JPWO2009099164A1 - 親水性ポリシロキサンマクロモノマー、その製造および用途 - Google Patents

Abstract

【課題】より安全に装用できる眼科用レンズ、つまり透明かつ高酸素透過性で高親水性な材料およびその原材料となる新規なモノマーを提供する。【解決手段】ポリシロキサンの主鎖に、ポリオキシエチレンを親水性側鎖として含有する親水性ポリシロキサンマクロモノマーであり、ポリシロキサン主鎖の長さ、親水性のポリオキシエチレン側鎖の長さ、その含有数を調整することで透明性、酸素透過性、親水性などを管理する。【選択図】選択図なし

Description

本発明は、新規な親水性ポリシロキサンマクロモノマー、その製造方法、及び該親水性ポリシロキサンマクロモノマーを用いた眼用レンズ、特にコンタクトレンズに関する。さらに詳細には、酸素透過性と親水性の両方を兼ね備えたコンタクトレンズ及びその原材料に関する。

眼用レンズ、特にコンタクトレンズは角膜の健康状態を維持するために必要な酸素を空気中から供給しなければならないため、高い酸素透過性が要求される。近年、酸素透過性を向上するためにシロキサンモノマーを原材料としたコンタクトレンズが開発されている。
また、コンタクトレンズには酸素透過性以外にも高度な親水性が要求される。親水性の高いコンタクトレンズは一般に装用感がよく、長時間快適に装用することができるといわれている。コンタクトレンズの親水性を向上するためには親水性モノマーを原材料とすることが一般的である。

高酸素透過性と高親水性を兼ね備えたコンタクトレンズを作製するためにはシロキサンモノマーと親水性モノマーの両方を原材料としなければならないが、一般にシロキサンモノマーは疎水性が大きいために親水性モノマーとの相溶性が悪く、相分離が生じ透明なコンタクトレンズを作製することは困難であった。この課題を解決するために親水化を施されたシロキサンモノマーが開発されてきた。

例えば、特許文献１や特許文献２では親水性の側鎖を含有しているポリシロキサンから製造された親水性コンタクトレンズが開示されている。ここで親水性の側鎖にはポリエーテル基、水酸基、アミド基、四級アミノ基等を含む化合物が選択されているが、具体的に開示されているポリシロキサンには比較的低分子の親水性側鎖が1分子あたりに比較的多数含有されているため、親水性と酸素透過性のバランスが十分ではなく、高酸素透過性で高親水性な眼科用レンズ材料の原材料とすることは困難であった。

特許文献３では重合可能な二重結合を有する基、水酸基、オルガノシロキサン基およびアミド結合を有する重合成分としてなるプラスチック成形品が開示されている。該重合成分によって高い透明性および酸素透過性、良好な水濡れ性および力学的特性を有するプラスチック成形品が作製可能としている。しかしながら、具体的に開示されている化合物はシロキサン鎖が短いため有効な酸素透過性を得られず、また重合性官能基が１分子あたり１つしかなく十分な強度を得ることは困難であった。

特許文献４、特許文献５及び特許文献６では親水性シロキサンモノマー及びその共重合体からなる含水ソフトコンタクトレンズが開示されている。ここで親水性シロキサンモノマーは重合性基とポリシロキサン鎖をウレタン基またはウレア基で連結した主鎖に、フッ素置換された炭化水素基およびポリオキシアルキレン基を側鎖として含有している。ウレタン基またはウレア基を含有する親水性シロキサンモノマーは分子間力が大きいため、その共重合体も比較的高弾性率になりやすく、コンタクトレンズの装用感に大きく影響する柔軟性に欠けることがあった。
特公昭62-29776号公報 特公昭62-29777号公報 特許第3644177号公報 国際公開第WO01/044861号パンフレット 国際公開第WO2006/026474号パンフレット 特許第3441024号公報

本発明は酸素透過性と親水性の両方を兼ね備えた眼用レンズ、特にコンタクトレンズを提供すること、及びそれらの原材料として用いることができる新規な親水性ポリシロキサンマクロモノマー、およびその製造方法を提供することを課題とする。

鋭意検討した結果、眼用レンズ、特にコンタクトレンズの高酸素透過性と高親水性を両立させるためには、ポリシロキサンの主鎖に、ポリオキシエチレンを親水性側鎖として含有する親水性ポリシロキサンマクロモノマーを原材料とすることが有効であり、さらにポリシロキサン主鎖の長さ、親水性のポリオキシエチレン側鎖の長さ、その含有数に大きく影響されることを見出し本発明に至った。さらに、コンタクトレンズの使いやすさや装用感に大きく影響する強度、弾性率を適度に管理するためには、主鎖の両末端に重合性の官能基を有し、重合性官能基と主鎖のポリシロキサンがエステル基で連結されている親水性ポリシロキサンマクロモノマーが有効であることを見出した。

すなわち一般式（１）で示される親水性ポリシロキサンマクロモノマーが例示される。

（R1は水素またはメチル基のいずれかより選択され、R２は水素または炭素数1〜４の炭化水素基のいずれかより選択される。mは０〜１０の整数であり、ｎは４〜１００の整数である。ａおよびｂは１以上の整数であり、ａ＋ｂは２０〜５００、さらにｂ／（ａ＋ｂ）は０．０１〜０．２２である。また、式中のシロキサン単位の配列はランダムな配列を含んでいる。）
なお、「式中のシロキサン単位の配列はランダムな配列を含んでいる」とは、ポリオキシエチレンを親水性側鎖として含有するシロキサン単位と該側鎖を含有しないシロキサン単位は、ランダムに配列していても、ブロックで配列していても、一分子中にランダム配列とブロック配列とが共存していても良いという意味である。また、ランダム配列あるいはブロック配列の割合は任意で、例えば、一分子中の全てがランダム配列あるいはブロック配列であってもよいが、ランダム配列とブロック配列とが任意の割合で含まれていても良い。

本発明はまた、一般式（１）におけるａおよびｂがそれぞれ２５〜２００および２〜２０である親水性ポリシロキサンマクロモノマー、一般式（１）におけるｎが５〜２０である親水性ポリシロキサンマクロモノマー、一般式（１）におけるａおよびｂがそれぞれ２５〜１６０および３〜１０であり、かつ、ｎが５〜１５である親水性ポリシロキサンマクロモノマーにも関する。

さらに本発明は、一般式（１）で示される親水性ポリシロキサンマクロモノマーの製造方法にも関するもので、中間体として、一般式（２）で示されるポリシロキサンを経由することを特徴とする。

（R1は水素またはメチル基のいずれかより選択される。mは０〜１０の整数であり、ｃおよびｄは１以上の整数であり、ｃ＋ｄは２０〜５００、さらにｄ／（ｃ＋ｄ）は０．０１〜０．２２である。また、式中のシロキサン単位の配列はランダムな配列を含んでいる。）

より詳細には、一般式（２）で示されるポリシロキサン中間体を製造する工程を、酸性触媒を用いて行い、環状ジメチルシロキサン、ヒドロシラン（Ｓｉ−Ｈ）を有する環状シロキサンおよび両末端に（メタ）アクリル基を有するシロキサンの開環重合によって行ない、さらに、該開環重合を塩基性水溶液による中和反応によって停止する方法にも関する。

本発明はまた、一般式（１）で示される親水性ポリシロキサンマクロモノマーを、一般式（２）で示される中間体と一般式（３）で示されるポリエチレングリコールアリルエーテルをヒドロシリル化反応させることを特徴とする製造方法によって得ることにも関する。

（R２は水素または炭素数1〜４の炭化水素基のいずれかより選択される。ｎは４〜１００の整数である。）
該ヒドロシリル化反応は、触媒として白金含有触媒を使用し、反応後に親水性ポリシロキサンマクロモノマーを溶剤で洗浄する工程を含むことができる。

さらにまた本発明は、上記の親水性ポリシロキサンマクロモノマーの単独重合体、あるいは、上記の親水性ポリシロキサンマクロモノマーと１種類以上の重合可能なモノマーとを共重合して得られる共重合体、これらの重合体を用いる眼用レンズ材料、これらの材料を用いる眼用レンズ、コンタクトレンズにも関する。

本発明の親水性ポリシロキサンマクロモノマーは親水性モノマーを含む重合性混合物との相溶性がよいため透明な共重合体が得られ、同時に高い酸素透過性も維持できる。これらの特性を利用し高親水性で高酸素透過性の眼用レンズ材料として有用である。なお、眼用レンズは特に限定されないが、視力補正、検査、治療等の目的で前眼部に適応されるレンズと理解することが好ましく、好適には例えば、眼内レンズ、角膜レンズ、コンタクトレンズなどが例示される。

親水性ポリシロキサンマクロモノマーＡの^１Ｈ-ＮＭＲチャートである。 親水性ポリシロキサンマクロモノマーＡの赤外吸収チャートである。

以下、本発明について具体的に説明する。
高酸素透過性と高親水性を兼ね備えた眼用レンズ、特に、コンタクトレンズの原材料である上記一般式（１）においてポリシロキサン主鎖の長さを決定するａ＋ｂ、親水性側鎖の含有率を決定するｂ／(ａ＋ｂ)、さらに親水性側鎖であるポリオキシエチレンの連結数ｎの組み合わせが重要であり、ａ＋ｂは２０〜５００、ｂ／（ａ＋ｂ）は０．０１〜０．２２、ｎは４〜１００、好ましくはａ＋ｂは２７〜２２０、ｂ／（ａ＋ｂ）は０．０１〜０．１５、ｎは５〜２０、より好ましくはａ＋ｂは２８〜１６０、ｂ／（ａ＋ｂ）は０．０１〜０．１０、ｎは５〜１５である。さらに、具体的な親水性ポリシロキサンマクロモノマー１分子あたりのａとｂは、それぞれ２５〜２００と２〜２０が好ましく、より好ましくは酸素透過性と親水性のバランスの取れた、それぞれ２５〜１６０と３〜１０である。

本発明で開示した親水性ポリシロキサンマクロモノマーの合成方法は種々考えられるが、例をあげるならば、下記の一般式（２）で示すポリシロキサン中間体を経由する次のような方法がある。
すなわち、環状ジメチルシロキサン、ヒドロシラン（Ｓｉ-Ｈ）を有する環状シロキサンおよび両末端に（メタ）アクリル基を有するシロキサンを加えた混合物を硫酸、トリフルオロメタンスルホン酸、酸性白土などの酸性触媒を用いて開環重合し、両末端に（メタ）アクリル基を含有する一般式（２）で示すポリシロキサン中間体を得る。

（R1は水素またはメチル基のいずれかより選択される。mは０〜１０の整数であり、ｃおよびｄは１以上の整数であり、ｃ＋ｄは２０〜５００、さらにｄ／（ｃ＋ｄ）は０．０１〜０．２２である。また、式中のシロキサン単位の配列はランダムな配列を含んでいる。）
一般式（２）において、ｃとｄの比率および合計数は、環状ジメチルシロキサン、ヒドロシラン（Ｓｉ-Ｈ）を有する環状シロキサン、および両末端に（メタ）アクリルを有するシロキサンの配合比率を変えることで任意にコントロール可能である。本方式により得られるポリシロキサン中間体は単一の分子量ではなく、通常の合成高分子同様、分子量分布を有している。

さらに詳しく合成法を述べるならば、環状ジメチルシロキサン、ヒドロシラン（Ｓｉ-Ｈ）を有する環状シロキサンおよび両末端に（メタ）アクリル基を有するシロキサンを加えた混合物を硫酸、トリフルオロメタンスルホン酸、酸性白土などの酸性触媒、好ましくは酸性度が高く触媒活性の高いトリフルオロメタンスルホン酸を用いて開環重合を行った後、その反応の停止は塩基性水溶液の添加によって行うことができる。塩基性水溶液のpHは7＜pH≦１４が好ましく、より好ましくは副反応が起きにくい弱塩基性の7＜pH≦９である。
反応溶剤としては、無溶剤でも行うことができるが、酸触媒による開環重合を阻害しない溶剤が使用できる。例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、シクロヘプタン、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、ジメトキシエタン、トルエン、ベンゼン、キシレン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、アセトン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。その中でも酸触媒の活性を抑制してしまうヘテロ元素（酸素、窒素など）を含まない溶剤が好ましい。
反応温度は、０〜１５０℃の範囲で行うことができるが、好ましくは、２０〜１００℃、より好ましくは２５〜８０℃である。反応温度が高いと反応は加速されるが、（メタ）アクリル基などの重合による副反応が起こる可能性があり好ましくない。
開環重合中に、（メタ）アクリル基などのラジカル重合による副反応を抑制するために、重合禁止剤、例えばＨＱ（ヒドロキノン）、ＢＨＴ（２,６-ジ-t-ブチル-４-メチルフェノール）、ＭＱ（p-メトキシフェノール）等を反応系中に予め添加することもできる。

上記の一般式（２）で表されるポリシロキサン中間体の製造方法の1例を挙げるならば、下記反応式（ｂ）のように、一般式（６）を中間体として合成する工程を含む方法が挙げられる。

（ここでR1は水素またはメチル基のいずれかより選択される。mは０〜１０の整数である。Pおよびqは３〜１０の整数で、好ましくは３〜５である。ｃおよびｄは１以上の整数であり、ｃ＋ｄは２０〜５００、さらにｄ／（ｃ＋ｄ）は０．０１〜０．２２である。eは０〜５００の整数である。また、式中のシロキサン単位の配列はランダムな配列を含んでいる。）

一般式（６）で表される両末端に（メタ）アクリル基を有するシロキサンは、TSL9706（モメンティブ製）として市販されているものを使用することもできるが、例えば以下の方法で合成することもできる。

一般式（６）のシロキサンの合成方法の1つ目は、下記の反応式（c）と（ｄ）に示す。すなわち、反応式（c）により、一般式（９）で表される両末端にSiH基を有するシロキサンと一般式（１０）で表される末端水酸基とアリル基を有するポリオキシアルキレンとのヒドロシリル化反応により、一般式（７）で表される両末端水酸基ポリオキシアルキレン・ポリシロキサンブロック共重合体を生成し、つぎに下記の反応式（d）により、上記反応で得られたブロック共重合体（7）に一般式（８）で表される（メタ）アクリル酸又はその反応性誘導体を反応させて、一般式（６）で表される両末端に（メタ）アクリル基を有するシロキサンを合成する方法である。

（R1は水素またはメチル基のいずれかより選択される。mは０〜１０の整数であり、eは０〜５００の整数である。）

一般式（６）のシロキサンの合成方法の他の例は、下記の反応式（e）と（ｆ）によるものである。すなわち、反応式（e）により、一般式（１０）で表される末端水酸基とアリル基を有するポリオキシアルキレンと一般式（８）で表される（メタ）アクリル酸又はその反応性誘導体を反応させて、一般式（１１）で表される末端アリル基と（メタ）アクリル基を有するポリオキシアルキレンを生成し、つぎに下記の反応式（f）により、上記反応で得られた（１１）に一般式（９）で表される両末端にSiH基を有するシロキサンをヒドロシリル化反応させて一般式（６）で表される両末端に（メタ）アクリル基を有するシロキサンを合成する方法を他の例として挙げることができる。

（R1は水素またはメチル基のいずれかより選択される。mは０〜１０の整数であり、eは０〜５００の整数である。）

次に一般式（２）で示す中間体にポリエチレングリコールアリルエーテルを塩化白金酸などの遷移金属触媒を用いヒドロシランに付加反応させる、いわゆるヒドロシリル化反応を利用することで一般式（１）で示される親水性ポリシロキサンマクロモノマーを得ることができる。該親水性ポリシロキサンマクロモノマーもそのポリシロキサン中間体と同様、分子量分布を有する化合物となる。

ここで、ポリエチレングリコールアリルエーテルとしては、種々のものが使用できるが下記の一般式（３）で表される化合物が好ましい。R２は水素または炭素数1〜４の炭化水素基のいずれかより選択される。ｎは４〜１００の整数である。特に好ましくはｎは５〜２０、さらに好ましくは５〜１５、Ｒ２は好ましくは水素又はメチル基である。また反応の際には、ポリエチレングリコールアリルエーテルを化学量論比よりも過剰に加えることが肝要である。そのことにより、未反応のＳｉＨ基による副反応、例えば加水分解が抑制でき、安定した品質のマクロモノマーが得られる。また過剰なポリエチレングリコールアリルエーテルは反応後、後述する溶剤による精製法により容易に除去できる。

ヒドロシリル化反応の遷移金属触媒としては、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、オスミウム、白金などが挙げられるが、好ましくは白金含有触媒であり、より好ましくはヘキサクロロ白金酸、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン白金錯体、活性炭に担持した白金、ニ酸化白金であり、もっとも好ましくは触媒活性の高いヘキサクロロ白金酸である。

反応溶剤としてはヒドロシリル化反応を抑制せず、かつ自身反応しない溶剤が使用できる。例えばイソプロパノール、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、シクロヘプタン、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、ジメトキシエタン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどが挙げられる。とりわけ一般式（３）においてＲ２が水素であるポリエチレングリコールアリルエーテルを反応させる場合には、水酸基とＳｉＨ基の副反応を抑えるために水酸基を保護する方法もあるが、より好ましくはとりわけバッファー剤を添加する方法が簡便である。例えば酢酸カリウムが特に有用である。

反応温度の範囲は０〜１５０℃で行うことができるが、好ましくは２５〜１００℃、より好ましくは３５〜８５℃である。反応温度が高いと反応は加速されるが、（メタ）アクリル基などの重合による副反応が起こる可能性があり好ましくない。

ヒドロシリル化反応後の精製方法として、溶剤による洗浄操作を行うことができる。粗生成物を第１の溶剤に溶解させた後、第２の溶剤を加えることにより、目的物である親水性ポリシロキサンマクロモノマーを沈殿させ分離することができる。ここで言う第１の溶剤とは一般式（１）で示されるマクロモノマーが溶けやすい溶剤であり、第２の溶剤とは一般式（１）で示されるマクロモノマーが溶けにくく、使用したポリエチレングリコールアリルエーテルが溶解する溶剤である。
第１の溶剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、アセトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、エチレングリコールなどがあり、第２の溶剤としては水などが挙げられる。
精製後、溶剤を留去することで目的物のマクロモノマーが得られるが、その際にゲル化を防止するために適量の重合禁止剤、例えばＨＱ（ヒドロキノン）、ＢＨＴ（２,６-ジ-t-ブチル-４-メチルフェノール）、ＭＱ（p-メトキシフェノール）等を予め添加することもできる。

一般式(２)で示される中間体を経由して製造する方法以外にも、水酸基などの反応性基を両末端に有するポリオキシアルキレン基含有中間体を製造した後に、（メタ）アクリル基などの重合性基を導入して、当該親水性ポリシロキサンマクロモノマーを製造する方法もある。しかし、この方法は精製が難しく、工程が長くなることから、一般式（２）で示される中間体を経由して製造する本願開示の製造方法が工業的に有用であリ、好ましい。

また、本発明は一般式（１）で表される親水性ポリシロキサンマクロモノマー単独あるいは該親水性ポリシロキサンマクロモノマーに重合可能な１種類以上のモノマーを共重合させて得られる共重合体、とりわけ眼用レンズ材料を開示するものである。適用できる眼用レンズとしては、眼内レンズや角膜レンズ、さらに好ましくはコンタクトレンズに有用である。

ここで、共重合可能なモノマーを以下に説明する。本発明において共重合可能であればどのようなモノマーでも使用できるが、とりわけ、親水性のモノマーが有用である。すなわち、親水性ポリシロキサンマクロモノマー共重合体の表面親水性を向上させたり、含水率を変化させるモノマーとして使用できるからである。例えば２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、２−ヒドロキシブチルアクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート、グリセロールメタクリレートなどの水酸基含有モノマー、３−（１，１，２，２−テトラフルオロエトキシ）−２−ヒドロキシプロピルメタクリレートなどの含フッ素置換基を有する水酸基含有モノマー、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸などのカルボン酸基含有モノマー、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレートなどのアルキル置換アミノ基含有モノマー、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、メチレンビスアクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、Ｎービニルピロリドン、Ｎ−ビニルーＮ−メチルアセトアミドなどのアミド基含有のモノマー、さらにメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレートなどのオキシアルキレン基含有モノマーなどが挙げられる。

また、その他の利用できるモノマーの例を挙げるならばアクリル酸フルオロアルキルエステルおよびメタクリル酸フルオロアルキルエステルなどの含フッ素モノマー、例えば、トリフルオロエチルアクリレート、テトラフルオロエチルアクリレート、テトラフルオロプロピルアクリレート、ペンタフルオロプロピルアクリレート、ヘキサフルオロブチルアクリレート、ヘキサフルオロイソプロピルアクリレート及びこれらのアクリレート類に対するメタクリレート類等があげられ、必要な相溶性、親水性、含水率、耐汚染性に応じて選択できる。

さらに酸素透過性を向上させるためにトリス（トリメチルシロキシ）シリルプロピルメタクリレートやα−ブチル−ω−｛３−[２−（２−メタクリルオキシエチルカルバモイルオキシ）エトキシ]プロピル｝ポリジメチルシロキサン、特表平１１−５０２９４９号公報の実施例Ａ−１、Ｂ−１、Ｃ−１、Ｄ−１に記載のシロキサン含有マクロモノマー、米国特許第５２６００００号明細書に記載のシロキサン含有モノマー（Ｖ２Ｄ２５）、特表２００３−５２８１８３号公報の実施例１に記載のシロキサン含有マクロモノマー、国際公開第ＷＯ２００４/０６３７９５号パンフレットのシロキサン含有マクロモノマー（Ａ１、Ａ２）、特開２００１−３１１９１７号公報の実施例１に記載のシロキサン含有マクロマーのようなシロキサンを含有するモノマーを種々選択することができる。

アクリル酸アルキルエステルモノマー及びメタクリル酸アルキルエステルモノマーなども必要に応じ使用できる。１例を挙げるならばメチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、ｎブチルアクリレート、シクロペンチルアクリレート、ｎ−ステアリルアクリレート及びこれらのアクリレート類に対応するメタクリレート類などがある。

機械的性質、寸法安定性などを向上させるために、所望に応じ、以下に述べるモノマーを共重合させることができる。機械的性質を改善させるためのモノマーとしては例えば、スチレン、ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、α−メチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物やｔ−ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート等の高ガラス転移点ポリマーを与えるモノマー類が挙げられる。
より寸法安定性を向上させるためには架橋性のモノマーが特に有用である。例えばエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリ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メタクリレート、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テトラメタクリレート、ビスフェノールＡジメタクリレート、ビニルメタクリレート、アリルメタクリレート及びこれらのメタクリレート類に対応するアクリレート類、トリアリルイソシアヌレート、ジビニルベンゼン、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド等が挙げられる。これらのモノマーは１種もちいてもよいし、２種以上組み合わせて用いても良い。

共重合可能なモノマーの配合比率を変更することで共重合体の物性を管理することが可能であるが、眼用レンズ材料として有効な物性を得るための親水性ポリシロキサンマクロモノマー、親水性モノマー、その他のモノマーの比率は好ましくはそれぞれ１０〜９０％、１０〜８０％、０〜８０％、より好ましくは３０〜８０％、１０〜６０％、０〜３０％、最も好ましくはそれぞれ３０〜７０％、２０〜５０％、５〜２０％である。

さらに必要に応じて、重合前にあるいは重合後に、各種添加剤を加えても良い。添加剤としては例えば、種々の着色剤、ＵＶ吸収剤、酸化防止剤、界面活性剤、相溶化剤などがある。また湿潤性を上げるために例えば上記特表２００３−５２８１８３号公報に記載のポリビニルピロリドンなどの親水性ポリマーを添加することもできる。

共重合の方法は、ラジカル重合法、カチオン重合、アニオン重合、付加重合などが使用できる。その中でも光重合開始剤を単量体混合物中に存在させ、紫外線を照射して重合させるラジカル重合法、またはアゾ化合物や有機過酸化物を用い加熱して重合させるラジカル重合法が好ましい。用いられる光重合開始剤の１例をあげるならばベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、α，α′−ジエトキシアセトフェノン、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイドなど、有機過酸化物としてはベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキサイドなど、アゾ化合物としてはアゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリルなどが使用される。

本発明の眼科用レンズ材料として用いられる架橋性重合体は、例えば親水性ポリシロキサンマクロモノマーと共重合モノマーと開始剤とからなる混合物を鋳型に充填して公知の方法でラジカル重合させるキャスト重合法、回転する半面鋳型内にモノマー混合物を仕込んで重合させる方法、または共重合体を低温で冷凍切削する方法等によりコンタクトレンズ等に成型することができる。
成型されたレンズは必要により、さらに表面をプラズマ処理、オゾン処理、グラフト重合、プラズマ重合などを施し、改質することもできる。

実施例１
１，３−ビス（３−メタクリルオキシプロピル）−１，１，３，３―テトラメチルジシロキサン（TSL9706、モメンティブ）9.7g、オクタメチルシクロテトラシロキサン(LS8620、信越化学)139g、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン（LS8600、信越化学）7.5gをクロロホルム１７０ｇに溶解し、さらにトリフルオロメタンスルホン酸（和光純薬）を加え35℃で攪拌した。24時間後に0.5%炭酸水素ナトリウム水溶液170gを加え反応を停止した。反応液を純水170gで５回洗浄した後、減圧下に反応溶媒を留去し、残渣140gを得た。残渣をアセトン28g、メタノール140gで４回洗浄後、減圧下に洗浄液を留去し、中間体Ａを100g得た。

実施例２
中間体A15g、分子量約４００のメトキシポリエチレングリコールアリルエーテル（ユニオックスPKA5007、日油）10gをイソプロパノール30gに溶解し、さらに酢酸カリウム0.015g、塩化白金酸0.003gを加え40℃で２時間攪拌した。反応溶媒を減圧下に留去した後、残渣をアセトン２６ｇ、純水６．５ｇで洗浄した。同様の洗浄を６回繰り返した後、減圧下に洗浄液を留去し、目的とする親水性ポリシロキサンマクロモノマーＡ１３ｇを得た。
合成された親水性ポリシロキサンマクロモノマーＡの化学構造式を一般式（１２）に示すが、式中のシロキサン単位の配列はランダムな配列を含んでいる。一般式(12)は、一般式（１）におけるＲ１がメチル基の親水性ポリシロキサンマクロモノマーである。
合成された親水性ポリシロキサンマクロモノマーＡの^１Ｈ-ＮＭＲチャートを図1に、赤外吸収チャートを図２に示す。
^１Ｈ-ＮＭＲの分析結果から親水性ポリシロキサンマクロモノマーAの一般式（１）におけるａ＝約９０、ｂ＝約５、ｎ＝約７、ｍ＝０、また、Ｒ２はＣＨ_３であった。

実施例３
実施例２におけるメトキシポリエチレングリコールアリルエーテル（ユニオックスPKA5007）を分子量約４００のポリエチレングリコールアリルエーテル（PKA５００２、日油）１０ｇに変更した以外は実施例２と同様の方法で合成・洗浄し、目的とする親水性ポリシロキサンマクロモノマーＢ１３ｇを得た。
^１Ｈ-ＮＭＲの分析結果から一般式（１）におけるａ＝約９０、ｂ＝約５、ｎ＝約７、ｍ＝０、また、Ｒ２は水素であった。

実施例４
実施例２におけるメトキシポリエチレングリコールアリルエーテルをユニオックスPKA５００７から分子量約１５００のユニオックスPKA５０１０（日油）１０ｇに変更した以外は実施例２と同様の方法で合成した。反応終了後、反応液に水１００ｇを加えウルトラフィルターP0200（アドバンテック）で限外ろ過を行った。精製後に溶媒を留去し、親水性ポリシロキサンマクロモノマーC５ｇを得た。
^１Ｈ-ＮＭＲの分析結果から一般式（１）におけるａ＝約９０、ｂ＝約５、ｎ＝約３５、ｍ＝０、また、Ｒ２はＣＨ_３であった。

実施例５
実施例１におけるLS８６００の仕込み量を１５ｇに変更した以外は実施例１と同様の方法で合成し、中間体Ｂ１１０ｇを得た。さらに中間体Ｂ１５ｇとユニオックスＰＫＡ５００７の２０ｇをイソプロパノール３０ｇに溶解し、実施例２と同様に合成・洗浄し、目的とする親水性ポリシロキサンマクロモノマーＤ１０ｇを得た。
^１Ｈ-ＮＭＲの分析結果から一般式（１）におけるａ＝約８５、ｂ＝約１０、ｎ＝約７、ｍ＝０、また、Ｒ２はＣＨ_３であった。

実施例６
実施例１におけるＬＳ８６２０の仕込み量を２００ｇに変更した以外は実施例１と同様の方法で合成し、中間体Ｃ120gを得た。さらに実施例２における中間体Aを中間体Ｃ１５ｇに変更した以外は実施例２と同様の方法で合成・洗浄し、目的とする親水性ポリシロキサンマクロモノマーＥ１４ｇを得た。
^１Ｈ-ＮＭＲの分析結果から一般式（１）におけるａ＝約１３０、ｂ＝約５、ｎ＝約７、ｍ＝０、また、Ｒ２はＣＨ_３であった。

実施例７
実施例５における中間体B６ｇと分子量約７５０のポリエチレングリコールアリルエーテル（ユニオックスPKA５００４、日油）の１２ｇをイソプロパノール１５ｇに溶解し、さらに酢酸カリウム0.007g、塩化白金酸0.001gを加え80℃で45分、さらに還流下で１時間反応した。反応液に水１００ｇを加えウルトラフィルターP0200（アドバンテック）で限外ろ過を行った。精製後に溶媒を留去し、親水性ポリシロキサンマクロモノマーF３ｇを得た。
^１Ｈ-ＮＭＲの分析結果から一般式（１）におけるａ＝約８５、ｂ＝約１０、ｎ＝約１５、ｍ＝０、また、Ｒ２は水素であった。

実施例８
分子量約１０００のα、ω−ビス[3-(2-ヒドロキシエトキシ)プロピル]ポリジメチルシロキサン（FM4411、チッソ）100g、塩化メタクリロイル（和光純薬）32g、トリエチルアミン40gをクロロホルム500gに溶解し一晩攪拌した。反応液にメタノール100gを添加し2時間攪拌させた後、減圧下に反応溶媒を留去し、残渣135gを得た。残渣をメタノール100g、水30gで5回洗浄した後、減圧下に洗浄液を留去し、中間体D103gを得た。

実施例９
実施例１におけるTSL9706を中間体D50gに変更した以外は実施例１と同様の方法で合成・洗浄し、中間体E １２５ｇを得た。さらに中間体E１５ｇとユニオックスＰＫＡ５００７の１０ｇをイソプロパノール３０ｇに溶解し、実施例２と同様に合成・洗浄し、目的とする親水性ポリシロキサンマクロモノマーG１１ｇを得た。
^１Ｈ-ＮＭＲの分析結果から一般式（１）におけるａ＝約１６０、ｂ＝約４、ｎ＝約７、ｍ＝１、また、Ｒ２はＣＨ_３であった。

比較例１
実施例１におけるTSL9706、LS8620およびLS8600の仕込み量をそれぞれ４９ｇ、９５ｇ、０ｇに変更した以外は実施例１と同様の方法で合成・洗浄し目的とする親水性ポリシロキサンマクロモノマーＨ１０５ｇを得た。
^１Ｈ-ＮＭＲの分析結果から一般式（１）におけるａ＝約１５、ｂ＝０、ｎ＝０、また、ｍ＝０、であった。

比較例２
実施例１におけるLS8600の仕込み量を３８ｇに変更した以外は実施例１と同様の方法で合成し、中間体F125gを得た。さらに実施例２における中間体Ａを中間体Ｆ１５ｇに、またユニオックスPKA5007をアリルオキシエタノール（和光純薬）１３ｇに変更した以外は実施例２と同様の方法で合成。洗浄し、目的とする親水性ポリシロキサンマクロモノマーＩ１２ｇを得た。
^１Ｈ-ＮＭＲの分析結果から一般式（１）におけるａ＝約７５、ｂ＝約２５、ｎ＝約１、ｍ＝０、また、Ｒ２は水素であった。

比較例３
実施例１におけるLS8600の仕込み量を１．５ｇに変更した以外は実施例１と同様の方法で合成し、中間体G98gを得た。さらに実施例２における中間体Ａを中間体Ｇ１５ｇに、またメトキシポリエチレングリコールアリルエーテルをユニオックスＰＫＡ５００７から分子量約１５００のユニオックスＰＫＡ５０１０（日油）７．５ｇに変更した以外は実施例２と同様の方法で合成・洗浄し、目的とする親水性ポリシロキサンマクロモノマーＪ１０ｇを得た。
^１Ｈ-ＮＭＲの分析結果から一般式（１）におけるａ＝約１１０、ｂ＝約１、ｎ＝約３５、ｍ＝０、また、Ｒ２はＣＨ_３であった。

実施例１０
実施例２で合成した親水性ポリシロキサンマクロモノマーＡ、Ｎ−メチル−Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、イソボロニルメタクリレート、トリアリルイソシアヌレート、さらに重合開始剤２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイドを６６：１８：１０：６：０．１：０．１の重量比で混合攪拌した。混合液をエチレンビニルアルコール樹脂からなるソワライトＳ（日本合成化学）製のコンタクトレンズ用鋳型に入れ、光照射装置内で１時間紫外線を照射しレンズ状の重合体を得た。これをエチルアルコール中に一晩浸漬した後、水に一日浸漬した。レンズを生理食塩水（ISO 18369-3:2006）中に移した後に、オートクレーブにて滅菌し、コンタクトレンズＡを得た。コンタクトレンズＡは透明で柔軟性があり、水ぬれ性も良好であった。
物性を評価したところ含水率３７％、接触角４１°、酸素透過係数（Ｄｋ）は１３０、引張り強度１．５ＭＰaであった。

なお、各物性は以下の方法で測定した。
（１）光学的透明性
目視による。曇りなく透明性良好なものを○、曇りがあり半透明なものを△、白濁し不透明なものを×とした。
（２）水ぬれ性
生理食塩水に対する水ぬれ性を目視で評価した。２４時間以上生理食塩水に浸漬したレンズを生理食塩水から垂直に引き上げ、レンズ表面上の半分以上に水膜が５秒以上保持されるものを○、１〜５秒のものを△、１秒未満のものを×とした。
（３）含水率
レンズを生理食塩水に３７℃で７２時間静置した後、レンズを取り出し表面付着水をふき取り秤量した。次に６０℃の真空下で恒量になるまでレンズを乾燥し、その重量変化から下式により求めた。
含水率（％）＝（重量変化／乾燥前重量）ｘ１００
・ 接触角
接触角測定装置ＤｒｏｐＭａｓｔｅｒ５００（協和界面科学）を用い、２５℃で材料表面と水滴との接触角を測定した。
（５）酸素透過性
A Single-lens polarographic measurement of oxygen permeability (Dk) for hypertransmissible soft contact lenses (Biomaterials 28(2007)4331-4342)に記載の方法に従って測定した。単位は（ｍｌ・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｍｍＨｇ）×１０−１１で表した。
（６）引張強度
引張試験機ＡＧＳ−５０Ｂ（島津製作所）を用い、２５℃の生理食塩水中で測定した。レンズを中央部３ｍｍ幅で切り出し、破断時の強度を求めた。単位は（ＭＰa）で表した。

実施例１１〜１４
実施例１０における親水性ポリシロキサンマクロモノマーＡを親水性ポリシロキサンマクロモノマーＢ〜Ｅに変更し、実施例１０と同様の方法でコンタクトレンズＢ〜Ｅを作製し、その物性を評価した。評価結果は表１に示す。

実施例１５
実施例２で合成した親水性ポリシロキサンマクロモノマーＡ、Ｎ−メチル−Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、ヒドロキシブチルメタクリレート、α−ブチル−ω−｛３−[２−（２−メタクリルオキシエチルカルバモイルオキシ）エトキシ]プロピル｝ポリジメチルシロキサン、イソボロニルメタクリレート、トリアリルイソシアヌレート、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、さらに添加剤のスルホこはく酸ジオクチルナトリウムを４４：１０：３０：１０：１０：６：０．１：０．１：０．５の重量比で混合攪拌した。混合液をソワライトＳ（日本合成化学）製のコンタクトレンズ用鋳型に入れ、光照射装置内で１時間紫外線を照射しレンズ状の重合体を得た。これをエチルアルコール中に一晩浸漬した後、水に一日浸漬した。レンズを生理食塩水（ISO 18369-3:2006）中に移した後に、オートクレーブにて滅菌し、コンタクトレンズＦを得た。コンタクトレンズＦは透明で柔軟性があり、水ぬれ性も良好であった。
物性を評価したところ含水率４４％、接触角４４°、酸素透過係数（Ｄｋ）は１１５、引張り強度３．０ＭＰaであった。

実施例１６〜１７
実施例１５における親水性ポリシロキサンマクロモノマーＡを親水性ポリシロキサンマクロモノマーＦ〜Ｇに変更し、実施例１７と同様の方法でコンタクトレンズＧ〜Ｈを作製し、その物性を評価した。評価結果は表１に示す。

実施例１８
実施例２で合成した親水性ポリシロキサンマクロモノマーＡ、Ｎ−メチル−Ｎ−ビニルアセトアミド、メチルメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、２−ヒドロキシ−４−アクリルオキシエトキシベンゾフェノン、２，２‘−アゾビス（２，４ジメチルバレロニトリル）、さらに添加剤としてジメチルシロキサン−エチレンオキシドブロックコポリマー（DBE７１２、Ｇｅｌｅｓｔ）を３５：４７：１７：０．２：０．９：０．５：２５の重量比で混合攪拌した。混合液は減圧と窒素パージを２回繰り返し混合液内の酸素を十分に除去した後、ポロプロピレン製のコンタクトレンズ用鋳型に入れた。さらに鋳型を専用チャンバー内に置き窒素置換した後、これを５５℃で３０分、続けて８０℃で６０分加熱しレンズ状の重合体を得た。これをエチルアルコール中に一晩浸漬した後、水に一日浸漬した。レンズを生理食塩水（ISO 18369-3:2006）中に移した後に、オートクレーブにて滅菌し、コンタクトレンズＩを得た。コンタクトレンズＩは透明で柔軟性があり、水ぬれ性も良好であった。
物性を評価したところ含水率４０％、接触角４２°、酸素透過係数（Ｄｋ）は１１０、引張り強度２．５ＭＰaであった。

比較例４〜６
実施例１０における親水性ポリシロキサンマクロモノマーＡを親水性ポリシロキサンマクロモノマーＨ〜Ｊに変更し、実施例１０と同様の方法でコンタクトレンズＪ〜Ｌを作製し、その物性を評価した。評価結果は表１に示す。

実施例１９
１，３−ビス（３−メタクリルオキシプロピル）−１，１，３，３―テトラメチルジシロキサン（TSL9706、モメンティブ）74.97g、オクタメチルシクロテトラシロキサン(LS8620、信越化学)1617.17g、１，３，５，７テトラメチルシクロテトラシロキサン（LS8600、信越化学）87.25gをクロロホルム1347.63ｇに溶解し、さらにトリフルオロメタンスルホン酸（和光純薬）を10.06g加え35℃で攪拌した。18時間後に0.5%炭酸水素ナトリウム水溶液1347.64gを加え室温で6時間撹拌し反応を停止した。静置分離後、上層を除去し、反応液を純水1347gで7回洗浄した後、減圧下に反応溶媒を留去し、残渣1603.3gを得た。残渣にアセトン320gを加えて均一にし、これにメタノール1603gを加えて激しく撹拌後、遠心分離（7000rpm,10℃,10分）後、上層を除去した。この操作を7回繰り返し、減圧下に溶剤を留去し、中間体Hを1105.7g得た。

実施例２０
中間体H 45.05g、分子量約４００のポリエチレングリコールアリルエーテル（ユニオックスPKA5002、日油）30.05gをイソプロパノール90.45gに溶解し、さらに10%酢酸カリウム/エタノール溶液0.46g、1%塩化白金酸イソプロパノール溶液0.91g、2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール（BHT）5.9mgを加え93℃のオイルバスで1時間加熱還流した。反応溶媒を減圧留去し、残渣にアセトン60ｇ、純水30ｇを加えて激しく撹拌後、遠心分離（7000rpm,10℃,10分）後、上層を除去した。この操作を10回繰り返し、BHT 3.3mg、p-メトキシフェノール（MQ）2.0mg、イソプロパノール60gを加え減圧濃縮した。さらにイソプロパノール50gを加え減圧濃縮し、BHT2.2mg、MQ0.8mgを追加し、目的とする親水性ポリシロキサンマクロモノマーK 55.35ｇを得た。
^１Ｈ-ＮＭＲの分析結果から一般式（３）におけるａ＝約１２４、ｂ＝約７、ｎ＝約７、ｍ＝０、また、Ｒ２はＣＨ_３であった。

実施例２１
実施例２０においてポリエチレングリコールアリルエーテル（ユニオックスPKA5002、日油）を分子量約４００のメトキシポリエチレングリコールアリルエーテル（ユニオックスPKA5007、日油）に変更した以外は実施例２０と同様の方法で合成し、目的とする親水性ポリシロキサンマクロマーL 56.83gを得た。
^１Ｈ-ＮＭＲの分析結果から一般式（３）におけるａ＝約１２４、ｂ＝約７、ｎ＝約７、ｍ＝０、また、Ｒ２はＣＨ_３であった。

実施例２２
実施例１９におけるLS8600の仕込み量を104.7gに変更した以外は実施例１９と同様の方法で合成し、中間体Iを得た。さらに中間体I 45.13gとメトキシポリエチレングリコールアリルエーテル（ユニオックスPKA5007、日油）36.03gをイソプロパノール90.14gに溶解し、実施例２０と同様に合成・洗浄し、目的とする親水性ポリシロキサンマクロマーM 56.80gを得た。
^１Ｈ-ＮＭＲの分析結果から一般式（３）におけるａ＝約１２３、ｂ＝約９、ｎ＝約７、ｍ＝０、また、Ｒ２はＣＨ_３であった。

実施例２３〜２５
実施例１５における親水性ポリシロキサンAを親水性ポリシロキサンK〜Mに変更し、実施例１８と同様の方法でコンタクトレンズM〜Oを作製し、その物性を評価した。評価結果を表２に示す。

本発明の親水性ポリシロキサンマクロモノマーは親水性モノマーを含む重合性混合物との相溶性がよいため透明な共重合体が得られる。高酸素透過性と高親水性を兼ね備えたこの共重合体は、眼科用レンズとりわけ高親水性と高酸素透過性の眼用レンズ、特にコンタクトレンズ素材の原料として有用である。

Claims (15)

1. 一般式（１）で示される親水性ポリシロキサンマクロモノマー。
   

   

   （R1は水素またはメチル基のいずれかより選択され、R２は水素または炭素数1〜４の炭化水素基のいずれかより選択される。mは０〜１０の整数であり、ｎは４〜１００の整数である。ａおよびｂは１以上の整数であり、ａ＋ｂは２０〜５００、さらにｂ／（ａ＋ｂ）は０．０１〜０．２２である。また、式中のシロキサン単位の配列はランダムな配列を含んでいる。）
2. 一般式（１）におけるａおよびｂがそれぞれ２５〜２００および２〜２０である請求項１に記載の親水性ポリシロキサンマクロモノマー。
3. 一般式（１）におけるｎが５〜２０である請求項１ないし請求項２のいずれかに記載の親水性ポリシロキサンマクロモノマー。
4. 一般式（１）におけるａおよびｂがそれぞれ２５〜１６０および３〜１０であり、かつ、ｎが５〜１５である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の親水性ポリシロキサンマクロモノマー。
5. 下記の一般式（２）で示されるポリシロキサン中間体を製造する工程を含む請求項１に記載の親水性ポリシロキサンマクロモノマーの製造方法。
   

   

   （R1は水素またはメチル基のいずれかより選択される。mは０〜１０の整数であり、ｃおよびｄは１以上の整数であり、ｃ＋ｄは２０〜５００、さらにｄ／（ｃ＋ｄ）は０．０１〜０．２２である。また、式中のシロキサン単位の配列はランダムな配列を含んでいる。）
6. 一般式（２）で示される中間体を製造する工程を酸性触媒を用いて行なう請求項５に記載の親水性ポリシロキサンマクロモノマーの製造方法。
7. 一般式（２）で示される中間体を製造する工程を環状ジメチルシロキサン、ヒドロシラン（Ｓｉ−Ｈ）を有する環状シロキサンおよび両末端に（メタ）アクリル基を有するシロキサンの開環重合によって行なう請求項５に記載の親水性ポリシロキサンマクロモノマーの製造方法。
8. 一般式（２）で示される中間体を製造する工程を塩基性水溶液による中和反応によって反応停止する請求項７に記載の親水性ポリシロキサンマクロモノマーの製造方法。
9. 一般式（２）で示される中間体と一般式（３）で示されるポリエチレングリコールアリルエーテルをヒドロシリル化反応させることを特徴とする請求項１に記載の親水性ポリシロキサンマクロモノマーの製造方法。
   

   

   （R２は水素または炭素数1〜４の炭化水素基のいずれかより選択される。ｎは４〜１００の整数である。）
10. ヒドロシリル化反応の触媒として白金含有触媒を使用する請求項９に記載の親水性ポリシロキサンマクロモノマーの製造方法。
11. 親水性ポリシロキサンマクロモノマーを溶剤で洗浄する工程を含む請求項９ないし請求項１０のいずれかに記載の親水性ポリシロキサンマクロモノマーの製造方法。
12. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の親水性ポリシロキサンマクロモノマーの単独重合体、あるいは、該親水性ポリシロキサンマクロモノマーと１種類以上の重合可能なモノマーとを共重合して得られる共重合体。
13. 少なくとも請求項１２に記載の重合体を含む眼用レンズ材料。
14. 請求項１３に記載の材料からなる眼用レンズ。
15. 請求項１３に記載の材料からなるコンタクトレンズ。

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