JP4617887B2 - ビニル基含有化合物およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンタクトレンズ、眼内レンズ、人工角膜などの眼用レンズの製造など医療用途に好適に使用できる原料化合物およびその製造方法に関する。

従来、医療用材料として（メタ）アクリル系モノマーを重合して得られるポリマーが知られている。このポリマーは透明性や十分な硬度を有するため、特に眼科用途、歯科用途に用いられている。そのような化合物の一つとして下記式（ｂ）または（ｂ’）

で表される化合物が知られている（例えば、特許文献１）。この化合物は分子内に２種類の重合性基を有することから架橋剤としてポリマーの硬度を高めることができ、また、分子内に水酸基を有することからヒドロゲル材料の架橋として用いる際には親水性モノマーとの相溶性が得やすいといった特徴がある。また、分子内のビニル基、水酸基部位に種々の官能基を導入してポリマーに新たな物性を付与することも可能である。

しかしながら、上記（ｂ）または（ｂ’）の化合物を得るため、アリルグリシジルエーテルと（メタ）アクリル酸を（メタ）アクリル酸の金属塩存在下で反応させたところ、粗生成物中に下式（ａ１）

で表される原料エポキシ化合物が残存していることが明らかになった。このエポキシ化合物は分子内に重合性基を有しないことから重合反応後もポリマー内に固定されず、医療用材料として用いた場合、使用中にしみ出してくる危険性があるという問題があった。
特開昭５０−１２８７４０号公報、実施例Ｖ−９

本発明者らは、未反応の前記の式（ａ１）で表される化合物の濃度を低減させるため、種々の検討を行った。例えば、反応時間を延長する方法では、別な不純物が生成し、却って品質の低下を招くことを認めた。

また、未反応の前記の式（ａ１）を単純に蒸留で分離しようとしても主生成物である化合物との親和性が高いため、主生成物の分解を抑制しつつ十分な純度とするには困難である。

すなわち、本発明の課題とするところは、使用中に前記の式（ａ１）で表されるエポキシ化合物がしみ出てこない医療用材料として使用可能なレベルの原料化合物及び該原料化合物の製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は下記の構成を有する。
（１）下記式（ａ１）

で表されるエポキシ化合物に、不飽和カルボン酸の金属塩存在下で前記不飽和カルボン酸の金属塩に対応する不飽和カルボン酸を反応させて下記一般式（ａ）及び／または（ａ’）

で表される化合物を合成する工程、該合成された粗生成物に有機溶媒を添加し、該溶媒と共に未反応の前記エポキシ化合物を留去する工程を含むことを特徴とするビニル基含有化合物の製造方法。
（ここで、一般式（ａ）、（ａ’）において、Ｒ^１は重合性基を有する炭素数１〜２０の有機基を表す。）
（２）前記不飽和カルボン酸がアクリル酸またはメタクリル酸である前記（１）記載のビニル基含有化合物の製造方法。
（３）前記添加される有機溶媒の大気圧下での沸点が１２０〜１９０℃であることを特徴とする前記（１）または（２）記載のビニル基含有化合物の製造方法。
（４）前記添加される有機溶媒がシクロヘキサノン、乳酸エチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジアセテート、ジメチルホルムアミド、プロピオン酸イソペンチルからなる群から選ばれた少なくとも１種の有機溶媒であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載のビニル基含有化合物の製造方法。
（５）下記式（ａ１）

で表されるエポキシ化合物の含有量が１００ｐｐｍ以下である下記一般式（ａ）または（ａ’）で表されるビニル基含有化合物。

（ここで、一般式（ａ）、（ａ’）において、Ｒ^１は重合性基を有する炭素数１〜２０の有機基を表す。）

本発明により、使用中に不純物がしみ出てこない医療用材料をえることができる。また、その原因物質の１つである不純物が低減された原料化合物を得ることができる。

本発明によれば、使用中に不純物がしみ出てこない医療用材料を得ることができるが、その中心となるところは、その原因物質である化合物が低減された原料を提供する点にある。

すなわち、本発明のビニル基含有化合物は、下記式（ａ１）で表される化合物の含有量が１００ｐｐｍ以下である。上記一般式（ａ１）で表される化合物の量としては、８０ｐｐｍ以下とすることが好ましく、５０ｐｐｍ以下とすることがより好ましい。

本発明の前記一般式（ａ）および／または（ａ’）で表される化合物は、例えば、次のような方法により得ることができる。

すなわち、式（ａ１）の化合物を原料として一般式（ａ）及び／または（ａ’）の化合物を得る。

（ここで、（ａ）、（ａ’）において、Ｒ^１は重合性基を有する炭素数１〜２０の置換基を表す。）
まず、第１の工程について説明する
第１の工程は、まず、前記の式（ａ１）で表される化合物に、不飽和カルボン酸の金属塩、好ましくはアクリル酸の金属塩またはメタクリル酸の金属塩、の存在下で、不飽和カルボン酸、好ましくはアクリル酸またはメタクリル酸、を反応させる。このＲ^１における重合性基とは、好適にラジカル重合可能な炭素−炭素二重結合を表す。このようなＲ^１を有したカルボン酸単位であるＲ^１−ＣＯＯ−の例としては、ビニロキシ酢酸基、アリロキシ酢酸基、（メタ）アクリル酸基、クロトン酸基、２−（メタ）アクリロイルプロパン酸基、３−（メタ）アクリロイルブタン酸基、４−ビニル安息香酸基などを挙げることができる。これらのうち、Ｒ^１−ＣＯＯ−としては、該基を導入できる化合物の入手が容易であることと共に重合して得られるポリマーの弾性率が眼用レンズ、特にソフトコンタクトレンズとして用いるのに好適であることから、アクリル酸基およびメタクリル酸基とすることが好ましい。この場合、使用するアクリル酸あるいはメタアクリル酸の量は、原料のエポキシ化合物に対して１〜５０当量とすることが好ましく、１．５〜４０当量とすることがより好ましく、２〜３０当量とすることが最も好ましい。かかる範囲とすることで、未反応の化合物の生成が比較的少量ですみ、純度および収率の点で有利である。なお、不飽和カルボン酸金属塩に対応する不飽和カルボン酸とは、当該不飽和カルボン酸金属塩の金属元素が水素に置き換わったものの意味である。

また、触媒に用いる不飽和カルボン酸金属塩は前記の不飽和カルボン酸に合わせて適宜選択されるものであるが、好ましくは、アクリル酸またはメタアクリル酸の金属塩、好ましくはアルカリ金属塩、である。不飽和カルボン酸金属塩の添加量は、原料のエポキシ化合物に対して０．００１〜５当量が好ましく、０．００５〜３当量がより好ましく、０．０１〜１当量が最も好ましい。かかる範囲とすることで、反応速度が向上し、経時的に生成する不純物を抑制できることから純度および収率の点で有利である。

本発明のビニル基含有化合物の合成段階の開始から終了の間までの任意の段階においては重合が進行することを防ぐため重合禁止剤を加えてもよい。重合禁止剤の具体例としてはハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、Ｎ−ニトロソフェニルヒドロキシルアミンアルミニウムなどを挙げることができる。また、重合禁止剤を用いる場合の添加量は前記の不飽和カルボン酸に対して０．０００５〜５重量％が好ましく、０．００１〜３重量％がより好ましく、０．００５〜１重量％が最も好ましい。かかる範囲とすることで、ビニル基含有化合物合成反応中の重合を抑制でき、また該化合物をラジカル重合してポリマーを得る際の重合反応を著しくは阻害しない。

ビニル基含有化合物の合成において、前記式（ａ１）で示される化合物に前記不飽和カルボン酸を化合せしめるときの反応温度は低すぎると反応時間が長くなり過ぎ、高すぎると生成物が重合してしまう危険性があることから、５０〜１８０℃が好ましく、６０〜１７０℃がより好ましく、７０〜１６０℃が最も好ましい。

本発明においては、こうして得られた前記の一般式（ａ）および／または（ａ’）で表される化合物（粗生成物）中に含まれる未反応の前記一般式（ａ１）で表される化合物を留去するため、該粗生成物に有機溶媒を添加して該有機溶媒と共に留去する工程を有する。ここで有機溶媒と共に留去するとは、添加した有機溶媒を留去する操作を行う過程で、同時に前記式（ａ１）で示される化合物の粗生成物中の濃度が低減する（すなわち留去される）ため、このように表現するものである。用いる有機溶媒としては、沸点が低いと前記式（ａ１）で表された化合物を十分に除去することができず、高いと熱分解あるいは重合反応が進行したりして、純度の低下を招くことがあるため大気圧下で１２０〜１９０℃であるものを用いることが好ましい。本発明では、このように有機溶剤を添加して留去を行うことにより、単に精密蒸留を行うなど有機溶媒を添加せずにかかる未反応の前記式（ａ１）で示される化合物の除去を行う場合よりも低温度でかつ迅速・効果的に留去を行うことが可能であり、結果、この式（ａ１）で示される化合物に由来する不純物を低減せしめ、また、分解物の生成なども無い。特に好ましい溶媒としては、シクロヘキサノン、乳酸エチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジアセテート、ジメチルホルムアミド、プロピオン酸イソペンチルからなる群から選ばれた少なくとも１種の有機溶媒である。有機溶媒としては１種でも２種以上が併用されたものであっても良い。

前記一般式（ａ）および／または（ａ’）で表されるビニル基含有化合物中に含まれる前記式（ａ１）で表される化合物の含有量は１００ｐｐｍ以下である。しみだしを低減した医療用材料が得られるので、好ましくは８０ｐｐｍ以下であり、歯科用途、眼科用途として好ましく使用するには５０ｐｐｍ以下である。

本発明のビニル基含有化合物は、そのまま用いても良いが、活性な末端基を有しているので、公知の方法により、各種の官能基、例えば、シロキサニル基や水酸基、カルボキシル基もしくはアミノ基などを有したアルキル基もしくはアリール基を有した化合物を付加せしめて用いることが可能である。特に、酸素透過性に優れたシロキサニル基を化合せしめることは好ましい態様である。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。

測定方法
ガスクロマトグラフ（ＧＣ）測定
ＧＣ測定は本体に島津製作所製ＧＣ−１８Ａ（ＦＩＤ検出器）、キャピラリーカラムにＪ＆Ｗ社ＤＢ−５（０．２５ｍｍ×３０ｍ×１μｍ）を用いた。キャリアガスはヘリウム（１３８ｋＰａ）、注入口温度２８０℃、検出器温度２８０℃、昇温プログラムは６０℃（５分）→１０℃／分→３２５℃（１９分）で測定した。サンプルは測定試料１００μＬをイソプロピルアルコール１ｍＬに溶解して調製し、１μＬ注入した。

実施例１
１Ｌの３つ口フラスコにアリルグリシジルエーテル１４０ｇ（１．２３ｍｏｌ）、メタクリル酸４２２．３８ｇ（４．９１ｍｏｌ）、メタクリル酸ナトリウム３９．７７ｇ（０．３７ｍｏｌ）、ｐ−メトキシフェノール１．９９ｇ（１６．３ｍｍｏｌ）を加え、空気雰囲気下で１００℃に加熱して７時間撹拌した。反応液を室温まで冷却し、トルエン６００ｍＬを加え、０．５Ｎ水酸化ナトリウム水溶液１２００ｍＬで４回、飽和食塩水１２００ｍＬで２回洗浄し、有機層に硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、ろ過してエバポレータで溶媒を留去した。得られた液体にエチレングリコールジアセテートを得られた粗生成物に対して２０重量％添加し、エバポレータで１ｍｍＨｇ以下に減圧しながら７０℃で３０分間、該溶媒の留去を行った。得られた液体中に含まれるエポキシ化合物の量をＧＣを用いて定量した結果は表１の通りであった。

実施例２
エチレングリコールジアセテートをジグライムに変える以外は実施例１と同様の方法で実験を行った。GC測定結果は表１のとおりであった。

実施例３
エチレングリコールジアセテートを酢酸エチレングリコールモノメチルエーテルに変える以外は実施例１と同様の方法で実験を行った。GC測定結果は表１のとおりであった。

実施例４
エチレングリコールジアセテートを乳酸エチルに変える以外は実施例１と同様の方法で実験を行った。GC測定結果は表１のとおりであった。

実施例５
エチレングリコールジアセテートをプロピオン酸イソペンチルに変える以外は実施例１と同様の方法で実験を行った。GC測定結果は表１のとおりであった。

比較例１
溶媒を添加しない以外は実施例１と同様の方法で実験を行った。GC測定結果は表１のとおりであった。

比較例２
エチレングリコールジアセテートをヘキサンに変える以外は実施例１と同様の方法で実験を行った。GC測定結果は表１のとおりであった。

比較例３
エチレングリコールジアセテートをトルエンに変える以外は実施例１と同様の方法で実験を行った。GC測定結果は表１のとおりであった。

Claims (3)

1. 下記式（ａ１）
   

   

   で表されるエポキシ化合物に、不飽和カルボン酸の金属塩存在下で前記不飽和カルボン酸金属塩に対応する不飽和カルボン酸を反応させて下記一般式（ａ）及び／または（ａ’）
   

   

   で表される化合物を合成する工程、該合成された粗生成物に大気圧下での沸点が１２０〜１９０℃である有機溶媒を添加し、該溶媒と共に未反応の前記エポキシ化合物を留去する工程を含むことを特徴とするビニル基含有化合物の製造方法。
   （ここで、一般式（ａ）、（ａ’）において、Ｒ^１−ＣＯＯ−はビニロキシ酢酸基、アリロキシ酢酸基、（メタ）アクリル酸基、クロトン酸基、２−（メタ）アクリロイルプロパン酸基、３−（メタ）アクリロイルブタン酸基、４−ビニル安息香酸基から選ばれる有機基を表す。）
2. 前記不飽和カルボン酸がアクリル酸またはメタクリル酸である請求項１記載のビニル基含有化合物の製造方法。
3. 前記添加される有機溶媒がシクロヘキサノン、乳酸エチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジアセテート、ジメチルホルムアミド、プロピオン酸イソペンチルからなる群から選ばれた少なくとも１種の有機溶媒であることを特徴とする請求項１または２に記載のビニル基含有化合物の製造方法。