JP6921133B2 - 構造充填剤とシラン化ガラスフレークとを含有する歯科用充填剤を含む歯科用組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、構造充填剤とシラン化ガラスフレークとを含有する歯科用充填剤を含む歯科用組成物に関する。更に、本発明は、歯科用組成物を調製するためのシラン化ガラスフレークの使用に関する。
本発明の歯科用組成物は、特に光沢に関して優れた美的外観を備えた硬化歯科用組成物であって、長期間の光沢保持性を保証するとともに、優れた機械的特性、並びに長期の機械的耐性及び化学的耐性を保証する組成物を提供する。また、本発明の未硬化歯科用組成物は、チキソトロピー挙動に基づき得る有利なハンドリング特性を備える。
歯科用修復材料は、エナメル質及び/又は象牙質の、物理的損傷又はう蝕に関連する虫歯によって損傷された歯の構造の機能、形態及び完全性を修復するとして知られている。歯科用修復材料は、口腔内の修復材料に過酷な条件が与えられることを考慮すると、高い生体適合性、良好な機械的特性、並びに機械的耐性及び化学的耐性を長期間にわたって備えることが求められる。
歯科用修復材料には、ガラス充填剤を非反応性及び/又は反応性の微粒子ガラス充填剤の形態で備えた、歯科用組成物が含まれる。こうしたガラス充填剤は良好な生体適合性を有する。非反応性微粒子ガラス充填剤は、例えば、機械的特性及び光学的外観を調節するために添加され得る。反応性微粒子ガラス充填剤は、フッ化物イオンの放出により抗う蝕特性をもたらすことができ、また歯牙硬組織への良好な付着性を備えるものである。反応性微粒子ガラス充填剤を含む歯科用組成物は、反応性ガラス粉末とポリアルケン酸との間の酸−塩基反応によって硬化することができる。
歯科用組成物で使用するための微粒子ガラス充填剤は、小さいアスペクト比を有する微粒子、例えば球状粒子として供給されることが多い。小さいアスペクト比を有する粒子は、ガラスフリットを湿式粉砕又は乾式粉砕することによって得ることができ、グラスアイオノマーセメント組成物に用いられるのが一般的であり、これは例えば、S.J.Bonsor,“A Clinical Guide to applied Dental Materials”,Elsevier Health Sciences,2012,1st editionの105ページに開示されている。
微粒子ガラス充填剤は、大きいアスペクト比を有する粒子、例えば、繊維を含む場合もある。ガラス繊維は、硬化歯科用組成物の曲げ強さなどの機械的特性を改善するために用いられ得る。したがって、約3mmの長さを有するガラス繊維が用いられており、これは、例えば、R.B.Fonseca et al.,The Scientific World Journal,Volume 2015,Hindawi Publishing Corporationの1ページ〜8ページ、及びElsevier Editorial SystemTMによってDental Materialsに投稿原稿としてオンライン公表されたL.S.Acosta−Torresの文献に開示されている。
微粒子ガラス充填剤は、フレーク形状の粒子を含む場合もある。H.T.Abdulrazzaq et al.,J.Bagh College Dentistry,vol.27(2),June 2015の6ページ〜10ページには、熱硬化性義歯床材料と、シランカップリング剤で前処理されたガラスフレークとを含む歯科用組成物が開示されており、このガラスフレークは厚さ1.3μm〜2.3μmを有し、その88%の直径範囲が50μm未満である。熱硬化性義歯床材料には、メチルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ポリ(メチルメタクリレート)、及び過酸化ジベンゾイルが含まれる。ガラスフレークは、得られる熱硬化性ポリ(メチルメタクリレート)マトリックスの表面硬度と表面粗さとを補強するために適用されていた。
M.Uo et al.,Journal of the Ceramic Society of Japan,vol.118,no.6,2010の425ページ〜427ページには、A−ジグリシジルメタクリレート(Bis−GMA)及びトリエチレンジメタクリレート(MMA)の混合物の形態の樹脂マトリックスと、3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシランでシラン化されたガラスフレークと含む、歯科用組成物が開示されている。そのガラスフレークの厚さは5μm、直径はおよそ45μmであり、添加されることで、圧縮強さ及びビッカース硬度の点からは機械的強度を調節し、硬化組成物の光透過性の点からは審美性を調節し、また未硬化組成物の相対流動性を調節していた。
米国特許出願公開第2006/0241205 A1号には、ポリマーマトリックス前駆体組成物と、約1μm〜10μmの範囲の厚さ及び約5μm〜1000μmの範囲の長さ/幅を有するガラスフレークとを含む、歯科修復物が開示されている。歯科修復物は、少なくとも一つの追加の充填剤材料を含んでいてもよく、この材料は、シリカ、ケイ酸塩ガラス、石英、ケイ酸バリウム、ケイ酸ストロンチウム、ホウケイ酸バリウム、ホウケイ酸塩、ケイ酸リチウム、非晶質シリカ、アンモニア化リン酸カルシウム若しくは脱アンモニア化リン酸カルシウム、アルミナ、ジルコニア、酸化スズ、又はチタニアのうちの少なくとも一つである。追加の充填剤については、汎用的な値の範囲は開示されていない。しかしながら、実験的な例では、追加の充填剤として、0.7μmの平均粒子サイズを有するシラン処理されたガラス充填剤の形態が開示されている。ガラスフレークを強化剤として添加して、曲げ強さ、曲げ率、及びビッカース硬度の点から良好な物理的性質を有する硬化歯科用複合材料を得ていた。更に、ガラスフレークを、ガラスフレークよりも小さい粒子サイズを有するガラス充填剤と組み合わせた場合に、特に曲げ強さ及び曲げ率を改善させる相乗効果があるはずであるということが開示されている。
英国特許出願公開第2441441A号は、硬化性材料と、最大1000nm、好ましくは200nm〜1000nmの厚さ及び少なくとも20:1のアスペクト比を有するガラスフレークとを含有する歯科用組成物を提案している。英国特許出願公開第2441441A号は、シラン化ガラスフレークについて開示しておらず、歯科用組成物の更なる成分のいかなる詳細も開示していない。ガラスフレークは、収縮に対する耐性を与えると示唆されている。
国際公開第01/50974A1号では、重合性歯科用充填封止組成物であって、組成物の粘性を、1mm未満の直径の虫歯に注入して導入するのに適正なレベルまで調節するための、また樹脂の二軸強度を増加させるための、不活性な充填剤材料を含有する組成物が開示されている。不活性な充填剤材料は、シランカップリング剤でコーティングされ得る、且つ0.5μm〜10μmの厚さと5:1及び10:1のアスペクト比とを有する、ガラスフレークの形態であってもよい。
M.Mohseni et al.,Iranian Polymer Journal,vol.25,issue 2の129ページ〜134ページには、マトリックス樹脂と、40nmの一次粒子サイズを有するシラン化球状ナノシリカ粒子と、約100nmの厚さを有するシラン化ガラスフレーク(Glassflake Ltd.(英国)から入手可能な「GF100nm」)とを含有する歯科用組成物が開示されている。ガラスフレーク「GF100nm」は、粒子の少なくとも80%が1700〜150μmの粒子サイズを有する粒子サイズ分布を有すると思われる。ガラスフレークが、硬化歯科用組成物の曲げ率、曲げ強さ、及び破壊靱性に及ぼす影響について報告されている。
L.E.da Cruz Perez et al.,Journal of the mechanical behaviour of biomedical materials,vol.37(2014)の33ページ〜41ページには、1.9μm〜2.5μmの厚さを有するアクリルシラン微粒子化ガラスフレークを含む歯科用樹脂組成物が開示されている。ガラスフレークが、硬化歯科用組成物のリライニング、補強、及び繰り返し負荷に及ぼす影響について報告されている。
本出願の優先日の後に公開された国際公開第2017/006302A1号には、ガラスフレークと樹脂とを含む歯科用組成物が開示されており、このガラスフレークと樹脂とは、0.04未満の屈折率差を有している。ガラスフレークは、0.5マイクロメートル〜10マイクロメートルの範囲の厚さと、14:1〜90:1の範囲のアスペクト比とを有することが好ましい。この硬化歯科用組成物に関して、耐摩耗性と審美的特性とが改善するという効果が報告されている。
本発明の目的は、硬化した際に優れた光沢と光沢保持性とを備えるとともに、曲げ強さ及びE−弾性率を含めた優れた機械的特性、並びに長期の機械的耐性及び化学的耐性を有する歯科用組成物を提供することである。更に、未硬化歯科用組成物は、チキソトロピー挙動に基づいて優れたハンドリング特性を有し得る。また、未硬化歯科用組成物は、ノズルを介して未硬化歯科用組成物を押し出すための有利な押出力という点において、優れたハンドリング特性を有してもよい。
第一の態様によると、本発明は、
(i) 以下の(A)及び(B):
(A) 0.1μm〜3μmの平均粒子サイズを有する構造充填剤、
(B)(a) 50nm〜1000nmの平均厚さを有し、(b) 2:1〜50:1の範囲の平均アスペクト比(長径/厚さ)を有するシラン化ガラスフレーク、含有する、歯科用充填剤と、
(ii) 一つ又は複数の重合性化合物と、
(iii) 開始剤系と、を含む歯科用組成物を提供する。
第2の態様によると、本発明は、(a)50nm〜1000nmの平均厚さを有し、 (b)2:1〜50:1の範囲の平均アスペクト比を有するシラン化ガラスフレークの、
歯科用組成物、好ましくは第一の態様の歯科用組成物、を調製するための使用を提供する。
本発明は、硬化歯科用組成物の優れた光沢と光沢保持特性が、構造充填剤とシラン化ガラスフレークとの特定の組み合わせを使用することによってもたらされ得るという認識に基づいている。更に、本発明は、優れた機械的特性並びに長期の機械的耐性及び化学的耐性も、構造充填剤とシラン化ガラスフレークとの特定の組み合わせによってもたらされ得るという認識に基づいている。有利なことには、未硬化歯科用組成物は、チキソトロピー挙動に基づく優れたハンドリング特性を有してもよい。更に、未硬化歯科用組成物はまた、ノズルを介して未硬化歯科用組成物を押し出すための有利な押出力という点において、優れたハンドリング特性を有してもよい。
「重合」及び「重合性」という用語は、より大きな分子(即ち巨大分子又はポリマー)を形成することを目的とした、例えば、モノマーといったより小さい分子などの多数の化合物の共有結合による化合又は化合させる能力に関する。単に直鎖状の巨大分子を形成するために重合性化合物を化合させてもよく、又は一般に架橋ポリマーと呼ばれる三次元の巨大分子を形成するために重合性化合物を化合させてもよい。例えば、単官能性重合性化合物は直鎖状ポリマーを形成するが、少なくとも二つの官能基を有する重合性化合物は、ポリマーネットワークとしても知られる架橋ポリマーを形成する。重合性化合物の変換率が比較的高い場合には、多官能性重合性化合物の量を減らすことができるか、又は浸出問題を軽減することができる。
「硬化」及び「光硬化」という用語は、モノマー、オリゴマー、又は更にはポリマーなどの官能性重合性化合物が架橋ポリマーネットワークへと重合することを意味する。硬化とは、架橋剤の存在下における不飽和重合性化合物の重合のことである。
「化学線」は、光化学的作用を生じさせる能力を有する、少なくとも150nmから1250nm以下の、典型的には少なくとも300nmから750nm以下の波長を有することができる、任意の電磁放射線である。
「光開始剤」という用語は、例えば、光化学プロセスにおいて、光に暴露することにより、又は共開始剤との相互作用により活性化された時に、フリーラジカルを形成する任意の化学物質である。
「共開始剤」という用語は、光化学プロセスでの光開始剤のように、別の分子に化学変化を生じさせる分子を指す。共開始剤は、光開始剤又は電子供与体であってもよい。
本明細書で使用する「電子供与体」という用語は、光化学プロセスにおいて電子を供与する能力を有する化合物を意味する。適切な例としては、孤立電子対を有するヘテロ原子を有する有機化合物、例えばアミン化合物が挙げられる。
本明細書で使用される「構造充填剤」という用語は、シラン化ガラスフレーク(B)又は以下に示す更なる充填剤(C)以外の任意の歯科用充填剤を意味する。好ましくは、構造充填剤は歯科用ガラスであり、最も好ましくは、不活性ガラス、反応性ガラス、及びフッ化物放出ガラスから選択される歯科用ガラスである。
本明細書で構造充填剤(A)に関連して使用される「平均粒子サイズ」という用語は、粒子の算術平均径を表し、光透過顕微鏡又は高分解能走査型電子顕微鏡などの適切な任意の手段によって測定することができる。
「不活性ガラス」という用語は、硬化反応において酸性基を含むポリマーと反応することができないガラスを表す。不活性ガラスは、例えば、the Journal of Dental Research June 1979の1607ページ〜1619ページ、又は更に最近では、米国特許第4814362号、同第5318929号、同第5360770号、及び米国特許出願公開第2004/0079258 A1号に記載されている。具体的には、米国特許出願公開第2004/0079258 A1号によると、不活性ガラスは、CaO、BaO、SrO、MgO、ZnO、NaO、KO、LiOなどの強塩基性酸化物がスカンジウム系又はランタニド系の酸化物などの弱塩基性酸化物で置き換えられているという点で知られている。
「反応性ガラス」という用語は、硬化反応において酸性基を含むポリマーと反応することができるガラスを表す。ガラスは、微粒子状の形態である。任意の従来の反応性歯科用グラスを本発明の目的に使用することができる。微粒子反応性ガラスの具体例は、カルシウムアルミノシリケートガラス、カルシウムアルミノフルオロシリケートガラス、カルシウムアルミニウムフルオロボロシリケートガラス、ストロンチウムアルミノシリケートガラス、ストロンチウムアルミノフルオロシリケートガラス、ストロンチウムアルミノフルオロボロシリケートガラスから選択される。好適な反応性ガラスは、酸化亜鉛及び/若しくは酸化マグネシウム等の金属酸化物の形態、並びに/又は例えば米国特許第3,655,605号、同第3,814,717号、同第4,143,018号、同第4,209,434号、同第4,360,605号、及び同第4,376,835号に記載のイオン溶出性ガラスの形態であり得る。
「フッ化物ガラス」という用語は、フッ化物を放出することができるガラスを表す。フッ化物を放出する能力は、フッ化物を含有するガラス無機粒子を形成するように酸化物の混合物に添加することによりもたらされ得るが、ただし、そのガラスがフッ化物の放出性、好ましくはフッ化物の徐放性を備えるという条件付きである。こうした無機粒子は、フッ化ナトリウム、フッ化ストロンチウム、フッ化ランタン、フッ化イッテルビウム、フッ化イットリウム、及びカルシウム含有フルオロアルミシリケートガラスから成る群から選択され得る。
本明細書で使用される「球形度」という用語は、構造充填剤(A)の形態の所定の粒子と同じ体積を持つ球体の表面積と、構造充填剤(A)の形態の該粒子の表面積との比を意味する。
本明細書で使用される「フレーク」という用語は、ガラスがフレークの形態であること、即ち、その長径がその厚さよりも少なくとも2倍大きい形態であることを意味する。平均長径と平均厚さとの比は、本明細書では「平均アスペクト比」と称する。
本明細書で使用される「シラン化」という用語は、シラン化ガラスフレークが、シランカップリング剤を、例えば、少なくとも部分的に好ましくは完全に、シラン化ガラスフレーク(B)の表面を覆うコーティングの形態でその表面に備えていることを意味する。「シランカップリング剤」は、(メタ)アクリル又はビニル、例えば、3−メタクリロイルオキシトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、トリス(2−メトキシエトキシ)ビニルシラン、又はトリス(アセトキシ)−ビニルシランなどの、一つ又は複数の重合性基と一つ又は複数の加水分解基とを有するオルガノシランであり得る。
本明細書で使用される「平均厚さ」は、以下のように算出され得る:一サンプルの100個以上のガラスフレークの厚さを、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定する。次に、測定した厚さ全体を、厚さを測定したガラスフレークの数で割る。
本明細書で使用される「光沢」という用語は、表面が正反射方向に光を反射する際の反射の良否を示す光学特性を意味する。光沢は、材料の屈折率、入射光の角度、及び表面トポグラフィーの影響を受ける。光沢感は、鏡面反射の量、つまり、表面から、入射光の角度と同量であり、且つ対称の角度で反射する光の量に依存する。鏡面反射はフレネルの式により計算することができ、これは光学の分野で周知である。マイクロメートル域の表面粗さが、鏡面反射レベルに影響を与える。鏡面的に反射された光が低強度である場合、表面が粗く、表面が光を他の方向に散乱させていることを意味する。具体的には、完全無反射表面は、0光沢単位(G.U.)である一方、完全鏡面は60°の測定角度で1000G.U.となるはずである。光沢測定では、典型的には60°の測定角度が適用されるが、これはこの角度が、目視観測との相関を最も大きくするのに最適な使用角度であると見なされているからである。10G.U.以下は低光沢であることを意味し、10G.U.〜70G.U.は半光沢であると見なされ、70G.U.を超える光沢は高光沢であると見なされる。本発明の硬化歯科用組成物から調製される歯科修復物に関しては、半光沢(10G.U.〜70G.U.)及び高光沢(70G.U.超)が好ましく、高光沢が特に好ましい。
特定のシラン化ガラスフレーク(B)を選択することにより、初期光沢が改善されるだけでなく、比較的長期間の光沢の保持が可能になる。
本明細書で使用される「光沢保持」という用語は、硬化歯科用組成物が、サンディング若しくは研磨などの材料除去法による処理に曝された場合でも、又は同様に硬化歯科用組成物が、歯磨き、口腔内の唾液、歯ぎしり、若しくはクレンチングなどの患者による日常の負荷に曝された場合でも、その初期光沢を比較的長期間保持することを意味する。ガラスフレークの二次元のオーバーラップアライメントが前述の負荷に対して更に安定であることは容易に理解されるが、これは、この配置ではガラスフレーク粒子が機械的負荷により除去され難いからである。即ち、硬化歯科用組成物の表面は比較的長期間滑らかなままとなる。更に、化学的耐性に関して、例えば唾液及び/又は食物からの酸の点では、ガラスフレークの二次元のオーバーラップアライメントは、硬化歯科用組成物とその奥にある歯とを、酸性などの化学的影響による分解から保護する、ある種のバリアを形成する。
本発明は、任意の適切な種類の重合によって、好ましくは光開始剤系及び/又はレドックス開始剤系の形態の開始剤系によって開始できる重合によって、重合可能又は共重合可能な歯科用組成物を提供する。
歯科用組成物は、口腔内で使用される歯科用材料であってもよい。本発明による歯科用組成物は、歯科用複合材又は歯科用セメントであることが好ましい。
構造歯科用充填剤(i)
本発明の歯科用組成物は、(A)構造充填剤を含有する歯科用充填剤を含む。歯科用充填剤(i)は一つ又は複数の充填剤(A)を含んでいる場合がある。
構造充填剤(A)は、0.1μm〜3μmの平均粒子サイズを有する。構造充填剤(A)の平均粒子サイズは、好ましくは0.2μm〜2μmであり、より好ましくは0.3μm〜1.5μmであり、最も好ましくは0.5μm〜1.2μmである。構造充填剤(A)の平均粒子サイズが0.1μm未満である場合には、歯科用組成物のハンドリング特性が低下する可能性がある。構造充填剤(A)の平均粒子サイズが3.0μmを超える場合には、歯科用組成物の光沢特性が低下する可能性がある。
好ましくは、構造充填剤(A)は反応性ガラス又はフッ化物放出ガラスである。最も好ましくは、構造充填剤(A)は反応性ガラスである。
好ましくは、歯科用組成物は、その組成物の総重量に対して0.5重量パーセント〜60重量パーセント、好ましくは1重量パーセント〜50重量パーセント、より好ましくは3重量パーセント〜40重量パーセントの量で構造充填剤を含む。
構造充填剤(A)の球形度は、好ましくは少なくとも0.5、より好ましくは少なくとも0.9、最も好ましくは少なくとも0.95である。
好ましくは、構造充填剤(A)はシラン化されており、より好ましくは、シラン化ガラスフレーク(B)について以下に説明するオルガノシランでシラン化されている。
本発明の歯科用組成物は、シラン化ガラスフレーク(B)を更に含有する歯科用充填剤を含む。歯科用充填剤(i)は一つ又は複数のシラン化ガラスフレーク充填剤(B)を含んでいる場合がある。
シラン化ガラスフレーク(B)は、(a)50nm〜1000nmの平均厚さと、(b)2:1〜50:1の範囲の平均アスペクト比(長径/厚さ)とを有する。シラン化ガラスフレーク(B)の上述した平均厚さは50μm〜1000μmであるが、異なる厚さを有するシラン化ガラスフレーク(B)の重量分率はサンプルにより異なる場合があり、シラン化ガラスフレーク(B)は、好ましくは30nm〜1500nmの厚さ、より好ましくは40nm〜1000nmの厚さを有するシラン化ガラスフレークの部分を少なくとも90重量%の量で含んでいる。
シラン化ガラスフレーク(B)の特定の平均厚さ及び平均アスペクト比を選択することにより、優れた光沢及び光沢保持性が得られ、また長期間保証され得る。本発明によると、シラン化ガラスフレーク(B)は硬化歯科用組成物のポリマーマトリックス内でセルフアライメントすることが可能であり、これによりガラスフレークは部分的にオーバーラップして配列することができる。二次元でオーバーラップするセルフアライメントにより、硬化歯科用組成物の滑らかな表面が得られる。したがって、歯科用組成物は、ガラスを球体又は繊維の形態で含有する従来の組成物に比べて、初期光沢を改善させることになる。
更に、シラン化ガラスフレーク(B)は未硬化歯科用組成物の好都合な粘性を備え得る。詳細には、シラン化ガラスフレーク(B)は、歯科用組成物のチキソトロピー挙動を備え得る。
本発明によると、構造充填剤(A)とシラン化ガラスフレーク(B)との組み合わせは、歯科用組成物の粘性を所望の範囲内に調整するのに好適である。シラン化ガラスフレーク(B)はまた、その高いアスペクト比によって、且つガラスフレークの二次元のオーバーラップアライメント形態の有利な配列によって、等方向の補強を付与し、その配列が均一な補強と寸法安定性の向上とを可能にするため、硬化歯科用組成物の機械的特性及び長期の機械的耐性の点で有利である可能性がある。
シラン化ガラスフレーク(B)と構造充填剤(A)との組み合わせは、具体的には、硬化歯科用組成物のバランスの取れた特性を得るために選択される。シラン化ガラスフレーク(B)と構造充填剤(A)との特定の組み合わせにより、優れた光沢、光沢保持性、及び長期の化学的耐性を得ることができ、同時に優れた機械的特性及び長期の機械的耐性も得ることができる。小さいナノサイズのシラン化ガラスフレーク(B)は、最大3μmの大きさで相当大きいと考えられる構造充填剤(A)の間又は周囲に容易に配列する。したがって、小さいナノサイズのシラン化ガラスフレーク(B)は、上述の二次元のオーバーラップアライメントの形でセルフアライメントすることができ、それが、ある種のバリア効果又はシールド効果をもたらし得る。即ち、大きい構造充填剤(A)粒子は、シラン化ガラスフレーク(B)の二次元のオーバーラップアライメントによってシールドされるために、該粒子が機械的な力又は化学的作用によって硬化歯科用組成物から除去されないようになる。このシールドの結果、大きい構造充填剤(A)の代わりに、せいぜい小さいナノサイズのシラン化ガラスフレーク(B)が硬化歯科用組成物から除去されることがある。このシールド効果により、優れた光沢保持性が得られるが、これは、小さい粒子が除去された後、硬化歯科用組成物の表面は、滑らかなままであり、大きい粒子が除去された結果、有意に劣化した光沢を持つかなりむらのある表面となった硬化組成物に比べて、優れた光沢を持つからである。更に、ガラスフレークバリア特性は、酸性液体などの反応性の高い化学物質が大きい粒子に浸透する量を減らすことによって、良好な機械的耐性及び化学的耐性をもたらすが、該化学物質の浸透によって、機械的な力が加えられた際に粒子が除去される場合があり、その結果、光沢及び長期の機械的耐性が劣化することになる。
構造充填剤(A)は、好ましくは0.3〜2、より好ましくは0.4〜1.2の平均粒子サイズを有する。
構造充填剤(A)に加えて、歯科用充填剤(i)は(B)シラン化ガラスフレークを含む。歯科用充填剤(i)は、二つ以上のシラン化ガラスフレーク(B)のうちの一つ又はその混合物を含む場合がある。
シラン化ガラスフレーク(B)と構造充填剤(A)との特定の比によって、以下の未硬化歯科用組成物が得られ、この未硬化歯科用組成物は、歯科用途に典型的な直径を持つノズル(例えばノズル直径は1.2mm〜2.4mm、好ましくは1.5mm〜2.1mm、最も好ましくは1.8mm)を介して該組成物を押し出す際に、70N未満の特に有利な押出力を有するということが、驚くべきことに見出された。また、硬化歯科用組成物は、少なくとも約150MPa、好ましくは150MPa〜180MPaの曲げ強さ、及び少なくとも11GPa、好ましくは11GPa〜14GPaのE−弾性率などの有利な機械的特性を有していた。結果的に、未硬化歯科用組成物は有利な押出力のために容易に適用することができ、硬化組成物は、硬化歯科用組成物の高い機械的耐性(例えば、咀嚼圧に対する耐性)をもたらす機械的特性を示している。
シラン化ガラスフレーク(B)については、80nm〜1000nm、より好ましくは100nm〜450nm、最も好ましくは120nm〜400nmの平均厚さを有することが望ましい。
最も好ましくは、構造充填剤(A)は0.4〜1.2の平均粒子サイズを有し、シラン化ガラスフレーク(B)は、(a)50nm〜1000nmの平均厚さと、(b)2:1〜50:1の範囲の平均アスペクト比(長径/厚さ)とを有する。
シラン化ガラスフレーク(B)のガラスは、好ましくは酸化物として以下の成分を以下の重量パーセントで含む:
SiO=64〜70
=2〜5
ZnO=1〜5
NaO=8〜13
MgO=1〜4
CaO=3〜7
Al=3〜6、
並びに最大3パーセントのKO及びTiO
シラン化ガラスフレーク(B)のガラスは好ましくは不活性ガラスであり、ここで「不活性ガラス」という用語は、構造充填剤(A)に対して上述したものと同じ意味を有する。
シラン化ガラスフレーク(B)は、好ましくは、少なくとも20:1のアスペクト比を有するガラスフレークを粉砕し、続いてその粉砕されたガラスフレークをシラン化することによって得ることができる。ガラスフレークの粉砕は特に限定はされることはなく、通例歯科用充填剤材料を粉砕するのに適用される任意の装置(例えば、ボールミル装置又はパールミル装置など)で行われ得る。
粉砕されるガラスフレークのシラン化前の粒子サイズは、例えば、出発物質として用いられるガラスフレークの平均粒子サイズ、粉砕時間、並びに粉砕材(例えば、ボール又はパール、及び水などの流体)の量、サイズ、及び材料から選択される粉砕条件によって適切に設定され得る。
例えば、粉砕のために、出発物質としてガラスフレークが用いられ、ガラスフレークは、光散乱により測定された700μm未満、より好ましくは40μm〜500μm、最も好ましくは50μm〜300μmの平均粒子サイズを有する。出発物質の粒子サイズ分布は、粒子の少なくとも50パーセント、より好ましくは少なくとも60パーセント、更により好ましくは少なくとも65パーセントが前述の平均粒子サイズを有するようになることが好ましい。最も好ましくは、出発物質は、光散乱によって測定される粒子サイズ分布であって、粒子の少なくとも65パーセントが50μm〜300μmの粒子サイズを有する分布を持つ。
粉砕されるガラスフレークのシラン化前の平均粒子サイズ分布を設定することによって、本発明の未硬化歯科用組成物をノズルを介して押し出すための押出力が約40Nから120Nの範囲内に有利に設定され得ることを、驚くべきことに見出した。更に、硬化歯科用組成物は、約150MPa〜180MPaの曲げ強さ、及び約11GPa〜14GPaのE−弾性率などの有利な機械的特性を有する。
具体的には、所望の押出力は、粉砕されるガラスフレークが、光散乱で測定される容量基準の平均粒子サイズ分布(d3,50)であって、その粒子の少なくとも50パーセントが、7μm〜50μm、より好ましくは8μm〜40μm、最も好ましくは10μm〜30μmの粒子サイズを有する分布を備える場合に得られことを見出した。
「粒子サイズ」という用語は、粉砕用の出発物質として用いられるガラスフレーク及び粉砕されるガラスフレークに関連して使用される場合、ガラスフレークの粒子サイズの直径を意味する。
得られた粉砕ガラスフレークは、重合性化合物(ii)と反応する一つ又は複数の重合性基を有するシランでシラン化され得る。歯科用組成物の充填剤材料をシラン化するためのシランは周知であり、歯科用途のその多くの種類について、例えば、J.M.AntonucciによるJournal of Research of the National Institute of Standards and Technology,2005,vol.110,no.5の541ページから558ページに記載されている。
典型的には、式(I)のオルガノシラン
(R,R,R)Si(R
(I)
が適用され、式中、nは1〜3であり、置換基R、R、Rの数は4−nであり、R、R、Rのうちの少なくとも一つが重合性基を表す。Rは、二つ又は三つのR基が存在する場合には同一であっても異なっていてもよく、コーティングされる充填剤材料の表面と反応することができる加水分解基を表す。Rは、アルコキシ基、エステル基、ハロゲン原子、及びアミノ基から成る群から選択することができ、アルコキシ基は好ましくは直鎖状C1−8又は分岐若しくは環状C3−8アルコキシ基であり、エステル基は好ましくは直鎖状C1−8又は分岐若しくは環状C3−8アルキル基を有するカルボン酸塩である。最も好ましくは、加水分解基Rはアルコキシ基を表す。
基、R基、及びR基は、同じであっても異なっていてもよく、非反応性基及び/又は重合性基を表すが、ただしR、R、及びRの少なくとも一つが重合性基を表すという条件付きである。R、R、及びRの非反応性基は、アルキル基、好ましくは直鎖状C1−8又は分岐若しくは環状C3−8アルキル基となり得る。R、R、及びRの重合性基は、好ましくは、(メタ)アクリル基、ビニル基、又はオキシラン基から成る群から選択され、より好ましくは、(メタ)アクリル基又はビニル基であり、最も好ましくは(メタ)アクリル基であり、これは、例えばメタクリルオキシ又はメタクリルオキシアルキルの形態であり、そのアルキルは直鎖状C1−8又は分岐若しくは環状C3−8アルキル基を意味する。
特に好ましいオルガノシランは、例えば、3−メタクリルオキシトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、トリス(2−メトキシエトキシ)ビニルシラン、若しくはトリス(アセトキシ)ビニルシラン、又は欧州特許出願公開第0969789A1号に開示されたオルガノシランの特定の基、つまり、3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルジメトキシモノクロロシラン、3−メタクリルオキシプロピルジクロロモノメトキシシラン、メタクリルオキシプロピルトリクロロシラン、3−メタクリルオキシプロピルジクロロモノメチルシラン、3−メタクリルオキシプロピルモノクロロジメチルシラン、及び3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレートのうちのいずれか一つである。
最も好ましくは、式(I)のオルガノシランは3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレートである。
式(I)のオルガノシランの代わりに、又はそれに加えて、いわゆるダイポーダルオルガノシランが適用されてもよい。ダイポーダルオルガノシランは、典型的には式(II)の化合物である
((RSi−RCH−R
(II)、
式中、R及びRは、式(I)のオルガノシランについて上記に定義したものと同じ意味を有し、Rはアルキレン基を表し、好ましくは直鎖状C1−8又は分岐若しくは環状C3−8アルキレン基を表す。
シラン化ガラスフレーク(B)は、好ましくは光散乱により測定される粒子サイズ分布であって、該粒子の少なくとも70パーセント、より好ましくは少なくとも75パーセント、更により好ましくは少なくとも80パーセントが50μm未満の粒子サイズを有する分布、なおも更により好ましくは、該粒子の少なくとも80パーセントが8.5μm〜40μmの粒子サイズを有し、最も好ましくは、該粒子の少なくとも80パーセントが11μm〜35μmの粒子サイズを有する分布を持つ。
シラン化ガラスフレーク(B)は、好ましくは、
光散乱で測定される容量基準の平均粒子サイズ分布(d3,50)であって、該粒子の少なくとも50パーセントが、8.5μm〜40μm、最も好ましくは11μm〜35μmの粒子サイズを有する分布を備えることが特に好ましい。
シラン化ガラスフレーク(B)に関連して使用される「粒子サイズ」という用語は、ガラスフレークの粒子サイズの直径を意味する。
シラン化ガラスフレーク(B)は1.46〜1.60の範囲の屈折率を有することが好ましい。
構造充填剤(A)及びシラン化ガラスフレーク(B)は、好ましくは、構造充填剤(A)の平均粒子サイズとシラン化ガラスフレーク(B)の平均厚さとの比を、10:1〜1:1の範囲、より好ましくは7:1〜1.2:1の範囲、最も好ましくは4:1〜1.4:1の範囲内で選ぶことによって、適宜選択されてもよい。
好ましくは、歯科用組成物は、その組成物の総重量に対して0.5重量パーセント〜40重量パーセント、より好ましくは1重量パーセント〜30重量パーセント、更により好ましくは10重量パーセント〜25重量パーセント又は3重量パーセント〜20重量パーセントの量でシラン化ガラスフレーク(B)を含む。
歯科用組成物において、構造充填剤(A)の重量とシラン化ガラスフレーク(B)の重量との比は、好ましくは80:1〜0.5:1の範囲、より好ましくは40:1〜1:1の範囲、更により好ましくは20:1〜1.5:1の範囲、なおも更により好ましくは10:1〜2:1の範囲、最も好ましくは5:1〜2.5:1の範囲である。
代替の特に好ましい実施形態によると、歯科用組成物において、シラン化ガラスフレーク(B)の重量と構造充填剤(A)の重量との比は、好ましくは0.025〜2:1の範囲、より好ましくは0.05:1〜1.5:1の範囲、更により好ましくは0.075:1〜1:1の範囲、なおも更により好ましくは0.1:1〜0.75:1の範囲、最も好ましくは0.125:1〜0.6:1の範囲である。
シラン化ガラスフレーク(B)の重量と構造充填剤(A)の重量との代替の特に好ましい特定の比によって、以下の未硬化歯科用組成物が得られ、この未硬化歯科用組成物は、歯科用途に典型的な直径を持つノズル(例えばノズル直径は1.2mm〜2.4mm、好ましくは1.5mm〜2.1mm、最も好ましくは1.8mm)を介して該組成物を押し出す際に、約40N〜120Nの特に有利な押出力を有するということを、驚くべきことに見出した。また、硬化歯科用組成物は、約110MPa〜180MPaの曲げ強さ、及び9GPa〜14GPaのE−弾性率などの有利な機械的特性を有する。
したがって、シラン化ガラスフレーク(B)の重量と構造充填剤(A)の重量との代替の特に好ましい特定の比によって、本発明の本歯科用組成物は、未硬化形態においてノズルからの有利な押出力をもたらすと同時に、硬化形態において曲げ強さ及びE−弾性率の点で優れた機械的特性をもたらす。
シラン化ガラスフレーク(B)は、光散乱によって測定される粒子サイズ分布であって、該粒子の少なくとも80パーセントが11μm〜40μmの粒子サイズを有する分布を持ち、シラン化ガラスフレーク(B)の重量と構造充填剤(A)の重量との比が0.125:1〜0.6:1の範囲であることが特に好ましい。
歯科用組成物は、該組成物の総重量に対して1重量パーセント〜85重量パーセントの歯科用充填剤(i)を含むことが好ましい。
(a)50nm〜1000nmの平均厚さと、(b)2:1〜50:1の範囲の平均アスペクト比とを有するシラン化ガラスフレークは、歯科用組成物の調製用に、好ましくは上記に記載の歯科用組成物の調製用に使用され得る。
一つ又は複数の重合性化合物(ii)
歯科用充填剤(i)に加えて、本発明の歯科用組成物は、(ii)少なくとも一つの重合性基を有する一つ又は複数の重合性化合物を更に含み得る。
「重合性化合物」という用語は、本明細書で使用される場合、モノマー、オリゴマー、及びポリマーを包含する。好ましくは、一つ又は複数の重合性化合物はモノマーである。
更に含有される一つ又は複数の重合性化合物(ii)の重合性基は特に限定されるものではない。少なくとも一つの重合性基は、例えば、ラジカル重合性炭素間二重結合及び/又はカチオン重合性基であってもよい。ラジカル重合性炭素間二重結合は、(メタ)アクリロイル基及び(メタ)アクリルアミド基、好ましくは(メタ)アクリロイル基の炭素間二重結合から選択されることが好ましい。さらに、カチオン重合性基は、エポキシド基、オキセタン基、ビニルエーテル基、アジリジン基、及びアゼチジン基から、好ましくはエポキシド基、ビニルエーテル基及びオキセタン基から、最も好ましくはエポキシド基及びビニルエーテル基から選択されることが好ましい。
少なくとも一つのラジカル重合性炭素間二重結合を有する一つ又は複数の重合性化合物(ii)は、特に限定されるものではない。しかし、それらのラジカル重合性炭素間二重結合は、(メタ)アクリロイル基及び(メタ)アクリルアミド基の炭素間二重結合から選択されることが好ましい。
少なくとも一つのラジカル重合性炭素間二重結合を有する重合性化合物(ii)の適切な例は、(メタ)アクリレート、アクリル酸又はメタクリル酸のアミド、ウレタンアクリレート又はメタクリレート、及びポリオールアクリレート又はメタクリレートから成る群から選択されてもよい。
(メタ)アクリレートは次式(A)、(B)及び(C)の化合物から好ましくは選択されてもよい。
Figure 0006921133

式中、R20、R 20、R** 20、及びR*** 20は、独立して水素原子、−COOM、直鎖状C1〜18又は分岐C3〜18アルキル基(C3〜6シクロアルキル基、C6〜14アリール基若しくはC3〜14ヘテロアリール基、−COOM、−POM、−O−PO、又は−SOによって置換されていてもよい)、C〜C18シクロアルキル基(C1〜16アルキル基、C6〜14アリール基若しくはC3〜14ヘテロアリール基、又はC〜C18アリール基若しくはC〜C18ヘテロアリール基、−COOM、−POM、−O−PO、又は−SOによって置換されていてもよい)を表し、
21は、水素原子、直鎖状C1〜18若しくは分岐C3〜18アルキル基、又はC〜C18アルケニル基(C3〜6シクロアルキル基、C6〜14アリール基若しくはC3〜14ヘテロアリール基、−COOM、−POM、−O−PO、又は−SOによって置換されていてもよい)、C〜C18シクロアルキル基(C1〜16アルキル基、C6〜14アリール基若しくはC3〜14ヘテロアリール基、−COOM、−POM、−O−PO、又は−SOによって置換されていてもよい)、又はC〜C18アリール基若しくはC〜C18ヘテロアリール基を表し、
22は、1〜45個の炭素原子を有する二価の有機残基を表し、これにより二価の有機残基は1〜7個のC3〜12シクロアルキレン基、1〜7個のC6〜14アリーレン基、1〜7個のカルボニル基、1〜7個のカルボキシル基(−(C=O)−O−若しくは−O−(C=O−))、1〜7個のアミド基(−(C=O)−NH−若しくは−NH−(C=O)−)、又は1〜7個のウレタン基(−NH−(C=O)−O−若しくは−O−(C=O)−NH−)の少なくとも一つ、並びに酸素、窒素、及び硫黄から選択される1〜14個のヘテロ原子を含有してもよく、この二価の有機残基は、ヒドロキシル基、チオール基、C6〜14アリール基、−COOM、−POM、−O−PO、又は−SOから成る群から選択される一つ又は複数の置換基で置換されていてもよく、好ましくはR22は、一つ又は複数の−OH基で置換されていてもよいC〜C18アルキレン基又はC〜C18アルケニレン基であり、このアルキレン基又はアルケニレン基は1〜4個のC6〜10アリーレン基、1〜4個のウレタン基(−NH−(C=O)−O−又は−O−(C=O)−NH−)、及び1〜8個の酸素原子のうちの少なくとも一つを含んでもよく、
23は、飽和した二価又は多価の置換又は非置換のC〜C18炭化水素基、飽和した二価又は多価の置換又は非置換環状C〜C18炭化水素基、二価若しくは多価の置換若しくは非置換C〜C18アリール基又はヘテロアリール基、二価若しくは多価の置換若しくは非置換C〜C18アルキルアリール基又はアルキルヘテロアリール基、二価若しくは多価の置換若しくは非置換C〜C30アラルキル基、又は1〜14個の酸素原子を有する、二価若しくは多価の置換若しくは非置換C〜C45モノ−、ジ−、又はポリエーテル残基を表し、また、
mは整数であり、好ましくは1〜10の範囲であり、
式中、R20、R 20、R** 20、*** 20、R21、及びR22のうちのいずれか一つのMは互いに独立しており、それぞれ水素原子又は金属原子を表し、且つ
20、R 20、R** 20、*** 20、R21、及びR22のうちのいずれか一つのMは互いに独立しており、それぞれ金属原子を表す。
20、R 20、R** 20及びR*** 20について、直鎖状C1〜18又は分岐C3〜18アルキル基は、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、sec−ブチル、ペンチル、又はヘキシルであってよい。R21及びR 21について、C1〜18アルキル基又はC2〜18アルケニル基は、例えば、エチル(エテニル)、n−プロピル(プロペニル)、i−プロピル(プロペニル)、n−ブチル(ブテニル)、イソブチル(イソブテニル)、tert−ブチル(ブテニル)sec−ブチル(ブテニル)、ペンチル(ペンテニル)、又はヘキシル(ヘキセニル)であってよい。
20、R 20、R** 20、R*** 20及びR21について、アリール基は、例えば、フェニル基又はナフチル基であってもよく、C3〜14ヘテロアリール基は窒素、酸素、及び硫黄から選択される1〜3個のヘテロ原子を含んでもよい。
22について、「二価有機残基は〜の少なくとも一つを含んでもよい」という語句は、二価の有機残基に含有され得る基が、共有結合によって二価有機残基に組み込まれていることを意味する。例えば、BisGMAでは、フェニルの形態の二個のアリール基及び酸素原子の形態の二個のヘテロ原子がR22の二価の有機残基に組み込まれる。又は、さらなる例として、UDMAでは、二個のウレタン基(−NH−(C=O)−O−又は−O−(C=O)−NH−)がR22の二価の有機残基に組み込まれる。
式(B)では、点線で表される結合は、R20及びR*** 20がCOに対して(Z)又は(E)配置で存在する場合があることを示している。
好ましくは、式(A)、(B)及び(C)では、R20、R 20、R** 20及びR*** 20は独立して水素原子、直鎖状C1〜16又は分岐C3〜16アルキル基(C3〜6シクロアルキル基、C6〜14アリール又はC3〜14ヘテロアリール基で置換されてもよい)、C3〜6シクロアルキル基(C1〜16アルキル基、C6〜14アリール又はC3〜14ヘテロアリール基、C6〜14アリール又はC3〜14ヘテロアリール基で置換されてもよい)を表す。より好ましくは、式(B)では、R20、R 20、R** 20、及びR*** 20は独立して水素原子、直鎖状C1〜8又は分岐C3〜8アルキル基(C4〜6シクロアルキル基、C6〜10アリール又はC4〜10ヘテロアリール基によって置換されてもよい)、C4〜6シクロアルキル基(C1〜6アルキル基、C6〜10アリール若しくはC4〜10ヘテロアリール基、又はC6〜10アリール基によって置換されてもよい)を表す。さらにより好ましくは、R20、R 20、R** 20及びR*** 20は独立して水素原子、直鎖状C1〜4若しくは分岐C又はCアルキル基(シクロへキシル基又はフェニル基で置換されてもよい)、又はシクロへキシル基(C1〜4アルキル基で置換されてもよい)を表す。最も好ましくは、R20、R 20、R** 20及びR*** 20は独立して水素原子、又は直鎖状C1〜4若しくは分岐C若しくはCアルキル基を表す。
好ましくは、式(A)では、R21は水素原子、直鎖状C1〜16若しくは分岐C3〜16アルキル基又はC2〜16アルケニル基(C3〜6シクロアルキル基、C6〜14アリール又はC3〜14ヘテロアリール基で置換されてもよい)、C3〜6シクロアルキル基(C1〜16アルキル基、C6〜14アリール又はC3〜14ヘテロアリール基、C6〜14アリール又はC3〜14ヘテロアリール基で置換されてもよい)を表す。より好ましくは、R21は、水素原子、直鎖状C1〜10若しくは分岐C3〜10アルキル、又はC2〜10アルケニル基(C4〜6シクロアルキル基、C6〜10アリール基、又はC4〜10ヘテロアリール基で置換されていてもよい)、C4−6シクロアルキル基(C1〜6アルキル基、C6〜10アリール基若しくはC4〜10ヘテロアリール基、又はC6〜10アリール基で置換されていてもよい)を表す。さらにより好ましくは、R21は、水素原子、直鎖状C1〜10若しくは分岐C3〜10アルキル基又は直鎖C2〜10若しくは分岐C3〜10アルケニル基(シクロへキシル基又はフェニル基で置換されてもよい)、又はシクロへキシル基(C1〜4アルキル基で置換されてもよい)を表す。またさらにより好ましくは、R21は、非置換型C1〜10アルキル基又はC2〜10アルケニル基を表し、それよりさらにより好ましくは非置換型C2〜6アルキル基又はC3〜6アルケニル基を表し、最も好ましくはエチル基又はアリル基を表す。
式(A)、(B)及び(C)の(メタ)アクリレート化合物は、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、イソプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ビスフェノールAグリセロレートジメタクリレート(「ビス−GMA」、CAS−No.1565−94−2)、4,4,6,16(又は4,6,6,16)−テトラメチル−10,15−ジオキソ−11,14−ジオキサ−2,9−ジアザヘプタデク−16−エン酸2−[(2−メチル−1−オキソ−2−プロぺン−1−イル)オキシ]エチルエステル(CASno.72869−86−4)(UDMA)、グリセロールモノアクリレート及びグリセロールジアクリレート(1,3−グリセロールジメタクリレート(GDM)など)、グリセロールモノメタクリレート及びグリセロールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート(エチレンオキシド繰り返し単位の数は2〜30で変化する)、ポリエチレングリコールジメタクリレート(エチレンオキシド繰り返し単位の数は2〜30で変化する、特にトリエチレングリコールジメタクリレート(「TEGDMA」)、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトール並びにジペンタエリスリトールのモノアクリレート及びモノメタクリレート、ジアクリレート及びジメタクリレート、トリアクリレート及びトリメタクリレート、並びにテトラアクリレート及びテトラメタクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ジ−2−メタクリロイルオキシエチルヘキサメチレンジカルバメート、ジ−2−メタクリロイルオキシエチルトリメチルヘキサンエチレンジカルバメート、ジ−2−メタクリロイルオキシエチルジメチルベンゼンジカルバメート、メチレン−ビス−2−メタクリルオキシエチル−4−シクロヘキシルカルバメート、ジ−2−メタクリルオキシエチル−ジメチルシクロヘキサンジカルバメート、メチレン−ビス−2−メタクリルオキシエチル−4−シクロヘキシルカルバメート、ジ−1−メチル−2−メタクリルオキシエチル−トリメチル−ヘキサメチレンジカルバメート、ジ−1−メチル−2−メタクリルオキシエチル−ジメチルベンゼンジカルバメート、ジ−1−メチル−2−メタクリルオキシエチル−ジメチルシクロヘキサンジカルバメート、メチレン−ビス−1−メチル−2−メタクリルオキシエチル−4−シクロヘキシルカルバメート、ジ−1−クロロメチル−2−メタクリルオキシエチル−ヘキサメチレンジカルバメート、ジ−1−クロロメチル−2−メタクリルオキシエチル−トリメチルヘキサメチレンジカルバメート、ジ−1−クロロメチル−2−メタクリルオキシエチル−ジメチルベンゼンジカルバメート、ジ−1−クロロメチル−2−メタクリルオキシエチル−ジメチルシクロヘキサンジカルバメート、メチレン−ビス−2−メタクリルオキシエチル−4−シクロヘキシルカルバメート、ジ−1−メチル−2−メタクリルオキシエチル−ヘキサメチレンジカルバメート、ジ−1−メチル−2−メタクリルオキシエチル−トリメチルヘキサメチレンジカルバメート、ジ−1−メチル−2−メタクリルオキシエチル−ジメチルベンゼンジカルバメート、ジ−1−メチル−2−メタクリルオキシエチル−ジメチルシクロヘキサンジカルバメート、メチレン−ビス−1−メチル−2−メタクリルオキシエチル−4−シクロヘキシルカルバメート、ジ−1−クロロメチル−2−メタクリルオキシエチル−ヘキサメチレンジカルバメート、ジ−1−クロロメチル−2−メタクリルオキシエチル−トリメチルヘキサメチレンジカルバメート、ジ−1−クロロメチル−2−メタクリルオキシエチル−ジメチルベンゼンジカルバメート、ジ−1−クロロメチル−2−メタクリルオキシエチル−ジメチルシクロヘキサンジカルバメート、メチレン−ビス−1−クロロメチル−2−メタクリルオキシエチル−4−シクロヘキシルカルバメート、2,2’−ビス(4−メタクリルオキシフェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−アクリルオキシフェニル)プロパン、2,2’−ビス[4(2−ヒドロキシ−3−メタクリルオキシ−フェニル)]プロパン、2,2’−ビス[4(2−ヒドロキシ−3−アクリルオキシ−フェニル)]プロパン、2,2’−ビス(4−メタクリルオキシエトキシフェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−アクリルオキシエトキシフェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−メタクリルオキシプロポキシフェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−アクリルオキシプロポキシフェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−メタクリルオキシジエトキシフェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−アクリルオキシジエトキシフェニル)プロパン、2,2’−ビス[3(4−フェノキシ)−2−ヒドロキシプロパン−1−メタクリレート]プロパン、並びに2,2’−ビス[3(4−フェノキシ)−2−ヒドロキシプロパン−1−アクリレート]プロパン、から成る群から選択されてもよい。
最も好ましくは、式(B)の化合物は、以下から成る群から選択される:
Figure 0006921133

特に好ましいモノ−又はビス−又は(メタ)アクリルアミド及びポリ[(メタ)アクリルアミド]は次式(D)、(E)、及び(F)を有し、
Figure 0006921133

式中、R24、R 24、R** 24、及びR*** 24は、式(A)、(B)及び(C)に対して上記で定義されたR20、R 20、R** 20、R*** 20と同じ意味を有し、R25、R 25は独立して、式(A)に対して上記で定義されたR21と同じ意味を有する残基を表し、R27及びm’は式(C)に対して上記で定義されたR23及びmと同じ意味を有する。
式(E)では、R26は、1〜45個の炭素原子を有する二価の置換又は非置換型有機残基を表し、前記有機残基は1〜7個のC3〜12シクロアルキレン基、1〜7個のC6〜14アリーレン基、1〜7個のカルボニル基、1〜7個のカルボキシル基(−(C=O)−O−若しくは−O−(C=O−))、1〜7個のアミド基(−(C=O)−NH−若しくは−NH−(C=O)−)、1〜7個のウレタン基(−NH−(C=O)−O−若しくは−O−(C=O)−NH−)、並びに酸素、窒素、及び硫黄から選択される1〜14個のヘテロ原子のうちの少なくとも一つを含有してもよく、この二価の有機残基は、ヒドロキシル基、チオール基、C6〜14アリール基、−COOM、−POM、−O−PO、又は−SOから成る群から選択される一つ又は複数の置換基で置換されていてもよく、好ましくはR26は、1〜4個のC6〜10アリーレン基及びC3〜8シクロアルキレン基、1〜4個のウレタン基(−NH−(C=O)−O−又は−O−(C=O)−NH−)、並びに1〜8個の酸素原子又は窒素原子のうちの少なくとも一つを含んでもよいC〜C18アルキレン基又はC〜C18アルケニレン基である。
26について、「二価有機残基は〜の少なくとも一つを含んでもよい」という語句は、式(B)の化合物のR22に対して上記で定義した意味と類似の意味を持つ。
式(D)、(E)、(F)では、点線で表される結合は、R24及びR*** 24がCOに対して(Z)又は(E)配置で存在する場合があることを示している。
式(D)の化合物では、R25とR25 は共同的に環を形成する場合があり、その場合、R25とR25 はC−C結合、又はエーテル基、チオエーテル基、アミン基、及びアミド基から成る群より選択される官能基によって結合される。
式(D)、(E)、(F)による好ましいメタアクリルアミドは次式を有する:
Figure 0006921133

式(D)、(E)、(F)による好ましいアクリルアミドは次式を有する:
Figure 0006921133

最も好ましいものはビス−(メタ)アクリルアミドであり:
次の構造式を有するN,N’−ジアリル−1,4−ビスアクリルアミド−(2E)−ブテ−2−エン(BAABE)、
Figure 0006921133

酸性重合性化合物と、
次の構造式を有するN,N’−ジエチル−1,3−ビスアクリルアミド−プロパン(BADEP)である。
Figure 0006921133

(メタ)アクリロイル基又は(メタ)アクリルアミド基を有する化合物は、少なくとも一つの重合性二重結合を有する重合性モノマーを含むリン酸エステル基から好適に選択されてもよく、次式(G)を有することが好ましい:
Figure 0006921133

式中、
互いに独立したY部分は、水素原子又は
次式(Y)、(Y**)、若しくは(Y***)の部分を表し、
Figure 0006921133

式中、
は、COORα、COSRβ、CON(Rα、CONRαβ、又はCONHRαであり、式中、Rα及びRβは独立して水素原子、所望によりC3〜8シクロアルキル基によって置換されるC1〜18アルキル基、所望により置換されるC3〜8シクロアルキル基、所望により置換されるC4〜18アリール又はヘテロアリール基、所望により置換されるC5〜18アルキルアリール又はアルキルヘテロアリール基、又は所望により置換されるC7〜30アラルキル基を表し、それにより二つのR13残基は、隣接する窒素原子と共にそれらが結合する5〜7員の複素環を形成してもよく、これはさらに窒素原子又は酸素原子を含んでもよく、またこれによって所望により置換される基が1〜5個のC1〜5アルキル基によって置換されてもよく、
及びRは独立して水素原子、所望により置換されるC1〜18アルキル基、所望により置換されるC3〜18シクロアルキル基、所望により置換されるC5〜18アリール又はヘテロアリール基、所望により置換されるC5〜18アルキルアリール又はアルキルヘテロアリール基、所望により置換されるC7〜30アラルキル基を表し、それによりそれらの所望により置換される基が1〜5個のC1〜5アルキル基によって置換されてもよく、
は、2〜45個の炭素原子、並びに酸素、窒素及び硫黄原子などの所望によるヘテロ原子を含有する(a+b)価の有機残基(式(D)におけるYが丸い括弧内にある場合、bは1である)を表し、炭素原子は、第一級及び第2級の脂肪族炭素原子、第2級脂環式炭素原子、並びに芳香族炭素原子から選択されるa+b炭素原子を含み、a+b炭素原子の各々は、式(Y)、(Y**)及び(Y477***)のいずれか一つのリン酸塩又は部分を結合し;aは1〜10、好ましくは1〜5の整数であり;bは1〜10、好ましくは1〜5の整数であり、少なくとも一個のYが水素でない条件である。Y=Yであるそのような化合物の調製は欧州特許出願公開第1548021A1号から公知である。
さらに、(メタ)アクリロイル基又は(メタ)アクリルアミド基を有する化合物は、次式(H)の重合性酸性化合物を含むホスホン酸基からも選択されてもよい:
Figure 0006921133

式中、
部分Yは、次式(Y **)又は(Y ***)の部分を表し、
Figure 0006921133

はZに対して定義されたものと同じの意味を独立して有し、
及びRはR及びRに対して定義されたものと同じ意味を独立して有し、
は、2〜45個の炭素原子、並びに所望により酸素、窒素及び硫黄などのヘテロ原子を含有する(c+d)価の有機残基を表し、炭素原子は、第一級及び第二級の脂肪族炭素原子、第二級の脂環式炭素原子、並びに芳香族炭素原子から選択されるc+d炭素原子を含み、c+d炭素原子の各々は、式(Y )、(Y **)及び(Y ***)のいずれか一つのホスホン酸塩又は部分に結合し;且つ、
c及びdが独立して1から10までの整数を表す。
式(G’)の化合物から、次式が特に好ましく:
Figure 0006921133

式中、Zは上記のように定義され、Lは所望により置換されたアルキレン基である。より好ましくは、Zはメチルであり、LはC〜C16アルキレン基である。さらにより好ましくは、LはC〜C12アルキレン基である。
さらに、一つ又は複数のラジカル重合性炭素間二重結合を有する化合物は、欧州特許公開第2705827号及び同第EP2727576号に開示された加水分解安定性多機能重合性モノマーから選択されてもよい。
一つ又は複数のラジカル重合性炭素間二重結合を有する特に好ましい化合物は、式(A)、(B)、(C)、(G)、(H)の化合物から、より好ましくは式(A)、(B)、(C)の化合物から、最も好ましくは式(B)の化合物から選択される。
一つ又は複数のカチオン重合性基を有する一つ又は複数の重合性化合物(ii)は特に限定されるものではない。しかし、これらのカチオン重合性基は、好ましくはエポキシド基、オキセタン基、ビニルエーテル基、アジリジン基、及びアゼチジン基から、より好ましくはエポキシド基、オキセタン基及びビニルエーテル基から、最も好ましくはエポキシド基及びビニルエーテル基から選択される。
エポキシド及び/又はオキセタン基の形態の一つ又は複数のカチオン重合性基を有する化合物は、式(J)、(K)、(L)の化合物から好ましくは選択されてもよく:
Figure 0006921133

式中、
Aは単結合、メチレン(−CH−)基又は−R28**CR29**−であり、R28**及びR29**はR28及びR29に対して以下で定義されるものと同じ意味を有し、好ましくはAは単結合又はメチレン(−CH−)基であり、最も好ましくはAは単結合であり、
Hetは酸素原子又は窒素原子、好ましくは酸素原子であり、
28、R29、R30、R28*、R29*、R30*、R31は独立して、水素原子、−COOM、又は直鎖状C1〜18若しくは分岐若しくは環状C3〜18アルキル基(C3〜6シクロアルキル基、C6〜14アリール若しくはC3〜14ヘテロアリール基、−COOM、−POM、−O−PO又は−SOで置換されていてもよい)、C〜C18シクロアルキル基(直鎖状C1〜16若しくは分岐若しくは環状C3〜16アルキル基、C6〜14アリール若しくはC3〜14ヘテロアリール基、−COOM、−POM、−O−PO又は−SOで置換されていてもよい)、又はC〜C18アリール若しくはC〜C18ヘテロアリール基(−COOM、−POM、−O−PO又は−SOで置換されていてもよい)から成る群から選択される有機部分を表し、この有機部分は以下から構成される群から選択される一つ又は複数の置換基で置換されてもよく、
32は、1〜45個の炭素原子を有する二価の有機残基を表し、これによって前記有機残基は1〜7個のC3〜12シクロアルキレン基、1〜7個のC6〜14アリーレン基、1〜7個のカルボニル基、1〜7個のカルボキシル基(−(C=O)−O−又は−O−(C=O−))、1〜7個のアミド基(−(C=O)−NH−又は−NH−(C=O)−)、1〜7個のウレタン基(−NH−(C=O)−O−又は−O−(C=O)−NH−)、並びにケイ素、酸素、窒素、及び硫黄から選択される1〜14個のヘテロ原子、の少なくとも一つを含んでもよく、好ましくはR32は、1〜4個のカルボキシル基(−(C=O)−O−若しくは−O−(C=O−))のうちの少なくとも一つ又は少なくとも一つの部分−SiR −O−SiR −を含んでもよいC〜C18アルキレン基であり、式中Rは独立して、直鎖状C1〜4又は分岐Cアルキル基若しくはCアルキル基を表し、この二価の有機残基は、−OH、−SH、−COOM、−POM、−O−PO、又は−SOから成る群から選択される一つ又は複数の基で置換されていてもよく、
また、R33は飽和した二価又は多価の置換又は非置換型直鎖状C〜C18炭化水素基、飽和した二価又は多価の置換又は非置換型分岐又は環状C〜C18炭化水素基、二価又は多価の置換又は非置換型C〜C18アリール又はヘテロアリール基、二価又は多価の置換又は非置換型C〜C18アルキルアリール又はアルキルヘテロアリール基、二価又は多価の置換又は非置換型C〜C30アラルキル基、又は1〜14個の酸素又は硫黄原子を有する二価若しくは多価の置換若しくは非置換型C〜C45モノ−、ジ−、若しくはポリエーテル残基を表し、且つ、
は整数であり、好ましくは1〜10の範囲であり、
式中、R28、R29、R30、R28*、R29*、R30*、R31及びR32のうちのいずれか一つのMは互いに独立しており、それぞれ水素原子又は金属原子を表し、
28、R29、R30、R28*、R29*、R30*、R31及びR32のうちのいずれか一つのMは互いに独立しており、それぞれが金属原子を表す。
式(J)、(K)及び(L)の化合物において、R28、R30及びR28*、R30*は独立して共同的に環を形成する場合があり、その場合にR28、R30及びR28*、R30*はC−C結合、又はエーテル基、チオエーテル基、アミン基、及びアミド基から成る群から選択される官能基によって結合される。好ましくは、R28、R30及びR28*、R30*はC−C結合によって結合され、R28、R30及びR28*、R30*の間に位置するC−C結合と共に、3〜8員環、好ましくは5〜7員環、最も好ましくはC環を形成する。
32について、「二価有機残基は〜の少なくとも一つを含んでもよい」という語句は、式(B)の化合物のR22に対して上記で定義した意味と類似の意味を持つ。
式(J)では、Hetは酸素であり、R28及びR29は独立して、一つ又は複数の−OH基で置換されていてもよい直鎖状C1〜8又は分岐又は環状C3〜8アルキル基を表すことが好ましい。より好ましくは、式(J)では、Hetは酸素であり、R28及びR29は独立して、一つ又は複数の−OH基で置換されてもよい直鎖状C1〜8アルキル基を表し、R30及びR31は水素原子を表し、Aは好ましくはメチレン(−CH−)基である。
式(K)では、Aは単結合であり、Hetは酸素であり、R28、R30及びR28*、R30*は独立して共同的に環を形成し、R28、R30及びR28*、R30*はC−C結合で結合され、R32は、1〜4個のカルボキシル基(−(C=O)−O−若しくは−O−(C=O−))又は少なくとも一つの部分−SiR −O−SiR −のうち少なくとも一つを含んでもよいC〜Cアルキレン基であり、式中、Rは独立して、直鎖状C1〜4又は分岐C若しくはCアルキル基を表すことが好ましい。
好ましくは、式(J)及び(K)の化合物は、以下から成る群から選択される:
Figure 0006921133

EPOX及び/又はEPOX−Siである式(K)の化合物が最も好ましい。
ビニルエーテル基の形態の一つ又は複数のカチオン重合性基を有する化合物は好ましくは、式(M)、(N)、(O)の化合物から選択されてもよい:
Figure 0006921133

34は、式(A)に対して上記で定義されたR21と同じ意味を有するか、又は代替的に、1〜14個の酸素原子を有する一価の置換又は非置換C〜C45モノエーテル、ジエーテル、又はポリエーテル残基を表してもよく、R35は式(B)に対して上記で定義されたR22と同じ意味を有し、R36及びm”は式(C)に対して上記で定義されたR23及びmと同じ意味を有する。
好ましくは、式(M)の化合物では、Hetは酸素原子であり、R34は直鎖状C1〜14若しくは分岐若しくは環状C3〜14アルキル基、又は式−[−O−CH−CH−]−Rγのエチレングリコール部分を表し、n=1〜9でありRγは水素又はOHである。
好ましくは、式(N)の化合物では、Het及びHet##は酸素原子であり、R35は、1〜4個のC3〜8シクロアルキレン基又は1〜9個の酸素原子のうち少なくとも一つを含有してもよいC〜C18アルキレン基を表し、酸素原子は、式−[−O−CH−CH−]−(n=1〜9である)のエチレングリコール部分が形成されるように含まれてもよい。
最も好ましくは、式(M)及び(N)の化合物は、以下から成る群から選択される:
Figure 0006921133

一つ又は複数のカチオン重合性基を有する特に好ましい化合物は、式(J)、(K)、(M)及び(N)の化合物から、より好ましくは式(K)、(M)及び(N)の化合物から選択される。
少なくとも一つのラジカル重合性炭素間二重結合及び少なくとも一つのカチオン重合性基の組み合わせを有する一つ又は複数の重合性化合物(ii)は特に限定されるものではない。しかし、好ましくは、このような化合物では、ラジカル重合性炭素間結合は、(メタ)アクリロイル基及び(メタ)アクリルアミド基から選択され、カチオン重合性基は、エポキシド基、オキセタン基、ビニルエーテル基、アジリジン基、及びアゼチジン基から選択される。
より好ましくは、このような化合物では、ラジカル重合性炭素間結合は、(メタ)アクリルアミド基であり、またカチオン重合性基は、ビニルエーテル基、エポキシド基及びオキセタン基から選択される。最も好ましくは、カチオン重合性基はビニルエーテル基及び/又はエポキシド基である。
少なくとも一つのラジカル重合性炭素間二重結合及び少なくとも一つのカチオン重合性基の組み合わせを有する化合物は好ましくは式(P)の化合物から選択されてもよい:
Figure 0006921133

37、R38、R39は式(J)、(K)及び(L)に対して上記で定義されたR28、R29、R30と同じ意味を有し、R40、R40*は式(A)、(B)及び(C)に対して上記で定義されたR20及びR20 と同じ意味を有し、R41は式(C)に対して上記で定義されたR23と同じ意味を有し、
jは0〜6、好ましくは1〜3の整数であり、
kは0〜6、好ましくは0〜3の整数であり、
jは0〜6、好ましくは0〜3の整数であるが、
j+k+l≧2であることを条件とする。
式(P)において、点線で表される結合は、R40がCOに対して(Z)又は(E)配置であってもよいことを示している。
式(P)では、R37及びR39は共同的に、式(G)及び(H)のR28及びR30に対して上記で定義された環を形成してもよい。
最も好ましくは、化合物(P)では、ラジカル重合性炭素間結合は、(メタ)アクリルアミド基であり、カチオン重合性基は、ビニルエーテル基である。
式(P)の化合物では、j=1〜3、k=0及びj=1〜3であり、R40は水素原子であり、R40*は直鎖状C1〜8又は分岐若しくは環状C3〜8アルキル基であり、R41は1〜9個の酸素原子を含んでもよいC〜C18アルキレン基を表し、酸素原子は式−[−O−CH−CH−]−(n=1〜9である)のエチレングリコール部分が形成されるように含まれてもよいことが好ましい。
式(P)の特に好ましい化合物は、以下の構造式を有する2−ビニルオキシエトキシエチルメタクリレート(VEEM)である:
Figure 0006921133

好ましくは、歯科用組成物は、モノマーの組み合わせ(x)及び(y)、(x)及び(z)、(y)及び(z)、若しくは(x)、(y)及び(z)を含む、又はモノマー(z)を含む均一相を含み、
(x)は少なくとも一つのラジカル重合性炭素間二重結合を有する一つ又は複数の化合物を表し、
(y)は少なくとも一つのカチオン重合性基を有する一つ又は複数の化合物を表し、
(z)は少なくとも一つのラジカル重合性炭素間二重と少なくとも一つのカチオン重合性基との組み合わせを有する一つ又は複数の化合物を表す。
「均一相」という用語は、モノマーの組み合わせ(x)及び(y)、(x)及び(z)、(y)及び(z)、若しくは(x)、(y)及び(z)、又はモノマー(z)が、単一相内の検出可能な相境界を伴わずに単一相内に存在することを意味する。
「モノマー」という用語は本明細書で使用する場合、重合性基を有する化合物を意味する。
「相互貫入ポリマーネットワーク(IPN)」という用語は本明細書で使用する場合、二つ以上のポリマーが分子スケールで少なくとも部分的に交絡しているが、互いに共有結合はしておらず、化学結合が破壊されない限り分離できないことを意味する。二つ以上の事前形成ポリマーの混合物はIPNを表さない。IPNの二つ以上のポリマーが、二つ以上の重合性基を有する化合物で形成される場合、IPNは次のような公式IUPAC定義に従う:「分子スケールで少なくとも部分的に交絡しているが、互いに共有結合はしておらず、化学結合が破壊されない限り分離できない二つ以上のネットワークを含むポリマー」。一つ又は複数のポリマーが、二つ以上の重合基を有する化合物から形成され、一つ又は複数のポリマーが、単一の重合性基を有する化合物から形成される場合、IPNはIUPAC定義、いわゆる「半相互貫入ポリマーネットワーク(SIPN)に従う:「直鎖状又は分岐巨大分子のうちの少なくともいくつかによる、ネットワークのうち少なくとも一つの分子スケールでの貫入を特徴とする、一つ又は複数のネットワーク及び一つ又は複数の直鎖状若しくは分岐ポリマーを含むポリマー」。IPNの現在の一般的定義は、IUPAC定義によるIPN及びSIPNを含む上に、分子スケールで少なくとも部分的に交絡しているが、互いに共有結合はしておらず、化学結合が破壊されない限り分離できない二つ以上の直鎖状又は分岐ポリマーも含んでいる。
モノマー(x)、(y)及び(z)のラジカル重合性炭素間二重結合及びカチオン重合性基は特に限定されない。ラジカル重合性炭素間二重結合は、(メタ)アクリロイル基及び(メタ)アクリルアミド基、好ましくは(メタ)アクリロイル基の炭素間二重結合から選択されることが好ましい。さらに、カチオン重合性基は、エポキシド基、オキセタン基、ビニルエーテル基、アジリジン基、及びアゼチジン基から、好ましくはエポキシド基、ビニルエーテル基及びオキセタン基から、最も好ましくはエポキシド基及びビニルエーテル基から選択されることが好ましい。
好ましくは、歯科用組成物は、モノマーの組み合わせ(x)及び(y)、(x)及び(z)、(y)及び(z)、又は(x)、(y)及び(z)、最も好ましくはモノマーの組み合わせ(x)及び(y)、(x)及び(z)、又は(x)、(y)及び(z)を含む均一相を含む。
例えば、モノマー(x)は、式(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、(F)、(G)及び(H)の化合物から選択されてもよく、モノマー(y)は、式(J)、(K)、(L)、(M)、(N)、(O)の化合物から選択されてもよく、またモノマー(z)は式(P)の化合物から選択されてもよい。
均一相は、二つ以上の重合性炭素間二重結合又はカチオン重合性基を有する一つ又は複数の化合物(x)及び/若しくは(y)、並びに/及び、少なくとも一つの重合性炭素間二重結合及び少なくとも一つのカチオン重合性基を有する一つ又は複数の化合物(z)を含むことが好ましい。これは架橋ポリマーネットワークの形成をもたらす。架橋ポリマーネットワークの形成は、形成されたIPNに追加的寸法/機械的安定性を付与するので有利である。より好ましくは、均一相(a)は、式(B)及び(E)の化合物から成る群から選択される二つ以上のラジカル重合性炭素間結合を有する化合物(x)、及び/又は式(K)及び(O)の化合物から成る群から選択される二つ以上のカチオン重合性基を有する化合物(y)、及び/又は式(P)の化合物から選択される少なくとも一つのラジカル重合性炭素間二重結合と少なくとも一つのカチオン重合性基とを有する化合物(z)を含む。
化合物(x)を含む均一相については、均一相(a)が成分(x)、(y)及び(z)を0.1〜10の重量比(x)/((y)+(z))で含むことが好ましい。
開始剤系(iii)
本発明による歯科用組成物は開始剤系(iii)を含む。開始剤系(iii)としては、一つ又は複数の重合性化合物(ii)の重合を開始することができる任意の化合物又は系を使用してもよい。(iii)による開始系は、光開始剤系、レドックス開始剤系,又は二重硬化開始剤系であってもよい。
「二重硬化開始剤系」という用語は、光開始剤系及びレドックス開始剤系を含有する開始剤系を意味する。
例えば、適切な光開始剤系は二成分系又は三成分系の形態であってもよい。例えば、米国特許代5,545,676号に記載されるように、二成分系は、光開始剤及び電子供与化合物を含んでもよく、三成分系はヨードニウム塩、スルホニウム塩又はホスホニウム塩、光開始剤、及び電子供与化合物を含んでもよい。
開始剤系(iii)に適した光開始剤は、約400nm〜約520nm(好ましくは約450nm〜約500nm)の範囲内の光を吸収するモノケトン及びジケトンである。特に好適な化合物は、約400nm〜約520nm(さらにより好ましくは、約450〜約500nm)の範囲内のある量の光を吸収を有するアルファジケトンを含む。例としては、カンファーキノン、ベンジル、フリル、3,3,6,6−テトラメチルシクロ−ヘキサンジオン、フェナントラキノン、1−フェニル−1,2−プロパンジオン及び他の1−アリール−2−アルキル−1,2−エタンジオン、並びに環状アルファジケトンが挙げられる。適切な電子供与体化合物は、置換アミン、例えばエチルジメチルアミノベンゾエート又はジメチルアミノベンゾニトリルを含む。
適切な光開始剤系はまた、典型的には、約380nm〜約1200nmの機能的波長範囲を有するホスフィンオキシドも含んでもよい。約380nm〜約450nmの機能的波長範囲を有するホスフィンオキシドフリーラジカル開始剤の例としては、米国特許第4,298,738号、同第4,324,744号、及び同第4,385,109号並びに欧州特許公開第0173567号に記載されているもののようなアシルホスフィンオキシド及びビスアシルホスフィンオキシドが挙げられる。アシルホスフィンオキシドの具体例としては、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド、ジベンゾイルフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド、トリス(2,4−ジメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド、トリス(2−メトキシベンゾイル)ホスフィンオキシド、2,6−ジメトキシベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2,6−ジクロロベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2,3,5,6−テトラメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ベンゾイル−ビス(2,6−ジメチルフェニル)ホスホネート、及び2,4,6−トリメチルベンゾイルエトキシフェニルホスフィンオキシドが挙げられる。約380nm超〜約450nmの波長範囲で照射された場合、フリーラジカル開始の能力を有する市販のホスフィンオキシド光開始剤としては、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド(IRGACURE 819)、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−(2,4,4−トリメチルペンチル)ホスフィンオキシド(CGI 403)、重量比25:75のビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシドと2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オンとの混合物(IRGACURE 1700)、重量比1:1のビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシドと2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オンとの混合物(DAROCUR 4265)、及びエチル2,4,6−トリメチルベンジルフェニルホスフィナート(LUCIRIN LR8893X)、が挙げられる。典型的には、ホスフィンオキシド開始剤は、組成物の総重量に基づいて0.1重量パーセント〜5.0重量パーセントなどの、触媒有効量で組成物中に存在する。
第三級アミン還元剤は、アシルホスフィンオキシドと組み合わせて使用されることができる。適切な芳香族第三級アミンの例としては、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジメチル−p−トルイジン、N,N−ジメチル−m−トルイジン、N,N−ジエチル−p−トルイジン、N,N−ジメチル−3,5−ジメチルアニリン、N,N−ジメチル−3,4−ジメチルアニリン、N,N−ジメチル−4−エチルアニリン、N,N−ジメチル−4−イソプロピルアニリン、N,N−ジメチル−4−t−ブチルアニリン、N,N−ジメチル−3,5−ジ−t−ブチルアニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3,5−ジメチルアニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−p−トルイジン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3,4−ジメチルアニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−4−エチルアニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−4−イソプロピルアニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−4−t−ブチルアニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3,5−ジ−イソプロピルアニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3,5−ジ−t−ブチルアニリン、4−N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、4−N,N−ジメチルアミノ安息香酸メチルエステル、4−N,N−ジメチルアミノ安息香酸n−ブトキシエチルエステル、4−N,N−ジメチルアミノ安息香酸2−(メタクリロイルオキシ)エチルエステル、4−N,N−ジメチルアミノベンゾフェノンエチル4−(N,N−ジメチルアミノ)安息香酸エステル、及びN,N−ジメチルアミノエチルメタクリレートが挙げられる。脂肪族第三級アミンの例としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N−n−ブチルジエタノールアミン、N−ラウリルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、2−(ジメチルアミノ)エチルエチルメタクリレート、N−メチルジエタノールアミンジメタクリレート、N−エチルジエタノールアミンジメタクリレート、トリエタノールアミンモノメタクリレート、トリエタノールアミンジメタクリレート、及びトリエタノールアミントリメタクリレートが挙げられる。
アミン還元剤は、組成物の総重量に基づいて、0.1重量パーセント〜5.0重量パーセントの量で組成物中に存在してもよい。
上述の光開始剤とは別に、次式(III)を有する光開始剤が適用されてもよい:
−R
(III)
式中、
は、次式(IV)の基であり:
Figure 0006921133

式中、
MはSi又はGeであり、
は、置換若しくは非置換ヒドロカルビル又はヒドロカルビルカルボニル基を表し、
は、置換若しくは非置換ヒドロカルビル又はヒドロカルビルカルボニル基を表し、
は、置換又は非置換ヒドロカルビル基を表し、
a) はXと同じ意味を有し、これにより式(III)の化合物は対称であっても又は非対称であってもよく、又は
b) は以下の式(V)の基であり:
Figure 0006921133

式中、
は、単結合、酸素原子、又はNR’基を表し、NR’は置換ヒドロカルビル基若しくは非置換ヒドロカルビル基を表し、
は、置換若しくは非置換ヒドロカルビル基、トリヒドロカルビルシリル基、モノ(ヒドロカルビルカルボニル)ジヒドロカルビルシリル基、又はジ(ヒドロカルビルカルボニル)モノヒドロカルビルシリル基を表し、あるいは
c) (iii)MがSiである場合、Rは置換ヒドロカルビル基又は非置換ヒドロカルビル基であってもよい。
驚くべきことに、式(III)の光開始剤化合物は、歯科用組成物に特に適切な重合開始剤となることが見出された。式(III)の化合物を用いると、高い重合効率が達成され、着色の問題が生じず、又はカンファキノンなどの従来の光開始剤を含む重合系においては、着色が効率的に抑制される。更に、式(III)の化合物は、歯科適用において典型的に用いられる波長範囲内で光吸収を有し、歯科用組成物の成分と適合性があり、更に生理学的に無害であると考えられている。
したがって、式(III)の化合物は光開始剤として特に好ましい。
式(III)の化合物に関連して、本明細書で使用する「置換された」という用語は、R、R、R、R、及びR’が、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、ヒドロキシ基、アミノ基、C1〜6アルキル基、C1〜6アルコキシ基、及び−NR基(式中、R及びRは互いに独立してC1〜6アルキル基を表す)から成る群から選択される置換基で置換されていてもよいことを意味する。ここで、ハロゲン原子の例示は、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素とすることができる。C1〜6アルキル基は、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、及びn−ブチルである。C1〜6アルコキシ基の例示は、例えば、メトキシ、エトキシ、及びプロポキシである。これらの置換基におけるアルキル部分は、直鎖状、分岐又は環状であってもよい。好ましくは、置換基は、塩素原子、ニトロ基、C1〜4アルコキシ基及び−NR基(式中、R及びRは互いに独立してC1〜4アルキル基を表す)から選択される。
、R及びRが置換される場合、それらは1〜3個の置換基、より好ましくは1個の置換基で置換されることが好ましい。
式(III)の化合物において、R部分、R部分、及びR部分は、以下のように定義されてもよい:
及びRは、互いに独立して、置換若しくは非置換ヒドロカルビル又はヒドロカルビルカルボニル基を表し、Rは、置換又は非置換ヒドロカルビル基を表す。
ヒドロカルビル基は、アルキル基、シクロアルキル基、シクロアルキルアルキル基、アリールアルキル基、又はアリール基であってもよい。
アルキル基は、直鎖又は分岐C1〜20アルキル基、典型的にはC1〜8アルキル基であってもよい。C1〜6アルキル基の例としては、1〜6個の炭素原子、好ましくは、1〜4個の炭素原子を有する直鎖状又は分岐アルキル基、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、及びn−ヘキシルを挙げることができる。
シクロアルキル基は、C3〜20シクロアルキル基、典型的にはC3〜8シクロアルキル基であってもよい。シクロアルキル基の例としては、3〜6個の炭素原子を有する基、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル及びシクロヘキシルを挙げることができる。
シクロアルキルアルキル基は、4〜20個の炭素原子を有してもよく、1〜6個の炭素原子を有する直鎖状又は分岐アルキル基と3〜14個の炭素原子を有するシクロアルキル基との組み合わせを含んでもよい。シクロアルキルアルキル(−)基の例としては、例えば、メチルシクロプロピル(−)メチルシクロブチル(−)、メチルシクロペンチル(−)、メチルシクロヘキシル(−)、エチルシクロプロピル(−)、エチルシクロブチル(−)、エチルシクロペンチル(−)、エチルシクロヘキシル(−)、プロピルシクロプロピル(−)、プロピルシクロブチル(−)、プロピルシクロペンチル(−)、プロピルシクロヘキシル(−)を挙げることができる。
アリールアルキル(−)基は、C7〜20アリールアルキル(−)基、典型的には、1〜6個の炭素原子を有する直鎖状又は分岐アルキル基と6〜10個の炭素原子を有するアリール(−)基との組み合わせであってもよい。アリールアルキル(−)基の具体例は、ベンジル(−)基又はフェニルエチル(−)基である。
アリール基は、6〜10個の炭素原子を有するアリール基を含むことができる。アリール基の例は、フェニル及びナフチルである。
及びRのヒドロカルビルカルボニル基は、有機残基Rorgが上記で定義されたヒドロカルビル残基であるアシル基(Rorg−(C=O)−)を表す。
式(III)の化合物は、一個又は二個のヒドロカルビルカルボニル基を含んでもよく、即ちR又はRのいずれか一方がヒドロカルビルカルボニル基であるか、又はRとRの両方がヒドロカルビルカルボニル基である。好ましくは、式(III)の化合物は、一個のヒドロカルビルカルボニル基を含む。
好ましくは、ヒドロカルビルカルボニル基はアリールカルボニル基であり、より好ましくはベンゾイル基である。
好ましくは、R及びRは、直鎖又は分岐C1〜6アルキル基、及びフェニル基又はベンゾイル基から成る群から独立して選択され、これらの基は、ハロゲン原子、ニトロ基、C1〜4アルコキシ基及び−NR基から選択される1〜3個の置換基で所望により置換されてもよく、式中、R及びRは互いに独立してC1〜4アルキル基を表し、Rは直鎖又は分岐C1〜6アルキル基又はフェニル基である。
最も好ましくは、R及びRは、直鎖又は分岐C1〜4アルキル基、及びフェニル基又はベンゾイル基から成る群から独立して選択され、これらの基は、ハロゲン原子、ニトロ基、C1〜4アルコキシ基及び−NR基から選択されたものから成る群から選択される一個の置換基で所望により置換されてもよく、式中、R及びRは互いに独立してC1〜4アルキル基を表し、Rは直鎖又は分岐C1〜4アルキル基である。
式(III)の化合物では、RはXと同じ意味を有してもよく、これにより式(III)の化合物は対称又は非対称であってもよい。あるいは、Rは、置換若しくは非置換のヒドロカルビル基、又は式(V)の基を表してもよい。好ましくは、RがXと同じ意味を有する場合、式(III)の化合物は非対称である。Rが置換又は非置換ヒドロカルビル基を表す場合、ヒドロカルビル基は、Rについて上記で定義されたものと同じ意味を有し、且つそれらから独立して選択される。
式(III)の化合物の式(V)の基において、Rは、置換若しくは非置換のヒドロカルビル基、トリヒドロカルビルシリル基、モノ(ヒドロカルビルカルボニル)ジヒドロカルビルシリル基、又はジ(ヒドロカルビルカルボニル)モノヒドロカルビルシリル基を表す。
式(V)のRがトリヒドロカルビルシリル基、モノ(ヒドロカルビルカルボニル)−ジヒドロカルビルシリル基、又はジ(ヒドロカルビルカルボニル)モノヒドロカルビルシリル基である場合、ヒドロカルビル基及びヒドロカルビルカルボニル基の各々は、R、R、及びRについて定義されたものと同じ意味を有し、且つそれらから独立して選択される。
式(V)では、R’はRについて定義されたものと同じ意味を有し、且つそれらから独立して選択される。
式(III)の化合物においてMがSiである場合、Rはまた、置換又は非置換のヒドロカルビル基であってもよく、ヒドロカルビル基は、Rについて上記で定義されたものと同じ意味を有し、且つそれらから独立して選択される。
例えば、RがXと同じ意味を有し、且つ対称である式(III)の化合物は、以下の構造式を有してもよい:
Figure 0006921133

例えば、式(III)(式中、Rは式(V)の基を表し、Yは結合、酸素原子、又はNR’基であり、またRは置換又は非置換のヒドロカルビル基を表す)の化合物は、以下の構造式を有してもよい:
Figure 0006921133

例えば、式(III)(式中、Rが式(V)の基を表し、Rがトリヒドロカルビルシリル基を表す)の化合物は、以下の構造式を有する:
Figure 0006921133

例えば、式(III)(式中、MがSiであり、Rが置換又は非置換のヒドロカルビル基を表す)の化合物は、以下の構造式を有してもよい:
Figure 0006921133

好ましくは、式(III)の化合物は、以下から成る群から選択され:
Figure 0006921133

M=Siである式(III)の化合物が特に好ましい。
最も好ましくは、式(III)の化合物は、以下から成る群から選択され:
式(III)の化合物は、以下から成る群から選択され:
Figure 0006921133

特に好ましくは、M=Siである。
歯科用組成物が酸性組成物の形態である場合、即ち組成物のpHが7未満である場合、組成物のpHレベルに応じて、エステル基を含有しない条件か、又は、最低限でも一ヶ月以内に室温にてpH3の水性媒体中で有意に加水分解しないエステル基のみという条件で、式(III)の化合物を選択することが好ましい。それにより、未硬化歯科用組成物の保存期間の安定性、ならびに患者の口の内での硬化後の安定性に関して、7未満のpHを有する組成物である酸性歯科用組成物の有利な安定性が確保される。したがって、酸性歯科用組成物には、Rが式(V)(式中、Yは酸素原子である)の基であるものを除いた式(III)の化合物が特に好ましい。
さらに、アシルシリル部分(−C(=O)−Si−)は塩基性条件、即ち7よりも高いpHに対して感受性がある場合があるので、アシルシリル部分が選択された塩基性pHの水性媒体中で一ヶ月の間室温にて開裂されないという条件で、7より高い組成物のpH値を適宜選択することが好ましい。
式(III)の化合物は、市販されているか、又は公表された手順に従って調製され得る既知の化合物であってもよい。
MがSiであり、及びRが置換又は非置換のヒドロカルビル基を表す式(III)の化合物は、例としてYamamoto K.et al.,,J.Tetrahedron Lett.,1980,vol.21の1653ページ〜1656ページに記載されているように、例えばジシランとの一段階Pd触媒反応によって容易に調製され得る。
Figure 0006921133

スキーム1では、ジシランとしてヘキサメチルシランを用いて、反応を例示的に示しており、これによりR、R、及びRがメチル基を表す式(III)の化合物が得られる。メチル以外の炭化水素置換基を有するジシランを適用することにより、R、R、及びRを変えることができると考えられている。
が式(V)の基を表し、式中、Yが酸素原子であり、Rがヒドロカルビル基を表す式(III)の化合物は、例えば、Nicewicz D.A.et al.in Org.Synth.,2008,85の278ページ〜286ページに記載された三段階合成により調製されてもよい。この三段階合成では、アセトアセテートがアジド化合物に変換され、これを次にトリヒドロカルビルシリルトリフルオロメタン−スルホネートと反応させてトリヒドロカルビルシリルジアゾアセテートを得て、これを最終的にペルオキシ一硫酸カリウムと反応させて標的化合物に到達する:
Figure 0006921133

スキーム2において、この反応は、式(III)(式中、基(V)のRはtert−ブチルの形態のヒドロカルビル基を表す)の化合物を得るために例示的に示されている。tert−ブチルアセトアセテート以外のアセトアセテートを適用することにより、Rを変えることができると考えられている。
あるいは、MがSiであり、Rが式(V)の基を表し、且つYが酸素原子を表す式(III)の化合物は、Nicewicz D.A.in J.Am.Chem.Soc.,2005,127(17)の6170ページ〜6171ページに記載されるように、ZnI及びEtNの存在下でシリルグリオキシレート、末端アルキン、及びアルデヒドのワンポット3成分カップリング反応により調製されてもよい。シリルグリオキシレート化合物の更なる合成については、Boyce G.R.らによるJ.Org.Chem.,2012,77(10)の4503ページ〜4515ページ、及びBoyce G.R.らによるOrg.Lett.,2012,14(2)の652ページ〜655ページに記載されている。
例えば、式(III)の以下の化合物が知られ、且つ市販されており、それらのケミカルアブストラクト(CAS)番号は括弧内に記載されている:ベンゾイルトリフェニルシラン(1171−49−9)、ベンゾイルトリメチルシラン(5908−41−8)、1−[(トリメチルシリル)カルボニル]−ナフタレン(88313−80−8)、1−メトキシ−2−[(トリメチルシリル)−カルボニル]−ベンゼン(107325−71−3)、(4−クロロベンゾイル)(トリフェニル)シラン(1172−90−3)、(4−ニトロベンゾイル)(トリフェニル)シラン(1176−24−5)、(メチルジフェニルシリル)フェニル−メタノン(18666−54−1)、(4−メトキシベンゾイル)トリフェニルシラン(1174−56−7)、及びtert−ブチル(tert−ブチルジメチルシリル)グリオキシレート(852447−17−7)。
式(III)の全ての化合物は式(IV)の基を含み、
Figure 0006921133

式中、M、R、R及びRは上記のように定義される。Mの選択に応じて、式(IV)の基は、アシルシラン基又はアシルゲルマン基を表す。UV−VIS光に暴露すると、Mとアシル基との間の結合は開裂される場合があり、これによりシリル/ゲルマニル及びアシルラジカルが重合開始構造として形成されるが、ラジカルへの開裂と競合して、カルベン構造が形成される場合がある:
Figure 0006921133

重合開始ラジカルの形成とカルベン形成との間の競合は、アシルシランに関して、El−Roz,M.らによるCurrent Trends in Polymer Science,2011,vol.15の1ページ〜13ページに記載されている。
加えて、RがXと同じ意味を有するか又は式(V)の基である、式(III)の化合物の場合、1,2−ジケトン部分(−C(=O)−C(=O)−)のC−C結合は、UV−VIS光に暴露されると二つのアシルラジカルへと開裂される場合がある。この開裂は、Rが式(V)の基であり、Yが酸素原子である、式(III)の化合物について、即ちグリオキシレート(−O−C=O)−C(=O)−)化合物について、例示的に示されている:
Figure 0006921133

更に、式(III)の化合物では、Rが、式(V)(式中、Yが酸素原子であり、Rが置換又は非置換のヒドロカルビル基である)の化合物である場合には、ラジカル開裂の第三の可能性がある。即ち、分子内又は分子間の水素引き抜きが起こる場合があり、水素ラジカルが抽出される:
Figure 0006921133

グリオキシレート基の開裂と水素引き抜き機構の両方は、ケイ素もゲルマニウムも含まない光開始剤(エチルフェニルグリオキシレート(Irgacure(登録商標)MBF)など)で知られている。
がXと同じ意味を有するか又は式(V)の基である、式(III)の化合物に対しては、本発明者らは分子モデリング計算を行い、計算から、−C(=O)−C(=O)−部分のC−C結合はSi−C結合又はGe−C結合よりも弱いために、Si−C結合又はGe−C結合が開裂しない可能性があると考えられる。
光開始剤系は、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩及びテトラアリール又はテトラアルキルホスホニウム塩をさらに含んでもよい。これらの塩は、光開始剤の重合性能を改善するための共開始剤として機能する場合があるが、カチオン重合のための開始剤としても機能する場合がある。
例えば、ジアリールヨードニウム塩は、(4−メチルフェニル)[4−(2−メチルプロピル)フェニル]ヨードニウムテトラフルオロボレートを含む(4−メチルフェニル)[4−(2−メチルプロピル)フェニル]ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウム(DPI)テトラフルオロボレート、ジ(4−メチルフェニル)ヨードニウム(Me2−DPI)テトラフルオロボレート、フェニル−4−メチルフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジ(4−ヘプチルフェニル)ヨードニウムテトラフルオロボレート、ジ(3−ニトロフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジ(4−クロロフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジ(ナフチル)ヨードニウムテトラフルオロボレート、ジ(4−トリフルオロメチルフェニル)ヨードニウムテトラフルオロボレート、DPIヘキサフルオロホスフェート、Me2−DPIヘキサフルオロホスフェート、DPIヘキサフルオロアルセネート、ジ(4−フェノキシフェニル)ヨードニウムテトラフルオロボレート、フェニル−2−チエニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、3,5−ジメチルピラゾリル−4−フェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、DPIヘキサフルオロアンチモネート、2,2’−DPIテトラフルオロボレート、ジ(2,4−ジクロロフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジ(4−ブロモフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジ(4−メトキシフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジ(3−カルボキシフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジ(3−メトキシカルボニルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジ(3−メトキシスルホニルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジ(4−アセトアミドフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジ(2−ベンゾチエニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、及びDPIヘキサフルオロホスフェートから成る群から選択されてもよい。
特に好ましいヨードニウム化合物としては、ジフェニルヨードニウム(DPI)ヘキサフルオロホスフェート、ジ(4−メチルフェニル)ヨードニウム(Me2−DPI)ヘキサフルオロホスフェート、ジアリールヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、(4−メチルフェニル)[4−(2−メチルプロピル)フェニル]ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、(4−メチルフェニル)[4−(2−メチルプロピル)フェニル]ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート(Irgacure(登録商標)250、BASF SEから市販されている製品)、(4−メチルフェニル)[4−(2−メチルプロピル)フェニル]ヨードニウムテトラフルオロボレート、4−オクチルオキシフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−(2−ヒドロキシテトラデシルオキシフェニル)フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、及び4−イソプロピル−4’−メチルジフェニルヨードニウムボレートが挙げられる。
特に好ましい実施形態によると、ヨードニウム化合物はDPIヘキサフルオロホスフェート及び/又は4−イソプロピル−4’−メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートである。
好ましいトリアリールスルホニウム塩は次式のS−(フェニル)チアントレニウムヘキサフルオロホスフェートである。
Figure 0006921133
特に好ましいホスホニウム塩は、テトラアルキルホスホニウム塩、テトラキス−(ヒドロキシメチル)−ホスホニウム(THP)塩又はテトラキス−(ヒドロキシメチル)−ホスホニウムヒドロキシド(THPOH)塩であり、式中、テトラアルキルホスホニウム塩のアニオンはギ酸塩、酢酸塩、リン酸塩、硫酸塩、フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物から成る群より選択される。
特に好ましい光開始剤系は、式(III)の光開始剤を、任意選択的にカンファキノンに加えて、上述のジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、又はテトラアリールホスホニウム塩若しくはテトラアルキルホスホニウム塩と組み合わせて含む。
適切なレドックス開始剤系は還元剤及び酸化剤を含み、これらは光の存在とは関係なく、重合性化合物(ii)又は更なる重合性化合物の重合性基の重合を開始することができるフリーラジカルを生成する。還元剤及び酸化剤は、開始剤系(iii)が典型的な歯科条件下での貯蔵及び使用が許容される程度に十分に貯蔵安定となり、望ましくない着色がないように選択される。更に、還元剤及び酸化剤は、開始剤系(iii)が、組成物中に開始剤系を溶解させる程度に十分に樹脂系と混和されるように選択される。
有用な還元剤としては、アスコルビン酸、アスコルビン酸誘導体、及び米国特許第5,501,727号に記載されているような金属錯体化アスコルビン酸化合物;アミン、即ち、第三級アミン(4−tert−ブチルジメチルアニリンなど);芳香族スルフィン酸塩(p−トルエンスルフィン酸塩及びベンゼンスルフィン酸塩なdl);チオ尿素(1−エチル−2−チオ尿素、テトラエチルチオ尿素、テトラメチルチオ尿素、1,1−ジブチルチオ尿素、及び1,3−ジブチルチオ尿素など);並びにそれら混合物、が挙げられる。他の補助還元剤としては、塩化コバルト(II)、塩化第一鉄、硫酸第一鉄、ヒドラジン、ヒドロキシルアミン、亜ジチオン酸又は亜硫酸陰イオンの塩、及びそれらの混合物が挙げられてもよい。
適切な酸化剤としては、過硫酸及びその塩、例えば、アンモニウム、ナトリウム、カリウム、セシウム及びアルキルアンモニウム塩が挙げられる。追加の酸化剤としては、ベンゾイルペルオキシドなどの過酸化物、クミルヒドロペルオキシド、t−ブチルヒドロペルオキシド、及びアミルヒドロペルオキシドなどのヒドロペルオキシド、並びに、塩化コバルト(III)及び塩化第二鉄、硫酸セリウム(IV)などの遷移金属の塩、過ホウ酸及びそれらの塩、過マンガン酸及びそれらの塩、過リン酸及びそれらの塩、並びにそれらの混合物が挙げられる。一つ若しくは複数の異なる酸化剤又は一つ若しくは複数の異なる還元剤を開始剤系に使用してもよい。少量の遷移金属化合物を添加してレドックス硬化の速度を促進してもよい。還元剤及び酸化剤は、適切なフリーラジカル反応速度を可能にするのに十分な量で存在する。
還元剤又は酸化剤は、組成物の貯蔵安定性を増強するため、及び必要に応じて、還元剤及び酸化剤を一緒に包装できるようにするためにマイクロカプセル化されてもよい(米国特許第5,154,762号)。封入剤を適切に選択することにより、貯蔵安定状態で酸化剤と還元剤とを組み合わせ、且つ酸官能性成分及び所望により充填剤さえも組み合わせることができる場合がある。さらに、水不溶性封入剤を適切に選択することにより、微粒子反応性ガラス及び水と一緒に還元剤及び酸化剤を貯蔵安定状態で組み合わせられる。
開始剤系(iii)の活性種の量は特に限定されていない。適宜、開始剤系(iii)の光開始剤の量は、一つ若しくは複数の重合性化合物(ii)又は以下に記載される更なる重合性化合物の総量に対して0.001モル%〜5モル%の範囲である。
さらなる所望による成分
本発明による歯科用組成物は、上述の所望による成分の他に、追加的な所望による成分を含んでもよい。
例えば、本発明による歯科用組成物は、適切な溶媒を含んでもよい。これらの溶媒は、水、アルコール(メタノール、エタノール、プロパノール(n−、i−)、ブタノール(n−、イソ−、tert−)など)、及びケトン(アセトンなど)又はこれに類するものから選択されてもよい。
本発明の歯科用組成物は、組成物の総重量に基づいて5〜75重量%の量で溶媒を含んでもよい。
構造充填剤(A)とシラン化ガラスフレーク(B)に加えて、歯科用組成物は更なる充填剤(C)を含むことができ、これは、好ましくは、顆粒状プレポリマー充填剤、粉状プレポリマー充填剤、及び充填剤凝集体から成る群から選択される少なくとも一つである。
上述の充填剤凝集体は、
(a) 微粒子状充填剤の表面にポリマーコーティング層を形成する重合性被膜形成剤を含むコーティング組成物を用いて、1nm〜1200nmのメジアン粒子径(D50)を有する微粒子状充填剤をコーティングすることであって、該ポリマーコーティング層は、該コーティング層の表面に反応性基を現す場合があり、該反応性基は、付加重合性基及び逐次重合性基から選択され、それによりコーティングされた微粒子状充填剤を形成する、該コーティングすることと、続いて又は同時に、
(b) 必要に応じて更なる架橋剤の存在下で、必要に応じて反応性基を呈していない更なる微粒子状充填剤の存在下で、コーティングされた微粒子状充填剤の顆粒を提供するために、コーティングされた微粒子状充填剤を凝集させることとであって、該顆粒は、コーティングされた微粒子状充填剤粒子と、少なくとも一つのコーティング層によって互いに分離され、結合される任意の更なる微粒子状充填剤粒子とを含み、それにより、少なくとも一つのコーティング層は、反応性基と、必要に応じて更なる架橋剤と反応させることによって得られる架橋性基によって架橋され得る、該凝集させることと、
(c) 必要に応じて、コーティングされた微粒子状充填剤の顆粒を粉砕、分級及び/又はふるい分けすることと、
(d) 必要に応じて、コーティングされた微粒子状充填剤の顆粒を更に架橋することと、
を含む、1μm〜70μmのメジアン粒子径(D50)を有する複合材充填剤粒子を提供するためのプロセスであって、反応性基が、反応性基と任意選択的に追加の架橋剤との反応により得られる架橋基へと変換され、且つ、微粒子状充填剤が欧州特許出願公開第2 604 247A1号に更に記載される通り体積ベースで複合充填剤粒子の主成分である、プロセスによって得ることができる。
顆粒状及び粒状の前重合充填剤を得るために、上述のプロセスのステップ(b)が省略され、粉砕ステップ(c)が好適な粉砕装置で実施されて、適切な顆粒サイズ又は粉状粒子サイズを得る。
好ましくは、更なる充填剤(C)がシラン化され、より好ましくは、シラン化ガラスフレーク(B)について上記に説明したオルガノシランでシラン化される。
本発明の歯科用組成物は、保存剤、顔料、フリーラジカルスカベンジャー、反応性及び非反応性希釈剤、充填剤の反応性を高めるためのカップリング剤、レオロジー調整剤、及び界面活性剤をさらに含んでもよい。
好適な保存剤は、還元剤(ビタミンCなど)、無機硫化物、及び多硫化物等から選択されてもよい。
好ましくは、本発明の歯科用組成物は、少なくとも二つの(メタ)アクリレート基を含有する重合性ポリマーを含まない。最も好ましくは、本発明の歯科用組成物は重合性ポリマーを含まない。
ここで、本発明を以下の実施例によりさらに例示する。
1.光沢及び光沢保持性評価
本発明の歯科用組成物を、好適な寸法(例えば、20mm×10mm×5mm)を有する透明の鋳型内に入れ、SmartLite(登録商標) Focus(Dentsply DeTrey GmbH社製、ドイツ)など好適な歯科用の硬化光で、所定の波長と所定の電力とを使用して所定の時間硬化させる。得られたサンプルを鋳型から得られたまま用いてもよく、又は、例えば、歯科用組成物で処理した歯の部位を、歯の元来の表面形状になじませるために、歯科修復の分野で通常用いられる所定の研磨処理により研磨してもよい。
続いて、上述の研磨したサンプル又は研磨していないサンプルの表面の初期光沢を測定する。初期光沢は、Novo Curve Small Area Glossmeter(Rhopoint Instruments Ltd.社製、英国)などの好適な光沢計で測定することができる。
耐摩耗性を考慮した光沢保持性
上述の研磨したサンプル又は研磨していないサンプルの光沢保持挙動を、歯磨き装置(好ましくはISO/TS 14569−1に従う装置)を適用して耐摩耗性の点で評価する。歯磨き装置は、適切に選択された負荷(例えば1.4N)でブラシをサンプルに対して押しつけ、ブラシは歯磨きに特有の往復運動を行う。更に、歯磨き装置を用いる際に、歯磨き剤スラリーの温度を典型的な一定温度、例えば室温(例えば20±3℃)に保つのが好ましい。研磨用スラリーを、従来の歯磨き剤と脱イオン水との適切な比(例えば歯磨き剤1gに対して水2g)での混合物から調製する。
歯磨き装置による総ブラッシング時間は、適宜選択され、例えば720分である。所定の期間、例えば歯磨き装置の使用の60分毎に、光沢計を用いて光沢を測定する。耐摩耗性を考慮した光沢保持性は、例えば、サンプルの表面光沢が、測定角度60°で10G.U.未満の値に減少する程度に低下するまで記録され得る。
2.化学的耐性を考慮した光沢保持性
化学的耐性を考慮した光沢保持について、上述の研磨したサンプル又は研磨していないサンプルを、約6.5〜6.9範囲内のpHと、唾液を模倣する適切なミネラル組成とを有する流体に入れるか、又は食物による1日の酸性負荷を反映するために唾液よりも低いpHを有する流体に入れることによって評価する。所定の期間、例えば7日(168時間)毎に光沢計を用いて光沢を測定する。化学的耐性を考慮した光沢保持性は、例えば、サンプルの表面光沢が、測定角度60°で10G.U.未満の値に減少する程度に低下するまで記録され得る。2.歯のエナメル質への付着性
ヒト又はウシの臼歯などの取り出した歯を得て、所定の温度で所定の時間の間(例えば4℃で24時間)水に浸漬してから使用することができる。歯のエナメル質を、例えば研磨により(例として湿式320グリットの研磨紙を用い、続いて600グリット研磨紙を流水下で用いて)適切に調製する。
次に、本発明による歯科用組成物を、取り出した歯に、例えばゼラチンカプセルポストを使用することによって塗布する。ゼラチンカプセルポスト(例えば、直径4.5mm)は、一方の端が開放されており、本発明の歯科用組成物が充填されている。歯の研磨された領域を充填されたゼラチンカプセルポストの開放端に位置し、その結果、研磨された領域はゼラチンカプセルポストの開放端で歯科用組成物と完全に接触するようになる。過剰な歯科用組成物をカプセルポストの表面から歯科用エキスプローラを用いて除去する。続いて、充填されたポストを、SmartLite(登録商標)Focus歯科用硬化光(Dentsply DeTrey GmbH社製、ドイツ)など好適な歯科用硬化光で、所定の波長と所定の電力とを用いて所定の時間、ポストの周りを3回光硬化させて、研磨した表面にポストを付着させる。結合したゼラチンポストの付いた基体サンプルを、蒸留水浴槽に所定の温度と時間にて入れた後に、せん断接合強度を評価する(例えば37℃、24時間)。
せん断接合強度評価を、適正な装置、例えばInstron Model 4400電気機械試験機(Instron社製、米国)を用いて、クロスヘッド速度1mm/分で行う。
3.粘性及びチキソトロピー
本歯科用組成物の流れ特性を考慮した加工性は、構造充填剤(A)とシラン化ガラスフレーク(B)のサイズを変えることによって、及び構造充填剤(A)とシラン化ガラスフレーク(B)の量を変えることによって適切に設定され得る。続いて、様々なサイズ及び/又は様々な量の構造充填剤(A)とシラン化ガラスフレーク(B)とを有する本発明の歯科用組成物を、好適な回転式レオメータで測定し、相互に比較する。
4.粉砕及びコーティングによるシラン化ガラスフレーク(B)の調製
ガラスフレークの平均粒子サイズ(d3,50)を測定する方法:
ガラスフレークの少量をMalvern Mastersizer 3000の測定セルに直接添加したが、該セルは800mLの水を含み、2200U/分に設定された攪拌機と80%に設定された超音波プローブセットとを備えている。添加されたフレークの実際の量は、測定装置により検出されるレーザシャドーイングによって決定した。添加されたフレークの量は、8%〜15%のレーザシャドーイングをもたらした。平均粒子サイズを、測定セルにおいて、2分間の攪拌下で超音波プローブからの超音波をかけた後に測定した。超音波を適用して、凝集/層状フレークを大まかに砕いた。
実施例1−パールミルを用いたフレークの粉砕
ミルの粉砕容器(Dyno−mill Multi Lab、Willy A.Bachofen AG Maschinenfabrik社製)に450mL粉砕ビーズ(ソーダ石灰ガラス、0.75mm〜1mm)を充填した。貯蔵タンクで、表面官能化していない50gのECRガラスフレークGF350nmM(Glass Flake Ltd.社製、英国リーズ)を1.5Lの水中に分散した。継続的に攪拌することで均一分散を維持した。分散物を蠕動ポンプで粉砕容器内にポンピングし、ミル出口から貯蔵タンクに戻した。15分、30分、45分、及び60分後に、サンプルをミル出口で採取した。粉砕されたフレークの平均粒子サイズd3,50を以下の表1に列挙している。
表1:パールミルにおける粉砕時間及び得られた平均粒子サイズ(d3,50
Figure 0006921133

更なる実験については、いずれの場合も、表面官能化していない100gのECRガラスフレークGF350nmMを2.0Lの水に分散し、パールミルで処理した。各実行で得られた平均粒子サイズを以下の表に記載している:
表2 四つの粉砕バッチ及び得られた平均粒子サイズ(d3,50
Figure 0006921133

更なるプロセスについては、フレークを沈降により水から分離した。上澄み液を廃棄した。沈殿したフレークを80℃で約16時間乾燥し、脱凝集のために180μmのふるいを通してふるい分けした。
実施例2−フレークのコーティング:
実施例2の実行1〜実行4のフレークを約5倍量の2−プロパノールに分散し、1時間攪拌した。攪拌中に、懸濁液を超音波で処理した。3重量%の3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレート(フレークの量と関連)を懸濁液に滴下して加えた。続いて、溶媒を真空中で除去し、残渣を80℃で約16時間乾燥した。コーティングされたフレークを、脱凝集のために180μmのふるいを通してふるい分けした。
約50mLの水を入れたビーカーにおいて、約50mgのコーティングされたフレークの一部を水面に置くことで、コーティングされたフレークは浮かんだままとなるが、これは、フレークが疎水性の3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレートでコーティングされたことを示している。
コーティングの前にフレークのいかなる洗浄も行わずに、実施例4に記載されるように未洗浄のフレークが歯科用組成物に加えられる場合には、灰色がかったペーストを得た。良好な審美的結果を得るために、フレークをコーティングの前に洗浄してもよい。洗浄として、フレークを、2倍量の2.5%塩酸中で0.5時間攪拌し、次に、フィルターで除去し、濾過の間に約20倍量の水で洗浄してもよい。最後に、フレークを80℃で16時間乾燥してもよい。
5.歯科用充填剤(i)を含むペーストの形態での歯科用組成物
実施例3−ペースト調製:
実施例2のコーティングされたフレークと、市販の複合材ceram.x(登録商標)universal(YbF、シラン化0.6μm Baガラス)の形態の更なる充填剤と、市販の複合材ceram.x(登録商標)universal(ジメタクリレート樹脂、メタクリレート修飾ポリシロキサン、蛍光色素、UV安定剤、安定剤、開始剤系を含む)のモノマー混合物とを、プラスチック容器に入れることによって、ペーストを作製した。各ペーストのYbF含有量は4重量%であった。各ペーストの総充填剤含有量は74重量%であった。プラスチック容器をSpeedMixer(Hausschild Engineering社製)に置き、中に入っている成分を均質化した。こうして得られたペーストを分析した。分析結果を以下の表にまとめている:
表1:ペーストの特性
Figure 0006921133
表3において、「ガラスフレークの粉砕時間」という用語は、実施例2のガラスフレークのコーティング前に、実施例1においてコーティングされていないガラスフレークに適用された粉砕時間を表す。表3からわかり得ることは、本発明のペースト番号2、3、5、6、9は、未硬化歯科用組成物をノズルを介して押し出すための押出力が有利に低いことである。対照的に、ペースト番号1のようにシラン化ガラスフレーク(B)がない場合には、押出力は不都合なほどに高くなる。更にペースト番号11〜13からわかり得ることは、4時間という比較的長いフレークの粉砕時間は、約3.5μmのガラスフレークという小さい平均粒子サイズd3,50をもたらし、望ましくない押出力の増加を招く恐れがあるということである。
実施例4−SEM写真
走査型電子顕微鏡(SEM)写真をZeiss製の超高分解能FESEMを用いて撮影した。
図1〜図4は、実施例2によるシラン化の後の表2に列挙したフレークを示す。具体的には、図1は、0.5時間粉砕し、且つシラン化した後のECRガラスフレークGF350nmMを示す。 図2は、1時間粉砕し、且つシラン化した後のECRガラスフレークGF350nmMを示す。 図3は、2時間粉砕し、且つシラン化した後のECRガラスフレークGF350nmMを示す。 図4は、4時間粉砕し、且つシラン化した後のECRガラスフレークGF350nmMを示す。 図5及び図6は、それぞれ350nm及び5μmの公称厚さを有するECRガラスフレークを示す。 同上。 図7及び図8は、それぞれ4μm〜6μmの公称厚さを有するECRガラスフレークを示す。 同上。 図9はガラスフレークを含有する複合材を示す。
比較例1−米国特許出願公開第20060241205号「Filler Materials for Dental Composites」
米国特許出願公開第20060241205号の実施例E、実施例G〜実施例Iでは、重合性樹脂混合物とシラン処理済ガラスフレークとを、更なる充填剤と組み合わせて含むペーストが開示されている。シラン処理済ガラスフレークは、5μmの厚さと、約15マイクロメートル又は約160マイクロメートルのどちらかの平均ガラスフレーク寸法とを有する。実施例E及び実施例Hの場合には、フレークとシラン処理済ガラス充填剤との比は40〜60である。
これらの実施例に従って、それぞれ350nmと5μmのシラン化されたフレークを含むペーストと、0.6μmのBaガラスを調製した。74.0%の総充填剤含有量、及びフレークと0.6μmのBaガラスとの比40〜60を用いた。ペースト調製に用いたフレークを以下の表4に列挙している。
表4:種々の公称厚さのフレークを含有する実験用ペースト
Figure 0006921133
粉砕後、フレークを実施例2に従ってシラン化し、ペーストを実施例3に従って調製した。四つのペーストの曲げ強さとE−弾性率の測定値の結果を表5にまとめている。
表5:種々の公称厚さのフレークを含有する実験用ペースト
Figure 0006921133
表5からわかり得ることは、同一の調製に対して、曲げ強さとE−弾性率は、薄いフレーク(公称厚さ350nm、ペースト番号1及び2)の場合には、厚いフレーク(公称厚さ5μm、ペースト番号3及び4)に比べて有利に高いことである。

Claims (15)

  1. (i) 以下の(A)及び(B):
    (A) 0.1μm〜3μmの平均粒子サイズを有する構造充填剤、
    (B)(a) 50nm〜1000nmの平均厚さを有し、(b) 2:1〜50:1の範囲の平均アスペクト比(長径/厚さ)を有するシラン化ガラスフレーク、を含有する歯科用充填剤と、
    (ii) 一つ又は複数の重合性化合物と、
    (iii) 開始剤系と、を含む歯科用組成物。
  2. 前記シラン化ガラスフレーク(B)のガラスが、酸化物として以下の成分を、以下の重量パーセント:
    SiO=64〜70
    =2〜5
    ZnO=1〜5
    NaO=8〜13
    MgO=1〜4
    CaO=3〜7
    Al=3〜6、
    及びKO及びTiOを最大3パーセントで含み、並びに/又は
    前記構造充填剤(A)が、不活性ガラス、反応性ガラス、及びフッ化物放出ガラスから選択される歯科用ガラスである、請求項1に記載の歯科組成物。
  3. 前記シラン化ガラスフレーク(B)が、30nm〜1500nmの厚さを有するシラン化ガラスフレークを、少なくとも90重量%の量で含む、請求項1又は請求項2に記載の歯科用組成物。
  4. 前記シラン化ガラスフレーク(B)が、少なくとも20:1のアスペクト比を有するガラスフレークを粉砕し、続いて前記粉砕されたガラスフレークをシラン化することによって得られる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の歯科用組成物の製造方法
  5. 前記粉砕されたガラスフレークの前記シラン化が、前記重合性化合物(ii)と反応する一つ又は複数の重合性基を有するシランを用いて行われる、請求項4に記載の歯科用組成物の製造方法
  6. 前記構造充填剤(A)の平均粒子サイズと前記シラン化ガラスフレーク(B)の平均厚さとの比が10:1〜1:1の範囲である、請求項1〜のいずれか一項に記載の歯科用組成物。
  7. 前記組成物の総重量に対して、1重量パーセント〜85重量パーセントの前記歯科用充填剤(i)を含む、請求項1〜3、6のいずれか一項に記載の歯科用組成物。
  8. 前記組成物の総重量に対して、前記シラン化ガラスフレーク(B)を0.5重量パーセント〜40重量パーセントの量で含む、請求項1〜3、6〜7のいずれか一項に記載の歯科用組成物。
  9. 前記歯科用組成物における前記構造充填剤(A)の重量と前記シラン化ガラスフレーク(B)の重量との比が80:1〜0.5:1の範囲である、請求項1〜3、6〜8のいずれか一項に記載の歯科用組成物。
  10. 前記シラン化ガラスフレーク(B)が1.46〜1.60の範囲の屈折率を有する、請求項1〜3、6〜9のいずれか一項に記載の歯科用組成物。
  11. 前記構造充填剤(A)の球形度が、少なくとも0.5、より好ましくは少なくとも0.9、最も好ましくは少なくとも0.95である、請求項1〜3、6〜10のいずれか一項に記載の歯科用組成物。
  12. 前記シラン化ガラスフレーク(B)が、光散乱により測定される粒子サイズ分布を有し、前記粒子の少なくとも70パーセントが、50μm未満の粒子サイズを有する、請求項1〜3、6〜11のいずれか一項に記載の歯科用組成物。
  13. 前記歯科用組成物が、顆粒状プレポリマー充填剤、粉状プレポリマー充填剤、及び充填剤凝集体から成る群から選択される少なくとも一つである、更なる充填剤(C)を更に含み、並びに/又は、
    前記歯科用組成物が、歯科用複合材又は歯科用セメントである、ことを特徴とする、請求項1〜3、6〜12のいずれか一項に記載の歯科用組成物。
  14. (a)50nm〜1000nmの平均厚さを有し、(b)2:1〜50:1の範囲の平均アスペクト比を有するシラン化ガラスフレークの、歯科用組成物を調製するための使用。
  15. 請求項1〜3、6〜13のうちのいずれか一項に記載の歯科用組成物を調製するための請求項14に記載の使用。
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