación de agua/interacción es muy pequeña y el agua tiene un efecto despreciable en el revestimiento polimérico.

Finalmente, la captación de humedad real para las series de copolímeros de VP/DBM sigue la tendencia esperada de

15 captación de humedad significativa para las series de copolímeros de VP/DBM de un máximo de captación de humedad del 26 % para el homopolímero de VP y solamente captación del 2 % para el copolímero de VP al 52 %/DBM al 48 %.

Ejemplo 10: Resultados de formulación

Las series de polímeros discutidas en el experimento 6 se pusieron a prueba adicionalmente en algunas pruebas de

20 formulación simple. La Figura 1 muestra los resultados de formulación para copolímeros solubles en agua de VP al 97,5 %/DBM al 2,5 % y de VP al 92 %/DBM al 8 % según se comparan con el homopolímero de VP al 100 %. Los resultados son una panorámica de la resistencia a humedad para los polímeros individuales en fibras naturales. Los resultados se basan en aplicación a mechones de lana, pero otras fibras naturales (por ejemplo pelo) se espera que den comportamiento y tendencias similares.

25 Como se puede ver en la Figura 1, el homopolímero de VP al 100 % altamente soluble en agua falla rápidamente a humedad alta en un periodo de tiempo de 6 horas. La incorporación de una cantidad molar relativamente pequeña de DBM incrementa significativamente la resistencia a humedad alta de 6 hr. dando retenciones de rizo resultantes del 92 % y del 100 % para la incorporación de 2,5 % molar de DBM y 8 % molar de DBM, respectivamente. Sorprendentemente, mechones de lana tratados con el copolímero que contiene DBM al 8 % molar poseen retención

30 de rizo resultante del 80 % incluso después de un periodo de tiempo de 72 horas a RH del 90 %.

Los geles basados en carbopol que usan los polímeros anteriores pudieron prepararse fácilmente y la retención de rizos resultante de estos sistemas fue excelente.

Ejemplo 11: Formulaciones que contienen aceites

Las formulaciones basadas en aceite se pueden formular fácilmente con polímeros de esta invención. Los polímeros pueden formularse en formulaciones basadas en aceite al 100 % y en formulaciones de agua en aceite y de aceite en agua. Debido a que la hidrofobicidad de los copolímeros puede alterarse fácilmente, los polímeros se pueden sintetizar

5 para aplicación bien en la fase oleosa o bien en la fase acuosa o bien en ambas fases. Se espera que los copolímeros tengan muchos de los mismos beneficios/aplicaciones/propiedades que los homopolímeros tradicionales, pero teniendo aplicación sobre una base de productos amplia que incluye formulaciones y sistemas lipófilos.

A una loción de cuidado de la piel de agua-en-aceite simple se añadió bien polímero de ejemplo 5 o bien polímero de ejemplo 6. La cantidad de polímero real añadida fue del 1 % en peso calculada en un polímero de base en sólidos al

10 100 %. Las lociones resultantes usando bien los polímeros de ejemplo 5 o bien los polímeros de ejemplo 6 fueron significativamente más viscosas que la loción sin polímeros de ejemplo añadidos. Las lociones resultantes con polímero añadido fueron homogéneas y cremosas y no poseyeron ningún efecto antiestético de sensación negativa cuando se aplicaron a la piel.

Ejemplo 12: Reacción de VP con maleato de amilo

15 A un matraz de fondo redondo de 3 cuellos de 500 ml equipado con dos embudos de goteo y un agitador mecánico se añadieron 35 g de etanol. En el primer embudo de goteo se añadieron 64,0 g de VP, 36,1 g de maleato de amilo y 55,0 g de etanol. En el segundo embudo de goteo se añadieron 0,64 g de 2,2'-azodi(2-metilbutironitrilo) disuelto en 10 g de etanol. El matraz se situó en un baño de aceite y el baño de aceite se calentó a 75 °C. Tras alcanzar 75 °C, ambos embudos de goteo se iniciaron y las soluciones de reactivos/iniciador se añadieron durante un periodo de

20 aproximadamente 1,5 horas. Después de que la adición estuvo completa la reacción se dejó continuar durante toda una noche a 75 °C. La mañana siguiente se añadió una pequeña cantidad de 2,2'-azodi(2-metilbutironitrilo) al producto de reacción y la reacción continuó durante varias horas adicionales y después se enfrió.

El polímero resultante era una solución altamente viscosa. Diluir el material en etanol dio como resultado una solución transparente que cuando se revistió sobre vidrio dio como resultado una película transparente. Se encontró que la

25 película era bastante resistente al crecimiento bacteriano cuando se puso a prueba con microorganismos. Pruebas bacterianas similares usando películas de homopolímero PVP no mostraron ninguna inhibición de tal crecimiento bacteriano.

Ejemplo 13:

A un matraz de fondo redondo de 3 cuellos de 500 ml equipado con dos embudos de goteo y un agitador mecánico se

30 añadieron 35 g de etanol. En el primer embudo de goteo se añadieron 60,0 g de VP, 40,0 g de maleato de N,N-dietilamino-etilamilo y 55,0 g de etanol. En el segundo embudo de goteo se añadieron 0,63 g de 2,2'-azodi(2-metilbutironitrilo) disueltos en 10 g de etanol. El matraz se situó en un baño de aceite y el baño de aceite se calentó a 75 ºC. Tras alcanzar 75 ºC, ambos embudos de goteo se iniciaron y las soluciones de reactivos/iniciador se añadieron durante un periodo de aproximadamente 1,5 horas. Después de que la adición estuvo completa la

35 reacción se dejó continuar durante toda una noche a 75 ºC. La mañana siguiente se añadió una pequeña cantidad de 2,2'-azodi(2-metilbutironitrilo) al producto de reacción y la reacción continuó durante varias horas adicionales y después se enfrió.

La solución viscosa resultante se diluyó en etanol dando una solución transparente. Las películas resultantes cuando se secan sobre placas de vidrio son transparentes. Los estudios de crecimiento bacteriano en las películas resultantes

40 mostraron inhibición significativa de crecimiento bacteriano cuando se comparan con películas homopoliméricas de PVP.

Claims (14)

1. REIVINDICACIONES

   1. Un procedimiento para preparar un copolímero de N-vinil-lactama de la Fórmula general I

   en la que n = 1 o 2, x = aproximadamente 99-1 % en moles, preferentemente aproximadamente 99-50 % en moles; e y = 1-99 % en moles, preferentemente 1-50 % en moles, que comprende hacer reaccionar aproximadamente un 1-99 % en moles, preferentemente un 50-99 % en moles, de un monómero de vinil-lactama (A) y aproximadamente un 99-1 % en moles, preferentemente un 50-1 % en moles, de un monómero de maleato derivatizado (B), en donde (A) y (B) se definen de acuerdo con la siguiente fórmula general:

   en la que n es 1 o 2;

   R1 y R2 son cada uno independientemente hidrógeno o metilo;

   R3 y R4 están cada uno independientemente seleccionados de hidrógeno, grupos alquilo, grupos arilo, grupos organometálicos y grupos heteroalquilo y heteroarilo que comprenden al menos un heteroátomo distinto de carbono o

   15 hidrógeno, con la excepción de que tanto R3 como R4 son hidrógeno,

   y en donde dicha reacción se lleva a cabo por polimerización de solución en un disolvente o mezcla de disolventes en los que tanto el monómero lactama (A), como el monómero maleato (B) y el copolímero resultante son libremente solubles y en donde los monómeros resultantes se suministran a la mezcla de reacción como una solución de monómero premezclada durante un periodo de tiempo predeterminado, preferentemente a una proporción molar de

   20 monómero de lactama (A) a monómero de maleato (B) de uno o mayor.

2. 2.

   El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la mezcla de los monómeros se suministra a la mezcla de reacción a una proporción molar de monómero de lactama (A) a monómero de maleato (B) de uno o mayor.

3. 3.

   El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la reacción de polimerización se lleva a cabo a un nivel de sólidos de entre aproximadamente el 10 % y el 70 % de sólidos, preferentemente del 20 % al 50 %.

   25 4. Una copolímero de N-vinil-lactama de la siguiente estructura en la que n es 1 o 2, x = aproximadamente 99-1 % en moles, preferentemente aproximadamente 99-50 % en moles e y = 1-99 % en moles, preferentemente 1-50 % en moles, preferentemente en el que x/y gt; 1;

   R1 y R2 son cada uno independientemente hidrógeno o metilo;

   5 R3 y R4 están cada uno independientemente seleccionados de hidrógeno, grupos alquilo, grupos arilo, grupos organometálicos y grupos heteroalquilo y heteroarilo comprendiendo al menos un heteroátomo distinto de carbono o hidrógeno, con la excepción de que tanto R3 como R4 sean hidrógeno.
4. 5. Un copolímero de N-vinil-lactama de la siguiente estructura

   10 en la que n = 1 o 2, x = aproximadamente 99-1 % en moles, preferentemente aproximadamente 99-50 % en moles e y = 1-99 % en moles, preferentemente 1-50 % en moles, preferentemente en la que x/y gt; 1;

   R1 y R2 son cada uno independientemente hidrógeno o metilo, preferentemente ambos hidrógeno;

   R3 y R4 están cada uno independientemente seleccionados de hidrógeno, grupos heteroalquilo y heteroarilo comprendiendo al menos un heteroátomo distinto de carbono o hidrógeno, con la excepción de que tanto R3 como R4

   15 sean hidrógeno.

5. 6.

   Copolímero de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, en el que R3 y/o R4 comprenden al menos un resto seleccionado del grupo que consiste en grupos siloxano, éster, amido, fluoro, organometálicos, amino y/o sililo.

6. 7.

   Copolímero de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, en el que R3 y/o R4 comprenden al menos un resto

   aniónico, preferentemente seleccionado del grupo que consiste en restos de ácido carboxílico, restos de ácido 20 sulfónico, restos de ácido fosfónico, restos de betaína y sales de los mismos.

7. 8.

   Copolímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4-7, en el que R3 y/o R4 comprenden un resto catiónico, preferentemente seleccionado del grupo que consiste en restos amino y sales de amonio.

8. 9.

   Copolímero de acuerdo con la reivindicación 8, en el que R3 y/o R4 comprenden una amina primaria, secundaria, terciaria o cuaternaria.

   25 10. Copolímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4-9, obtenible haciendo reaccionar un monómero de vinil-lactama (A) con un monómero de maleato derivatizado (B) seleccionado del grupo que consiste en maleatos de (N,N-dietilamino)etilalquilo, maleatos de (N,N-dimetilamino)propilalquilo, maleatos de dialquilo de amonio cuaternario incluyendo los catiónicos: cloruro de maleato de 2-[N,N-dietilamonio)etilalquilo, cloruro de maleato de 3-[N,N-dimetilamonio)propilalquilo, yoduro de maleato de 2-(N,N,N-trietilamonio)etilalquilo, yoduro de maleato de

   30 3-[N-etil-N,N-dimetilamonio)propilalquilo, bromuro de maleato de 2-[N-alil-N,N-dietil-amonio)etilalquilo, bromuro de maleato de 3-[N-alil-N,N-dimetilamonio)propilalquilo, hidrógenosulfato maleato de 2-(N,N N- trietilamonio)etilalquilo, hidrógenosulfato maleato de 3[N-etil-N,N-dimetilamonio]propilalquilo y los compuestos zwitteriónicos: maleato de 2-[N,N-dietil-N-(3-sulfopropil)amonio]etilalquilo, maleato de 3-[N,N-dimetil-N-(3-sulfopropil)amonio]propilalquilo; maleatos de (poli)etilenglicolalquilo y maleatos de (poli)propilenglicolalquilo, maleatos de dialquilo, maleatos de alquilo y maleatos de sililo.
9. 11. Copolímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4-10, que comprende uno o más comonómero(s) adicional(es), preferentemente en los que dicho comonómero se selecciona de acetato de vinilo, una alfa-olefina, anhídrido maleico, un éter vinílico, un acrilato, un metacrilato, una acrilamida, una metacrilamida y

   5 estireno.

10. 12.

    Una composición de cuidado personal que comprende un copolímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4-11, que es preferentemente una composición de cuidado del cabello, una composición de cuidado de la piel o una preparación para productos cosméticos decorativos.

11. 13.

    Composición para el cuidado personal de acuerdo con la reivindicación 12, que se selecciona del grupo que

    10 consiste en cremas cutáneas de agua-en-aceite y de aceite-en-agua, cremas de día y noche, cremas oculares, cremas antiarrugas, humectantes, cremas blanqueadoras, cremas vitamínicas, lociones cutáneas, lociones de cuidado, desinfectantes y/o esterilizantes de manos y piel, lociones humectantes, composiciones del cuidado de la higiene personal, jabones, detergentes sintéticos, detergentes líquidos, preparaciones de ducha o baño, composiciones para el cuidado de las uñas, composiciones para el cuidado de los pies, bronceadores con filtros solares, repelentes,

    15 composiciones para el afeitado, depilatorios, composiciones anti-acné.

12. 14.

    Una composición farmacéutica, una composición antimicrobiana o una composición antiincrustante que comprende un copolímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4-11.

13. 15.

    El uso de una composición que comprende un copolímero de acuerdo con una cualquiera de las

    reivindicaciones 4-11 para aplicación sobre al menos parte de un dispositivo médico o en una aplicación de cuidado 20 médico.
14. 16. El uso de un copolímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4-11 como material de Temperatura de Solución Crítica Inferior (LCST).

    Figura 1

    Resistencia de rizo a humedad alta* de mechones de lana tratados con polímero al 3 %

    Tiempo (horas)

    (*) humedad relativa (RH) del 90 %, 25 ºC