JP2011168495A

JP2011168495A - シリコーンモノマー

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Publication number: JP2011168495A
Application number: JP2010030826A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Matsuoka; 陽介松岡; Nobuyuki Yoshioka; 伸行吉岡; Kiro Iwakiri; 規郎岩切; Nobuyuki Sakamoto; 伸行坂元
Original assignee: NOF Corp
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2011-09-01
Anticipated expiration: 2030-02-16
Also published as: JP5526845B2

Abstract

【課題】シリコーン含量が大きく、（メタ）アクリル系モノマー等の重合性モノマーと共重合したとき、高い透明度及び酸素透過率が想定できる、眼に適用するのに好適なシリコーンモノマーを提供すること。
【解決手段】式（１）で表されるシリコーンモノマー。
【化１】

(Ｒ₁；Ｈ、ＣＨ₃、Ｒ₂；Ｃ１〜６の１価の炭化水素基、ｎ＝１〜７、Ｘ；-CH₂-CH(OH)CH₂-又は-CH(CH₂OH)CH₂-。)
【選択図】なし

Description

本発明は、眼科デバイス、例えば、コンタクトレンズ、眼内レンズ、人工角膜を製造するために利用できる重合可能なシリコーンモノマーに関する。

生体用デバイスを含む種々の物品は、例えば、有機ケイ素化合物含有材料から形成されている。ソフトコンタクトレンズなどの生体用デバイスに有用な有機ケイ素化合物材料の一つに、ケイ素含有ヒドロゲル材料が挙げられる。一般に、ケイ素系の材料は、水よりも高い酸素透過性を有するので、より高い酸素透過性を有する物品が提供できる。
眼科デバイスに用いられる眼用のシリコーンモノマーとして、式（２）で示されるＴＲＩＳ（３−[トリス(トリメチルシロキシ)シリル]プロピルメタクリレート）が知られている（特許文献１）。
該ＴＲＩＳは、眼用レンズ素材として知られたモノマーであるが、疎水性であるためにＨＥＭＡ(２−ヒドロキシエチルメタクリレート)のような親水性モノマーとの相溶性に劣り、これらの親水性モノマーと共重合した場合、透明ポリマーが得られず、レンズ素材として使用できないという欠点がある。

そこで、シリコーンハイドロゲルコンタクトレンズ用途に親水性モノマーとシリコーンマクロマーの相溶化を目的として、特許文献２および３において式（３）で表されるモノマーが提案されている。このモノマーは、水酸基を有していることから良好な親水性を発現することが知られている。
しかしながら、モノマー分子内のシロキサニル基は、トリシロキサン構造であり、式（１）で表されるモノマーのテトラシロキサン構造と比較して、シリコーン部が小さい。一般にシリコーンハイドロゲルレンズは、親水相とシリコーン相の共連続相を形成し、透明なゲルを形成するが、トリシロキサン構造では親水部との相溶性が高すぎるため安定な共連続相を形成することが困難である。このため、上記モノマーは、高価なシリコーンマクロマーと併用しなければ十分な酸素透過性を得ることが困難であった。

特許文献４には、式（４）で表されるシリコーンモノマーが提案されている。該モノマーは、分子内に４級アンモニウム塩基を有しており、さらにテトラシロキサン構造を有することから、親水性モノマーとの相溶性を改善し、かつ式（１）のモノマーと同程度の酸素透過性を得ることが期待されるが、十分な酸素透過性を得るには至っていない。

特許文献５には、コンタクトレンズの酸素透過性を向上させるために式（５）で表されるモノマーが提案されている。該モノマーは、シリコーン部がペンタシロキサン構造であり、十分な酸素透過性を得ることが期待される。一般に、オリゴエチレングリコールは、そのエーテル結合よりも両末端の水酸基により親水性を得ている。しかし、該モノマーの親水部であるジエチレングリコールの末端水酸基は、エステル結合またはエーテル結合を形成しており、水酸基を有していない。従って、遊離のオリゴエチレングリコールと比較して極性が低いことから十分に親水性を得ることが難しい。オリゴエチレングリコールにより親水性を得るためには、オリゴエチレングリコール構造の繰り返し単位を増加させる必要があるが、反面、モノマー中のシリコーン部の質量は下がる傾向にある。このため、十分な親水性モノマーとの相溶性とレンズの酸素透過性を両立させることが困難である。

特許文献６には、式（６）で表されるシリコーンモノマーが提案されている。該モノマーは、ペンタシロキサン構造を有しているため、十分な酸素透過性が期待される。また分子内に水酸基を1つ有することにより、親水性を向上させているが、十分な親水性は得られていない。

このような事情から、眼科デバイスに用いられる眼用のシリコーンモノマーの分野では、新たな分子構造を持つ親水性を有するシリコーンモノマーであって、製造が容易であり、一日使い捨てレンズのような安価な用途にも使用可能な、また、モノマー内のシロキサニル基が大きいシリコーンモノマーの開発が求められている。

米国特許第３８０８１７８号明細書特開昭５４−０６１１２６号公報特開平１１−３１０６１３号公報国際公開２００７／０７５３２０号特開２００８−２０２０６０号公報国際公開２００８／１４７３７４号

本発明の課題は、シリコーン含量が大きく、（メタ）アクリル系モノマー等の重合性モノマーと共重合したとき、高い透明度及び酸素透過率が想定できる、眼に適用するのに好適なシリコーンモノマーを提供することにある。

本発明によれば、式（１）で表されるシリコーンモノマーが提供される。

(式中、Ｒ₁は水素原子又はメチル基を示す。Ｒ₂は炭素数１〜６の１価の炭化水素基を示す。ｎは１〜７の整数を示す。Ｘは−ＣＨ₂−ＣＨ(ＯＨ)ＣＨ₂−又は−ＣＨ(ＣＨ₂ＯＨ)ＣＨ₂−を表す。)

本発明のシリコーンモノマーは、式（１）に示されるとおり、シリコーン含量が高く、また分子内に水酸基と複数のエステル基を有するので、親水性が高く、（メタ）アクリル系モノマー等の重合性モノマーと共重合させた際に、レンズ表面の親水性と酸素透過性を同時に満足すると考えられ、眼科デバイスの原料として有用である。

実施例で調製したモノマーの¹Ｈ−ＮＭＲスペクトルを示すチャートである。実施例で調製したモノマーのＩＲスペクトルを示すチャートである。

以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明のシリコーンモノマーは、上記式（１）で表されるように、１つの水酸基と、その近傍に３つの水酸基を有し、且つエステル結合を介して重合性官能基とシロキサニル基が結合している構造を有するので、これを用いた重合体は、高い親水性、透明度及び酸素透過性が期待できる。
式（１）において、Ｒ₁は水素原子又はメチル基を示す。Ｒ₂は炭素数１〜６の１価の炭化水素基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基を示す。ｎは１〜７の整数を示す。ｎの数字が大きい場合には親水性を得ることが困難となることから、好ましくはｎ＝４である。Ｘは−ＣＨ₂−ＣＨ(ＯＨ)ＣＨ₂−又は−ＣＨ(ＣＨ₂ＯＨ)ＣＨ₂−を表す。

本発明のシリコーンモノマーは、例えば、式（７）で表される、分子内に１つの水酸基及び１一つのアリル基を有する（メタ）アクリルエステルと、式（８）で表されるヒドロシリル基を有するシリコーン化合物とを、特開昭５５−１４５６９３号公報等に記載された公知の方法により、白金触媒を用いて反応させることで得られる。

式（７）中、Ｒ₁は水素原子又はメチル基を示す。式（８）中、Ｒ₂は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等の炭素数１〜６の炭化水素基を示す。ｎは１〜７を表す。

上記反応は、式（７）で示される（メタ）アクリルエステル中に、式（８）で示されるシリコーン化合物を式（７）におけるカルボン酸に対して１０〜１００モル％滴下して、恒温槽中で５０〜１００℃の温度で行なうことが好ましい。この時、溶媒は使用しなくても良いが、トルエン、イソプロパノール等の有機溶媒を用いることが好ましい。

式（７）で表される（メタ）アクリルエステルは公知の方法により得られる。具体的には、式（９）で表されるカルボン酸と、式（１０）で表されるアリルグリシジルエーテルとを、塩基触媒存在下で反応させることにより得られる。尚、式（９）中のＲ₁は水素原子又はメチル基を示す。

式（８）で表されるシリコーン化合物は、得られる式（１）で表されるシリコーンモノマーの純度に影響するため、高純度品であることが望ましい。式（８）で表されるシリコーン化合物は、公知の技術により得ることができる。例えば、、活性炭を触媒として、ジメチルクロロシランによりヘキサメチルシクロトリシロキサンを開環させ、末端のクロロシランをシラノールと反応させる方法（特開平３−１３５９８５号公報）、リチウムシラノレートによりヘキサメチルシクロトリシロキサンを開環させ、ジメチルクロロシランで反応停止させる方法（特開２００８−２０２０６０号公報）や、環状シロキサンオリゴマーの開環をルイス酸触媒で行なう方法（特開２００８−５３８７６３号公報）により得られる。

本発明のシリコーンモノマーは、眼科デバイスを形成するポリマーの原料として使用することができ、該シリコーンモノマーを用いて眼科デバイスを製造するには、例えば、本発明のシリコーンモノマーと共重合が可能な他のモノマーと混合し、重合させることにより得ることができる。
上記共重合が可能な他のモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリロイル基、スチリル基、アリル基、ビニル基などの炭素−炭素不飽和結合を有する公知のモノマーが好ましく挙げられる。重合物表面の十分な親水性を得るため、水酸基、アミド基、両性イオン等の親水基を有するモノマーの使用がより好ましい。具体的には、例えば、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、２−(メタクリロイルオキシエチル)−２−(トリメチルアンモニオエチル)ホスファートが挙げられる。
本発明のシリコーンモノマーの使用量は、得られる眼科デバイスの表面親水性の改善や、柔軟性をコントロールするために、原料モノマー中１０〜８０質量％が好ましい。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
尚、例中の各測定は以下の装置を用いて行った。
１）シリコーンモノマーの純度測定法(ＨＰＬＣ法)
高速液体クロマトグラフィーシステム：東ソー社製ｓｙｓｔｅｍＬＣ−８０２０
カラム：Ｃ₁₈（オクタデシル化シリカ）カラム（１５ｍｍ×４．６ｍｍ）
カラム温度：４０℃、検出：ＵＶ（検出波長２６０ｎｍ）、移動相：アセトニトリル／０．０５Ｍ酢酸アンモニウム水溶液（９０／１０、体積／体積）、サンプル濃度：０．５体積％、
注入量：１００μｌ。
２）¹Ｈ−ＮＭＲ測定法
日本電子社製ＪＮＭ−ＡＬ４００
溶媒；ＣＤＣｌ₃又はＣＤ₃ＯＤ (ＴＭＳ基準)
３）赤外線吸収（ＩＲ）測定法
測定法：液膜法、積算回数：１６回
４）質量測定法（ＬＣ−ＭＳ法）
ＬＣ部：Ｗａｔｅｒｓ社２６９５ＳｅｐａｒａｔｉｏｎｓＭｏｄｕｌｅ
ＭＳ部；Ｗａｔｅｒｓ２６９５Ｑ−ｍｉｃｒｏ
ＬＣ溶離液条件：アセトニトリル／５０ｍＭ酢酸アンモニウム水溶液（９／１）

合成例：式（１２ａ）または式（１２ｂ）で表される中間体の合成
式（１１）で表される２−メタクリロイルオキシエチルコハク酸（商品名「ライトエステルＨＯ−ＭＳ」、共栄社化学社製）３６２．５２ｇ（１．５８モル）、アリルグリシジルエーテル１２０．０ｇ、ｐ−メトキシフェノール２．４１ｇ、及びトリエチルアミン１１．１５ｇを、１Ｌ四つ口フラスコへ量り取り、磁気攪拌器で内液を攪拌し、溶解した。その後、攪拌しながらオイルバスを使用して８０℃で１０時間反応を行なった。得られた反応液４９１．０ｇを酢酸エチル９８２．７ｇに溶解し、５％重曹水９８２．４ｇを加えて攪拌、分液を行い、未反応のカルボン酸を水相側へ除去した。その後、イオン交換水／メタノール（３／１、重量／重量）約９８２ｇでさらに酢酸エチル相を２回洗浄した後、硫酸マグネシウム１００ｇで酢酸エチル相の脱水を行った。硫酸マグネシウムをろ過した後、溶媒を除去して黄色液体２２５．４ｇを得た。収率は６３％であった。ＨＰＬＣにより純度９６％、また¹ＨＮＭＲにより、式（１２ａ）及び式（１２ｂ）で表される中間体であることを確認した。

実施例：式（１４）で表されるシリコーンモノマーの合成
５００ｍｌ四つ口フラスコに、合成例で調製した式（１２ａ）及び式（１２ｂ）で表される中間体８３．６ｇ、トルエン８３．６ｇ、及び５％白金担持活性炭（和光純薬工業社製）０．３８５ｇを加えた後、フラスコ内を窒素置換した。オイルバスを使用して反応液を８０℃へ加熱した。次いで、式（１３）で表されるペンタシロキサン５０．０ｇを滴下ロートにて３０分で滴下した。滴下終了後、さらに２．５時間攪拌した後、冷却し、白金担持活性炭をろ別した。続いて、減圧してトルエンを除去して黄色透明液体を得た。この液体１３６．８ｇ、ヘプタン２７３．６ｇ、メタノール２７３．６ｇ、及びイオン交換水６９．９ｇを混合、攪拌し、分液した。さらにイオン交換水／メタノール混合液（１／４、重量／重量）３４１．９ｇで洗浄した。ヘプタン相にメタノール２７３．６ｇと硫酸ナトリウム２３．４ｇとを加え、攪拌し静置して分液させた後、上相を廃棄した。硫酸ナトリウムをろ別した後、脱溶媒して淡黄色透明液体７１．５ｇを得た。収率は７８％であった。

ＨＰＬＣによる分析の結果、純度８０％であり、¹ＨＮＭＲにより、式（１４）で表されるシリコーンモノマーであることを確認した。ＬＣ−ＭＳによる構造特定の結果、並びに¹ＨＮＭＲ測定時の５．２ｐｐｍ付近のピークから、分子量７５６の式（１４ａ）で表される化合物と式（１４ｂ）で表される化合物が、約４：１の比で存在する混合物であることがわかった。¹Ｈ−ＮＭＲ測定結果を下記及び図１に、ＩＲ測定結果を下記及び図２に示す。

¹Ｈ−ＮＭＲ測定結果
ＣＨ₂＝Ｃ−：７．２６ｐｐｍ（１Ｈ）、６．１３ｐｐｍ（１Ｈ）、−ＣＨ₂−、−ＣＨ−：４．３５ｐｐｍ（４Ｈ）、４．２３〜３．４１ｐｐｍ（７Ｈ）、２．６６ｐｐｍ（４Ｈ）、１．６０ｐｐｍ（２Ｈ）、１，３０ｐｐｍ（４Ｈ）、０．５３ｐｐｍ（４Ｈ）、−ＣＨ₃：１．９５ｐｐｍ（３Ｈ）、０．８８ｐｐｍ（３Ｈ）、０．１０ｐｐｍ（３０Ｈ）。
ＩＲ測定結果
３５１０ｃｍ^-1、２９６０ｃｍ^-1、２９２５ｃｍ^-1、２８７５ｃｍ^-1、１７４０ｃｍ^-1、１６４０ｃｍ^-1、１４５５ｃｍ^-1、１４１０ｃｍ^-1、１３８０ｃｍ^-1、１２６０ｃｍ^-1、１１５５ｃｍ^-1、１０４０ｃｍ^-1、８４０ｃｍ^-1。

本発明のシリコーンモノマーは、コンタクトレンズ等の眼科デバイスの製造に好適に使用される。

Claims

式（１）で表されるシリコーンモノマー。

(式中、Ｒ₁は水素原子又はメチル基を示す。Ｒ₂は炭素数１〜６の１価の炭化水素基を示す。ｎは１〜７の整数を示す。Ｘは−ＣＨ₂−ＣＨ(ＯＨ)ＣＨ₂−又は−ＣＨ(ＣＨ₂ＯＨ)ＣＨ₂−を表す。)