JP2004519471A - 重合性歯科用組成物の製造方法 - Google Patents

Abstract

重合性歯科用組成物の製造方法であって、（ａ）（ｉ）１つの加水分解性シロキサン基および少なくとも１つの重合性有機部分を有する少なくとも１つのハイブリッドモノマー化合物を含有する１〜９９重量％のハイブリッドモノマー成分と、（ｉｉ）ハイブリッドモノマー化合物の重合性有機部分と重合可能である９９〜１重量％のモノマー成分とを含む液体混合物を製造する工程、および（ｂ）少なくとも化学量論的に十分な量の水を混合物へ添加し、ハイブリッドモノマー化合物の前記加水分解性シロキサン基を加水分解して、前記モノマー成分中に分散された１〜１００ｎｍの平均粒径を有する球形の重合性ナノ粒子を形成し、これにより、ナノ粒子がＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合と周囲に露出した重合性有機部分を有する構造を有することを特徴とする製造方法を開示する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、重合性歯科用組成物の製造方法に関する。特に、本発明は、特定の小粒子を含有する重合性歯科用組成物の製造方法に関する。更に、本発明は、請求の範囲に記載された方法によって得ることができる重合性歯科用組成物に関する。
【０００２】
重合性部分を含有する加水分解性シロキサンモノマーの合成は公知であり、これらのモノマーの加水分解によって、重合性重縮合物がもたらされる（例えば、特許文献１参照）。
重合組成物の物理特性を改良するために、重合性ポリシロキサンを重合性歯科用組成物に取り込むことは、既知である（例えば、特許文献２参照）。
重合性成分および有機ポリシロキサン粒子を含む重合性歯科用組成物は公知である（例えば、特許文献３および４参照）。粒子は平均粒径が５〜２００ｎｍの球形マイクロゲルであり、それぞれは、単一の架橋分子からなる。重合性歯科用組成物は、極性溶媒中で粒子を製造し、次に単離した粒子を重合性ベース成分と混合することによって製造される。粒子の製造は、適切なシロキサン前駆体の加水分解、粒子間の縮合を回避するための単官能性トリオルガノシリル基による残存する縮合性の基の飽和、およびコロイド懸濁系からの粒子の単離を含む多数の反応工程を必要とする複雑な操作である。このような一般的な粒子およびその製造方法も公知である（例えば、特許文献５参照）。
【特許文献１】米国特許第６１２４４９１号公報
【特許文献２】独国特許出願公開第１９９０３１７７号公報
【特許文献３】独国特許出願公開第１９８１６１４８号公報
【特許文献４】独国特許出願公開第１９８４７６３５号公報
【特許文献５】欧州特許第１０７４４４３２号公報
【０００３】
従来技術における既知の粒子は問題を含んでいる。従来技術の方法に従って製造された粒子は、それらを形成した反応混合物から単離する際に凝集し易いので、取り扱いが困難である。凝集は、歯科用組成物の粘度を増大させる凝集体の形成を引き起こし、凝集体の大きさが可視光の波長に近い場合には光学特性を劣化させる場合がある。更に、凝集体の形成は熱力学的に有利な作用なので、重合性モノマー中に粒子を再分散させるためには、多大なエネルギーと時間を消費する工程が必要とされる。
【０００４】
したがって、本発明の課題は、詳細に明らかにされたナノ粒子を含有する重合性歯科用組成物の製造方法を提供することであり、この方法は複雑で多大なエネルギーと時間を消費する反応工程を有しない。
【０００５】
したがって、本発明は、重合性歯科用組成物の製造方法であって、
（ａ）（ｉ）１つの加水分解性シロキサン基および少なくとも１つの重合性有機部分を有する少なくとも１つのハイブリッドモノマー化合物を含有する１〜９９重量％のハイブリッドモノマー成分と、（ｉｉ）前記ハイブリッドモノマー化合物の前記重合性有機部分と重合可能である９９〜１重量％のモノマー成分とを含む液体混合物を製造する工程、および
（ｂ）少なくとも化学量論的に十分な量の水を上記混合物へ添加し、前記ハイブリッドモノマー化合物の前記加水分解性シロキサン基を加水分解して、前記モノマー成分中に分散された１〜１００ｎｍの平均粒径を有する球形の重合性ナノ粒子を形成し、これにより、前記ナノ粒子がＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合と周囲に露出された重合性部分を有する構造を有することを特徴とする製造方法を提供する。
【０００６】
本発明は、反応希釈剤などのモノマー成分中における重合性球形ナノ粒子の均質な混合物を提供する。本明細書におけるナノ粒子という用語は、１〜１００ｎｍの平均粒径を有する粒子に対して使用される。
【０００７】
ナノ粒子は低極性モノマー成分中でその場で形成され、それによって、歯科用組成物においてナノ粒子を単離および再分散させる必要がない。更に、本発明による粒子は、粒子間の縮合を回避するために、残存する縮合性基を単官能性トリオルガノシリル基により更に飽和させることなく使用することができる。したがって、本発明の方法は、複雑で多大なエネルギーと時間を消費する反応工程を必要とせず、ワンポット反応で歯科用組成物を提供する。ナノ粒子は安定かつ均一にモノマー成分中に分散され、それにより、ナノ粒子が凝集体へ擬集することが回避される（表３の実施例７と比較例１および２とを比較されたい）。
【０００８】
驚いたことに、好ましくは低極性の重合性モノマー成分中の加水分解性シロキサン基の加水分解は、粒度分布が狭く、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合、および周囲に露出した重合性有機部分を有する詳細に明らかにされた構造を有する粒子をもたらすことが判明した。次に、ナノ粒子は、重合性モノマー成分と共重合させることができ、それによって、モノマー成分の重合マトリックスが形成され、分散したナノ粒子はマトリックスへ架橋される。本発明に従ってモノマー成分の重合マトリックス中にナノ粒子を取り込むことによって、強度が増大し、重合収縮が減少した硬化歯科用組成物が提供されるが、この歯科用組成物は、ナノ粒子を含有しない同一の組成物と比較して、同じかまたはわずかに上昇した粘度（好ましくは、１０％未満）を有する。
【０００９】
好ましくは、本発明に従って形成されるナノ粒子は平均粒径が１〜２０ｎｍであり、最も好ましくは１〜５ｎｍである。ナノ粒子の大きさは、ハイブリッドモノマー成分のタイプおよび量を選択すること、ならびに更なる共加水分解性成分の存在によって制御することができる。
【００１０】
本発明による方法は、重合性有機部分および加水分解性基を有する１つまたは複数のハイブリッドモノマー化合物を含有する１〜９９重量％のハイブリッドモノマー成分と、ハイブリッドモノマー化合物の重合性有機部分と重合可能である９９〜１重量％のモノマー成分とを含む液体混合物を製造する工程を含む。
【００１１】
１つの実施形態では、本発明による方法は、重合性有機部分および加水分解性基を有する１つまたは複数のハイブリッドモノマー化合物を含有する１〜５０重量％のハイブリッドモノマー成分と、ハイブリッドモノマー化合物の重合性有機部分と重合可能である９９〜５０重量％のモノマー成分とを含む液体混合物を製造する工程を含む。好ましくは、混合物は９０重量％以上のモノマー成分、より好ましくは７０重量％以上のモノマー成分を含む。この実施形態によると、ナノ粒子有含量が低い歯科用組成物が形成される。
【００１２】
もう１つの実施形態では、本発明による方法は、重合性有機部分および加水分解性基を有する１つまたは複数のハイブリッドモノマー化合物を含有する５０〜９９重量％のハイブリッドモノマー成分と、ハイブリッドモノマー化合物の重合性有機部分と重合可能である５０〜１重量％のモノマー成分とを含む液体混合物を製造する工程を含む。好ましくは、混合物は３０重量％以下のモノマー成分、より好ましくは１０重量％以下のモノマー成分を含む。この実施形態によると、ナノ粒子有含量が高い歯科用組成物が形成される。
【００１３】
本発明の方法において用いられるハイブリッドモノマー化合物は、好ましくは、次式（Ｉ）：
【００１４】
【化１】

【００１５】
（式中、
Ａは重合性部分で、好ましくはアクリレートまたはメタクリレート基であり、
Ｒ_x、Ｒ_y、Ｒ_zは同一でも異なっていてもよく、独立して、置換もしくは非置換のＣ₁〜Ｃ₁₈アルコキシ、Ｃ₅〜Ｃ₁₈シクロアルコキシ、Ｃ₅〜Ｃ₁₅アリールオキシ、Ｃ₂〜Ｃ₁₈アシルオキシまたはハロゲンを表し、
Ｘは窒素原子、あるいは置換もしくは非置換のＣ₁〜Ｃ₁₈アルキレン、Ｃ₁〜Ｃ₁₈オキシアルキレン、またはＣ₁〜Ｃ₁₈カルボキシアルキレン基であり、
Ｙは置換もしくは非置換のＣ₁〜Ｃ₁₈アルキレン、Ｃ₁〜Ｃ₁₈オキシアルキレン、Ｃ₅〜Ｃ₁₈シクロアルキレン、Ｃ₅〜Ｃ₁₈オキシシクロアルキレン、Ｃ₅〜Ｃ₁₅アリーレン、またはＣ₅〜Ｃ₁₅オキシアリーレンまたはヘテロアリーレン基、あるいはウレタン、−Ｏ−ＣＯＮＨ−もしくはチオウレタン−ＯＣＳＮＨ−結合部分であり、
ｎは１〜１０、好ましくは１〜５の整数である。）
による加水分解性シロキサン基を含む。
【００１６】
重合性部分として定義されるＡ基は、ラジカル重合されることが可能な多重結合を含有する任意の部分でよい。好ましくは、多重結合は炭素−炭素二重結合である。Ａとして好ましい部分は、アクリレート基またはメタクリレート基である。
【００１７】
Ｒ_x、Ｒ_y、Ｒ_zは、同一でも異なっていてもよい。Ｒ_x、Ｒ_y、Ｒ_zは、ハイブリッドモノマー成分の加水分解および架橋を可能または容易にする加水分解性脱離基を提供して、反応希釈剤などのモノマー成分との混合物中で分子間Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を形成するように選択される。
【００１８】
Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルコキシとして定義されるＲ_x、Ｒ_y、Ｒ_zは、直鎖または分枝基、例えば、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、イソプロポキシ、イソブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシおよびｔｅｒｔ−ブトキシ、ならびにペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、へプチルオキシ、オクチルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、ウンデシルオキシ、またはドデシルオキシ、トリデシルオキシ、テトラデシルオキシ、ペンタデシルオキシ、ヘキサデシルオキシ、ヘプタデシルオキシ、またはオクタデシルオキシの種々の異性体などの高級アルカノールの基であることができる。
【００１９】
Ｃ₅〜Ｃ₁₈シクロアルコキシとして定義されるＲ_x、Ｒ_y、Ｒ_zは、５〜１８個の環炭素原子を含有する単環式または多環式基、例えば、シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシ、シクロヘプチルオキシまたはシクロオクチルオキシである。
【００２０】
Ｃ₅〜Ｃ₁₅アリールオキシとして定義されるＲ_x、Ｒ_y、Ｒ_zは、例えば、フェノキシ、トリルオキシ、インデニルオキシ、およびナフチルオキシであることができる。
【００２１】
Ｃ₂〜Ｃ₁₈アシルオキシとして定義されるＲ_x、Ｒ_y、Ｒ_zは、直鎖基でも分枝基でもよく、アシル基は酸素原子によって結合される。「アシル」は、ＨＣＯまたは（アルキル）ＣＯ基を意味し、アルキル基は直鎖または分枝基、例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチルおよびｔｅｒｔ−ブチル、ならびにペンタン、へキサン、ヘプタンおよびオクタンの種々の異性体である。典型的なアシルオキシ基には、ホルミルオキシ、アセチルオキシ、プロパノイルオキシ、２−メチルプロパノイルオキシ、ブタノイルオキシおよびパルミトイルオキシが含まれる。
【００２２】
ハロゲンとして定義されるＲ_x、Ｒ_y、Ｒ_zは、塩素、臭素またはヨウ素であることができ、好ましくは塩素または臭素である。
【００２３】
Ｒ_x、Ｒ_y、Ｒ_zに適用される「置換」という表現は、Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルコキシ、Ｃ₅〜Ｃ₁₈シクロアルコキシ、Ｃ₅〜Ｃ₁₅アリールオキシまたはＣ₂〜Ｃ₁₈アシルオキシ基が、Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ基、Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルチオ基、Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルアミノ基、ジ（Ｃ₁〜Ｃ₆アルキル）アミノ基、フッ素、塩素または臭素などのハロゲン原子、Ｃ₁〜Ｃ₆アシルオキシ基、またはＣ₁〜Ｃ₆アシルアミド基から選択される好ましくは１〜５個の同一または異なる置換基によって置換され得ることを意味する。好ましい置換基は、Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ基、Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルチオ基、Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルアミノ基、およびジ（Ｃ₁〜Ｃ₆アルキル）アミノ基である。
【００２４】
Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキレンとして定義されるＸは、直鎖基の−（ＣＨ₂）_a−を意味し、ａ＝１〜１８、すなわち、例えばメチレン、エチレン、ｎ−プロピレン、ならびにプロペン、ブテン、ペンテン、へキセン、ヘプテン、オクテンおよび高級同族体の分枝二官能性基であり、それによって、アルキレン基は更に、アクリロキシ基またはメタクリロキシ基などの上記で定義したＡ基の１〜９個の部分によって置換されることが可能である。
【００２５】
Ｃ₁〜Ｃ₁₈オキシアルキレンとして定義されるＸは、直鎖基の−Ｏ（ＣＨ₂）_a−を意味し、ａ＝１〜１８、すなわち、例えばオキシメチレン、オキシエチレン、オキシ−ｎ−プロピレン、ならびにオキシプロペン、オキシブテン、オキシペンテン、オキシへキセン、オキシヘプテン、オキシオクテンおよび高級同族体の分枝二官能性基であり、それによって、オキシアルキレン基は更に、アクリロキシ基またはメタクリロキシ基などの上記で定義したＡ基の１〜９個の部分によって置換されることが可能である。
【００２６】
Ｃ₁〜Ｃ₁₈カルボキシアルキレンとして定義されるＸは、直鎖基の−ＯＣＯ（ＣＨ₂）_a−を意味し、ａ＝１〜１８、すなわち、例えばカルボキシメチレン、カルボキシエチレン、カルボキシ−ｎ−プロピレン、ならびにカルボキシプロペン、カルボキシブテン、カルボキシペンテン、カルボキシへキセン、カルボキシヘプテン、カルボキシオクテンおよび高級同族体の分枝二官能性基であり、それによって、カルボキシアルキレン基は更に、アクリロキシ基またはメタクリロキシ基などの上記で定義したＡ基の１〜９個の部分によって置換されることが可能である。
【００２７】
Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキレンとして定義されるＹは、直鎖基の−（ＣＨ₂）_a−を意味し、ａ＝１〜１８、すなわち、例えばメチレン、エチレン、ｎ−プロピレン、ならびにプロペン、ブテン、ペンテン、へキセン、ヘプテン、オクテンおよび高級同族体の分枝二官能性基である。
【００２８】
Ｃ₁〜Ｃ₁₈オキシアルキレンとして定義されるＹは、直鎖基の−Ｏ（ＣＨ₂）_a−を意味し、ａ＝１〜１８、すなわち、例えばオキシメチレン、オキシエチレン、オキシ−ｎ−プロピレン、ならびにオキシプロペン、オキシブテン、オキシペンテン、オキシへキセン、オキシヘプテン、オキシオクテンおよび高級同族体の分枝二官能性基である。
【００２９】
Ｃ₅〜Ｃ₁₈オキシシクロアルキレンとして定義されるＹは、５〜１８個の環炭素原子を含有する環状基、例えば、オキシシクロペンタン、オキシシクロヘキサン、オキシシクロヘプタンおよびオキシシクロオクタン基を意味する。
【００３０】
Ｃ₅〜Ｃ₁₅アリーレンとして定義されるＹは、例えば、フェニレン、トリレン、ペンタリニレン、インデニレン、ナプチレン、アズリニレンおよびアントリレンであることができる。
【００３１】
Ｃ₅〜Ｃ₁₅オキシアリーレンとして定義されるＹは、酸素原子が結合した上記アリーレン基であることができる。
【００３２】
ヘテロアリーレン基として定義されるＹは、１つまたは複数の炭素以外の原子を環内に含有する単環式または多環式芳香族化合物を意味する。
【００３３】
Ｙに適用される「置換」という表現は、Ｃ₁〜Ｃ₁₈アルキレン、Ｃ₁〜Ｃ₁₈オキシアルキレン、Ｃ₅〜Ｃ₁₈シクロアルキレン、Ｃ₅〜Ｃ₁₈オキシシクロアルキレン、Ｃ₅〜Ｃ₁₅アリーレン、またはＣ₅〜Ｃ₁₅オキシアリーレンまたはヘテロアリーレン基が、Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ基、Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルチオ基、Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルアミノ基、ジ（Ｃ₁〜Ｃ₆アルキル）アミノ基、フッ素、塩素または臭素などのハロゲン原子、Ｃ₁〜Ｃ₆アシルオキシ基、またはＣ₁〜Ｃ₆アシルアミド基から選択される１〜５個の同一または異なる置換基によって置換されることを意味する。好ましい置換基は、Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ基、Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルチオ基、Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルアミノ基、およびジ（Ｃ₁〜Ｃ₆アルキル）アミノ基である。
【００３４】
最も好ましくは、ハイブリッドモノマー化合物は、以下の式１〜１０：
【００３５】
【化２】

【化３】

【００３６】
［式中、
Ｒは、ジエポキシド由来の残基、特に、次式：
【００３７】
【化４】

【００３８】
（式中、ＸはＣ（ＣＨ₃）₂、−ＣＨ₂−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、または−ＳＯ₂−である。）
の残基であり、
Ｒ₁は、水素、あるいは置換もしくは非置換のＣ₁〜Ｃ₁₈アルキル、Ｃ₅〜Ｃ₁₈シクロアルキル、Ｃ₅〜Ｃ₁₈アリールまたはヘテロアリール基であり、
Ｒ₂は、二価の置換もしくは非置換のＣ₁〜Ｃ₁₈アルキレン、Ｃ₂〜Ｃ₁₂アルケニレン、Ｃ₅〜Ｃ₁₈シクロアルキレン、Ｃ₅〜Ｃ₁₈アリーレンまたはヘテロアリーレンであり、
Ｒ₃は式３および式７では同一または異なる置換基を表してよく、置換もしくは非置換のＣ₁〜Ｃ₁₈アルキル、Ｃ₂〜Ｃ₁₂アルケニル、Ｃ₅〜Ｃ₁₈シクロアルキル、Ｃ₆〜Ｃ₁₂アリールまたはＣ₇〜Ｃ₁₂アラルキル基、あるいは以下の式Ｉ、ＩＩまたはＩＩＩ：
【００３９】
【化５】

【００４０】
（式中、
Ｒ₅は二価の置換もしくは非置換のＣ₁〜Ｃ₁₈アルキレン、Ｃ₂〜Ｃ₁₂アルケニレン、Ｃ₅〜Ｃ₁₈シクロアルキレン、Ｃ₅〜Ｃ₁₈アリーレンまたはヘテロアリーレン基で、好ましくはＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂であり、
Ｒ₆は置換もしくは非置換のＣ₁〜Ｃ₁₈アルキル、Ｃ₂〜Ｃ₁₂アルケニル、Ｃ₅〜Ｃ₁₈シクロアルキル、Ｃ₆〜Ｃ₁₂アリールまたはＣ₇〜Ｃ₁₂アラルキル基である。）
のうちの１つによって表されるシロキサン部分であり、
Ｒ₇は、置換もしくは非置換のＣ₁〜Ｃ₁₈アルキレン、Ｃ₂〜Ｃ₁₂アルケニル、Ｃ₅〜Ｃ₁₈シクロアルキレン、Ｃ₅〜Ｃ₁₈アリーレンまたはヘテロアリーレン基であり、
Ｒ₈は、ヒドロキシル基の保護基であり、好ましくはエーテル、エステルまたはウレタン基を形成し、
Ｍ’およびＭ”は、同一または異なる置換基を表してよく、以下の式ＩＶ、ＶまたはＶＩ：
【００４１】
【化６】

【００４２】
（式中、
Ｑはエーテル、エステル、ウレタン、またはチオウレタン結合基であり、
Ｒ₅およびＲ₆は上記の通りである。）のうちの１つによって表されるシロキサン部分、好ましくはエーテル、エステルまたはウレタン基を形成するヒドロキシル基の保護基、あるいはＲ₃が上記で定義された式Ｉ、ＩＩ、またはＩＩＩのうちの１つで表されるシロキサン部分である場合には水素である。］
の化合物である。
【００４３】
上記のアルキル、アルケニル、シクロアルキル、アラルキル、アルキレン、アルケニレン、およびシクロアルキレン基は、直鎖でも分枝鎖でもよい。
【００４４】
Ｒ_x、Ｒ_y、Ｒ_z、Ｘ、Ｙ、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₅、Ｒ₆、およびＲ₇のための任意の置換基は、Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ基、Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルチオ基、Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルアミノ基、ジ（Ｃ₁〜Ｃ₆アルキル）アミノ基、フッ素、塩素または臭素などのハロゲン原子、Ｃ₁〜Ｃ₆アシルオキシ基、またはＣ₁〜Ｃ₆アシルアミド基から選択される。好ましい置換基は、Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ基、Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルチオ基、Ｃ₁〜Ｃ₆アルキルアミノ基、およびジ（Ｃ₁〜Ｃ₆アルキル）アミノ基である。これらの置換基のうちの少なくとも１つは存在することができる。複数の置換基が存在する場合、置換基は同じでも異なっていてもよい。
【００４５】
ハイブリッドモノマー化合物の具体例は、下記式１１または１２により示される。
【００４６】
【化７】

【化８】

【００４７】
本発明によるハイブリッドモノマー化合物の重合性有機部分と重合可能であるモノマー成分は、好ましくは、単官能性または多官能性アクリレートまたはメタクリレートから選択される。ハイブリッドモノマー化合物の重合性有機部分と重合可能であるモノマー成分の特定の例としては、以下のように、メチルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、３，（４），８，（９）−ジメタクリロイルオキシメチルトリシクロデカン、ジオキソランビスメタクリレート、ビニル、ビニレンまたはビニリデン、アクリル酸またはメタクリル酸置換されたスピロオルトエステル、スピロオルトカーボネートまたはビシルオオルトエステル、グリセリントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、フルフリルメタクリレートが挙げられる。
【００４８】
ハイブリッドモノマー化合物の重合性有機部分と重合可能であるモノマー成分は、上記化合物の混合物でもよい。
【００４９】
更に、ハイブリッドモノマー化合物の重合性有機部分と重合可能であるモノマー成分は、上記化合物と、２，７，７，９，１５−ペンタメチル−４，１３−ジオキソ−３，１４−ジオキサ−５，１２−ジアザ−ヘキサデカン−１，１６−ジイル−ジメタクリレート（ＵＤＭＡ）のようなウレタンジメタクリレートや、あるいは２，２−ビス−［ｐ−（ω−メタクリロイルオキシオリゴ（エトキシ））−フェニル］−プロパンのような芳香族ジメタクリレートなどの他の重合性モノマーとの混合物でもよい。
【００５０】
本発明によると、化学量論的に十分な量の水をハイブリッドモノマー成分およびモノマー成分の混合物に添加し、ハイブリッドモノマー化合物の加水分解性シロキサン基を加水分解し、球形の重合性ナノ粒子を形成する。水は、反応の過程で反応混合物中に存在する全ての反応性シロキサン結合を加水分解するのに十分な量が添加される。
【００５１】
ハイブリッドモノマー化合物を加水分解して、ＴＨＦ、ジオキサン、クロロホルム、トルエン、酢酸エチルまたはアセトンなどの少量の有機溶媒の存在下で重合性ナノ粒子を形成することができる。
【００５２】
ハイブリッドモノマー化合物の加水分解は、酸または塩基触媒の存在下、あるいは中性条件下で行われる。加水分解は、−２０〜＋１２０℃の間の温度で行われるのが好ましく、室温が都合よい。加水分解およびナノ粒子形成の反応速度は、フッ化アンモニウムまたはフッ化水素の添加によって増大させることができる。
【００５３】
更に、種々のハイブリッドモノマーＩの混合物のナノ粒子を形成することが可能である。
【００５４】
種々のハイブリッドモノマーＩと、アミノプロピルトリエトキシシラン、チオプロピルトリエトキシシラン、２，３−エポキシプロピルトリエトキシシランなどの段階的に成長させることが可能な基を含有する他の加水分解性シロキサン成分との混合物のナノ粒子を形成することが可能である。
【００５５】
具体例では、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、モノメチルトリエトキシシラン、モノメチルトリメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシランまたはテトラクロロシランなどの重合性基を含有しない他の加水分解性シロキサン成分の存在下で、ナノ粒子を形成できることが示される。更なるシラン化合物の使用は、通常、平均粒径の増大をもたらことになり、それによって、更なるシラン化合物の増加量は粒子の平均粒径を増大させるであろう。シラン化合物の存在下でのナノ粒子の共縮合は、シラン化合物が主に粒子のコア部分に存在するナノ粒子を提供するであろう。
【００５６】
アルコキシドや金属アセチルアセトネートなどの金属錯体の群から選択される金属化合物の存在下でナノ粒子を形成することができ、それによって、金属は、Ｂａ、Ａｌ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔｌまたは他のランタニドまたはアクチニドの遷移元素（単数または複数）の群から選択される。更なる金属化合物の使用は、通常、平均粒径の増大をもたらことになり、それによって、更なる金属化合物の増加量は粒子の平均粒径を増大させるであろう。金属化合物の存在下でのナノ粒子の共縮合は、金属化合物が主に粒子のコア部分に存在するナノ粒子を提供するであろう。
【００５７】
本発明の方法で得ることができる歯科用組成物は、それ自体で使用することができる。更なる工程を加えて、本発明の方法で得られる組成物を修正してもよい。したがって、本発明の方法は、更に、必要に応じて、本発明の方法で得られる歯科用組成物に更なる成分を添加する工程を含むことができる。このような成分には、更なる重合性成分、充填剤、重合開始剤および安定剤などの、歯科用組成物の製造のために歯科分野で通常使用される任意の成分が含まれる。
【００５８】
特に、メチルメタクリレート、フルフリルメタクリレート、重合性ジまたはポリ（メタ）アクリレートは、更なる重合性成分として言及することができる。重合性ジまたはポリ（メタ）アクリルレートの例としては、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、３，（４），８，（９）−ジメタクリロイルオキシメチルトリシクロデカン、ジオキソランビスメタクレート、およびグリセロールトリメタクリレートが挙げられる。
【００５９】
充填剤は、Ｌａ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＢｉＰＯ₄、ＣａＷＯ₄、ＢａＷＯ₄、ＳｒＦ₂、Ｂｉ₂Ｏ₃、多孔質ガラス、あるいはポリマーグラニュレート、脆化ガラス繊維などの有機充填剤、あるいは有機および／または無機充填剤の組み合わせ、または反応性無機充填剤から選択され得る。
【００６０】
本発明を、以下の実施例によって説明する。
【実施例】
【００６１】
［製造例１］
３−アミノプロピルトリエトキシシラン５０．０００ｇ（２２５．９ｍｍｏｌ）、２，３−（エポキシプロポキシ）メチルメタクリレート６４．２１８ｇ（４５１．７ｍｍｏｌ）および２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール０．１１４４ｇを９０℃で４時間反応させた。得られたメタクリレート末端マクロモノマーは、クロロホルム、ＤＭＦおよびＴＨＦなどの有機溶媒に可溶性である。ＩＲスペクトルにおいて、９１５および３０５０ｃｍ^-1のエポキシド基の吸収は観察されなかった。１７２０ｃｍ^-1（エステル基）および３４００ｃｍ^-1（ＯＨ基）に新しい吸収が現れた。（Ｃ₂₃Ｈ₄₃Ｏ₉ＮＳｉ）、５０５．６８ｇ／ｍｏｌ、η_{(23 ℃ )}＝３４ｍＰａ^＊ｓ。
【００６２】
【化９】

【００６３】
［製造例２］
３−アミノプロピルトリメトキシシラン５０．０００ｇ（２７８．８８ｍｍｏｌ）、２，３−（エポキシプロポキシ）メチルメタクリレート７９．２８５ｇ（５５７．７６ｍｍｏｌ）、および２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール０．１２９ｇを９０℃で４時間反応させた。得られたメタクリレート末端マクロモノマーは、クロロホルム、ＤＭＦおよびＴＨＦなどの有機溶媒に可溶性である。ＩＲスペクトルにおいて、９１５および３０５０ｃｍ^-1のエポキシド基の吸収は観察されなかった。１７２０ｃｍ^-1（エステル基）および３４００ｃｍ^-1（ＯＨ基）に新しい吸収が見られた。（Ｃ₂₀Ｈ₃₇Ｏ₉ＮＳｉ）、４６３．６０ｇ／ｍｏｌ、η_{(23 ℃ )}＝２８ｍＰａ^＊ｓ。
【００６４】
【化１０】

【００６５】
［製造例３］
マクロモノマー６ａ
ＥＧＡＭＡ２０．２３２ｇ（１０９．８ｍｍｏｌ）、アミノプロピルトリエトキシシラン１２．１５８ｇ（５４．９ｍｍｏｌ）およびＢＨＴ０．０３２ｇを均一に混合し、室温で１２時間攪拌して、マクロモノマー６ａを得た。Ｃ₂₇Ｈ₄₇ＮＯ₁₁Ｓｉ、５８９．７５ｇ／ｍｏｌ、ｍ／ｚ（ＦＡＢ−ＭＳ）＝５９０。
【００６６】
［製造例４］
マクロモノマー６ｂ
ＥＧＡＭＡ２４．５７４ｇ（１３３．４２ｍｍｏｌ）、アミノプロピルトリメトキシシラン１１．９６０ｇ（６６．７１ｍｍｏｌ）およびＢＨＴ０．０３７ｇを均一に混合し、室温で１２時間攪拌して、マクロモノマー６ｂを得た。Ｃ₂₄Ｈ₄₁ＮＯ₁₁Ｓｉ、５４７．２４ｇ／ｍｏｌ、ｍ／ｚ（ＦＡＢ−ＭＳ）＝５４８。
【００６７】
［実施例１］
ＴＧＤＭＡ中におけるナノ粒子への縮合
ＥＧＡＭＡおよびアミノプロピルトリメトキシシランの付加生成物６ｂ１．０００ｇ（１．８２６ｍｍｏｌ）をＴＧＤＭＡ９．０００ｇに溶解した。この溶液に水０．１５０ｇ（８．３３ｍｍｏｌ）を添加して、反応混合物を得た。反応混合物を室温で１４日間攪拌した。形成された粒子は、平均粒径が３ｎｍであることが分かった。図１による透過型電子顕微鏡写真は、形成したナノスケールの粒子を示す。ＩＲスペクトルでは、メタクリレート基の二重結合は１７２０ｃｍ^-1に見られた。
【００６８】
［実施例２〜６］
ＴＧＤＭＡ中におけるナノ粒子への縮合
実施例１に記載したのと同一の手順に続いて、更なるナノ粒子を製造した（表１）。
【００６９】
表１：重合性モノマーＴＧＤＭＡ中におけるナノ粒子の製造および得られた縮合混合物の粘度
【表１】

【００７０】
ナノ粒子溶液１，３および５と、２，２−ビス−［ｐ−（２−ヒドロキシ−３−メタクリロイルオキシプロポキシ）フェニル］プロパンとを、それぞれ３０／７０重量％の比率で混合した。ナノ粒子を含まないビス−ＧＭＡ／ＴＧＤＭＡ（３０／７０重量％）と、混合物の収縮および転化率（ＤＳＣ）を比較した。
【００７１】
表２：ナノ粒子の混合物の収縮および転化率（ＤＳＣ）
【表２】

【００７２】
［実施例７］
樹脂混合物中におけるナノ粒子への共縮合
マクロモノマー６ａ４１．６５ｇ（７０．６ｍｍｏｌ）、テトラエトキシシラン３６．７７ｇ（１７６．５ｍｍｏｌ）を、酢酸エチル４６．０５ｇと、８０重量％の２，７，７，９，１５−ペンタメチル−４，１３−ジオキソ−３，１４−ジオキサ−５，１２−ジアザ−ヘキサデカン−１，１６−ジイル−ジメタクリレート（ＵＤＭＡ）、１５重量％のジエチレングリコールジメタクリレート（ＤＧＤＭＡ）および５重量％のトリメチロールプロパントリメタクリレート（ＴＭＰＴＭＡ）を含む樹脂混合物１０５．００ｇと共に、均一に混合した。樹脂混合物は０．１重量％のＢＨＴで安定化される。その後、マクロモノマー６ａおよびテトラエトキシシランをナノ粒子へ共縮合させるために、混合物を激しく攪拌しながら３．６重量％のフッ化水素水溶液１７．１３ｇを一度に添加した。室温で３日間攪拌した後、無水硫酸ナトリウム１３．０２ｇ（９１．６ｍｍｏｌ）を添加した。更に１日攪拌を続けた。その後、硫酸ナトリウムをろ過により除去し、酢酸エチルおよびエタノールを蒸発させた。生成物は、２３℃の粘度が５．００Ｐａｓで、２０℃の屈折率がｎ^D＝１．４７７５の透明な液体であることが分かった。
【００７３】
［比較例１］
マクロモノマー６ａ０．４８ｇ（９４ｍｍｏｌ）およびテトラエトキシシラン４８．９４ｇ（２３５ｍｍｏｌ）を、ＢＨＴ６０．５ｍｇと共にアセトン２７．８３ｇ中で均一に混合した。その後、マクロモノマー６ａおよびテトラエトキシシランをナノ粒子へ共縮合させるために、混合物を激しく攪拌しながら３．６重量％のフッ化水素水溶液２２．８２ｇを一度に添加した。室温で３日間攪拌した後、少量の白色沈殿物をろ過により除去し、アセトンおよびエタノールを蒸発させた。全ての水を除去するために、クロロホルム１００ｍｌで残渣を溶解させ、再度蒸発させた。この手順を４回繰り返した。その後、クロロホルム４８．８６ｇと、実施例７で説明したのと同じ組成の樹脂混合物１１３．９８ｇとの中に透明な固体のナノ粒子を再分散させた。わずかに濁った溶液へ再分散させるために、混合物を超音波で２０分間処理した。その後、クロロホルムを蒸発させて、２３℃の粘度が２０．８Ｐａｓで、２０℃の屈折率がｎ^D＝１．４７７８のわずかに濁った液体を得た。
【００７４】
［比較例２］
２，７，７，９，１５−ペンタメチル−４，１３−ジオキソ−３，１４−ジオキサ−５，１２−ジアザ−ヘキサデカン−１，１６−ジイル−ジメタクリレート（ＵＤＭＡ）７２０．００ｇ（８０重量％）と、ジエチレングリコールジメタクリレート（ＤＧＤＭＡ）１３５．０９ｇ（１５重量％）と、トリメチロールプロパントリメタクリレート（ＴＭＰＴＭＡ）４５．０５ｇ（５重量％）とを含む均質な樹脂混合物を製造し、ＢＨＴ９００ｍｇで安定化した。混合物の粘度は２３℃で１．３３Ｐａｓであり、２０℃の屈折率はｎ^D＝１．４７４０である。
【００７５】
表３：実施例７と比較例１および２との比較
【表３】

【００７６】
［応用例１］
実施例１のナノ粒子３０．００ｇを、２，２−ビス−［ｐ−（２−ヒドロキシ−３−メタクリロイルオキシプロポキシ）−フェニル］−プロパン７０．００ｇ、カンファーキノン０．３０ｇ、ジメチルアミノメチル安息香酸エチルエステル０．３５ｇおよびジ−ｔｅｒｔ−ブチルクレゾール０．１０ｇと共に、均一に混合した。この混合物に、バリウムアルモ−シリケートガラス３００ｇを添加し、均一に混合した。複合体は、次の特性：圧縮強度２５５±３４ＭＰａ、曲げ強度６８±９ＭＰａ、ヤング率１６４０±７０ＭＰａを特徴とする。
【００７７】
［応用例２］
実施例７の生成物１２８．３５ｇを、カンファーキノン０．３８７ｇ、ジメチルアミノメチル安息香酸エチルエステル０．４５２ｇと共に均一に混合した。この混合物１００．００ｇに、ストロンチウム−フルオロ−シリケートガラス２５５ｇを添加し、均一に混合した。複合体は、次の特性：圧縮強度３２８±２２ＭＰａ、曲げ強度８４±６ＭＰａ、ヤング率６．２７±０．３７ＧＰａを特徴とする。

Claims (17)

1. 重合性歯科用組成物の製造方法であって、
   （ａ）（ｉ）１つの加水分解性シロキサン基および少なくとも１つの重合性有機部分を有する少なくとも１つのハイブリッドモノマー化合物を含有する１〜９９重量％のハイブリッドモノマー成分と、（ｉｉ）前記ハイブリッドモノマー化合物の前記重合性有機部分と重合可能である９９〜１重量％のモノマー成分とを含む液体混合物を製造する工程、および
   （ｂ）少なくとも化学量論的に十分な量の水を前記混合物へ添加し、前記ハイブリッドモノマー化合物の前記加水分解性シロキサン基を加水分解して、前記モノマー成分中に分散された１〜１００ｎｍの平均粒径を有する球形の重合性ナノ粒子を形成し、これにより、前記ナノ粒子がＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合と周囲に露出された重合性部分を有する構造を有することを特徴とする製造方法。
2. 前記ナノ粒子が１〜２０ｎｍの平均粒径を有する請求項１記載の方法。
3. 前記ナノ粒子が１〜５ｎｍの平均粒径を有する請求項１記載の方法。
4. 前記ハイブリッドモノマー化合物が下記式（Ｉ）：
   

   

   （式中、
   Ａは重合性部分で、好ましくはアクリレートまたはメタクリレート基であり、
   Ｒ_x、Ｒ_y、Ｒ_zは同一でも異なっていてもよく、独立して、置換もしくは非置換のＣ₁〜Ｃ₁₈アルコキシ、Ｃ₅〜Ｃ₁₈シクロアルコキシ、Ｃ₅〜Ｃ₁₅アリールオキシ、Ｃ₂〜Ｃ₁₈アシルオキシまたはハロゲンであり、
   Ｘは窒素原子、あるいは置換もしくは非置換のＣ₁〜Ｃ₁₈アルキレン、Ｃ₁〜Ｃ₁₈オキシアルキレン、またはＣ₁〜Ｃ₁₈カルボキシアルキレン基であり、
   Ｙは置換もしくは非置換のＣ₁〜Ｃ₁₈アルキレン、Ｃ₁〜Ｃ₁₈オキシアルキレン、Ｃ₅〜Ｃ₁₈シクロアルキレン、Ｃ₅〜Ｃ₁₈オキシシクロアルキレン、Ｃ₅〜Ｃ₁₅アリーレン、またはＣ₅〜Ｃ₁₅オキシアリーレンまたはヘテロアリーレン基であり、
   ｎは１〜１０の整数である。）
   で表わされる化合物である請求項１記載の方法。
5. 前記ハイブリッドモノマー化合物が下記式１〜１０：
   

   

   

   ［式中、
   Ｒはジエポキシド由来の残基で、特に、下記式：
   

   

   （式中、ＸはＣ（ＣＨ₃）₂、−ＣＨ₂−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、または−ＳＯ₂−である。）
   で表わされる残基であり、
   Ｒ₁は、水素、あるいは置換もしくは非置換のＣ₁〜Ｃ₁₈アルキル、Ｃ₅〜Ｃ₁₈シクロアルキル、Ｃ₅〜Ｃ₁₈アリールまたはヘテロアリール基であり、
   Ｒ₂は、二価の置換もしくは非置換のＣ₁〜Ｃ₁₈アルキレン、Ｃ₂〜Ｃ₁₂アルケニレン、Ｃ₅〜Ｃ₁₈シクロアルキレン、Ｃ₅〜Ｃ₁₈アリーレンまたはヘテロアリーレンであり、
   Ｒ₃は式３および式７では同一または異なる置換基を表してよく、置換もしくは非置換のＣ₁〜Ｃ₁₈アルキル、Ｃ₂〜Ｃ₁₂アルケニル、Ｃ₅〜Ｃ₁₈シクロアルキル、Ｃ₆〜Ｃ₁₂アリールまたはＣ₇〜Ｃ₁₂アラルキル基、あるいは下記式Ｉ、ＩＩまたはＩＩＩ：
   

   

   （式中、
   Ｒ₅は、二価の置換もしくは非置換のＣ₁〜Ｃ₁₈アルキレン、Ｃ₂〜Ｃ₁₂アルケニレン、Ｃ₅〜Ｃ₁₈シクロアルキレン、Ｃ₅〜Ｃ₁₈アリーレンまたはヘテロアリーレン基で、好ましくはＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂であり、
   Ｒ₆は、置換もしくは非置換のＣ₁〜Ｃ₁₈アルキル、Ｃ₂〜Ｃ₁₂アルケニル、Ｃ₅〜Ｃ₁₈シクロアルキル、Ｃ₆〜Ｃ₁₂アリールまたはＣ₇〜Ｃ₁₂アラルキル基である。）
   のうちの１つによって表されるシロキサン部分であり、
   Ｒ₇は、置換もしくは非置換のＣ₁〜Ｃ₁₈アルキレン、Ｃ₂〜Ｃ₁₂アルケニル、Ｃ₅〜Ｃ₁₈シクロアルキレン、Ｃ₅〜Ｃ₁₈アリーレンまたはヘテロアリーレン基であり、
   Ｒ₈は、ヒドロキシル基の保護基であり、好ましくはエーテル、エステルまたはウレタン基を形成し、
   Ｍ’およびＭ”は、同一または異なる置換基を表してよく、下記式ＩＶ、ＶまたはＶＩ：
   

   

   （式中、
   Ｑはエーテル、エステル、ウレタン、またはチオウレタン結合基であり、
   Ｒ₅およびＲ₆は上記の通りである。）のうちの１つによって表されるシロキサン部分、好ましくはエーテル、エステルまたはウレタン基を形成するヒドロキシル基の保護基、あるいはＲ₃が上記で定義された式Ｉ、ＩＩ、またはＩＩＩのうちの１つで表されるシロキサン部分である場合には水素である。］
   で表わされる化合物である請求項１記載の方法。
6. 前記ハイブリッドモノマー成分は、下記式１１または１２：
   

   

   で表わされる化合物を含む請求項１記載の方法。
7. 前記重合性モノマーは、メチルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、３，（４），８，（９）−ジメタクリロイルオキシメチルトリシクロデカン、ジオキソランビスメタクリレート、ビニル、ビニレンまたはビニリデン、アクリル酸またはメタクリル酸置換スピロオルトエステル、スピロオルトカーボネートまたはビシクロオルトエステル、グリセリントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、およびフルフリルメタクリレートからなる群から選択される単官能性または多官能性のアクリレートまたはメタクリレートである請求項１記載の方法。
8. 前記ナノ粒子は、金属アセチルアセトネートなどのアルコキシドおよび金属錯体からなる群から選択される金属化合物の存在下で形成され、前記金属はＢａ、Ａｌ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔｌ、Ｉｎ、他のランタニドおよびアクチニドの遷移元素（単数および複数）からなる群から選択される請求項１記載の方法。
9. Ｌａ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＢｉＰＯ₄、ＣａＷＯ₄、ＢａＷＯ₄、ＳｒＦ₂、Ｂｉ₂Ｏ₃、または多孔質ガラスから選択される無機充填剤、あるいはポリマーグラニュレート、脆化ガラス繊維などの有機充填剤、あるいは有機および／または無機充填剤の組み合わせ、または反応性無機充填剤を添加する工程を更に含む請求項１記載の方法。
10. 重合開始剤および安定剤を添加する工程を更に含む請求項１記載の方法。
11. 前記加水分解が触媒の存在下で行われる請求項１記載の方法。
12. 前記触媒は酸または塩基である請求項１２記載の方法。
13. 前記加水分解が中性条件下で行われる請求項１記載の方法。
14. 前記組成物が、重合性ジまたはポリ（メタ）アクリレート、少なくとも１種の重合性モノマー、重合開始剤および／または増感剤、および安定剤を含む請求項１記載の方法。
15. 前記加水分解が、ＴＨＦ、ジオキサン、クロロホルム、トルエン、アセトンなどの有機溶媒の存在下で行われる請求項１記載の方法。
16. 前記加水分解が、メチルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、３，（４），８，（９）−ジメタクリロイルオキシメチルトリシクロデカン、ジオキソランビスメタクリレート、グリセロールトリメタクリレート、およびフルフリルメタクリレートなどの重合性モノマーの存在下で行われる請求項１記載の方法。
17. 請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の方法に従って得られる重合性歯科用組成物。