JP6634376B2 - 重合性単量体、硬化性組成物および樹脂部材 - Google Patents

重合性単量体、硬化性組成物および樹脂部材 Download PDF

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Description

本発明は、重合性単量体、硬化性組成物および樹脂部材に関するものである。
(メタ)アクリレート系重合性単量体は、歯科用硬化性組成物あるいは歯科用接着剤といった歯科材料、光学材料、印刷製版、フォトレジスト材料、塗料、接着剤、インク、光造形樹脂等の幅広い分野で利用可能である(例えば、特許文献1〜4)。特に、機械的強度に優れた硬化物が得られる(メタ)アクリレート系重合性単量体としては、特許文献2、3に例示されるビスフェノールAジグリシジルジ(メタ)アクリレート(Bis−GMA)に代表されるビスフェノールA骨格を有する重合性単量体や、特許文献4、5に例示されるビフェニル骨格を有する重合性単量体が知られている。
特表2008−534256号公報 特開2007−126417号公報 特開平9−157124号公報 特開平5−170705号公報 特開昭63−297344号公報
一方、重合性単量体の取り扱い性を容易とする観点では、重合性単量体は室温環境下において低粘度の液体あるいは液状物質であることが有利である。たとえば、一般的に多くの場合、重合性単量体は、単独で用いるよりも、種々の使用用途に応じて他の成分と混合した混合組成物として用いられることが多い。このような場合に、重合性単量体が低粘度の液体あるいは液状物質であれば、他の成分とのブレンドも極めて容易である。
しかしながら、特許文献2,3に例示されるBis−GMAは室温環境下において極めて高粘度であり、特許文献4に例示される重合性単量体に至っては、室温環境下において固体である上、機械的強度に劣る。また、特許文献5に例示される重合性単量体は比較的低粘度であるものの、やはり機械的強度に劣る。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、硬化物の機械的強度に優れると共に、室温環境下においても低粘度で取扱い性に優れた重合性単量体、ならびに、これを用いた硬化性組成物および樹脂部材を提供することを課題とする。
上記課題は以下の本発明により達成される。すなわち、
本発明の重合性単量体は、下記一般式(1)で示され、かつ、下記一般式(1)中の基Xが、−O−であることを特徴とする。
〔前記一般式(1)中、AおよびArは、各々、2価〜4価から選択されるいずれかの価数を持ち、かつ、置換基を有さない芳香族基を表し、各々同一であっても異なっていてもよく、LおよびLは、各々、主鎖の原子数が2〜60の範囲内であり、かつ、2価〜4価から選択されるいずれかの価数を持つ炭化水素基を表し、各々同一であっても異なっていてもよく、RおよびRは、各々、水素またはメチル基を表す。また、m1、m2、n1およびn2は、各々、1〜3の範囲から選択される整数である。〕
本発明の重合性単量体の他の実施形態は、主鎖の原子数が2〜60の範囲内であり、かつ、2価〜4価から選択されるいずれかの価数を持つ炭化水素基LおよびL少なくともいずれかが水酸基を含むことが好ましい。
本発明の重合性単量体の他の実施形態は、下記一般式(2)で示されることが好ましい。
〔前記一般式(2)中、X、L、L、RおよびRは、前記一般式(1)中に示すものと同様である。〕
本発明の重合性単量体の他の実施形態は、下記一般式(3)で示されることが好ましい。
〔一般式(3)中、Xは、一般式(1)中に示すものと同様であり、ArおよびArは、価数が2価のみを取りえることを除いて一般式(1)中に示すものと同様であり、LおよびLは、各々、主鎖の原子数が1〜8の範囲内の2価の炭化水素基を表し、各々同一であっても異なっていてもよく、RおよびRは、各々、水素またはメチル基を表し、左側の括弧内に示す基および右側の括弧内に示す基は、中央に示す基;−Ar −X−Ar −の2つの結合手のいずれに対しても結合可能であり、j、kの値に応じて、(a)左側の括弧内に示す基が中央に示す基の両側に結合していてもよく、(b)右側の括弧内に示す基が中央に示す基の両側に結合していてもよく、(c)一般式(3)そのものとして示されるように、中央に示す基の一方側に左側の括弧内に示す基が結合し、他方側に右側の括弧内に示す基が結合していてもよいものである。また、jは0、1または2であり、kは0、1または2であり、j+k=2である。〕
本発明の重合性単量体の他の実施形態は、一般式(3)に示す値j、kの組み合わせ(j、k)が、(1、1)および(0、2)からなる群より選択されるいずれかであることが好ましい。
本発明の重合性単量体の他の実施形態は、一般式(3)に示す値j、kの組み合わせ(j、k)が、(2、0)、(1、1)および(0、2)からなる群より選択されるいずれか2種類以上の構造異性体を含むことが好ましい。
本発明の重合性単量体の他の実施形態は、全ての重合性単量体分子における値kの平均値が0.05以上2.0未満であることが好ましい。
本発明の硬化性組成物は、本発明の重合性単量体と、重合開始剤と、を含むことを特徴とする。
本発明の樹脂部材は、本発明の重合性単量体を含む組成物を用いて得られた硬化物を含むことを特徴とする。
本発明によれば、硬化物の機械的強度に優れると共に、室温環境下においても低粘度で取扱い性に優れた重合性単量体、ならびに、これを用いた硬化性組成物および樹脂部材を提供することができる。
本実施形態の重合性単量体は、下記一般式(1)で示されることを特徴とする。
ここで、一般式(1)中、Xは2価の基を表し、ArおよびArは、各々、2価〜4価から選択されるいずれかの価数を持つ芳香族基を表し、各々同一であっても異なっていてもよく、LおよびLは、各々、主鎖の原子数が2〜60の範囲内であり、かつ、2価〜4価から選択されるいずれかの価数を持つ炭化水素基を表し、各々同一であっても異なっていてもよく、RおよびRは、各々、水素またはメチル基を表す。また、m1、m2、n1およびn2は、各々、1〜3の範囲から選択される整数である。なお、一般式(1)に示される重合性単量体は、2種類以上の異性体を含む異性体混合物であってもよい。
本実施形態の重合性単量体は、硬化物の機械的強度に優れると共に、室温環境下においても低粘度であるため取扱い性に優れる。このような効果が得られる理由は定かではないが、本発明者らは以下のように推定している。まず、硬化物の機械的強度に優れる理由は、分子の中心部分に、剛直性の高い芳香族基を含む構造(Ar−X−Ar)を有するためであると考えられる。
また、室温環境下においても低粘度を示す理由としては、まず、分子中心部の構造として、ビフェニル構造などのように、芳香族基Arと芳香族基Arとがσ結合を介して直接結合した構造(Ar−Ar)ではなく、芳香族基Arと芳香族基Arとを2価の基Xを介して結合させた構造(Ar−X−Ar)を採用したことが挙げられる。構造(Ar−Ar)は分子構造の対称性が高いため結晶化し易いものの、このような構造に2価の基Xをさらに導入した構造(Ar−X−Ar)では、分子構造の柔軟性が増大して対称性が低下するため、結果的に結晶性を低下させて低粘度化するものと考えられる。これに加えて、本実施形態の重合性単量体では、芳香族基Ar、Arに接続されたエステル結合が粘度の低下に大幅に寄与しているものと考えられる。
また、上述したように、構造(Ar−Ar)よりも、構造(Ar−X−Ar)がの方が分子構造の柔軟性がより大きい。このため、本実施形態の重合性単量体は、分子中心部に構造(Ar−Ar)を導入した重合性単量体と比べると、硬化物が脆くなり難く、曲げ強度にも優れる。
次に、一般式(1)に示す重合性単量体についてより詳細に説明に説明する。まず、一般式(1)中、ArおよびArは、各々、2価〜4価から選択されるいずれかの価数を持つ芳香族基を表し、各々同一であっても異なっていてもよい。
芳香族基Ar、Arの具体例としては、下記構造式Ar−a1〜Ar−a3に示す2価〜4価のベンゼン、下記構造式Ar−a4〜Ar−a6に示す2価〜4価のナフタレン、あるいは、下記構造式Ar−a7〜Ar−a9に示す2価〜4価のアントセランが挙げられる。なお、これら構造式中、結合手は、芳香族基Ar、Arを構成するベンゼン環の任意の炭素(但し、ベンゼン環とベンゼン環との縮合部を形成する炭素を除く)に設けることができる。たとえば、構造式Ar−a1(2価のベンゼン)であれば、2本の結合手は、オルト位、メタ位、あるいは、パラ位のいずれかに設けることができる。
なお、芳香族基Arの価数は、m1の数に応じて決定され、m1+1で表される。同様に、芳香族基Arの価数は、m2の数に応じて決定され、m2+1で表される。
また、芳香族基Ar、Arは、各々、置換基を有していてもよく、この場合、芳香族基Ar、Arを構成するベンゼン環の水素を他の置換基に置き換えることができる。芳香族基Ar、Arの置換基としてはその末端に一般式(1)の左辺に示される反応性基(すなわち、アクリル基またはメタクリル基)を含まないものであれば特に限定されず、置換基を構成する原子の総数(原子数)が1〜60の範囲内のものを適宜選択できる。具体的には、炭素数1〜20の1価の炭化水素基や、−COOR、−OR、ハロゲン基、アミノ基、ニトロ基、カルボキシル基などを挙げることができる。なお、Rは、炭素数1〜20の1価の炭化水素基と同様である。また、炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、メチル基、エチル基等の直鎖状または分岐状の炭化水素基、シクロヘキシル基等の脂環炭化水素基、フェニル基、1価のフランなどの複素環基などを挙げることができる。
Xは2価の基を表し、具体的には、下記構造式X−1〜X−13に例示されるような芳香族基Arと芳香族基Ar2とを架橋する主鎖の原子数が1〜3の2価の基である。
なお、2価の基Xの主鎖の原子数は1または2がより好ましく、1が最も好ましい。また、2価の基Xは、芳香族基Ar(あるいはAr)とこれに接続されたエステル結合とからなるベンゾエート構造(電子吸引基)に対して電子を供与できる電子供与性基であることが好ましい。このような電子供与性の2価の基Xとしては、−O−、−CH−、−CH(R)−あるいは−S−が挙げられ、これらの中でも−O−あるいは−CH−がより好ましく、−O−が特に好ましい。ここで、Rは、炭素数1〜6のアルキル基である。電子供与性の2価の基Xでは、下記共鳴構造式に例示するような共鳴構造を取り得るため、分子中央部の極性が比較的高くなる。このため、極性の高い親水性材料との親和性をより向上させることができ、結果的に、親水性材料との相溶性を向上させたり、親水性の表面に対する親和性・接着性を向上させることが容易になる。なお、下記共鳴構造式は、2価の基Xが−O−であり、芳香族基Ar、Arがフェニレン基(但し、2本の結合手はパラ位に設けられる)である場合における本実施形態の重合性単量体の分子中央部について示したものである。
およびLは、各々、主鎖の原子数が2〜60の範囲内であり、かつ、2価〜4価から選択されるいずれかの価数を持つ炭化水素基を表し、各々同一であっても異なっていてもよい。なお、主鎖の原子数は2〜12の範囲内が好ましく、2〜10の範囲内がより好ましく、2〜6の範囲内がさらに好ましく、2〜3の範囲内が特に好ましい。特に主鎖の原子数を2〜3の範囲内とした場合には、硬化物の曲げ強度をより高めることが容易になる。
なお、主鎖を構成する原子は、基本的には炭素原子から構成され、全ての原子が炭素原子であってもよいが、主鎖を構成する炭素原子の一部をヘテロ原子に置き換えることもできる。このヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子を挙げることができる。なお、主鎖がヘテロ原子として酸素原子を含む場合、主鎖中には、エーテル結合またはエステル結合を導入することができる。主鎖に導入できるヘテロ原子の数は、主鎖の原子数の約半分以下とすることが好ましく、主鎖の原子数が2の場合、主鎖に導入できるヘテロ原子の数は1つである。
また、主鎖を構成する原子のうち、少なくともいずれか1つの原子(通常は炭素原子)には、置換基が結合していてもよい。このような置換基としては、メチル基等の炭素数1〜3のアルキル基、水酸基、水酸基を有する1価の炭化水素基、ハロゲン、−COOR、−ORなどを挙げることができる。なお、Rは、炭素数1〜3のアルキル基と同様である。また、水酸基を有する1価の炭化水素基は、その炭素数が1〜3の範囲が好ましく、1〜2の範囲がより好ましい。水酸基を有する1価の炭化水素基の具体例としては、−CHOH、−CHCHOH、−CH(CH)OHなどが挙げられる。
なお、親水性材料との相溶性を向上させたり、親水性の表面に対する親和性を向上させたい場合には、LおよびLの少なくともいずれかが水酸基を含む、言い換えれば、LおよびLの少なくともいずれかにおいて、その置換基は水酸基および/または水酸基を有する1価の炭化水素基であることが好ましい。なお、LおよびLの各々に含まれる水酸基の数は、少なくとも1つ以上であればよいが、通常は、1つであることが好ましい。また、水酸基は、LおよびLの各々に1つ含まれることがより好ましく、この場合において、m1、m2=1であれば分子内には2つの水酸基が含まれることになる。
なお、一般的に、分子内に複数の水酸基を有する化合物は、分子間水素結合を形成し、結果として粘度が上昇し易い。それゆえ、本実施形態の重合性単量体が分子内に水酸基を有する場合も、粘度が上昇し易い傾向がある。しかし、芳香族基Ar、Arに直接結合するエステル結合の近傍に水酸基が存在する場合は、比較的粘度の上昇が抑えられるため、より好ましい。ここで、“エステル結合の近傍に水酸基が存在する場合”とは、具体的には、LおよびLのいずれかまたは双方が水酸基を有する場合において、水酸基を有するLまたはLの主鎖の原子数が2〜10の範囲を意味し、主鎖の原子数は特に好ましくは2〜3の範囲である。なお、上述した効果が得られる理由は定かではないが、本発明者らは以下のように推測している。
芳香族基Ar、Arに直接結合するエステル結合の近傍に水酸基が存在する場合、下記にされる構造式に示すように2価の基L、Lに存在する水酸基の水素が芳香族基Ar、Arに直接結合するエステル結合のカルボニル基の酸素との間に分子内水素結合を形成し易いと予想される。なお、下記に例示される構造式は、一般式(1)中において、Ar、Ar=フェニレン基、X=−O−、L、L=−CHCH(OH)CH−、R、R=メチル基、m1、m2、n1およびn2=1とした例である。
すなわち、分子内水素結合が形成された場合、分子間水素結合の形成が抑制されることになる。このため、本実施形態の重合性単量体において、分子内に水酸基が含まれない場合を基準とすると、分子内に水酸基を含む場合には、粘度は増大するものの、従来の分子内に水酸基を有する重合性単量体(Bis−GMAなど)と同程度の粘度まで、粘度が著しく増大することは抑制される。
これに加えて、分子水素結合が形成されない状態を基準とした場合と比べて、分子内水素結合が形成された場合では、芳香族基Ar、Arを構成するベンゼン環とこれに直接結合するエステル結合とからなるベンゾエート構造に歪みが生じて、分子中心部分の分子構造の対称性が低下する。それゆえ、分子の結晶性が低下して、粘度の著しい増大がさらに抑制されると考えられる。なお、分子内水素結合の形成は、分子間の結合を弱めるため、硬化物の機械的強度の低下を招くおそれもある。しかし、本実施形態の重合性単量体が、芳香族基Ar、Arに直接結合するエステル結合の近傍に水酸基を有する場合、水酸基は、より正確には、分子間水素結合よりも分子内水素結合に寄与する度合いが相対的により高くなっていると考えられ、分子間の緩やかな水素結合ネットワークの形成にも寄与していると考えられる。さらに、LおよびLの双方が水酸基を有する場合などのように、分子内に複数の水酸基が含まれる場合には、分子間で密度の高い水素結合ネットワークを形成し易くなる。この場合、分子内に水酸基を有さない本実施形態の重合性単量体と比べて、硬化物の機械的強度をより高くできると考えられる。
、Lの具体例としては、n1、n2=1の場合(L、Lが2価の炭化水素基の場合)において、下記構造式L−b1〜L−b14を挙げることができる。なお、これらの構造式中に示す2つの結合手のうち、*の付された結合手は、分子中心部のベンゾエート構造を構成するエステル結合の酸素原子に結合する結合手を意味する。ここで、下記構造式L−b1〜L−b14中、aは1〜11の範囲から選択される整数を表し、bは1〜19の範囲から選択される整数を表し、cは0〜11の範囲から選択される整数を表し、dは0〜5の範囲から選択される整数を表し、eは2〜5の範囲から選択される整数を表し、fは1〜6の範囲から選択される整数を表す。なお、a〜fの値は、構造式L−b1〜L−b14において、主鎖の原子数が12以下となる範囲で選択されることが好ましい。
一方、n1、n2=2の場合(L、Lが3価の炭化水素基の場合)は、構造式L−b1〜L−b14において、主鎖を構成する炭素原子のうち、*の付された結合手を持つ炭素原子から最も離れた位置の炭素原子が2本の結合手を有する。また、n1、n2=3の場合(L、Lが4価の炭化水素基の場合)は、構造式L−b1〜L−b2、L−b6〜L−b8、L−b10〜L−b14において、主鎖を構成する炭素原子のうち、*の付された結合手を持つ炭素原子から最も離れた位置の炭素原子が3本の結合手を有する。
なお、一般式(1)で示される本実施形態の重合性単量体は、下記一般式(2)で示される重合性単量体であることが特に好ましい。なお、一般式(2)は、一般式(1)において、m1、m2、n1、n2=1、Ar、Ar=−C−(構造式Ar−a1)とした場合の構造を示すものである。
また、本実施形態の重合性単量体は、下記一般式(3)に示される重合性単量体であることが好ましい。ここで、一般式(3)中、Xは、一般式(1)に示すものと同様であり、ArおよびArは、価数が2価のみを取りえることを除いて一般式(1)中に示すものと同様であり、LおよびLは、各々、主鎖の原子数が1〜8の範囲内の2価の炭化水素基を表し、各々同一であっても異なっていてもよく、RおよびRは、各々、水素またはメチル基を表す。また、jは0、1または2であり、kは0、1または2であり、j+k=2である。なお、一般式(3)は、一般式(1)において、m1、m2、n1、n2=1、L=−L−CH(OH)CH −または−CH(CHOH)−L−、L=−L−CH(OH)CH −または−CH(CHOH)−L−、RはRまたはRに対応し、RはRまたはRに対応する、とした場合の構造(2官能型構造)を示すものである。また、一般式(3)中、左右両側の括弧内に示す基は、中央に示す基;−Ar−X−Ar−の2つの結合手のいずれに対しても結合可能である。すなわち、jおよびkの値に応じて、一般式(3)中の左側の括弧内に示す基が、中央に示す基の両側に結合する場合もあれば、一般式(3)中の右側の括弧内に示す基が、中央に示す基の両側に結合する場合もある。
なお、LおよびLにおいて、主鎖を構成する原子は、基本的には炭素原子から構成され、全ての原子が炭素原子であってもよいが、主鎖を構成する炭素原子の一部をヘテロ原子に置き換えることもできる。このヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子を挙げることができる。なお、主鎖がヘテロ原子として酸素原子を含む場合、主鎖中には、エーテル結合またはエステル結合を導入することができる。主鎖に導入できるヘテロ原子の数は1つまたは2つが好ましい。但し、主鎖の原子数が2の場合、主鎖に導入できるヘテロ原子の数は1つである。
また、LおよびLにおいて主鎖の原子数は、1〜8であればよいが、1〜5がより好ましく、1〜3がさらに好ましく、1が最も好ましい。LおよびLの具体例としては、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、n−ブチレン基などのような主鎖の炭素数1〜8のアルキレン基や、当該アルキレン基の主鎖の一部または全部をエーテル結合あるいはエステル結合(但し、アルキレン基の主鎖の原子数が2以上の場合に限る)に置換した基などが挙げられる。
一般式(3)に示す値j、kの組み合わせ(j、k)としては、(2、0)、(1、1)および(0、2)が挙げられるが、これらの中でも重合性単量体分子の分解の抑制が期待できる観点から(1、1)および(0、2)がより好ましい。この理由として、本発明者らは以下のように推測している。
ここで、下記に示す式は、一般式(3)において(j、k)=(1、1)、X=−O−、Ar,Ar=−C−、L、L=−CH−、R、R=−CHとした重合性単量体分子における水分子の存在下における反応機構の一例を示したものである。本実施形態の重合性単量体は、分子中央部の芳香族基に直接結合するエステル結合が存在する分子構造を有している。このような分子構造を持つ重合性単量体が分解する反応機のひとつとして、芳香族基に直接結合するエステル結合への水分子の求核反応(加水分解反応)などが予想される(下記Route B)。しかし、芳香族基に直接結合するエステル結合のすぐ近くに、同一分子内に含まれる1級アルコールが存在する場合、1級アルコールとエステル結合とが分子内で環化反応を起こすことで、一時的に環状構造を形成する(下記Route A)。この環化反応は可逆的であるため、直ぐに元の直鎖構造に戻り易いものの、この環化反応が上述した求核反応(加水分解反応)などを阻害する。このため、重合性単量体分子の分解が阻害されるものと推測される。この場合、重合性単量体あるいはこれを含む組成物の分解劣化が抑制される(言い換えれば保存安定性が向上する)ため、重合性単量体を用いた各種組成物の製造直後の初期性能を長期に渡って安定して維持できることになる。たとえば、重合性単量体を用いる歯科用組成物(歯科用充填修復材、歯科用接着剤など)では、長期間保存後においても、製造直後の接着強度や、硬化物の機械的強度を維持することが容易になる。
また、本実施形態の重合性単量体は、一般式(3)に示す値j、kの組み合わせ(j、k)が、(2、0)、(1、1)および(0、2)からなる群より選択されるいずれか2種類以上の構造異性体を含むものであることが好ましい。重合性単量体が、一般式(3)に示す(j,k)の組み合わせについて、2種類以上の構造異性体を含むものである場合、硬化物の機械的強度と、保存安定性とをバランスよく向上させることが容易となる。この場合、全ての重合性単量体分子における値kの平均値が0.05以上2.0未満の範囲(言い換えれば値jの平均値が0を超え1.95以下の範囲)であることが好ましい。さらに、値kの平均値の下限は0.1以上であることが好ましく、値kの平均値の上限は、1.7以下であることがより好ましく、1.5以下であることがさらに好ましく、0.4以下であることが特に好ましい。なお、硬化物の機械的強度と、保存安定性とをバランスよく向上させるためには、値k=2(構造異性体を含まない状態)も、値kの平均値が0.05以上2.0未満の範囲とした場合と同様に好適である。但し、値k=2(構造異性体を含まない状態)よりも、2種類以上の構造異性体を含む状態の方が、一定の保存期間を経ない初期状態での機械的強度をより高くすることができる。この点では、値kの平均値が0.05未満とならない範囲で、値kの平均値は小さい方がより有利である。
なお、上述した反応機構のみを考慮すると、値kの平均値が大きくなるに従い保存安定性も向上すると予想される。しかしながら、本発明者らが検討したところ値kの平均値が0.1程度(全重合性単量体中、芳香族基に直接結合するエステル結合の近傍に存在する1級アルコールの存在割合が小さい場合)でも顕著な保存安定性向上効果が得られることを確認した(後述する実施例を参照されたし)。これらの結果からは、保存安定性の向上には、上述した反応機構以外の予期せぬ要因が存在するものと推測される。
本実施形態の重合性単量体は、公知の出発原料および公知の合成反応法を適宜組み合わせて合成することができ、その製造方法は特に限定されるものではない。たとえば、一般式(3)に示す重合性単量体を製造する場合、下記一般式(4)に示す化合物と、下記一般式(5)に示す化合物とを反応させる反応工程を少なくとも含む製造方法を利用してもよい。この場合、下記一般式(6)〜(8)に示す化合物からなる群より選択される2種類以上の構造異性体を含む重合性単量体を製造することができる。
ここで、一般式(4)〜(8)中、X、ArおよびAr、は一般式(3)中に示すものと同様であり、Lは主鎖の原子数が1〜7の2価の炭化水素基を表す。また、pは0または1である。ここで、値kの平均値、言い換えれば、一般式(6)〜(8)に示される構造異性体の存在比率は、合成条件を適宜選択することにより容易に調整することができる。また、必要に応じて合成後に精製処理を行うことで、値kの平均値(一般式(6)〜(8)に示される構造異性体の存在比率)を所望の値により近づくように調整してもよい。
一般式(5)〜(8)に示すLにおいて、主鎖を構成する原子は、基本的には炭素原子から構成され、全ての原子が炭素原子であってもよいが、主鎖を構成する炭素原子の一部をヘテロ原子に置き換えることもできる。このヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子を挙げることができる。なお、主鎖がヘテロ原子として酸素原子を含む場合、主鎖中には、エーテル結合またはエステル結合を導入することができる。主鎖に導入できるヘテロ原子の数は1つまたは2つが好ましい。但し、主鎖の原子数が2の場合、主鎖に導入できるヘテロ原子の数は1つである。
また、Lにおいて主鎖の原子数は、1〜7であればよいが、1〜4が好ましく、1〜2がより好ましい。 の具体例としては、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、n−ブチレン基などのような主鎖の炭素数1〜7のアルキレン基や、当該アルキレン基の主鎖の一部または全部をエーテル結合あるいはエステル結合(但し、アルキレン基の主鎖の原子数が2以上の場合に限る)に置換した基などが挙げられる。
一般式(6)において、各々のLは同一であってもよく、異なっていてもよい。これは、一般式(7)および(8)においても同様である。なお、各々のLを互いに異なるものとする場合には、合成に用いる一般式(5)に示す化合物として、Lが互いに異なる2種類以上の化合物を用いることができる。また、pは0であることが好ましい。
なお、必要であれば、上述した製造方法により2種類以上の構造異性体を含む重合性単量体を得た後、構造異性体を実質的に含まない重合性単量体(たとえば、一般式(6)に示す重合性単量体)のみを単離精製してもよい。しかしながら、単離精製して得られる重合性単量体は、単離精製処理前の2種類以上の構造異性体を含む重合性単量体と比べると、硬化物の機械的強度と、保存安定性との両立という点で劣る傾向にある。これに加えて、重合性単量体の製造に際して、さらに単離精製処理が必要となるため、コスト面でも不利になり易い。よって、これらの観点からは、単離精製処理は省略することが好ましい。
−組成物、硬化性組成物および樹脂部材−
本実施形態の重合性単量体は、この重合性単量体を含む組成物として利用することができる。しかしながら、様々な用途において利用する観点からは、本実施形態の重合性単量体とその他の材料とを含む組成物として用いることも好適である。この場合、本実施形態の重合性単量体を少なくとも含む組成物に対してさらに重合開始剤を添加することで、硬化性組成物を調合してもよい。なお、本実施形態の重合性単量体を含む組成物が重合開始剤を含まない組成物である場合、この組成物(A剤)の使用に際しては、重合開始剤を含むその他の組成物(B剤)と組み合わせて使用することもできる。この場合は、A剤とB剤とを混合して重合させることにより硬化物を得ることができる(第一の硬化形態)。
また、本実施形態の重合性単量体と重合開始剤とを含む硬化性組成物(C剤)についても、このC剤単体を硬化させることで硬化物を得てもよい(第二の硬化形態)。しかしながら、必要に応じて、C剤とその他の組成物(D剤)と組み合わせて用いることができる。この場合、C剤とD剤とを混合して得られた混合物を硬化させることで硬化物を得ることができる(第三の硬化形態)。また、固体表面にD剤を塗布した後、さらにその上にC剤を配置して硬化させることで硬化物を得ることもできる。この場合、D剤が接着剤および/またはC剤と固体表面との馴染みを良くする前処理材として機能するときは、固体表面に接合した状態の硬化物を得ることができる(第四の硬化形態)。また、D剤が離型剤として機能する場合は、硬化後に硬化物の表面を損壊することなく、硬化物を固体表面から容易に引き離して回収することができる(第五の硬化形態)。
なお、第一および第三の硬化形態で好適に利用できるものとしてはたとえば2成分系接着剤が挙げられ、第二の硬化形態で好適に利用できるものとしてはたとえば積層造形法を利用した3Dプリンターに用いられる樹脂原料、第四の硬化形態で好適に利用できるものとしてはたとえば歯科用材料(特に、歯牙の窩洞内の充填に用いられるコンポジットレジン)、第五の硬化形態で好適に利用できるものとしてはたとえば金型を用いた成形物の製造に用いる樹脂原料、が挙げられる。
また、本実施形態の重合性単量体と共に用いられるその他の材料としては、特に限定されず、本実施形態の重合性単量体を含む組成物あるいは硬化性組成物の用途に応じて適宜選択することができる。その他の材料の具体例としては、たとえば、本実施形態の重合性単量体以外のその他の重合性単量体、反応性を持たない低分子有機化合物、樹脂、フィラー、有機−無機複合材料、上述した重合開始剤以外の各種の添加剤、溶媒等を挙げることができ、これら材料を2種類以上組み合わせて用いることもできる。
しかしながら、本実施形態の重合性単量体と組み合わせて用いるその他の材料としては、特に、その他の重合性単量体が好ましい。その他の重合性単量体としては、公知の重合性単量体を制限なく用いることができる。しかしながら、本実施形態の重合性単量体が、室温環境下において低粘性であるという特徴を有する点を考慮すれば、その他の重合性単量体も、この特徴を相殺しない程度の比較的低い粘性を有することが好ましい。このような観点では、その他の重合性単量体の粘度は室温(25℃)において150mPa・S以下であることが好ましい。さらに、分子の両末端に設けられた反応性基が同一・類似である点で相溶性が確保し易いことを考慮すると、その他の重合性単量体としては2官能(メタ)アクリレート系重合性単量体が好ましい。
上述した粘度特性を有する2官能(メタ)アクリレート系重合性単量体としては、トリエチレングリコールジメタクリレート(3G)などのポリアルキレングリコールジメタクリレート(より具体的には、アルキレングリコール単位の重合度が1以上14以下のポリエチレングリコールジメタクリレート、アルキレングリコール単位の重合度が1以上7以下のポリプロピレングリコールジメタクリレート、炭素数2〜10ポリメチレングリコールジメタクリレートなど)、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート(TCD)、1.9−ノナンジオールジメタクリレート(ND)などを挙げることができる。また、相溶性の観点では、その他の重合性単量体は、ポリアルキレングリコール鎖を有するものが好ましく、ポリエチレングリコール鎖を有するものがより好ましい。ポリアルキレングリコール鎖は、本実施形態の重合性単量体の分子中心部を構成するベンゾエート構造(すなわち非水素結合性極性基)と親和性が高いためである。以上に説明した点を考慮すれば、その他の重合性単量体としては、ポリアルキレングリコールジメタクリレートが好ましく、トリエチレングリコールジメタクリレートが特に好ましい。
なお、本願明細書において、重合性単量体の粘度は、E型粘度計を使用して25℃で測定された値を意味する。
また、その他の重合性単量体は、本実施形態の重合性単量体を用いた組成物、硬化性組成物、あるいは、本実施形態の重合性単量体を用いて得られた硬化物を含む樹脂部材の用途に応じて選択できる。たとえば、本実施形態の重合性単量体を用いた組成物あるいは硬化性組成物を、歯科用材料として用いる場合、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート、1.9−ノナンジオールジメタクリレート等の重合性単量体を用いることが好ましい。なお、本実施形態の重合性単量体とその他の重合性単量体とを混合して用いる場合、全重合性単量体に占める本実施形態の重合性単量体は20質量%以上であることが好ましく30質量%以上であることがより好ましく、60質量%以上であることが特に好ましい。
本実施形態の重合性単量体を用いた硬化性組成物に用いる重合開始剤としては公知の重合開始剤を用いることができ、ラジカル型、カチオン型あるいはアニオン型の光重合開始剤や、アゾ系あるいは過酸化物系の熱重合開始剤など、各種の重合開始剤を適宜利用することができる。たとえば、光照射によって重合・硬化させる場合は、たとえば、カンファーキノンやp−N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチルなどの光重合開始剤を用いることができる。また、これらの重合開始剤は2種類以上を組み合わせて用いることもできる。さらに、重合開始剤と共に、重合禁止剤や増感剤等のその他の添加物を併用することもできる。
また、本実施形態の重合性単量体を用いた組成物あるいは硬化性組成物には、フィラーを添加することも好適である。フィラーを用いることで、重合収縮の抑制効果をより大きくすることができる。また、フィラーを用いることにより、硬化前の組成物あるいは硬化性組成物の操作性を改良したり、あるいは、硬化後の機械的物性の向上を図ることができる。フィラーとしては、たとえば、非晶質シリカ、シリカ−チタニア、シリカ−ジルコニア、シリカ−チタニア−酸化バリウム、石英、アルミナ等の無機酸化物の粒子からなる無機フィラーを用いることができ、また、有機フィラーや、有機無機複合フィラーを用いることもできる。また、フィラーの粒径、形状は特に限定されないが、たとえば、球形状または不定形状で、平均粒子径0.01μm〜100μm程度の粒子を目的に応じて適宜使用することができる。また、これらのフィラーは、本実施形態の重合性単量体および必要に応じて併用されるその他の重合性単量体等のその他の材料とのなじみをよくし、機械的強度や耐水性を向上させる観点から、シランカップリング剤に代表される表面処理剤で処理されていてもよい。
なお、本実施形態の重合性単量体は、歯科用硬化性組成物あるいは歯科用接着剤といった歯科材料、光学材料、印刷製版、フォトレジスト材料、塗料、接着剤、インク、光造形樹脂、木工コーティング、ハードコーティング、フィルムコーティング、紙コーティング、光ファイバーコーティング、PVC床コーティング、窯業壁コーティング、樹脂ハードコート、メタライズベースコート、リリースコーティング、金属コーティング、ガラスコーティング、無機物コーティング、弾性コーティング、平板インキ、金属缶インキ、スクリーン印刷インキ、グラビアニス、光沢加工、塗料、シーラント、紙用接着剤、フィルム用接着剤、木工用接着剤、無機用接着剤、プラスチック用接着剤、溶剤型接着剤、水性型接着剤、ホットメルト型接着剤、反応型接着剤、感圧型接着剤、シーリング剤、光沢コーティング剤、OPニス、エッチングレジスト、ソルダ―レジスト、ドライフィルム、ビルドアップ回路基板用層間密着剤、感光材料、半導体フォトレジスト、プリント配線板レジスト、感光性フレキソ版、感光性樹脂凸版、PS版、CTP版、PDP、カラーフィルタ用着色レジスト、ブラックマトリクス材料、カラーフィルターオーバーコート剤、液晶用フォトレジスト、シール剤、注入口封止剤、プリズムシート、ポッティング、防湿コート、保護コート、インキバインダー、接着バインダー、封止材、プラスチック、金属、紙など基材のプライマー、仮止め剤、光造形材料、注型樹脂、反応性希釈剤、鉄の一時防錆、金属プライマー・オーバーコート、金属コイル・シートのプライマー、粘着テープ、転写フィルム、プラスチックレンズ、ガラスレンズ等の様々な用途に用いることができ、また、その使用用途に応じて、必要に応じて様々な成分と混合して用いることもできる。また、本実施形態の重合性単量体を含む組成物を用いて得られた硬化物は機械的強度に優れる。このため、この硬化物を含む樹脂部材も、機械的強度が要求される用途に利用することが好適である。
一方、LおよびLの各々の置換基が水酸基および/または水酸基を有する1価の炭化水素基である本実施形態の重合性単量体とBis−GMAとは、a)水酸基を有すること、b)分子の末端の反応性基の構造が同一(メタクリル基とメタクリル基)または実質同一(アクリル基とメタクリル基)でること、および、c)分子中央部分が芳香族基を主体とする分構造であること、以上の3点において類似している。しかしながら、分子中央部分の分子構造に着目すると、本実施形態の重合性単量体は、Bis−GMAの中心骨格を構成するビスフェノールA構造よりも極性の高いベンゾエート構造を有している。このため、LおよびLの各々の置換基が水酸基および/または水酸基を有する1価の炭化水素基である本実施形態の重合性単量体(以下、「水酸基を有する本実施形態の重合性単量体」と称す場合がある)は、Bis−GMAと比較してより親水性が高いと考えられる。また、特許文献4に示す重合性単量体は、水酸基を有していない。すなわち、水酸基を有する本実施形態の重合性単量体が親水性であるのに対して、特許文献4に示す重合性単量体は疎水性である。これに加えて、特許文献4,5に示す重合性単量体は、分子中央部が対称性が高く極性の低いビフェニル構造を有しているが、水酸基を有する本実施形態の重合性単量体では、分子中央部は、ビフェニル構造よりも極性が高くなりやすい2つの芳香族基Ar、Ar2間に2価の基Xが導入された構造を有している。したがって分子中央部の構造のみに着目した場合、特に、2価の基Xが電子供与性基からなる場合、特許文献4,5に示す重合性単量体よりも水酸基を有する本実施形態の重合性単量体の方がより親水的であると考えられる。
これらの点を考慮すると、Bis−GMAや特許文献4、特許文献5に示す重合性単量体と比べた場合、水酸基を有する本実施形態の重合性単量体は、より親水性が求められる用途で利用することが好適かつ有利であると言える。たとえば、水酸基を有する本実施形態の重合性単量体を接着剤として用いる場合には、接着剤を塗布する面が親水性であることが好ましく、水酸基を有する本実施形態の重合性単量体を他の材料と混合して用いる場合には、他の材料が親水性材料であることが好ましい。親水性の面に対して本実施形態の重合性単量体を含む接着剤を用いれば、Bis−GMAや特許文献4、特許文献5に示す重合性単量体を含む接着剤を用いた場合と比較してより優れた接着強度を得ることができる。また、シランカップリング剤などで表面処理を行った後でも比較的親水性を示す無機フィラーなどの親水性固体材料と重合性単量体とを混合した混合組成物を作製する場合、Bis−GMAや特許文献4に示す重合性単量体と比べて、本実施形態の重合性単量体では、混合が容易である上に、より多くの親水性固体材料を配合することもでき、配合量の増加に伴う混合組成物の粘度増加を抑制することも容易である。
なお、Bis−GMAや特許文献4、特許文献5に示す重合性単量体と比べて、低粘度で取扱い性に優れる点や、親水性部材表面への接着性にも優れる点では、ペンタエリストールジメタクリレートなどの水酸基を有する非芳香族系の(メタ)アクリレート系重合性単量体も有用である。しかしながら、水酸基を有する非芳香族系の(メタ)アクリレート系重合性単量体では、分子内に芳香族骨格を有さないため、硬化物の機械的強度に劣る。これに加えて、分子内に水酸基を有するため親水性は高いものの耐水性に劣るため、口腔内などのような水中あるいは高湿環境下での長期の使用には適していない。しかしながら、水酸基を有する本実施形態の重合性単量体では、水酸基を有する非芳香族系の(メタ)アクリレート系重合性単量体と比べて、硬化物の機械的強度や耐水性の点でも優れた特性を発揮できる。
なお、以上に説明した本実施形態の重合性単量体の特性を考慮すれば、広く歯科用硬化性組成物の一成分として使用できる。特に水酸基を有する本実施形態の重合性単量体は、歯科材料、特に、親水性の歯面への接着に用いられる歯科用接着剤や、機械的強度をより高めるために無機フィラーが配合されると共に親水性の被着面である歯面との高い親和性も要求される歯科用充填修復材料(コンポジットレジン)を構成する重合性単量体として用いることが好適である。さらに、歯科用接着材とコンポジットレジンの双方の機能を兼ね備えた歯科用接着性コンポジットレジンとしても使用可能である。
以下、本発明を具体的に説明するために、実施例および比較例を挙げて説明するが、本発明はこれらにより何等制限されるものではない。以下に、各実施例および比較例のサンプルの作製に用いた物質の略称・略号およびその構造式または物質名と、各種サンプルの調整方法と、各種の評価方法とについて説明する。
(1)略称・略号およびその構造式または物質名
[第一の重合性単量体(一般式(1)に示される重合性単量体)]
なお、上記構造式中、単位構造の繰り返し数r、sは個々の分子においては0以上の整数値を取り得るものであり、上記構造式は、整数値(r、s)の組み合わせが異なる2種類以上の重合性単量体分子の混合物である。
なお、4−DPEGMAは下記化合物(a)、(b)、(c)の混合物として得られ、その比率はモル比で65:30:5である。また、上記構造式と共に示す値g、hは化合物(a)、(b)、(c)の混合物の平均値である。なお、上記構造式および以下に示す構造式と共に示す値g、hは平均値を意味するが、個々の分子においてはg、hの値は0、1または2の整数値を取り得るものである。また、値gおよびhの平均値が0または2である場合を除き、値g,hの平均値が示される構造式は、整数値(g、h)の組み合わせが異なる2種類または3種類の構造異性体の混合物を意味する。さらに、一般式(3)において、Ar=Ar=フェニレン基である場合、値gは、一般式(3)中に示す値jに対応する値であり、値hは、一般式(3)中に示す値kに対応する値である。
[第一の重合性単量体(一般式(1)以外の分子構造を持つ重合性単量体)]
[第二の重合性単量体]
3G:トリエチレングリコールジメタクリレート
ND:1.9−ノナンジオールジメタクリレート
TCD:トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート
PM:2−メタクリロイルオキシエチルジハイドロジェンフォスフェートおよびビス(2−メタクリロイルオキシエチル)ハイドロジェンフォスフェートをモル比1:1の割合で混合した混合物
HEMA:2−ヒドロキシエチルメタクリレート
[光重合開始剤]
CQ:カンファーキノン
DMBE:p−N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチル
[重合禁止剤]
BHT:2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール
[無機フィラー]
F1:球状シリカージルコニア(平均粒径0.4μm)をγ―メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランにより疎水化処理したものと、球状シリカージルコニア(平均粒径0.07μm)をγ ―メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランにより疎水化処理したものとを質量比70:30にて混合した混合物。
(2)粘度測定
重合性単量体の粘度は、CSレオメーターを用いて測定した。測定装置としてはコーン/プレートジオメトリ4cm/2°及び温度制御システムを具備した粘弾性測定装置CSレオメーター「CVO120HR」(ボーリン社製)を用いた。そして、測定温度(プレート温度)25℃、ずり速度1rpsの測定条件にて、3回の測定を行い、3回の測定値の平均値を粘度とした。
(3)マトリックスモノマーサンプルの調製
第一の重合性単量体と第二の重合性単量体とを表1〜表3に示す所定の質量比で混合し、これら重合性単量体の混合物100質量部に対して、CQ0.5質量部、DMBE0.8質量部、およびBHT0.1質量部を添加した後、暗所にて均一になるまで攪拌した。これにより、マトリックスモノマーサンプルを得た。
(4A)曲げ強度評価用の硬化性組成物サンプルの調製
表1〜表3に示すように上述したマトリックスモノマーサンプルを101.4質量部、無機フィラーF1を205.9質量部を秤り取り、メノウ乳鉢で混合して混合物を得た。続いてこの混合物を真空下にて、脱泡して気泡を取り除きペースト状の曲げ強度評価用の硬化性組成物サンプルを得た。なお、この無機フィラー入りの硬化性組成物は、歯科用硬化性組成物、好ましくはコンポジットレジンとしても利用できるものである。なお、表1〜表3に示すように、一部のマトリックスモノマーサンプルについては、無機フィラーと混合せずに真空下にて、脱泡して気泡を取り除くことで曲げ強度評価用の硬化性組成物サンプルも準備した。
なお、硬化性組成物サンプルの調整は、第一の重合性単量体としてBis−GMAを用いる場合には、秤量時にBis−GMAをインキュベーター中で60℃に加温した状態で秤量した。また、第一の重合性単量体として4−BPDM、4−BPGD、4−DPHU、4−BPHEを用いる場合には、これらの第一の重合性単量体と第二の重合性単量体とを混合する際に、ドライヤーで加熱しながら混合を行った。一方、第一の重合性単量体として一般式(1)に示す重合性単量体を用いて硬化性組成物サンプルを調整する場合には、調整作業の全プロセスを室温環境(25℃)下にて行った。
(4B)硬化物の曲げ強度の測定
JIS T6514:2013によって規定される、クラス2グループ1の歯科充填用コンポジットレジンに対する曲げ強さ測定法に従って、可視光線照射器(トクソーパワーライト、株式会社トクヤマ製)により可視光照射を各々20秒間行って硬化物サンプルを作製し、曲げ強度を測定した。尚、測定には万能試験機(オートグラフ、株式会社島津製作所製)を用いた。
なお、曲げ強度の測定は、調整直後の硬化性組成物サンプルを硬化させた硬化物サンプル(初期)と、調整した硬化性組成物サンプルを、インキュベーター中にて60℃の環境下で5ヶ月間保存した後に、硬化させた硬化物サンプル(60℃保存後)とについて実施した。但し、60℃保存後の曲げ強度の測定については、一部の種類の硬化物サンプルについてのみ実施した。
(5A)接着強度試験用の硬化性組成物サンプルの調製
第一の重合性単量体と第二の重合性単量体とを表4に示す所定の質量比で混合した。次に、これら重合性単量体の混合物100質量部に対して、CQ1.5質量部、DMBE1.5質量部、精製水10質量部、アセトン85質量部、およびBHT0.3質量部を添加した後、暗所にて均一になるまで攪拌した。これにより、接着強度試験用の硬化性組成物サンプルを得た。この硬化性組成物サンプルは、歯科用接着剤(いわゆるボンディング材)としても利用できるものである。
(5B)接着強度試験方法
接着強度試験は、接着対象物として、表面が親水性を示す部材を用いて評価を行った。ここで、表面が親水性を示す部材としては、象牙質が表面に露出した歯牙を選択した。なお、象牙質は、ヒドロキシアパタイト、水分およびその他の有機物を含む親水性材料である。以下に、接着強度試験方法の詳細を説明する。
(5B−1)初期接着強度
屠殺後24時間以内に抜去した牛前歯を、注水下、耐水研磨紙P600で研磨し、唇面に平行かつ平坦になるように、象牙質平面を削り出した。次に、削り出した平面に圧縮空気を約10秒間吹き付けて乾燥させた。次に、この平面に直径3mmの穴を有する両面テープを貼り付け、さらに、厚さ0.5mmおよび直径8mmの穴を有するパラフィンワックスを、先に貼り付けられた両面テープの穴の中心に、パラフィンワックスの穴の中心をあわせて固定することで、模擬窩洞を形成した。この模擬窩洞に、接着強度試験用の硬化性組成物サンプル(調整直後の硬化性組成物サンプル)を塗布し、20秒間放置後、圧縮空気を約10秒間吹き付けて乾燥した。可視光線照射器(トクソーパワーライト、株式会社トクヤマ製)により可視光照射を10秒間行い硬化性組成物サンプルを硬化させた。更にその上にコンポジットレジン(トクヤマデンタル製エステライトシグマクイック)を充填し、ポリエステルシートで圧接し、充填後同じく可視光を10秒間照射して硬化させて、接着試験片を作製した。
接着試験片のコンポジットレジン硬化体上面にレジンセメント(トクヤマデンタル製ビスタイトII)を塗布し、さらに直径8mm、長さ25mmの円筒状のSUS製アタッチメントを接着させた。次に、37℃で15分レジンセメントを硬化させた後、接着試験片を37℃の水中に24時間浸漬することにより、アタッチメント付き接着試験片Iを得た。その後、このアタッチメント付き接着試験片Iを万能試験機(オートグラフ、株式会社島津製作所製)を用いて、クロスヘッドスピード1mm/minにて引っ張り、歯牙とコンポジットレジン硬化体との引張り接着強度を測定した。引張接着強度の測定は、各実施例あるいは各比較例について準備した8本の試験片のそれぞれについて測定した。そして、8回の引張接着強度の平均値を、各実施例あるいは比較例の初期接着強度とした。
(5B−2)耐久試験後接着強度
アタッチメント付き接着試験片Iを熱衝撃試験器に入れ、4℃の水槽に1分間浸漬後、60℃の水槽に移し1分間浸漬し、再び4℃の水槽に戻す操作を、3000回繰り返す耐久試験を実施した。その後、この耐久試験を実施した接着試験片Iについて、初期接着強度を求める場合と同様に引張り接着強度を測定し、耐久試験後の接着強度とした。
(5B−3)60℃保存後接着強度
初期接着強度の測定に際して用いた調整直後の硬化性組成物サンプルの代わりに、調整した硬化性組成物サンプルを、インキュベーター中にて60℃の環境下で20日間保存したものを用いた以外は、(5B−1)に示す手順にて接着強度を測定した。
(6)重合性単量体の合成手順
マトリックスモノマーサンプルの調整に際して用いた第一の重合性単量体のうち、一般式(1)に示される重合性単量体に該当するものについては、以下の手順で合成した。
<酸クロライド物(A)の合成>
4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸25.3g(0.096mol)、ジメチルホルムアミド0.85g(0.012mol)およびトルエン80mlの第一の混合液を作製した。攪拌状態の第一の混合液に対して、塩化チオニル58.4g(0.46mol)およびトルエン20mlからなる第二の混合液を室温下で徐々に滴下した。滴下終了後に得られた液体を95℃に昇温し、3h還流した。そして加温・還流後に得られた黄色透明液体を放冷することで、下記に示す分子構造を有する4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸クロライド(以下、「酸クロライド物(A)」と称す場合がある)のトルエン溶液を得た。さらに、このトルエン溶液をロータリーエバポレーターにかけ、40℃でトルエン、塩化チオニルおよび塩化水素を除去し、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸クロライドの固体26.9g(0.091mol、収率95%)を得た。
<4−DPEHEの合成>
酸クロライド物(A)15.3g(0.052mol)に塩化メチレン120mlを加えることで、酸クロライド物(A)を含む分散液を得た。2−ヒドロキシエチルメタクリレート16.9g(0.13mol)、トリエチルアミン7.7g(0.13mol)、4−ジメチルアミノピリジン0.16g(0.0013mol)、BHT0.002gおよび塩化メチレン10mlを混合した混合液を滴下ロートを利用して上記の酸クロライド物(A)の分散液に−78℃で徐々に滴下し、さらに5時間攪拌した。滴下・撹拌後に得られた液体に水を加え、ロータリーエバポレーターを用いて、溶媒を除去した。溶媒除去後に得られた残さを100mlのトルエンに溶解し、0.5規定塩酸溶液で洗浄、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、ろ別した。得られたろ液をロータリーエバポレーターで濃縮後、濃縮液をさらに真空乾燥して、4−DPEHE(収量19.0g、収率76%、HPLC純度97%)を得た。なお、得られた4−DPEHEのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,6H),4.58(t,4H),4.63(t,4H),5.59(s,2H),6.14(s,2H),7.06(d,4H),7.96(d,4H)
<2−DPEHEの合成>
4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸25.3gの代わりに2,2’−ジフェニルエーテルジカルボン酸25.3g(0.096mol)を用いた以外は酸クロライド物(A)を合成する場合と同様の方法で、2,2’−ジフェニルエーテルジカルボン酸クロライド27.8g(0.094mol、収率98%)を得た。
酸クロライド物(A)15.3g(0.052mol)の代わりに2,2’−ジフェニルエーテルジカルボン酸クロライド15.3g(0.052mol)を用いた以外は4−DPEHEを合成する場合と同様の方法で、2−DPEHE(収量19.5g、収率78%、HPLC純度97%)を得た。なお、得られた2−DPEHEのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,6H),4.54(t,4H),4.62(t,4H),5.58(s,2H),6.16(s,2H),7.06(d,4H),7.45(d,2H),7.96(d,2H)
<4−DPEHPの合成>
メタクリル酸8.6g(0.1mol)、1,3−プロパンジオール15.2g(0.2mol)、p−トルエンスルホン酸0.86g(0.005mol)、および、重合禁止剤としてBHT0.1gをガラス容器に入れ、85℃に加熱、攪拌する。この加熱撹拌状態の反応系中を減圧状態にし、反応系中から水分を除去しながら5時間攪拌を続けた。その後、得られた液体を冷却し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーを用いて精製、濃縮後、3−ヒドロキシプロピルメタクリレート6.3g(収率44%)を得た。
次に、別のガラス容器に酸クロライド物(A)3.0g(0.01mol)、塩化メチレン70ml、ジ−tertブチルメチルフェノール0.001gを入れた溶液を攪拌しながら、この溶液に対して、上記の3−ヒドロキシプロピルメタクリレート3.2g(0.022mol)、トリエチルアミン2.0g(0.02mol)および4−ジメチルアミノピリジン0.025g(0.0002mol)を10ml塩化メチレンに溶解させた溶液を1時間かけて、ゆっくり滴下した。滴下終了後に得られた溶液を、室温で1時間撹拌した後に、水を加え、ロータリーエバポレーターを用いて、溶媒を除去した。溶媒除去後に得られた残さを100mlのトルエンに溶解し、0.5規定塩酸溶液で洗浄、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、ろ別した。得られたろ液を再びロータリーエバポレーターで濃縮後、濃縮液をさらに真空乾燥して、4−DPEHPを得た(収量4.1g、収率76%、HPLC純度97%)を得た。なお、得られた4−DPEHH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,6H),2.10(m,4H),4.18(t,4H),4.27(t,4H),5.59(s,2H),6.13(s,2H),7.05(d,4H),7.93(d,4H)
<4−DPEHBの合成>
−プロセス1−
メタクリル酸8.6g(0.1mol)、1,4−ブタンジオール18.0g(0.2mol)、p−トルエンスルホン酸0.86g(0.005mol)、および、重合禁止剤としてBHT0.1gをガラス容器に入れ、85℃に加熱、攪拌した。次に、この加熱撹拌状態の反応系中を減圧状態にし、反応系中から水分を除去しながら5時間攪拌を続けた。その後、得られた液体を冷却し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーを用いて精製、濃縮後、4−ヒドロキシブチルメタクリレート6.7g(収率42%)を得た。
−プロセス2−
次に、別のガラス容器に酸クロライド物(A)3.0g(0.01mol)、塩化メチレン70ml、ジ−tertブチルメチルフェノール0.001gを入れた溶液を攪拌しながら、この溶液に対して、上記の4−ヒドロキシブチルメタクリレート3.5g(0.022mol)、トリエチルアミン2.0g(0.02mol)、4−ジメチルアミノピリジン0.025g(0.0002mol)を10ml塩化メチレンに溶解させた溶液を1時間かけて、ゆっくり滴下した。滴下終了後に得られた溶液を、室温で1時間撹拌した後に、水を加え、ロータリーエバポレーターを用いて、溶媒を除去した。溶媒除去後に得られた残さを100mlのトルエンに溶解し、0.5規定塩酸溶液で洗浄、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、ろ別した。得られたろ液を再びロータリーエバポレーターで濃縮後、濃縮液をさらに真空乾燥して、4−DPEHBを得た(収量4.1g、収率76%、HPLC純度97%)を得た。なお、得られた4−DPEHBのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.52−1.63(m,8H),1.93(s,6H),4.14(t,4H),4.27(t,4H),5.59(s,2H),6.13(s,2H),7.05(d,4H),7.93(d,4H)
<4−DPEHHの合成>
1,4−ブタンジオール18.0gの代わりに1,6−ヘキサンジオール23.6gを用いた以外は<4−DPEHBの合成>のプロセス1に示す合成方法に従って、6−ヒドロキシヘキシルメタクリレート19.7g(収率53%)16.0g(収率43%)を得た。
次いで4−ヒドロキシブチルメタクリレートの代わりに6−ヒドロキシヘキシルメタクリレート4.1gを用いた以外は、<4−DPEHBの合成>のプロセス2に示す合成方法に従い、6−ヒドロキシヘキシルメタクリレートと酸クロライド物(A)との反応により、4−DPEHHを得た(収量4.6g、収率78%、HPLC純度98%)を得た。なお、得られた4−DPEHHのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.29(m,8H),1.57(t,4H),1.77(t,4H),1.93(s,6H),4.16(t,4H),4.22(t,4H),5.58(s,2H),6.14(s,2H),7.04(d,4H),7.96(d,4H)
<4−DPEHIP>
2−ヒドロキシエチルメタクリレート16.9gの代わりに2−ヒドロキシプロピルメタクリレートを18.7g(0.13mol)を用いた以外は、4−DPEHEの合成方法と同様の方法で、4−DPEHP(収量19.9g、収率75%、HPLC純度97%)を合成した。なお、得られた4−DPEHPのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.40(d,6H),1.93(s,6H),4.61(d,4H),4.74(t,2H),5.56(s,2H),6.13(s,2H),7.01(d,4H),7.92(d,4H)
<4−DPEPE>
2−ヒドロキシエチルメタクリレート16.9gの代わりにポリエチレングリコールモノメタクリレート(エチレングリコール鎖(−CHCHO−)nの繰り返し数nの平均≒2)を22.6g(0.13mol)を用いた以外は、4−DPEHEの合成方法と同様の方法で、4−DPEPE(収量22.5g、収率78%、HPLC純度97%)を合成した。なお、得られた4−DPEPEのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,6H),3.64−3.82(m,8H),4.36−4.42(m,8H),5.58(s,2H),6.17(s,2H),7.04(d,4H),7.99(d,4H)
<4−DPEGAMの合成>
2−ヒドロキシエチルメタクリレート16.9gの代わりにグリセロールジメタクリレート29.6g(0.13mol)を用いた以外は、4−DPEHEの合成方法と同様の方法で、4−DPEGAM(収量25.7g、収率73%,HPLC純度92%)を合成した。なお、得られた4−DPEGAMのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,12H),4.58(d,8H),5.20(m,2H),5.52(s,4H),6.10(s,4H),7.01(d,4H),7.92(d,4H)
<4−DPEUの合成>
エチレングリコール50.0g(0.8mol)、トリエチルアミン40.5g(0.4mol)、N,N−ジメチルアミノピリジン0.49g(4mol)を100ml塩化メチレンに溶解して得られた溶液を撹拌しながら、0℃に冷却した。次に、この溶液に対して、酸クロライド物(A)44.8g(0.2mol)を塩化メチレン(200ml)に溶解した溶液を2時間かけてゆっくり滴下した。滴下後に得られた溶液をさらに1時間撹拌した後に、水を加え、ロータリーエバポレーターを用いて、溶媒を除去した。溶媒除去後に得られた残さを100mlのトルエンに溶解し、0.5規定塩酸溶液で洗浄、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、ろ別した。得られたろ液を再びロータリーエバポレーターで濃縮後、濃縮液をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することで4,4’−ビス(2−ヒドロキシエトキシカルボニル)ジフェニルエーテル41.6g(収率60%)を得た。
得られた4,4’−ビス(2−ヒドロキシエトキシカルボニル)ジフェニルエーテル34.6g(0.1mol)およびジブチルチンジラウレート3.2g(5mmol)を100mlの無水ジメチルホルムアミドに溶解して得られた溶液に、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート31.0g(0.2mol)をさらに加え、室温で3時間撹拌した。撹拌後の溶液に、塩化メチレン100mlを加えて、分液ロートを用いて蒸留水で3回洗浄し、塩化メチレン層を硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。乾燥後、硫酸マグネシウムをろ別し、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮し、濃縮物をさらに真空乾燥して、4−DPEU(収量63.7g、収率97%、HPLC純度94%)を得た。なお、得られた4−DPEUのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,6H),3.30(t,4H),4.40−4.56(m,12H),5.60(s,2H),6.17(s,2H),7.06(d,4H),7.98(d,4H),8.03(s,2H)
<4−DPEUEの合成>
2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート31.0gの代わりに2−(2−メタクリロイルオキシエチルオキシ)エチルイソシアネート39.8g(0.2mol)を用いた以外は、4−DPEUの合成方法と同様の方法で、4−DPEUE(収量70.3g、収率95%、HPLC純度96%)を得た。なお、得られた4−DPEUEのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,6H),3.10(m,4H),3.66(m,8H),4.33(t,4H),4.54(m,8H),5.58(s,2H),6.14(s,2H),7.06(d,4H),7.96(d,4H),8.02(s,2H)
<4−DPSHEの合成>
t−ブタノール200mlおよび水50mlに対して、特開2005−154379号公報に記載の合成方法により合成した4,4−ジホルミルジフェニルスルフィド48.4g(0.2mol)を溶解させた後、リン酸水素ナトリウム水溶液50mlおよび2−メチル−2−ブテン140g(2mol)加え、さらに亜塩素酸ナトリウム36g(0.4mol)を加えることで反応溶液を準備した。次に、この反応溶液を5時間撹拌後、1規定塩酸溶液を用いて、反応溶液を酸性にすることで、固体を析出させた。続いて固体が析出した反応溶液を、吸引ろ過後、水を用いて、析出した固体を洗浄した。洗浄後に得られた固体(化合物)を真空乾燥することにより、4,4’−ジカルボキシジフェニルスルフィド(収量45.5g,収率83%)を得た。
次に、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸25.3g(0.096mol)の代わりに4,4’−ジカルボキシジフェニルスルフィド26.4g(0.096mol)を用いた以外は、酸クロライド物(A)の合成方法と同様の方法で、4,4’−ジフェニルスルフィドジカルボン酸クロライド28.4g(0.091mol)を合成した。
次いで、酸クロライド物(A)15.3gの代わりに4,4’−ジフェニルスルフィドジカルボン酸クロライド16.1g(0.052mol)を用いた以外は4−DPEHEの合成方法と同様の方法で、4−DPSHE(収量18.9g、収率73%、HPLC純度91%)を得た。なお、得られた4−DPSHEのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,6H),4.52(t,4H),4.63(t,4H),5.58(s,2H),6.11(s,2H),7.30(d,4H),7.81(d,4H)
<4−DPSOHEの合成>
4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸25.3g(0.096mol)の代わりに4,4’−ジカルボキシジフェニルスルホン29.4g(0.096mol)を用いた以外は、酸クロライド物(A)の合成方法と同様の方法で、4,4’−ジフェニルスルホンジカルボン酸クロライド31.6g(0.092mol)を合成した。
次いで、酸クロライド物(A)15.3gの代わりに4,4’−ジフェニルスルホンジカルボン酸クロライド17.8g(0.052mol)を用いた以外は4−DPEHEの合成方法と同様の方法で、4−DPSOHE(収量20.4g、収率74%、HPLC純度92%)を得た。なお、得られた4−DPSOHEのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,6H),4.58(t,4H),4.63(t,4H),5.59(s,2H),6.14(s,2H),8.06(d,4H),8.20(d,4H)
<4−DPFHEの合成>
t−ブタノール200mlおよび水50mlに対して、特開2005−154379号公報に記載の合成方法により合成された4,4’−ジホルミルジフェニルメタン44.8g(0.2mol)を溶解させた後、リン酸水素ナトリウム水溶液50mlおよび2−メチル−2−ブテン140g(2mol)加え、さらに、亜塩素酸ナトリウム36g(0.4mol)を加えることで反応溶液を得た。次に、この反応溶液を5時間撹拌後、1規定塩酸溶液を用いて、反応溶液を酸性にすることで、固体を析出させた。続いて固体が析出した反応溶液を、吸引ろ過後、水を用いて、析出した固体を洗浄した。得られた固体(化合物)を真空乾燥することにより、4,4’−ジカルボキシジフェニルメタン39.8g(収率83%)を得た。
次に、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸25.3g(0.096mol)の代わりに4,4’−ジカルボキシジフェニルメタン23.0g(0.096mol)を用いた以外は、酸クロライド物(A)の合成方法と同様の方法で、4,4’−ジフェニルメタンジカルボン酸クロライド25.2g(0.091mol)を合成した。
次いで、酸クロライド物(A)15.3gの代わりに4,4’−ジフェニルメタンジカルボン酸クロライド14.4g(0.052mol)を用いた以外は4−DPEHEの合成方法と同様の方法で、4−DPFHE(収量18.7g、収率75%、HPLC純度94%)を得た。なお、得られた4−DPFHEのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,6H),3.85(s,2H),4.52−4.63(m,8H),5.58(s,2H),6.12(s,2H),7.15(d,4H),7.86(d,4H)
<4−DPAHEの合成>
4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸25.3gの代わりに英国特許GB753384に記載の合成方法により合成された2,2−ビス(4−カルボキシフェニル)プロパン27.2g(0.096mol)を用いた以外は、酸クロライド(A)の合成方法と同様の方法で2,2−ビス(4−クロロカルボニルフェニル)プロパン29.6g(収率96%)を得た。
次いで、酸クロライド物(A)15.3gの代わりに2,2’−ビス(4−クロロカルボニルフェニル)プロパン16.7g(0.052mol)を用いた以外は4−DPEHEの合成方法と同様の方法で、4−DPAHE(収量19.3g、収率73%、HPLC純度92%)を得た。なお、得られた、4−DPAHEのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.64(s,6H),1.93(s,6H),4.53−4.64(m,8H),5.59(s,2H),6.12(s,2H),7.22(d,4H),7.90(d,4H)
<4−DPBHEの合成>
t−ブタノール200mlおよび水50mlに対して、特開2007−106779号公報に記載の合成方法により合成された4−ホルミルフェニル−4’−ホルミルベンゾエート50.8g(0.2mol)を溶解させた後、リン酸水素ナトリウム水溶液50mlおよび2−メチル−2−ブテン140g(2mol)加え、さらに、亜塩素酸ナトリウム36g(0.4mol)を加えることで反応溶液を得た。次に、この反応溶液を5時間撹拌後、1規定塩酸溶液を用いて、反応溶液を酸性にすることで、固体を析出させた。続いて固体が析出した反応溶液を、吸引ろ過後、水を用いて、析出した固体を洗浄した。得られた固体(化合物)を真空乾燥することにより、4−カルボキシフェニル−4’−カルボキシベンゾエート45.4g(収率84%)を得た。
次に、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸25.3gの代わりに、上記の4−カルボキシフェニル−4’−カルボキシベンゾエート25.9g(0.096mol)を用いた以外は、酸クロライド(A)の合成方法と同様の方法で4−クロロカルボニルフェニル−4’−クロロカルボニルフェニルベンゾエート29.8g(収率96%)を得た。
次いで、酸クロライド物(A)15.3gの代わりに4−クロロカルボニルフェニル−4’−クロロカルボニルフェニルベンゾエート16.8g(0.052mol)を用いた以外は4−DPEHEの合成方法と同様の方法で、4−DPBHE(収量20.2g、収率76%、HPLC純度94%)を得た。なお、得られた4−DPBHEのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(d,6H),4.51(m,4H),4.61(t,4H),5.58(d,2H),6.13(d,2H),7.25(d,2H),8.02(d,2H),8.12(d,2H),8.272(d,2H)
<4−DPALHEの合成>
t−ブタノール200mlおよび水50mlに対して、特許第3076603号に記載の合成方法により合成された1,1−ビス(4−ホルミルフェニル)シクロヘキサン58.4g(0.2mol)を溶解させた後に、リン酸水素ナトリウム水溶液50mlおよび2−メチル−2−ブテン140g(2mol)加え、さらに、亜塩素酸ナトリウム36g(0.4mol)を加えることで反応溶液を得た。次に、この反応溶液を5時間撹拌後、1規定塩酸溶液を用いて、反応溶液を酸性にすることで、固体を析出させた。続いて固体が析出した反応溶液を、吸引ろ過後、水を用いて、析出した固体を洗浄した。得られた固体(化合物)を真空乾燥することにより、1,1−ビス(4−カルボキシルフェニル)シクロヘキサン54.4g(収率84%)を得た。
次に、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸25.3gの代わりに、上記の1,1−ビス(4−カルボキシルフェニル)シクロヘキサン31.1g(0.096mol)を用いた以外は、酸クロライド(A)の合成方法と同様の方法で1,1−ビス(4−クロロカルボニルフェニル)シクロヘキサン33.3g(収率96%)を得た。
次いで、酸クロライド物(A)15.3gの代わりに1,1−ビス(4−クロロカルボニルフェニル)シクロヘキサン18.8g(0.052mol)を用いた以外は4−DPEHEの合成方法と同様の方法で、4−DPALHE(収量24.3g、収率85%。HPLC純度92%)を得た。なお、得られた4−DPALHEのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.45(m,6H),1.93(s,6H),2.01(m,4H),4.53−4.64(m,4H),5.58(s,2H),6.13(s,2H),7.23(d,4H),7.90(d,4H)
<4−DPEGMAの合成>
12.8gのメタクリル酸グリシジル(0.09モル)に4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9g(0.05モル)、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド0.02g(0.00009モル)、BHT0.02g(0.00009モル)、ジメチルホルムアミド20gを加えた混合液を、100℃で4時間反応させた。反応により得られた液体に酢酸エチル40mlを加えて、均一な溶液にした。次に、この溶液を分液ロートに移し、10wt%炭酸カリウム水溶液40mlで3回洗浄し、さらに蒸留水で3回洗浄した後、酢酸エチル層を回収した。その後、回収した酢酸エチル層に硫酸マグネシウムを加えて、酢酸エチル層中に含まれる水分を除去した。続いて、酢酸エチル層から硫酸マグネシウムをろ別し、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮して濃縮物を得た。この濃縮物を更に真空乾燥して、4−DPEGMA(収量22.8g、収率84%、HPLC純度95%)を得た。なお、得られた4−DPEGMAのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,6H),3.90(d,0.8H),4.30〜4.70(m,9.2H),5.59(s,2H),6.16(s,2H),7.07(d,4H),8.07(d,4H)
<4−DPEGMAIの合成>
固体状の酸クロライド物(A)15.3g(0.052モル)を塩化メチレン30mlに溶解させた塩化メチレン溶液を作製した。
別途モノメタクリル酸グリセロール−1−イル33.3g(0.208モル)テトラメチルエチレンジアミン12.1g(0.104モル)、BHT0.002gと塩化メチレン20mlを混合した溶液を作製した。この溶液を上記の酸クロライドAを溶解させた塩化メチレン溶液に−78℃で徐々に滴下し、さらに5時間攪拌した。滴下・撹拌後に得られた液体を0.4mol/L塩酸水60mlで3回洗浄し、次に、10wt%炭酸カリウム水溶液60mlで3回洗浄し、さらに蒸留水で3回洗浄した後、塩化メチレン層を回収した。その後、回収した塩化メチレン層に硫酸マグネシウムを加え、塩化メチレン層中に含まれる水分を除去した。次に、塩化メチレン層から硫酸マグネシウムをろ別し、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮することで濃縮物を得た。濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、4−DPEGMAI(収量25.9g、収率92%、HPLC純度97%)を得た。なお、得られた4−DPEGMAIのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,6H),3.90(d,0.2H),4.30〜4.70(m,9.8H),5.59(s,2H),6.16(s,2H),7.07(d,4H),8.07(d,4H)
<4−DPEGMAIIの合成>
12.8gのメタクリル酸グリシジル(0.09モル)に4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9g(0.05モル)、テトラブチルアンモニウムブロミド0.02g(0.00009モル)、BHT0.02g(0.00009モル)、ジメチルアセトアミド20gを加えた混合液を、100℃で4時間反応させた。反応により得られた液体に酢酸エチル40mlを加えて、均一な溶液にした。次に、この溶液を分液ロートに移し、10wt%炭酸カリウム水溶液40mlで3回洗浄し、さらに蒸留水で3回洗浄した後、酢酸エチル層を回収した。その後、回収した酢酸エチル層に硫酸マグネシウムを加えて、酢酸エチル層中に含まれる水分を除去した。続いて、酢酸エチル層から硫酸マグネシウムをろ別し、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮して濃縮物を得た。この濃縮物を更に真空乾燥して、4−DPEGMAII(収量25.3g、収率90%、HPLC純度95%)を得た。なお、得られた4−DPEGMAIIのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,6H),3.90(d,0.4H),4.30〜4.70(m,9.6H),5.62(s,2H),6.16(s,2H),7.07(d,4H),8.07(d,4H)
<4−DPEGMAIIIの合成>
上記の方法で4−DPEGMAIIを合成後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(充填剤:SiO、展開溶媒:酢酸エチル/ヘキサン=3/1〜2/1)によって、精製することで、4−DPEGMAIII(収量18.7g、収率69%、HPLC純度99%)を得た。なお、得られた4−DPEGMAIIIのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,6H),4.30〜4.41(m,10H),5.62(s,2H),6.16(s,2H),7.07(d,4H),8.07(d,4H)
<4−DPEGMIVの合成>
上記の方法で4−DPEGMAを合成後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(充填剤:SiO、展開溶媒:酢酸エチル/ヘキサン=3/1〜2/1)によって、精製することで、4−DPEGMAIV(収量2.2g、収率8%、HPLC純度99%)を得た。なお、得られた4−DPEGMAIVのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,6H),3.90(d,3.2H),4.30〜4.70(m,7.8H),5.62(s,2H),6.16(s,2H),7.07(d,4H),8.07(d,4H)
<4−DPEGAの合成>
メタクリル酸グリシジル12.8g(0.09mol)の代わりにアクリル酸グリシジル11.5g(0.09mol)を用いた以外は、4−DPEGMAの合成方法と同様の方法で、4−DPEGA(収量21.8g、収率85%、HPLC純度96%)を得た。なお、得られた4−DPEGAのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,6H),3.84(d,2H),4.00〜4.65(m,8H),5.83(t,2H),6.12(d,2H),6.43(d,2H),7.09(d,4H),7.99(d,4H)
<2−DPEGMAの合成>
4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9g(0.05mol)の代わりに2,2’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9g(0.05mol)を用いた以外は、4−DPEGMAの合成方法と同様の方法で、2−DPEGMA(収量23.0g、収率85%、HPLC純度95%)を得た。なお、得られた2−DPEGMAのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,6H),3.80(d,1.8H),4.00〜4.65(m,8.2H),5.59(s,2H),6.16(s,2H),7.07(d,2H),7.42(d,4H),8.17(d,2H)
<4−DPEHGMAの合成>
5−ヘキセン−1−オール(30.1g,0.3mol)を塩化メチレン100mlに溶解後、トリエチルアミン33.4g(0.33mol)、N,N−ジメチルアミノピリジン1.8g(0.015mol)を加えた溶液を調整し、さらにこの溶液を氷冷した。次に、氷冷した溶液に対して、メタクリル酸クロライド31.4g(0.3mol)を塩化メチレン(50ml)に溶解させた塩化メチレン溶液を滴下した。滴下終了後に得られた溶液を、室温で3時間撹拌した後に、蒸留水100mlを加え、さらに塩化メチレンで3回抽出した。抽出により得られた塩化メチレン層をロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去することで残さを得た。さらに、得られた残さを100mlトルエンで溶解した。得られたトルエン溶液を0.5規定塩酸溶液で3回洗浄後、飽和食塩水溶液で3回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥後、硫酸マグネシウムをろ別し、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮、濃縮物をさらに真空乾燥して、メタクリル酸5−ヘキセン−1−イル46.4g(収率92%)を得た。
得られたメタクリル酸5−ヘキセン−1−イル45.4g(0.27mol)を塩化メチレン100mlに溶解後、60質量%メタクロロ過安息香酸/水混合物196g(0.675mol相当)を加え、室温で10時間撹拌した。撹拌後、副生成物のメタクロロ安息香酸をろ別し、ろ液を15質量%亜硫酸ナトリウム水溶液150mlで還元処理を行った。還元処理後のろ液から分液した塩化メチレン層を、5質量%炭酸カリウム水溶液で2回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、ロータリーエバポレーターで濃縮して濃縮物を得た。そしてこの濃縮物をさらに真空乾燥して、メタクリル酸5,6−エポキシヘキサン−1−イル44.8g(収率90%)を得た。
得られたメタクリル酸5,6−エポキシヘキサン−1−イル23.0g(0.125mol)、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9g(0.05mol)、ベンジルトリエチルアンモウニウムクロライド0.045g(0.2mmol)、及びp−メトキシフェノール0.03gを混合した混合液を90℃で4時間撹拌した。加熱撹拌後の混合液を、室温まで放冷した後、水50mlを加え、塩化メチレンで抽出した。得られた塩化メチレン層を硫酸マグネシウムで乾燥後、ロータリーエバポレーターで濃縮して濃縮物を得た。さらに、この濃縮物を真空乾燥することで、4−DPEHGMA(収量29.0g,0.046mol,収率93%、HPLC純度95%)を得た。なお、得られた4−DPEHGMAのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.29(t,4H),1.44(m,4H),1.57(t,4H),1.93(s,6H),3.85(d,1.9H),4.15〜4.70(m,8.1H),5.59(s,2H),6.16(s,2H),7.05(d,4H),7.95(d,4H)
<4−DPEEGMAの合成>
塩化メチレン100mlに、アリルオキシエタノール30.6g(0.3mol)を溶解した後、さらにトリエチルアミン33.4g(0.33mol)およびN,N−ジメチルアミノピリジン1.8g(0.015mol)を加えた溶液を準備した。次に、得られた溶液を氷冷し、この溶液に、メタクリル酸クロライド31.4g(0.3mol)を塩化メチレン50mlに溶解させた溶液を滴下した。滴下終了後に得られた溶液を、室温で3時間撹拌した後に、蒸留水100mlを加え、塩化メチレンで3回抽出した。次に、得られた塩化メチレン層をロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去することにより得られた残渣を100mlのトルエンに溶解することでトルエン溶液を得た。そして、このトルエン溶液を0.5規定塩酸溶液で3回洗浄後、飽和食塩水溶液で3回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥後硫酸マグネシウムをろ別し、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮することで濃縮物を得た。さらに、この濃縮物を真空乾燥して、メタクリル酸−アリルオキシエチル46.0g(収率90%)で得た。
塩化メチレン100mlに、得られたメタクリル酸アリルオキシエチル46.0g(0.27mol)を溶解させ、さらに60質量%メタクロロ過安息香酸/水混合物196g(0.675mol相当)を加えて調製した溶液を、室温で10時間撹拌した。撹拌後の溶液から、副生成物のメタクロロ安息香酸をろ別し、ろ液を15質量%亜硫酸ナトリウム水溶液150mlで還元処理を行った。続いて還元処理されたろ液から分液した塩化メチレン層を、5質量%炭酸カリウム水溶液で2回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、ロータリーエバポレーターにより濃縮することで濃縮物を得た。さらに、この濃縮物を真空乾燥して、メタクリル酸グリシジルオキシエチル47.3g(収率94%)を得た。
得られたメタクリル酸−グリシジルオキシエチル23.3g(0.125mol)、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9g(0.05mol)、ベンジルトリエチルアンモウニウムクロライド0.045g(0.2mmol)、及びp−メトキシフェノール0.03gを混合した混合液を90℃で4時間撹拌した。加熱撹拌後の混合液を、室温まで放冷し、水50mlを加え、塩化メチレンで抽出した。得られた塩化メチレン層を硫酸マグネシウムで乾燥後、ロータリーエバポレーターで濃縮することで濃縮物を得た。最後に、この濃縮物を真空乾燥して、4−DPEEGMA(収量29.0g,収率92%,HPLC純度94%)を得た。なお、得られた4−DPEGMAのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,6H),3.50〜4.50(m,18H),4.15〜4.70(m,8.1H),5.59(s,2H),6.16(s,2H),7.02(d,4H),8.02(d,4H)
<4−DPSGMAの合成>
t−ブタノール200mlおよび水50mlに対して、特開2005−154379号公報に記載の合成方法により合成された4,4−ジホルミルジフェニルスルフィド48.4g(0.2mol)を溶解させた後、リン酸水素ナトリウム水溶液50ml、2−メチル−2−ブテン140g(2mol)加え、さらに、亜塩素酸ナトリウム36g(0.4mol)を加えることで反応溶液を準備した。次に、この反応溶液を5時間撹拌後、1規定塩酸溶液を用いて、反応溶液を酸性にすることで、固体を析出させた。続いて固体が析出した反応溶液を、吸引ろ過後、水を用いて、析出した固体を洗浄した。洗浄後に得られた固体(化合物)を真空乾燥することにより、4,4’−ジカルボキシジフェニルスルフィド45.5g(収率83%)を得た。
次いで、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9gの代わりに、上記の4,4’−ジカルボキシジフェニルスルフィド13.7g(0.05mol)を用いた以外は、4−DPEGMAの合成方法と同様の方法により4−DPSGMA(収量22.3g、収率80%、HPLC純度95%)を得た。なお、得られた4−DPSGMAのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,6H),3.62(d,2H),3.90〜4.70(m,8H),5.58(s,2H),6.14(s,2H),7.33(d,4H),7.78(d,4H)
<4−DPSOGMAの合成>
4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9gの代わりに4,4’−ジカルボキシジフェニルスルホン15.3g(0.05mol)を用いた以外は、4−DPEGMAの合成方法と同様の方法で、4−DPSOGMA(収量24.5g、収率83%、HPLC純度97%)を得た。なお、得られた4−DPSOGMAのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,6H),3.70(d,2H),3.90〜4.70(m,8H),5.58(s,2H),6.14(s,2H),8.04(d,4H),8.20(d,4H)
<4−DPFGMAの合成>
t−ブタノール200mlと水50mlに対して、特開2005−154379号公報に記載の合成方法により合成された4,4’−ジホルミルジフェニルメタン44.8g(0.2mol)を溶解させた後、リン酸水素ナトリウム水溶液50ml、2−メチル−2−ブテン140g(2mol)加え、さらに、亜塩素酸ナトリウム36g(0.4mol)を加えることで反応溶液を準備した。次に、この反応溶液を5時間撹拌後、1規定塩酸溶液を用いて、反応溶液を酸性にすることで、固体を析出させた。続いて固体が析出した反応溶液を、吸引ろ過後、水を用いて、析出した固体を洗浄した。洗浄後に得られた固体(化合物)を真空乾燥することにより、4,4’−ジカルボキシジフェニルメタン39.8g(収率78%)を得た。
次いで、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9gの代わりに、上記で得た4,4’−ジカルボキシジフェニルメタン12.8g(0.05mol)を用いた以外は、4−DPEGMAの合成方法と同様の方法で4−DPFGMA(収量22.1g、収率82%、HPLC純度94%)を得た。なお、得られた4−DPFGMAのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,6H),3.78(s,2H),3.90(d,2H),4.00〜4.70(m,8H),5.58(s,2H),6.14(s,2H),7.20(d,4H),7.87(d,4H)
<4−DPAGMAの合成>
4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9gの代わりに英国特許GB753384に記載の合成方法により合成された2,2−ビス(4−カルボキシフェニル)プロパン14.2(0.05mol)を用いた以外は、4−DPEGMAの合成方法と同様の方法で、4−DPAGMA(収量22.7g、収率80%、HPLC純度93%)を得た。なお、得られた4−DPAGMAのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.65(s,6H),1.93(s,6H),3.85(d,2H),3.90〜4.65(m,8H),5.57(s,2H),6.12(s,2H),7.23(d,4H),7.90(d,4H)
<4−DPBGMAの合成>
t−ブタノール200mlおよび水50mlに対して、特開2007−106779号公報に記載の合成方法により合成された4−ホルミルフェニル−4’−ホルミルベンゾエート50.8g(0.2mol)を溶解させた後、リン酸水素ナトリウム水溶液50ml、2−メチル−2−ブテン140g(2mol)加え、さらに、亜塩素酸ナトリウム36g(0.4mol)を加えることで反応溶液を準備した。次に、この反応溶液を5時間撹拌後、1規定塩酸溶液を用いて、反応溶液を酸性にすることで、固体を析出させた。続いて固体が析出した反応溶液を、吸引ろ過後、水を用いて、析出した固体を洗浄した。洗浄後に得られた固体(化合物)を真空乾燥することにより、4−カルボキシフェニル−4’−カルボキシベンゾエート45.4g(収率79%)を得た。
次いで、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9gの代わりに、上記の4−カルボキシフェニル−4’−カルボキシベンゾエート14.3g(0.05mol)を用いた以外は、4−DPEGMAの合成方法と同様の方法で4−DPBGMA(収量22.8g、収率80%、HPLC純度94%)を得た。なお、得られた4−DPBGMAのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.93(s,6H),3.87(d,2H),3.90〜4.65(m,8H),5.60(s,2H),6.14(s,2H),7.25(d,2H),8.10(d,2H),8.15(d,2H),8.27(d,2H)
<4−DPALGMAの合成>
t−ブタノール200mlおよび水50mlに対して、特許第3076603号に記載の合成方法により合成された1,1−ビス(4−ホルミルフェニル)シクロヘキサン(58.4g,0.2mol)を溶解させた後、リン酸水素ナトリウム水溶液50ml、2−メチル−2−ブテン140g(2mol)加え、さらに亜塩素酸ナトリウム36g(0.4mol)を加えることで反応溶液を準備した。次に、この反応溶液を5時間撹拌後、1規定塩酸溶液を用いて、反応溶液を酸性にすることで、固体を析出させた。続いて固体が析出した反応溶液を、吸引ろ過後、水を用いて、析出した固体を洗浄した。洗浄後に得られた固体(化合物)を真空乾燥することにより、1,1−ビス(4−カルボキシルフェニル)シクロヘキサン54.4g(収率84%)を得た。
次いで、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9gの代わりに、1,1−ビス(4−カルボキシルフェニル)シクロヘキサン16.2g(0.05mol)を用いた以外は、4−DPEGMAの合成方法と同様の方法で4−DPALGMA(収量23.7g、収率78%、HPLC純度92%)を得た。なお、得られた4−DPALGMAのH NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
H NMR δ1.42(t,6H),1.93(s,6H),2.10(t,4H),3.77(d,2H),3.85〜4.60(m,8H),5.61(s,2H),6.15(s,2H),7.24(d,4H),7.90(d,4H)
(7)評価結果
第一の重合性単量体を用いて作製した硬化性組成物サンプルの組成および硬化物の曲げ強度の評価結果を表1〜3に、また、第一の重合性単量体を用いて作製した硬化性組成物サンプルの組成および接着強度の評価結果を表4に示す。

Claims (9)

  1. 記一般式(1)で示され、かつ、下記一般式(1)中の基Xが、−O−であることを特徴とする重合性単量体。
    一般式(1)
    〔前記一般式(1)中、AおよびArは、各々、2価〜4価から選択されるいずれかの価数を持ち、かつ、置換基を有さない芳香族基を表し、各々同一であっても異なっていてもよく、LおよびLは、各々、主鎖の原子数が2〜60の範囲内であり、かつ、2価〜4価から選択されるいずれかの価数を持つ炭化水素基を表し、各々同一であっても異なっていてもよく、RおよびRは、各々、水素またはメチル基を表す。また、m1、m2、n1およびn2は、各々、1〜3の範囲から選択される整数である。〕
  2. 請求項1に記載の重合性単量体において、
    主鎖の原子数が2〜60の範囲内であり、かつ、2価〜4価から選択されるいずれかの価数を持つ炭化水素基LおよびLの少なくともいずれかが水酸基を含むことを特徴とする重合性単量体。
  3. 記一般式(2)で示されることを特徴とする請求項1またはに記載の重合性単量体。
    一般式(2)
    〔前記一般式(2)中、X、L、L、RおよびRは、前記一般式(1)中に示すものと同様である。〕
  4. 記一般式(3)で示されることを特徴とする請求項1またはに記載の重合性単量体。
    一般式(3)
    〔前記一般式(3)中、Xは、前記一般式(1)中に示すものと同様であり、ArおよびArは、価数が2価のみを取りえることを除いて前記一般式(1)中に示すものと同様であり、LおよびLは、各々、主鎖の原子数が1〜8の範囲内の2価の炭化水素基を表し、各々同一であっても異なっていてもよく、RおよびRは、各々、水素またはメチル基を表し、左側の括弧内に示す基および右側の括弧内に示す基は、中央に示す基;−Ar −X−Ar −の2つの結合手のいずれに対しても結合可能であり、j、kの値に応じて、(a)前記左側の括弧内に示す基が前記中央に示す基の両側に結合していてもよく、(b)前記右側の括弧内に示す基が前記中央に示す基の両側に結合していてもよく、(c)前記一般式(3)そのものとして示されるように、前記中央に示す基の一方側に前記左側の括弧内に示す基が結合し、他方側に前記右側の括弧内に示す基が結合していてもよいものである。また、jは0、1または2であり、kは0、1または2であり、j+k=2である。〕
  5. 請求項に記載の重合性単量体において、
    前記一般式(3)に示す値j、kの組み合わせ(j、k)が、(1、1)および(0、2)からなる群より選択されるいずれかであることを特徴とする重合性単量体。
  6. 請求項に記載の重合性単量体において、
    前記一般式(3)に示す値j、kの組み合わせ(j、k)が、(2、0)、(1、1)および(0、2)からなる群より選択されるいずれか2種類以上の構造異性体を含むことを特徴とする重合性単量体。
  7. 請求項に記載の重合性単量体おいて、
    全ての重合性単量体分子における値kの平均値が0.05以上2.0未満であることを特徴とする重合性単量体。
  8. 請求項1〜7のいずれか1つに記載の重合性単量体と、重合開始剤と、を含むことを特徴とする硬化性組成物。
  9. 請求項1〜7のいずれか1つに記載の重合性単量体を含む組成物を用いて得られた硬化物を含むことを特徴とする樹脂部材。
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