JP2016000779A

JP2016000779A - 眼科デバイス製造用モノマー

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Publication number: JP2016000779A
Application number: JP2014121223A
Authority: JP
Inventors: 工藤　宗夫; Muneo Kudo; 宗夫工藤; 一戸　省二; Seiji Ichinohe; 省二一戸; 智幸後藤; Tomoyuki Goto
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2014-06-12
Filing date: 2014-06-12
Publication date: 2016-01-07
Anticipated expiration: 2034-06-12
Also published as: EP2955208A1; US9284338B2; JP6173260B2; US20150361113A1; EP2955208B1

Abstract

【課題】ケイ素原子およびフッ素原子を有する重合性モノマーであって、眼科デバイス用モノマーとして好適であり、併用するモノマーに対して相溶性が良好であり、重合体の親水性、防汚性および機械的強度の耐久性を向上させる化合物、及びその製造方法の提供。
【解決手段】下記式で表される化合物、該化合物の製造方法、該化合物を含むモノマーを重合してなる重合体。

（ｍは２〜１０の整数；ｎは１〜３の整数；ｋは１〜２の整数；Ｒ^１は各々独立にＣ１〜６のアルキル基；Ｒ^２は各々独立にＣ１〜６のアルキレン基又はＣ１〜６のフルオロアルキレン基；Ｒ^３はＣ１〜４のアルキル基、Ｒ^４〜Ｒ^６は各々独立に、Ｈ又はメチル基）。
【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の化合物（以下、「眼用モノマー」ともいう）及びその製造方法に関する。詳細には、所定個数のケイ素原子および所定個数のフッ素原子を有する化合物であり、（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れて、透明度及び酸素透過率が高く、親水性、防汚性、且つ、機械的強度の耐久性に優れた、眼に適用するのに好適なポリマーを与える化合物、及びその製法に関する。

眼用モノマーとして、下記のシリコーン化合物が知られている。

上記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）は、２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）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ないという欠点がある。一方、上記ＳｉＧＭＡはＨＥＭＡのような親水性モノマーとの相溶性に優れ、その共重合ポリマーは、比較的高酸素透過性で高親水性であるという特徴を有する。しかしながら、近年眼用ポリマーには、長時間の連続装用を可能にすべく、より高い酸素透過性が要求されるようになり、ＳｉＧＭＡから得られるポリマーでは、酸素透過性が不十分だった。

この問題を解決すべく、特許文献１には、下記式（ａ）で表される化合物が記載されている。

ＳｉＧＭＡにおいてビス（トリメチルシロキシ）メチルシリル部分をＳｉ部分とし、全体に占めるＳｉ部分の質量割合を求めると５２％となる。一方、上記式（ａ）において、トリス（トリメチルシロキシ）シリル部分をＳｉ部分とし、全体に占めるＳｉ部分の質量割合を求めると６０％となる。即ち、上記式（ａ）の化合物は、Ｓｉ部分の質量割合が多い。その為、得られる眼科デバイスに高い酸素透過性をもたらすことができる。

しかし、酸素透過率を上げるためにＳｉ部分の質量割合を増やすと、重合性基あたりの分子量が大きくなるため共重合ポリマーの強度が低下するという問題があった。また、特許文献２には、上記式（ａ）で示される化合物はエポキシ前駆体にメタクリル酸を反応させて調製されると記載しているが、該反応は、副反応が多く、得られる共重合ポリマーの物性のブレが大きいという問題もあった。

特許文献３には、下記式（ｅ）で表される、エチレンオキサイド構造の繰り返し単位２個を有する化合物、及び該化合物を重合成分として含むポリマーを用いてなる眼用レンズが記載されている。

（ｅ）
しかし上記化合物をモノマー成分として得られる重合体は、機械強度が不足することや、重合反応性に劣ることがあった。また、得られる重合体は耐汚染性が十分ではない。特許文献３はウレタン結合を有するモノマーも記載している（請求項３）が、特許文献３に記載のモノマーはシロキサン部分の構造が、トリス(トリメチルシロキシ)シリル、ビス(トリメチルシロキシ)メチルシリル、ペンタメチルジシロキシ等であり鎖状シロキサン構造を有さない。このような構造のモノマーは、重合体としたときの酸素透過率が低い、あるいは、形状回復性が悪い場合がある。

酸素透過性の観点からは４量体シリコーン以上が好ましく、酸素透過性と共重合ポリマーの強度とを両立させるためには４量体シリコーン及び５量体シリコーンが好ましいと考えられている。そのため、４量体以上のシリコーンを有するシリコーンモノマーを高純度で得る方法の開発が要求されている。

特許文献４には、リチウムトリアルキルシラノレートを開始剤として環状シロキサンをアニオン重合させたものに、３−（２−メタクリロイルオキシエトキシ）プロピルジメチルクロロシラン等の（メタ）アクリル基を有するクロロシランを反応させて、下記式（ｂ）で表されるシリコーン化合物を調製する方法が記載されている。

該方法で得られた生成物は、２−ヒドロキシエチルメタクリレート等の親水性モノマーと混合した時に白濁する場合がある。さらに、クロロシランによる該シリコーン鎖の末端封鎖率が高くない。

特許文献５には、片末端水酸基含有オルガノポリシロキサンと（メタ）アクリル酸（エステル）のエステル化またはエステル交換によって下記式（ｃ）で表されるシリコーン化合物を調製する方法が記載されている。

（ｒは３以上の整数）
しかし、上記方法ではエステル化率が不十分となり末端封鎖率が低く、また、シリコーンの重合度に分布ができる。

特許文献６には、片末端水酸基含有オルガノポリシロキサンと（メタ）アクリル酸ハライドのエステル化によって、下記式（ｄ）で表されるシリコーンを調製する方法が記載されている。特許文献６は、該方法により、下記式（ｄ）で表され、特定のｍ、ｎ、Ｒ^１及びＲ^２を有する１種のシリコーン化合物を９５重量％超で含む高純度シリコーンモノマーを製造できることを記載している。

（ｄ）
（ここでｍは３〜１０の整数のうちの一つ、ｎは１または２のうちの一つ、Ｒ^１は炭素数１〜４のアルキル基のうちの一つ、Ｒ^２は水素及びメチル基のうちの一つである）

また、重合体の酸素透過率を向上するため、あるいは防汚性付与のため、フッ素置換炭化水素基を導入したモノマー化合物が開発されている。例えば、特許文献７には、親水性モノマーと、トリス（シロキシシリル）基を有するモノマーと、フッ素置換炭化水素基を有するモノマーとを共重合する方法が記載されている。

特許文献８及び９には、下記式で表される、フッ素置換炭化水素基が側鎖に結合したシロキサン鎖と重合性基を有するフッ素含有シリコーンモノマーが記載されている。

［式中、Ｘは重合性基であり、各Ｒ_１は独立に炭素数１〜６のアルキル基又はＲ_４−ＣＦ_３基であり（ここでＲ_４は独立に炭素数１〜６のアルケニル基である）、各Ｒ_２は独立に炭素数１〜６のアルケニル基又はフッ素含有炭素数１〜６のアルケニル基であり、Ｒ_３は一価の直鎖状又は分岐アルキル基、１〜３０個のＳｉ−Ｏユニットを含むシロキサン鎖、フェニル基、ベンジル基、直鎖状又は分岐ヘテロ原子含有基又はこれらの組み合わせであり、ｍは１〜６であり、ｎは０〜１４であり、ｐは１〜１４であり、ｎ＋ｐは≦１５であり、Ｙは二価の連結基であり、ａは０又は１であり、ｑは１〜３であり、ｒは３−ｑである］

特開２００７−１８６７０９号公報特開２００７−１９１８号公報特許第４８８２１３６号公報特開昭５９−７８２３６号公報特開２００１−５５４４６号公報特許第４６４６１５２号公報特表２００３−５１６５６２号公報特開２００８−２７４２７８号公報特表２０１３−５０７６５２号公報

上記特許文献３及び６に記載のモノマー化合物から得られる重合体は機械的強度の耐久性に劣り、リン酸緩衝液に浸漬することにより機械的強度が低下することがある。また、特許文献７に記載されるモノマー同士は相溶性が悪く、重合体が白濁したり、ミクロ相分離を生じるという不具合がある。さらに、特許文献８及び９に記載のモノマーは（メタ）アクリル基とシロキサニル基の結合部分に親水性基を有していないため親水性モノマーとの相溶性が悪い。

また特許文献８及び９は、フッ素置換炭化水素基含有シクロトリシロキサンのリビング重合をアルキルリチウム又はリチウムアルキルジメチルシラノレート開始剤で開始し、環状シランモノマーが消費された後、メタクリロキシプロピルジメチルクロロシラン等でキャッピングすることで上記化合物を製造すると記載している。しかし、該製造方法では、フッ素置換炭化水素基が導入されたシロキサン鎖の繰り返し単位数の制御が難しいため、フッ素導入量が分布を持った混合物となる。また、フッ素導入量が多くなりすぎるため、モノマー同士の相溶性が悪くなったり、重合体が白濁したり、ミクロ相分離を生じるという不具合がある。また、該モノマーから得られた重合体はリン酸緩衝液に浸漬することにより、機械的強度が低下することがある。

そこで本発明は、所定個数のケイ素原子および所定個数のフッ素原子を有する重合性モノマーであって、高純度で、眼用モノマーとして好適であり、併用する（メタ）アクリル系モノマーに対して相溶性が良好であり、さらには親水性、防汚性および機械的強度の耐久性に優れた重合体を与える化合物、及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、下記式（１）で表される化合物が、他の（メタ）アクリル系モノマーとの相溶性が良好であり、無色透明の重合体を与え、かつ、親水性、防汚性および機械的強度の耐久性に優れた重合体を与えることを見出し、本発明を成すに至った。

即ち、本発明は、下記式（１）で表される化合物、及び該化合物の製造方法を提供する。

（１）
（式（１）において、ｍは２〜１０の整数であり、ｎは１〜３の整数であり、ｋは１〜２の整数であり、Ｒ^１は互いに独立に炭素数１〜６のアルキル基であり、Ｒ^２は互いに独立に炭素数１〜６のアルキレン基又は炭素数１〜６のフルオロアルキレン基であり、Ｒ^３は炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６は互いに独立に、水素原子又はメチル基である）。
さらに本発明は、上記化合物を眼科デバイス用モノマーとして使用する方法、上記化合物を重合成分としてなる重合体、及び該重合体を用いて成る眼科デバイスを提供する。

本発明のシリコーン化合物は、酸素透過性が高く、高純度であり、併用する他の（メタ）アクリル系モノマーとの相溶性が高い。そのため無色透明な重合体を与える。さらに、本発明の化合物は特定量のフッ素原子を有するため防汚性に優れた重合体を与える。また、本発明の化合物は所望のケイ素原子を有するため高い酸素透過性を有する。更に、本発明の化合物はスペーサー部分にウレタン結合を有するため、重合体間で水素結合を形成し、機械的強度の耐久性に優れる重合体を与える。該重合体は、リン酸緩衝液に浸漬しても機械的強度が低下しない。また、該ウレタン結合の両側に親水性であるアルキレンオキサイド構造を有するため、親水性に優れた重合体を与える。さらに本発明の製造方法は、水酸基を有するシリコーン化合物と(メタ)アクリル基含有イソシアネート化合物との反応を使用する。該製造方法によれば高純度を有するシリコーン化合物を与えることができる。従って、本発明のシリコーン化合物及び該化合物の製造方法は眼科デバイス製造用として好適である。

実施例１で製造した化合物の^１Ｈ−ＮＭＲチャートである。実施例２で製造した化合物の^１Ｈ−ＮＭＲチャートである。

本発明のシリコーン化合物は上記式（１）で表され、鎖状シリコーン構造が側鎖にフッ素置換炭化水素基を有すること、及び、シリコーン構造と（メタ）アクリル構造をつなぐスペーサー部分にウレタン結合を有し、ウレタン結合の両側にアルキレンオキサイド構造を有することを特徴とする。上記特定構造を有することにより、本発明の化合物は他の重合性モノマーとの相溶性に優れ、無色透明であり、酸素透過性が高く、かつ、親水性、防汚性および機械的強度の耐久性が向上した重合体を与えることができる。

上記式（１）において、ｍは２〜１０の整数、好ましくは３〜７の整数、最も好ましくは３である。ｍが前記下限値未満では酸素透過率が低くなる。また、ｍが前記上限値を超えては、親水性が低くなる。また、ｍが上記範囲内にあると、モノマーが所望のケイ素原子量を有する鎖状シロキサン構造を有するため、重合体としたときの酸素透過率、あるいは、形状回復性が良好となる。

上記式（１）において、Ｒ^５は互いに独立に、水素原子又はメチル基である。ｎは１〜３の整数である。本発明の化合物はウレタン結合とシロキサン構造を連結する部分にアルキレンオキサイド構造を有するため良好な親水性を有する。ｎが０であると親水性が低くなる。ｎが３を超えると高純度モノマーが得られにくく、また、重合体の耐久性や機械的強度が劣る。好ましくは、ｎは１または２であり、エチレンオキサイド構造、エチレンオキサイド−エチレンオキサイド構造、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド構造、またはプロピレンオキサイド−エチレンオキサイド構造を有するのが好ましい。これにより親水性のバランスが良好な化合物が得られやすい。特に好ましくは、ｎが１であり、Ｒ^５が水素原子であるエチレンオキサイド構造を有するのがよい。尚、プロピレンオキサイド構造が多いと、重合体の疎水性が高くなりすぎ親水性が損なわれる場合がある。

上記式（１）において、ｋは１〜２の整数である。ｋが０であると親水性が低くなる。ｋが３以上になると親水性が高すぎて水洗による高純度化が図れないし、原料となる(メタ)アクリル基含有イソシアネート化合物の入手も困難である。また、重合体の耐久性や機械的強度が劣る。

上記式（１）において、Ｒ^１は互いに独立に、炭素数１〜６のアルキル基である。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、ヘキシル基であり、好ましくはメチル基である。

上記式（１）において、Ｒ^２は互いに独立に、炭素数１〜６のアルキレン基又は炭素数１〜６のフルオロアルキレン基である。アルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基が挙げられる。フルオロアルキレン基としては、例えば、２，２−ジフルオロエチレン、３，３−ジフルオロプロピレン、３，３，４，４−テトラフルオロブチレン、３，３，４，４，５，５−ヘキサフルオロペンチレン、３，３，４，４，５，５，６，６−オクタフルオロヘキシレンが挙げられる。好ましくはエチレン基である。

上記式（１）において、Ｒ^３は炭素数１〜４のアルキル基、好ましくはブチル基である。Ｒ^４、及びＲ^６は互いに独立に、水素原子又はメチル基である。

本発明は、後述する方法により、上記式（１）で表され、特定の一のｍ、ｎ及びｋを有し特定の一の構造を有する１種類の化合物を高純度で有する化合物を提供することができる。高純度とは、特定の一のｍ、ｎ及びｋを有し特定の一の構造を有する１種類が、化合物の質量全体のうち９５質量％超、好ましくは９７質量％以上、さらに好ましくは９９質量％以上を成すことである。特定の一の構造を有する１種類とは、特には、特定の一のｍ、ｎ、ｋ、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、及びＲ^６を有し、かつ特定の一のアルキレンオキサイド構造を有する１種類の化合物である。本発明において、純度はガスクロマトグラフィー（以下「ＧＣ」とする）分析により求められる。詳細な条件は後述する。化合物が上記高純度を有することにより、２−ヒドロキシエチルメタクリレート等の非シリコーン系モノマーと混合したときに、濁りを生じず透明な重合体を得ることができる。純度が９５質量％未満、例えば、異なるｍを有する化合物が５質量％超存在すると、本発明の化合物を非シリコーン系モノマーと混合したときに濁りを生じ、透明なポリマーが得られない場合がある。

式（１）において、ｍが３であり、ｎが１であり、ｋが１であり、Ｒ^１がメチル基であり、Ｒ^２がエチレン基であり、Ｒ^３がブチル基であり、Ｒ^４、Ｒ^５が水素であり、Ｒ^６がメチル基であるモノマーであるとき、該化合物の分子量は９９７であり、化合物全体の質量に対するシロキサンの質量割合（フロロメチル基を除く）は約４６％であり、フッ素原子含有量が約２２％である。即ち、該化合物はＳｉ含量が高いため、得られる共重合体は高い酸素透過性を有する。また、フッ素導入量が一定なものとなるため、重合体の防汚性を向上することができる。

本発明はさらに、上記式（１）で示される化合物の製造方法を提供する。
本発明の第一の製造方法は、下記式（２）で表されるシリコーン化合物と

（２）
（式（２）において、ｍ、ｎ、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４及びＲ^５は上述のとおりである）
下記式（３）で表される(メタ)アクリル基含有イソシアネート化合物とを

（３）
（式（３）において、ｋおよびＲ^６は上述のとおりである）
反応させる工程を含む。
該反応は、式（２）のポリオルガノシロキサンの、無溶媒下あるいはトルエンまたはヘキサン等の溶液中に、式（３）の(メタ)アクリル基含有イソシアネート化合物を、徐々に添加して、水浴等で冷却しながら０〜５０℃の温度で行なうことが好ましい。

式（３）の（メタ）アクリル基含有イソシアネート化合物の量は、式（２）のポリオルガノシロキサン１ｍｏｌに対して、１〜３ｍｏｌ、好ましくは、１．０５〜２ｍｏｌである。上記下限値未満では式（２）のポリオルガノシロキサンが未反応物として残存し、高純度化ができない。また上記上限値を超えると経済的に不利である。

上記反応は必要に応じて触媒の存在下で行ってもよい。触媒は一般に使用されるイソシアネートの反応触媒でよく、好ましくはスズ化合物、またはアミン化合物である。スズ化合物としては、スズ（ＩＩ）のカルボン酸塩化合物（ジオクチル錫カルボキシレート）、またはジオクチル錫オキサイド等が触媒活性の点から好ましい。アミン化合物としては、トリエチルアミン、トリブチルアミン、Ｎ−エチルジイソプロピルアミンなどの３級アミンが好ましい。触媒の量は、式（２）のポリオルガノシロキサン１００質量部に対して０．００１〜０．１質量部であり、より好ましくは０．００５〜０．０５質量部である。上記上限値を超えると触媒効果が飽和し、非経済的である。また上記下限値未満は触媒効果が不足し、反応速度が低く、生産性が低下する。

また、上記反応には必要に応じて重合禁止剤を添加してもよい。該重合禁止剤は（メタ）アクリル化合物に従来使用されているものであればよい。例えば、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、２−ｔ−ブチルヒドロキノン、４−メトキシフェノール、及び２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）などのフェノール系重合禁止剤が挙げられる。これらの重合禁止剤は、１種単独でも２種以上を組み合わせて使用してもよい。重合禁止剤の量は特に制限されるものでないが、得られる化合物の質量に対して５〜５００ｐｐｍとなる量が好ましく、より好ましくは１０〜１００ｐｐｍとなる量である。

本発明の方法の好ましい態様は、反応中、ＧＣ測定で残存シリコーン化合物（式（２））の有無をモニタリングし、そのピーク消失を確認した後に、反応物にメタノール、エタノール等のアルコールを投入して攪拌し、残存する(メタ)アクリル基含有イソシアネート化合物のイソシアネートを不活性化させる。その後、有機溶媒、水を加え攪拌した後、静置させて有機層と水層に分離し、有機層を数回水洗した後、有機層中の溶剤をストリップする。上記反応において副反応はほぼ認められない。そのため該方法により、高純度を有する上記式（１）の化合物が得られる。

上記式（２）で表されるシリコーン化合物は、下記式（４）で表されるポリオルガノハイドロジェンシロキサンと、

（４）
（ｍ、Ｒ^１、Ｒ^２及びＲ^３は上述のとおりである）
下記式（５）で表される化合物（以下、アリルエーテル化合物という）を付加反応させて製造することができる。

（５）
（ｎ、Ｒ^４及びＲ^５は上述のとおりである）

該付加反応は従来公知の方法に従えばよい。例えば、白金族化合物等の付加反応触媒の存在下で行う。その際、溶剤を使用してもよく、例えばヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、トルエン等の脂肪族、芳香族系溶剤、エタノール、ＩＰＡ等のアルコール系溶剤が好適に使用出来る。配合比率は従来公知の方法に従えばよく、ポリオルガノハイドロジェンシロキサン１モルに対しアリルエーテル化合物を１．２モル以上、好ましくは１．５モル以上使用するのがよい。上限は特に制限されないが、通常５モル以下、特には３モル以下である。

上記式（５）で表されるアリルエーテル化合物としては、好ましくは、下記式で表される化合物が挙げられる。

好ましい態様としては、例えば、アリルエーテル化合物を必要に応じて溶剤で希釈し、そこへ白金系ヒドロシリル化触媒を添加する。白金系ヒドロシリル化触媒の種類は特に制限されず、従来公知のものが使用できる。さらに、室温もしくはそれ以上の温度でポリオルガノハイドロジェンシロキサンを滴下して反応させる。滴下終了後、加温下で熟成した後、原料ポリオルガノハイドロジェンシロキサンの有無を、例えばＧＣ測定においてピークが消失したことで確認する。反応終点をＧＣ測定により確認することにより、ポリオルガノハイドロジェンシロキサンが生成物中に残存しないため高純度のシリコーン化合物を得ることができる。尚、上記反応は一括で行っても良い。

付加反応終了後に、反応液から過剰のアリルエーテル化合物を除去する。該方法としては、減圧下ストリップ、または、イオン交換水もしくはぼう硝水で反応物を水洗してアリルエーテル化合物を水層へ抽出し除去する方法が挙げられる。この際、良好な２層分離を得る為に、トルエン、ヘキサン等の溶剤を適当量使用するのが好ましい。特には、有機層から溶剤を減圧ストリップすることで、上記式（２）のシリコーン化合物を、９５質量％超、更には約９７質量％以上、さらには９９質量％以上の高純度で得ることができる。より純度を高めるために、蒸留を複数回行なってもよい。高純度とは、式（２）において特定の一のｍ、ｎ及びｋを有し特定の一の構造を有する１種類が、化合物の質量全体のうち９５質量％超、好ましくは９７質量％以上、さらに好ましくは９９質量％以上を成すことである。特定の一の構造を有する１種類とは、特には、特定の一のｍ、ｎ、ｋ、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、及びＲ^６を有し、かつ特定の一のアルキレンオキサイド構造を有する１種類の化合物である。

上記式（４）で示されるポリオルガノハイドロジェンシロキサンは、公知の方法で作ることができる。例えば、式（４）においてｍが３であり、Ｒ^１がメチル基であり、Ｒ^２がエチレン基であり、Ｒ^３がブチル基であるものは以下のように製造できる。先ず、ＢｕＬｉを使用してＢｕＭｅ（ＣＦ_３ＣＨ_２ＣＨ_２）ＳｉＯＬｉを合成し、これを開始剤として、１，３，５−トリス（３，３，３−トリフルオロプロピル）−１，３，５−トリメチルシクロトリシロキサンを開環し、ジメチルクロロシランで反応停止させる。これによりｍ＝２〜５を有する化合物の混合物が得られる。これを蒸留精製することにより、沸点１４６℃／８４Ｐａで、ｍが３の化合物を純度９８％以上で得られる。混合物のまま式（５）で表されるアリルエーテル化合物と付加反応した後に蒸留してもよいが、付加反応生成物はより高沸点になるので、付加反応させる前の段階で蒸留して純度を高めることにより、上記式（２）のシリコーン化合物も高純度で得ることができる。

また、アリルエーテル化合物中の水酸基をヘキサメチルジシラザン等のシリル化剤によりシリルエステルにし、上記付加反応後にシリルエステルを加水分解して、式（２）のシリコーン化合物を得ても良い。

本発明の化合物は、（メタ）アクリル基など、上記シリコーン化合物と重合する基を有する他の化合物（以下、重合性モノマーという）との相溶性が良好である。そのため、重合性モノマーと共重合することにより無色透明の重合体を与えることができる。特には、耐汚染性を付与するフッ素置換基含有（メタ）アクリル系モノマーに対して相溶性が良好であり、親水性及び耐汚染性に優れる重合体を与えることができる。

重合性モノマーとしては、例えば、（メタ）アクリル酸、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、（ポリ）エチレングリコールジメタクリレート、ポリアルキレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル（メタ）アクリレート、トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２，３―ジヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等のアクリル系モノマー；Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ−アクリロイルモルホリン、Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド等のアクリル酸誘導体；その他の不飽和脂肪族もしくは芳香族化合物、例えばクロトン酸、桂皮酸、ビニル安息香酸；及び（メタ）アクリル基などの重合性基を有するシリコーンモノマーが挙げられる。これらは１種単独でも、２種以上を併用してもよい。

本発明の化合物と上記他の重合性モノマーとの共重合は従来公知の方法により行えばよい。例えば、熱重合開始剤や光重合開始剤など既知の重合開始剤を使用して行うことができる。該重合開始剤としては、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイドなどがあげられる。これら重合開始剤は単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。重合開始剤の配合量は、重合成分の合計１００質量部に対して０．００１〜２質量部、好ましくは０．０１〜１質量部であるのがよい。

本発明の化合物を重合成分として含む重合体は、酸素透過性、親水性、防汚性及び機械的強度に優れる。従って、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のに好適である。該重合体を用いた眼科デバイスの製造方法は特に制限されるものでなく、従来公知の眼科デバイスの製造方法に従えばよい。例えば、コンタクトレンズ、眼内レンズなどレンズの形状に成形する際には、切削加工法や鋳型（モールド）法などを使用できる。

以下、実施例及び比較例を示し、本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。下記実施例において、粘度はキャノンフェンスケ粘度計を用い、比重は浮秤計を用いて測定した。屈折率はデジタル屈折率計ＲＸ−５０００（アタゴ社製）を用いて測定した。^１Ｈ−ＮＭＲ分析は、ＪＮＭ−ＥＣＰ５００（日本電子社製）を用い、測定溶媒として重クロロホルムを使用して実施した。
また、下記において化合物の純度は、以下の条件によるガスクロマトグラフィー（ＧＣ）測定により行ったものである。
ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）測定条件
ガスクロマトグラフ：Ａｇｉｌｅｎｔ社製
検出器：ＦＩＤ、温度３００℃
キャピラリーカラム：Ｊ＆Ｗ社ＨＰ−５ＭＳ（０．２５ｍｍ×３０ｍ×０．２５μｍ）
昇温プログラム：５０℃（５分）→１０℃／分→２５０℃（保持）
注入口温度：２５０℃
キャリアガス：ヘリウム（１．０ｍｌ／分）
スプリット比：５０：１
注入量：１μｌ

［合成例１］
１，３，５−トリス（３，３，３−トリフルオロプロピル）−１，３，５−トリメチルシクロトリシロキサン１１２．４ｇ（０．２４ｍｏｌ）、及びトルエン６０ｇを攪拌機、ジムロート、温度計、滴下ロートを付けた、３リットルフラスコに仕込み、内温を０℃に冷却した後、１．６Ｍのｎ−ブチルリチウム４５０ｍｌ（０．７２ｍｏｌ）を内温０から１５℃で２時間かけて滴下した。１５℃で１時間熟成した後、１，３，５−トリス（３，３，３−トリフルオロプロピル）−１，３，５−トリメチルシクロトリシロキサン３３７．４ｇ（０．７２ｍｏｌ）とテトラヒドロフラン２７０ｇの混合物を内温０〜５℃で２時間かけて滴下した。その後、内温０〜５℃で２時間、内温２０から２５℃で１時間熟成した。トリエチルアミン７．３ｇ（０．７２ｍｏｌ）を添加後、ジメチルジクロロシラン８８．６ｇ（０．９４ｍｏｌ）を内温２０から２５℃で２時間かけて滴下し、内温２０から２５℃で１時間熟成した。水１０００ｇを添加し、５分撹拌した後、静置すると水層と有機層に分離し、水層を廃棄した。有機層中の溶媒を減圧留去し、目的の生成物を５７．１％含む混合物５２６ｇが得られた。これを蒸留精製することにより、沸点１４６℃／８４Ｐａで生成物２５５ｇ（０．３４ｍｏｌ、収率４７．８％）を得た。^１Ｈ−ＮＭＲ分析にて下記式（６）で表される化合物であることが確認された。ＧＣによる該化合物の純度は９８．４質量％であり、粘度１１ｍｍ^２／ｓ（２５℃）、比重１．１４４（２５℃）、屈折率１．３８１０であった。

（６）

［実施例１］
下記式（７）で表されるエチレングリコールモノアリルエーテル３８．２５ｇ（０．３７５ｍｏｌ）、及びトルエン１００ｇを、攪拌機、ジムロート、温度計、及び滴下ロートを付けた１リットルフラスコに仕込み、７０℃まで昇温した。塩化白金酸アルカリ中和物ビニルシロキサン錯体触媒トルエン溶液（白金含有量０．５％）０．３８ｇを前記フラスコ中に添加した後、滴下ロートを用いて、上記式（６）で表される化合物１８５ｇ（０．２５ｍｏｌ）を１時間かけて前記フラスコ中へ滴下した。１００℃で１時間熟成後に反応物をＧＣで分析したところ、式（６）で表される化合物のピークが消失し、反応が完結したことを示した。反応物に１００ｇのイオン交換水を加え、攪拌しながら水洗し、静置して相分離させ、過剰のエチレングリコールモノアリルエーテルを含む水層を除去した。同様にして、１００ｇイオン交換水で２回水洗し、有機層のトルエンを減圧ストリップして、無色透明液体であり下記式（８）で表されるシリコーン化合物１９３．７ｇ（０．２３ｍｏｌ、収率９２％）を得た。ＧＣ測定による該シリコーン化合物の純度は９８．１質量％であった。

（７）

（８）

上記式（８）のシリコーン化合物２１０．５ｇ(０.２５ｍｏｌ)、ジオクチルスズオキサイド０．０２ｇ(０．０１質量％）、アイオノール（ジャパンケムテック株式会社製、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール）０．０１ｇ、及び４−メトキシフェノール０．０１ｇを、攪拌機、ジムロート、温度計、滴下ロートを付けた、１リットルフラスコに仕込み、下記式（９）で表される(メタ)アクリル基含有イソシアネート化合物４０．３ｇ(０.２６ｍｏｌ)を１時間かけて滴下した。内温は２０℃から４０℃まで上昇した。シリコーン化合物のピークをＧＣ測定でモニタリングしながら４０℃で熟成した。４時間後に、シリコーン化合物のピークが、ＧＣ測定での検出限界以下になったことを確認し、反応液にメタノール４．０ｇ（０．１２５ｍｏｌ）を加えた。更に、ヘキサン１８０ｇ、イオン交換水１８０ｇ加え水洗した。静置分離して水層をカットした後、さらに２回水洗した。有機層から溶媒のヘキサン等を減圧ストリップすることにより、無色透明液体の生成物２０４．３ｇ(０．２０ｍｏｌ、収率８２％、シリコーン化合物１)を得た。^１Ｈ-ＮＭＲ分析により下記式（１０）で表されるメタクリルモノマーであることが確認された。ＧＣ測定による該シリコーン化合物１の純度は９７.１質量％であり、粘度は１１２．９ｍｍ^２／ｓ（２５℃）であり、比重は１．１６５（２５℃）であり、屈折率は１．４１３１であった。

（９）

（１０）

［実施例２］
実施例１における、上記式（９）で表される(メタ)アクリル基含有イソシアネート化合物４０．３ｇ(０.２６ｍｏｌ)に替えて、下記式（１１）で表される(メタ)アクリル基含有イソシアネート化合物５１．７ｇ(０.２６ｍｏｌ)を用いた以外は実施例１を繰返して、無色透明液体の生成物２０５．５ｇ（０．１９ｍｏｌ、収率７９％、シリコーン化合物２）を得た。^１Ｈ−ＮＭＲ分析で、下記式（１２）で表されるシリコーン化合物であることが確認された。ＧＣ測定による該シリコーン化合物２の純度は９７．０質量％であった。粘度は９８．７ｍｍ^２／ｓ（２５℃）であり、比重は１．１１６（２５℃）であり、屈折率は１．４１５５であった。

（１１）

（１２）

［合成例２］
特開２００８−２７４２７８号公報（特許文献８）の実施例９に記載の方法に従い、下記式（１３）で表されるポリシロキサンを合成した。得られた生成物は、ｍが０、３、６、及び９である化合物の混合物であった（シリコーン化合物３）。

（１３）

［合成例３］
特許４６４６１５２号（特許文献６）の実施例１に記載の方法に従い、下記式（１４）で表される化合物を合成した（シリコーン化合物４）。

（１４）
得られた化合物は無色透明液体であり、ＧＣによる該シリコーン化合物の純度は９８.３質量％であった。

［合成例４］
アリルメタクリレート４０．３ｇ（０．３２ｍｏｌ）、及びメチルシクロヘキサン１００ｇを、攪拌機、ジムロート、温度計、及び滴下ロートを付けた１リットルフラスコに仕込み、７０℃まで昇温した。塩化白金酸アルカリ中和物ビニルシロキサン錯体触媒トルエン溶液（白金含有量０．５％）０．１５ｇを前記フラスコ中に添加した後、滴下ロートを用いて、上記式（６）で表される化合物１４８ｇ（０．２ｍｏｌ）を１時間かけて前記フラスコ中へ滴下した。１００℃で１時間熟成後に反応物をＧＣで分析したところ、式（６）で表される化合物のピークが消失し、反応が完結したことを示した。メチルシクロヘキサンを減圧ストリップして、無色透明液体の生成物１６５．３ｇ（０．１９４ｍｏｌ、収率９７％）を得た。^１Ｈ−ＮＭＲ分析にて下記式（１５）で表されるシリコーン化合物であることが確認された（シリコーン化合物５）。ＧＣ測定による該シリコーン化合物の純度は９８．７質量％であり、粘度は１８．４ｍｍ^２／ｓ（２５℃）であり、比重は１．１４３（２５℃）であり、屈折率は１．４０４６であった。

（１５）

モノマー混合物の調製
［実施例３］
実施例１で得たシリコーン化合物１（６０質量部）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド（３５質量部）、トリエチレングリコールジメタクリレート（１質量部）、トリフルオロエチル（メタ）アクリレート（５質量部）、及びダロキュア１１７３（チバ・スペシャリティー・ケミカルズ社製、０．５質量部）を混合し撹拌し、モノマー混合物１を得た。

［実施例４］
実施例４では、シリコーン化合物１を実施例２で得たシリコーン化合物２に替えた他は実施例３と同じ組成及び方法にてモノマー混合物２を調製した。

[実施例５]
実施例１で得たシリコーン化合物１（６０質量部）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド（４０質量部）、トリエチレングリコールジメタクリレート（１質量部）及びダロキュア１１７３（チバ・スペシャリティー・ケミカルズ社製、０．５質量部）を混合し撹拌し、モノマー混合物３を得た。

［比較例１〜３］
比較例１〜３では、シリコーン化合物１を合成例２〜４で得たシリコーン化合物３〜５に各々替えた他は実施例３と同じ組成及び方法にてモノマー混合物４〜６を調製した。

［評価試験］
（１）他の重合性モノマーとの相溶性
上記で得た各モノマー混合物の外観を目視により観察した。シリコーン化合物と他の（メタ）アクリル化合物との相溶性が良好である混合物は無色透明になるが、相溶性が悪い混合物は濁りを生じる。結果を下記表１に示す。

（２）フィルム（重合体）の外観
上記で得た各モノマー混合物をアルゴン雰囲気下で脱気した。該混合液を、石英ガラス板２枚をはさんだ鋳型に流し込み、超高圧水銀ランプで１時間照射して厚さ約０．３ｍｍのフィルムを得た。該フィルムの外観を目視観察した。結果を下記表１に示す。

（３）フィルム（重合体）の水濡れ性（表面親水性）
上記（２）で製造したフィルムに対して、接触角計ＣＡ−Ｄ型（協和界面科学株式会社製）を用い、液滴法にて水接触角°の測定を行った。結果を下記表１に示す。

（４）フィルム（重合体）の耐汚染性
上記（２）で製造したフィルムを３７℃リン酸緩衝液（ＰＢＳ（−））に２４時間浸漬した。ＰＢＳ（一）浸漬前および２４時間浸漬した後の各フィルムを、公知の人工脂質液中にて、３７℃±２℃にて８時間インキュベートした。その後、ＰＢＳ（−）にて濯ぎ洗いをし、０．１％スダンブラック−胡麻油溶液に浸漬した。浸漬前後で染色状態に差異が確認されない場合を○、確認された場合を×とした。結果を下記表１に示す。

（５）フィルム（重合体）の耐久性
上記（２）に従いフィルムを２枚作製し、その内の１枚の表面水分を拭き取った後に３７℃リン酸緩衝液（ＰＢＳ（一））に２４時間浸漬した。ＰＢＳ（一）浸漬前および２４時間浸漬後のフィルム各々を幅２．０ｍｍのダンベル形状にカットし、試験サンプルの上下端を冶具で挟み、一定速度で引張続けた際の破断強度および破断伸度を、破断試験機ＡＧＳ−５０ＮＪ（株式会社島津製作所製）を用いて測定した。ＰＢＳ（一）に浸漬する前後での破断強度と破断伸度が夫々１０％以内の変化の場合は○とし、いずれか一方に１０％を超える減少が認められる場合は×とした。結果を下記表１に示す。

比較例１〜３の化合物は、他の（メタ）アクリル系モノマー化合物との相溶性が悪く透明な重合体を得られない。また、得られた重合体は水濡れ性（表面親水性）、耐汚染性に劣り、さらにリン酸緩衝液に浸漬することで機械的強度が低下する。これに対し、本発明のシリコーン化合物は、他の（メタ）アクリル系モノマーとの相溶性が良好であり、無色透明な重合体を提供する。また、フッ素置換基含有（メタ）アクリル系モノマーとも良好に相溶し、親水性及び耐汚染性に優れる重合体を与え、さらにリン酸緩衝液に浸漬しても機械的強度が低下しない。また、本発明の化合物はフッ素置換炭化水素基を有するため、他のフッ素系モノマー成分を含まなくても耐汚染性に優れた重合体を与えることができる（実施例５）。

本発明の化合物は、酸素透過性を有し、無色透明である重合体であって、親水性、耐汚染性、及び機械的強度に優れる重合体を与える。また、本発明の製造方法によれば、特定の構造を有する１種類の化合物を高純度で含有する化合物を提供することができる。さらに本発明の化合物を重合成分として得られる重合体はリン酸緩衝液に浸漬しても機械的強度が低下せず、耐久性に優れる。従って、本発明の化合物及び該化合物の製造方法は、コンタクトレンズ材料、眼内レンズ材料、及び人工角膜材料など、眼科デバイスの製造のために有用である。

Claims

下記式（１）で表される化合物

（１）
（式（１）において、ｍは２〜１０の整数であり、ｎは１〜３の整数であり、ｋは１〜２の整数であり、Ｒ^１は互いに独立に炭素数１〜６のアルキル基であり、Ｒ^２は互いに独立に炭素数１〜６のアルキレン基又は炭素数１〜６のフルオロアルキレン基であり、Ｒ^３は炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６は互いに独立に、水素原子又はメチル基である）。
式（１）において各特定の一のｍ、ｎ及びｋを有し特定の一の構造を有する１種が、化合物の質量全体のうち９５質量％超を成す、請求項１記載の化合物。
ｍが３である、請求項１または２記載の化合物。
請求項１〜３のいずれか１項記載の化合物と、これと重合性の他の化合物とを重合して得られる、重合体。
請求項４記載の重合体を用いてなる眼科デバイス。
下記式（１）で表される化合物を製造する方法であって、

（１）
（式（１）において、ｍは２〜１０の整数であり、ｎは１〜３の整数であり、ｋは１〜２の整数であり、Ｒ^１は互いに独立に炭素数１〜６のアルキル基であり、Ｒ^２は互いに独立に炭素数１〜６のアルキレン基又は炭素数１〜６のフルオロアルキレン基であり、Ｒ^３は炭素数１〜４のアルキル基であり、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６は互いに独立に、水素原子又はメチル基である）
下記式（２）で表されるシリコーン化合物と

（２）
（式（２）において、ｍ、ｎ、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４及びＲ^５は上述のとおりである）
下記式（３）で表される(メタ)アクリル基含有イソシアネート化合物とを

（３）
（式（３）において、ｋおよびＲ^６は上述のとおりである）
反応させる工程を含む、製造方法。
式（１）において各特定の一のｍ、ｎ及びｋを有し特定の一の構造を有する１種が、化合物の質量全体のうち９５質量％超を成す、請求項６記載の製造方法。
ｍが３である、請求項６または７記載の製造方法。