JP5811133B2 - ビニル基含有化合物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明はビニル基含有化合物の製造方法に関し、該製造方法により得られたビニル基含有化合物を重合して得られるポリマーは医療用材料として特に好適に用いられる。

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。このポリマーは十分な透明性や硬度を有するため、特に眼科用途、歯科用途に好適に用いられている。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用いることができ、特にヒドロゲル材料の架橋剤として用いる際には、分子内に水酸基を有することから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モノマー段階で、もしくは重合後の段階で、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’）で表された化合物を得んとするため、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、反応終了後、無機塩の除去と生成物の回収に有機溶媒としてヘキサンを用いて、アルカリ洗浄を行うとビニル基含有化合物の多くが水層に移行して収率が低下し、また溶媒の極性が低いために下記式（ｄ）

で表されるジメタクリレートなどの低極性不純物や未反応の前記式（ａ１）で示される化合物が多く目的物に混入するため、目的物の純度が低下する。た。また高極性の溶媒である酢酸エチルを用いてアルカリ洗浄を行うと酢酸エチルそのものがビニル基含有化合物と共に水層に溶解するため目的物を回収できないという問題があった。

特開昭５０−１２８７４０号公報、実施例Ｖ−９

工業的に有益な方法であるためには収率が高いことが必要であるが、医療用具に用いるときには、更に極めて高い純度が要求され、また、不純物が微量であっても該不純物がしみ出して悪影響を与えたり、重合時に架橋してポリマーとしての品質の安定を欠くようなことが無いよう、このような不純物を極力排除することが必要である。

本発明は、かかる背景に鑑み、医療用具用途でも十分に使用に耐えるものとするべく、化合物（ｄ）等の低極性化合物の含有量が少ない化合物（ａ）及び／または（ａ’）を高収率で製造する方法を提供することを目的とする。

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。すなわち、
（１）下記式（ａ１）

で表されるエポキシ化合物に、（メタ）アクリル酸のアルカリ金属塩存在下で該（メタ）アクリル酸のアルカリ金属塩に対応する（メタ）アクリル酸を反応せしめて下記一般式（ａ）及び／または（ａ’）

で表されるビニル基含有化合物を合成する工程、その後その反応液に有機溶媒を添加して得られた溶液に対して水溶液及び／または純水で１回以上洗浄する工程によりビニル基含有化合物を製造し、さらに該ビニル基含有化合物にシロキサニル基、水酸基、カルボキシル基もしくはアミノ基を有するアルキル基またはアリール基を有する化合物を付加せしめたものを重合する医療用具の製造方法であって、該洗浄工程で用いる溶媒として、溶解度パラメータが８．３以上、かつ該溶媒の水への溶解度が３％以下の有機溶媒を用いることを特徴とするビニル基含有化合物を用いた医療用具の製造方法、
（ここで、Ｒ^１は水素またはメチル基を表す。）
（２）前記の有機溶媒がベンゼン、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブチルからなる群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする前記（１）に記載の医療用具の製造方法、
（３） 下記式（ａ１）

で表されるエポキシ化合物に、（メタ）アクリル酸のアルカリ金属塩存在下で該（メタ）アクリル酸のアルカリの金属塩に対応する（メタ）アクリル酸を反応せしめて下記一般式（ａ）及び／または（ａ’）

で表されるビニル基含有化合物を合成する工程、その後その反応液に有機溶媒を添加して得られた溶液に対して水溶液及び／または純水で１回以上洗浄する工程を含むビニル基含有化合物の製造方法であって、該洗浄工程で用いる溶媒として、溶解度パラメータが８．３以上、かつ該溶媒の水への溶解度が３％以下の有機溶媒（但し、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブ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、を除く。）を用いる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、Ｒ ^１ は水素またはメチル基を表す。）、である。

本発明によれば、低極性不純物（ｄ）等の化合物が抑制された高い純度の前記一般式（ａ）および／または（ａ’）で表されるビニル基含有化合物を高収率で得ることができる。

本発明のビニル基含有化合物製造方法で使用するビニル基含有化合物は、式（ａ１）で表される化合物に、不飽和カルボン酸の金属塩存在下、該不飽和カルボン酸に対応する不飽和カルボン酸を反応せしめて一般式（ａ）及び／または（ａ’）で表される化合物として得る。ここで、対応するとは、その不飽和カルボン酸の金属塩のカルボン酸塩部分がカルボン酸構造となったものを意味する。

（ここで、Ｒ^１は水素またはメチル基を表す。）
本発明の医療用具の製造方法で使用する不飽和カルボン酸、好ましくはアクリル酸あるいはメタアクリル酸、の量は、前記の式（ａ１）で表されるエポキシ化合物に対して１〜５０当量が好ましく、該エポキシ化合物の反応後の含有量を低下せしめるためには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。この未反応の（ａ１）で表される化合物は種々の精製方法によっても除去が困難である一方その後の重合工程でもポリマー中に残るためコンタクトレンズなどの医療用具として用いたときにしみ出す可能性があるため、極力最終生成物に含まれないようにすることが好ましいものである。

本発明のビニル基含有化合物の製造方法においては、不飽和カルボン酸の金属塩、好ましくはアクリル酸もしくはメタアクリル酸のアルカリ金属塩、を触媒として用いる。この触媒の添加量は、少なすぎると反応速度が低下して反応終了に長時間を要し、多すぎると反応液に溶解せずに析出してくることから、前記の式（ａ１）で表されるエポキシ化合物に対して０．００１〜５当量とすることが好ましく、０．００５〜３当量とすることがより好ましく、０．０１〜１当量とすることが最も好ましい。

本発明のビニル基含有化合物の製造方法においては、ビニル基含有化合物が重合するのを防ぐため重合禁止剤を加えてもよい。重合禁止剤としては、例えばハイドロキノン、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としては、少なすぎると十分な効果が得られずに反応液が重合してしまう危険性が高まり、多すぎると得られたビニル基含有化合物を重合する際に重合を阻害してしまうことから、不飽和カルボン酸に対して０．０００５〜５重量％とすることが好ましく、０．００１〜３重量％とすることがより好ましく、０．００５〜１重量％とすることが最も好ましい。

本発明のビニル基含有化合物の製造方法における前記式（ａ１）で表される化合物と不飽和カルボン酸を反応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、高すぎると合成反応中にビニル基含有化合物が重合してしまう危険性があることから、５０〜１８０℃とすることが好ましく、６０〜１７０℃とすることがより好ましく、７０〜１６０℃とすることが最も好ましい。

本発明のビニル基含有化合物の製造方法においては、前記式（ａ１）で表される化合物と不飽和カルボン酸を反応せしめた後に、その反応液を洗浄する工程を有している。この洗浄工程においては、反応物の回収を行うと共に無機物などの不要なものが除去される。洗浄は反応液に後述する特徴を具えた有機溶媒を添加し、その溶液に対してアルカリ水溶液や電解質の水溶液、純水などで各々１回ないし複数回洗浄（すなわち、これら溶液または溶媒を混合・振盪し、静置して分液する。）を行う。この洗浄工程に用いる有機溶媒は、目的物の回収率を高くできるだけでなく、前記の一般式（ｄ）で示される不純物や前記の式（ａ１）で示される化合物等の不純物を効率的に除去できることから溶解度パラメータが８．３以上、かつ水への溶解度が３％以下のものを使用する。そのような溶媒としては、例えばベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族系有機溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタンなどのハロゲン系有機溶媒、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系有機溶媒、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブチルなどのエステル系溶媒などが挙げられる。以上のようにして、本発明のビニル基含有化合物の製造方法により得られるビニル基含有化合物の洗浄後の回収率は好ましく５０％以上であり、更に６０％以上であり、最も好ましくは７０％以上である。また、洗浄後のビニル基含有化合物に含まれる低極性である前記一般式（ｄ）で表される不純物の含有量は好ましく５％以下であり、より好ましく４％以下であり、最も好ましく３％以下である。

本発明においては更に、公知の精製工程、例えば、蒸留等の蒸気圧差を利用した精製工程やカラム分離などの吸着挙動差を利用した精製工程などを組み合わせて用いることが可能である。 該ビニル基含有化合物の純度は９０％以上が好ましく、９１％以上がより好ましく、９２％以上が最も好ましい。

本発明のビニル基含有化合物製造方法で得られた粗ビニル基含有化合物を医療用材料に用いるためには、蒸留精製やカラム精製等の方法を用いて原料のエポキシ化合物を除去することが好ましい。エポキシ化合物除去後のビニル基含有化合物中に含まれる残存原料（ａ１）の含有量は１５０ｐｐｍ以下になることが好ましく、該ビニル基含有化合物を重合して得られるポリマーを医療用材料に用いるためには１００ｐｐｍ以下がより好ましく、５０ｐｐｍ以下が最も好ましい。 本発明の製造方法により得られるビニル基含有化合物を重合して得られるポリマーは、医療用材料として特に好適である。
また、本発明により得られる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、カルボキシル基またはアミノ基などを有したアルキル基また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。

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。洗浄後の回収率および純度は表１の通りであった。

実施例２
トルエンを酢酸ｎ−ブチルに代える以外は実施例１と同様の方法で実験を行った。粗体の回収率および純度は表１の通りであった。

実施例３
トルエンをメチルイソブチルケトンに代える以外は実施例１と同様の方法で実験を行った。洗浄後の回収率および純度は表１の通りであった。

実施例４
トルエンをクロロホルムに代える以外は実施例１と同様の方法で実験を行った。洗浄後の回収率および純度は表１の通りであった。

比較例１
トルエンをヘキサンに代える以外は実施例１と同様の方法で実験を行った。洗浄後の回収率および純度は表１の通りであった。

比較例２
トルエンを酢酸エチルに代える以外は実施例１と同様の方法で実験を行った。アルカリ洗浄を繰り返すごとに有機層が減少し、最終的には有機層が消失したため、目的物は回収できなかった。
比較例３
トルエンをシクロヘキサンに代える以外は実施例１と同様の方法で実験を行った。洗浄後の回収率および純度は表１の通りであった。
比較例４
トルエンをジエチルエーテルに代える以外は実施例１と同様の方法で実験を行った。洗浄後の回収率および純度は表１の通りであった。

Claims (1)

1. 下記式（ａ１）
   

   

   で表されるエポキシ化合物に、（メタ）アクリル酸のアルカリ金属塩存在下で該（メタ）アクリル酸のアルカリの金属塩に対応する（メタ）アクリル酸を反応せしめて下記一般式（ａ）及び／または（ａ’）
   

   

   で表されるビニル基含有化合物を合成する工程、その後その反応液に有機溶媒を添加して得られた溶液に対して水溶液及び／または純水で１回以上洗浄する工程を含むビニル基含有化合物の製造方法であって、該洗浄工程で用いる溶媒として、溶解度パラメータが８．３以上、かつ該溶媒の水への溶解度が３％以下の有機溶媒（但し、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブ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、を除く。）を用いる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、Ｒ^１は水素またはメチル基を表す。）