WO2019026652A1 - シロキサン化合物及びその製造方法 - Google Patents

シロキサン化合物及びその製造方法 Download PDF

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薫 岡村
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    • C07BGENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B61/00Other general methods

Definitions

  • the present invention relates to a highly wettable polysiloxane monomer suitable for producing a medical device and a method for producing the same.
  • it is excellent in compatibility with other polymerizable monomers, such as a (meth) acrylic-type monomer, and is excellent in hydrolysis resistance by being (co) polymerized, and is a medical device containing the ophthalmic device etc.
  • TRIS tris (trimethylsiloxy) silyl] propyl methacrylate
  • a polymer obtained by copolymerizing this TRIS and N, N-dimethyl acrylamide or N-vinyl-2-pyrrolidone which is a hydrophilic monomer has the advantages of being transparent and having high oxygen permeability.
  • polysiloxane polymers having high hydrophobicity can not be said to be highly compatible with these hydrophilic monomers, and when the silicone hydrogel to be an ophthalmic device is produced, phase separation occurs to cause clouding. There is.
  • the siloxane bond is susceptible to hydrolysis, and when contacted with a compound containing active hydrogen such as water or alcohol, the siloxane component is gradually decomposed and causes deterioration in the physical properties of the contact lens when stored for a long period of time.
  • Patent Document 1 discloses long-chain alkyl on a silicon atom such as 3- [tris (n-butyldimethylsiloxy) silyl] propyl methacrylate represented by the following formula as a siloxane monomer having improved hydrolysis resistance. Compounds having chains have been described.
  • JP 2011-503242 gazette JP 2001-323024 A
  • the present invention is a polymerizable monomer having a polysiloxane structure, which is capable of providing a polymer having sufficient compatibility and hydrolysis resistance while having high oxygen permeability useful as an ophthalmic device. It aims at providing a compound and its manufacturing method.
  • the present inventors found that a compound having a bulky and hydrophilic substituent on the silicon atom of polysiloxane has sufficient compatibility while having beneficial oxygen permeability. It has been found that polymers having hydrolysis resistance can be provided, and the present invention has been achieved.
  • the present invention provides a siloxane compound represented by the following formula (1).
  • M is a radically polymerizable group
  • L is a divalent hydrocarbon group of 2 to 20 carbon atoms which may contain one or more selected from an ether bond and a urethane bond, and is bonded to a carbon atom
  • a part of hydrogen atoms may be substituted with a hydroxyl group
  • R 1 's are groups independently represented by the following formula (3-A) or the following formula (3-B)
  • R 2 and R 2 3 is, independently of one another, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms
  • R 4 is a methyl group
  • x is an integer of 1 to 3
  • R 5 is a hydrogen atom or a methyl group
  • R 6 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • a is an integer of 1 to 3
  • b is an integer of 0 to 20
  • a site indicated by *** in the formula is
  • siloxane compounds of the present invention have sufficient compatibility with other hydrophilic monomers, and have beneficial oxygen permeability and provide polymers having hydrolysis resistance. Therefore, the siloxane compound of the present invention and the method for producing the compound are suitable for producing an ophthalmic device.
  • the siloxane compound of the present invention is represented by the following formula (1).
  • M is a radically polymerizable group
  • L is a divalent hydrocarbon group of 2 to 20 carbon atoms which may contain one or more selected from an ether bond and a urethane bond, and is bonded to a carbon atom
  • a part of hydrogen atoms may be substituted with a hydroxyl group
  • R 1 's are groups independently represented by the following formula (3-A) or the following formula (3-B)
  • R 2 and R 2 3 is, independently of one another, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms
  • R 4 is a methyl group
  • x is an integer of 1 to 3
  • R 5 is a hydrogen atom or a methyl group
  • R 6 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • a is an integer of 1 to 3
  • b is an integer of 0 to 20
  • a site indicated by *** in the formula is
  • the siloxane compound represented by the above formula (1) is characterized in that the substituent bonded to the silicon atom is hydrophilic and has a bulky steric structure.
  • a polymer having high oxygen permeability and stability can be provided by having a substituent which imparts both compatibility and hydrolysis resistance to the siloxane moiety.
  • M is a radical polymerizable group.
  • acryloyloxy group, methacryloyloxy group, acrylamide group, methacrylamide group, N-vinylamide group, and styryl group are preferable, and in view of easiness of reaction, a group having an acryl group and methacryl group is preferable, and acryloyl group is particularly preferable. It is an oxy group, a methacryloyloxy group, an acrylamide group or a methacrylamide group, and more preferably an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group.
  • L is a divalent hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms, preferably 2 to 10 carbon atoms, which may contain one or more selected from an ether bond and a urethane bond.
  • a part of hydrogen atoms bonded to carbon atoms may be substituted by hydroxyl groups.
  • the divalent hydrocarbon group include ethylene, propylene, 1-methylpropylene, 1,1-dimethylpropylene, 2-methylpropylene, 1,2-dimethylpropylene, 1,1,2-trimethylpropylene and butylene.
  • Examples of the group containing an ether bond include polyalkylene oxides such as polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethylene-propylene oxide and the like.
  • Examples of the group containing a urethane bond include alkoxycarbonylamino esters such as ethoxycarbonylaminoethyl ester, propoxycarbonylaminoethyl ester, butoxycarbonylaminoethyl ester and the like.
  • L is a group containing a urethane bond, they are linked via divalent alkyl as Si- (CH 2 ) y -OCONH- (CH 2 ) x -M.
  • L is preferably represented by the following formula (2-A) or formula (2-B). (Wherein, m is 2 or 3, n is an integer of 0 to 5, and the site indicated by ** is the site of bonding to the silicon atom of formula (1), and is indicated by * The place where it is attached is the point of attachment to M in formula (1)).
  • L is preferably a group having 2 to 9 carbon atoms, which is represented by the above formula (2-A) or (2-B), n is 0 to 2, and m is 2 to 3. is there. Particularly preferably, L is a group having 2 to 7 carbon atoms, which is represented by the above formula (2-A) or (2-B), n is 0 to 1, and m is 2 to 3. Is good.
  • R 1 's are each independently a group represented by the above formula (3-A) or (3-B).
  • R 2 and R 3 are each independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and are methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, etc., preferably methyl group.
  • R 5 is a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 6 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, preferably an alkyl group, and more preferably a methyl group, an ethyl group or a propyl group.
  • a is an integer of 1 to 3, preferably 1 or 2.
  • b is an integer of 0 to 20, preferably an integer of 0 to 12, and more preferably 0 or 1 to 5. If the number of carbon atoms is too large, steric hindrance will increase, while the content ratio of the siloxane component will decrease, which may lower the properties derived from the siloxane.
  • R 5 is a hydrogen atom or a methyl group
  • R 6 is a methyl group, an ethyl group or a propyl group
  • a is 1 or 2 and b is an integer of 0 to 12
  • R 2 and R 3 are each independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • R 5 is a hydrogen atom
  • R 6 is a methyl group, an ethyl group or a propyl group
  • a is 1 or 2 and b is an integer of 0 to 5
  • R 2 and R 3 are methyl groups.
  • x is an integer of 1 to 3. Preferably it is 2 or 3.
  • the siloxane compound of the present invention can give a polymer excellent in hydrolysis resistance.
  • the hydrolysis resistance means that, for example, the compound is heated at 80 ° C. for 168 hours in a water / 2-propanol solution containing 5% by mass of acetic acid, and the compound is subjected to gas chromatography (0 hour).
  • GC gas chromatography
  • the siloxane compound of the present invention can have a GC area of 80% or more of the compound after heating with respect to 100% of the GC area of the compound at the heating start time (0 hour).
  • the present invention further provides a process for producing the compound represented by the above formula (1).
  • Manufacturing method 1 As a first production method, the compound represented by the above formula (1) is obtained by combining a siloxane compound represented by the following formula (4) (Wherein, M, L, R 2 , R 3 , R 4 and x are as described above) It is obtained by reacting with an unsaturated group-containing compound represented by the following formula (5-A) or (5-B). (Wherein, R 5 , R 6 , a and b are as described above)
  • the compound represented by the said Formula (4) is the alkoxysilane compound represented by following formula (6), (M, L, R 4 and x are as described above, and R 7 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms)
  • a halogenated silane compound represented by the following formula (7) (R 2 and R 3 are as described above, and Hal is a halogen atom.) Can be obtained by reacting
  • R 7 is a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms. Preferred are methyl, ethyl, propyl and butyl groups, and particularly preferred are methyl and ethyl groups.
  • Hal is a halogen atom.
  • the halogen atom is preferably fluorine, chlorine, bromine or iodine, particularly preferably chlorine or bromine, more preferably chlorine.
  • the halogen atom is not particularly limited, but chlorine is preferable in terms of availability and reactivity.
  • the production method 1 can be carried out according to a conventionally known method.
  • a compound represented by the above formula (4) is obtained by adding 1 molar equivalent or more of the halogenated silane compound (7) and water to the above alkoxysilane compound (6) and reacting them.
  • reaction of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane with chlorodimethylsilane yields 3-methacryloxypropyltris (dimethylsiloxy) silane.
  • methanol and hydrogen chloride are also by-produced.
  • the addition reaction should be carried out in the presence of a hydrosilylation catalyst. These reactions are typically conducted at temperatures of about 0 ° C to about 150 ° C.
  • the reaction temperature is not particularly limited, but a temperature that does not exceed the boiling point of the solvent used is preferable.
  • a compound represented by the above formula (1) is obtained by combining a siloxane compound represented by the following formula (8) (Wherein, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and x are as described above) It is obtained by making it react with the unsaturated group containing compound represented by following formula (9).
  • M is a radically polymerizable group, and the group as described above is exemplified.
  • a group having an acryl group and a methacryl group is preferable, an acryloyloxy group, a methacryloyloxy group, an acrylamide group, or a methacrylamide group is particularly preferable, and an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group is more preferable.
  • L ′ is a monovalent hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms, preferably 2 to 10 carbon atoms having an unsaturated bond at the end, which may contain one or more selected from an ether bond and a urethane bond; Some of the hydrogen atoms bonded to the atoms may be substituted by hydroxyl groups.
  • L ′ gives a divalent hydrocarbon group represented by L described above, and is a monovalent hydrocarbon group having a carbon-carbon unsaturated bond at the end not bonded to M.
  • L ′ is preferably represented by the following formula (2-A ′) or formula (2-B ′). (Wherein, m and n are as described above, and the point indicated by * in the formula is the point of attachment to M in formula (9))
  • Examples of the unsaturated group-containing compound represented by the above formula (9) include allyl (meth) acrylate, 2-allyloxyethyl (meth) acrylate, 3-allyloxy-2-hydroxypropyl (meth) acrylate, and N Include, but are not limited to, allyl acrylamide.
  • the compound represented by the said Formula (8) is the alkoxysilane compound represented by following formula (10), (R 4 , R 7 and x are as described above)
  • a halogenated silane compound represented by the following formula (11) (R 1 , R 2 , R 3 and Hal are as described above) Can be obtained by reacting
  • the production method 2 can be carried out according to a conventionally known method.
  • the compound represented by the above formula (8) is obtained by adding 1 molar equivalent or more of the halogenated silane compound (11) and water to the above alkoxysilane compound (10) and reacting them.
  • trimethoxysilane and chloro (2-ethoxyethyl) dimethylsilane are reacted to give tris (2-ethoxyethyldimethylsiloxy) silane.
  • methanol and hydrogen chloride are also by-produced.
  • the addition reaction should be carried out in the presence of a hydrosilylation catalyst. These reactions are typically conducted at temperatures of about 0 ° C to about 150 ° C.
  • the reaction temperature is not particularly limited, but a temperature that does not exceed the boiling point of the solvent used is preferable.
  • the addition amount of the halogenated silane compound (7) or (11) and water is typically at least 1 molar equivalent relative to the alkoxysilane compound (6) or (10).
  • the ratio of If it is less than the lower limit, it is not preferable because the alkoxy group remains.
  • it is preferably carried out in an amount ratio of 1 molar equivalent to 3 molar equivalents. If the amount of the halogenated silane compound and water added is large, it is not preferable in terms of yield, economy and the like.
  • the amount of the unsaturated group-containing compound represented by the above formulas (5-A), (5-B) and (9) is typically at least 1 molar equivalent relative to the compound (4) or (8).
  • the quantity ratio should be If it is less than the above value, the hydrosilyl group remains unfavorably. Further, the upper limit is not limited, but it is preferably a ratio by weight of 1 molar equivalent to 3 molar equivalents. If the amount of the unsaturated group-containing compound added is large, it is not preferable from the viewpoint of yield, economy and the like.
  • the hydrosilylation catalyst may be any known catalyst. Suitable are, for example, noble metal catalysts, in particular platinum catalysts derived from chloroplatinic acid. In particular, the chloride ion of chloroplatinic acid may be completely neutralized with sodium bicarbonate to improve the stability of the platinum catalyst.
  • the addition amount of the catalyst may be a catalyst amount for advancing the addition reaction.
  • the temperature of the addition reaction is also not particularly limited and may be appropriately adjusted. In particular, 20 ° C. to 150 ° C., more preferably 50 ° C. to 120 ° C. is preferable.
  • the reaction time is, for example, 1 to 12 hours, preferably 3 to 8 hours.
  • the above reaction preferably uses a reaction solvent.
  • the solvent to be used is not particularly limited, but, for example, hydrocarbon solvents such as hexane and heptane, aromatic solvents such as toluene, ether solvents such as tetrahydrofuran, ketones such as methyl ethyl ketone and N, N-dimethylformamide
  • An aqueous solvent, an ester solvent such as ethyl acetate, etc. can be suitably used.
  • purification may be performed according to a conventionally known method. For example, after washing the organic layer with water, the product can be isolated by removing the solvent. In addition, distillation under reduced pressure or activated carbon treatment may be used.
  • 1.2 molar equivalents of the halogenated silane compound (7) and water are simultaneously dropped to the alkoxysilane compound (6).
  • the dropping speed is adjusted so that the internal temperature is 30 ° C. or less.
  • the reaction is completed by reacting for about 1 hour at room temperature.
  • the siloxane compound of the present invention can give a polymer having a repeating unit derived from the addition polymerization of the radically polymerizable group of the siloxane compound.
  • the siloxane compound of the present invention is compatible with other compounds (hereinafter referred to as a polymerizable monomer or a hydrophilic monomer) having a group which is polymerized with the radical polymerizable group M of the above-mentioned siloxane compound, such as (meth) acrylic group. It is good. Therefore, a colorless and transparent copolymer can be provided by copolymerizing with a polymerizable monomer. It is also possible to polymerize alone.
  • the compound of the present invention gives a polymer excellent in hydrolysis resistance.
  • the compounding ratio of the siloxane compound of the present invention is the same as that of the siloxane compound of the present invention.
  • the amount of the siloxane compound of the present invention is preferably 50 to 90 parts by mass, more preferably 60 to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total with the (hydrophilic) monomer.
  • polymerizable monomer for example, (meth) acrylic acid, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, (poly) ethylene glycol di (meth) acrylate, polyalkylene glycol mono (meth) acrylate, polyalkylene glycol mono Acrylic monomers such as alkyl ether (meth) acrylate, trifluoroethyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2,3-dihydroxypropyl (meth) acrylate; N, N-dimethyl acrylamide, N, N -Acrylic acid derivatives such as diethyl acrylamide, N-acryloyl morpholine, N-methyl (meth) acrylamide and the like; other unsaturated aliphatic or aromatic compounds such as crotonic acid, cinnamic acid, vinyl benzoic acid; Data) and the siloxane monomer having a polymerizable group
  • the copolymerization of the compound of the present invention and the other polymerizable monomer may be carried out by a conventionally known method.
  • it can carry out using known polymerization initiators, such as a thermal polymerization initiator and a photoinitiator.
  • a thermal polymerization initiator As the polymerization initiator, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one, azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, benzoyl peroxide, tert-butyl hydroperoxide, cumene Hydroperoxide etc. are mentioned.
  • These polymerization initiators can be used alone or in combination of two or more.
  • the blending amount of the polymerization initiator may be 0.001 to 2 parts by mass, preferably 0.01 to 1 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the polymerization components.
  • a polymer containing a repeating unit derived from the compound of the present invention is excellent in oxygen permeability and excellent in hydrolysis resistance. Therefore, it is suitable for manufacturing an ophthalmic device such as a contact lens, an intraocular lens, and an artificial cornea.
  • the method for producing an ophthalmic device using the polymer is not particularly limited, and may be in accordance with a conventionally known method for producing an ophthalmic device. For example, when forming into a lens shape such as a contact lens or an intraocular lens, a cutting method, a mold method, or the like can be used.
  • GC Gas chromatography analysis
  • Equipment and parameters Equipment Equipment: GC system 7890A made by Agilent.
  • Detector Hydrogen flame ionization detector (FID).
  • Column J & W HP-5 MS (0.25 mm * 30 m * 0.25 ⁇ m).
  • Carrier gas Helium.
  • Constant flow rate 1.0 mL / min.
  • Sample injection volume 1.0 ⁇ L.
  • Split ratio 50: 1.
  • Detector temperature 300 ° C.
  • ii. Temperature program Start temperature 50 ° C. Starting time: 2 minutes.
  • Gradient 10 ° C./min; end temperature: 300 ° C. (retention time: 10 minutes).
  • iii Sample Preparation The sample solution was placed directly into a GC vial without dilution.
  • Example 1 In a 200 mL three-necked eggplant flask equipped with a Dimroth, thermometer, and dropping funnel, 35.0 g of ethyl vinyl ether, 35.0 g of toluene, and a toluene solution of sodium chloroplatinate / vinyl siloxane complex (platinum content 0.5 wt% 0.04 g was added, and 50.0 g of the siloxane compound (12) obtained in the above Synthesis Example 1 was dropped from the dropping funnel. After completion of the dropwise addition, the reaction solution was stirred at 40 ° C. for 5 hours, and the disappearance of the starting material was confirmed by gas chromatography (GC) to conclude the reaction.
  • GC gas chromatography
  • Example 2 Example 1 was repeated except having changed ethyl vinyl ether into isopropyl vinyl ether, and the siloxane compound represented by following formula (15) was obtained. Yield 66.0 g.
  • the 1 H-NMR data is shown below. 0.0 ppm (15 H), 0.5 ppm (2 H), 0.6 ppm (4 H), 1.1 ppm (12 H), 1.6 ppm (2 H), 2.0 ppm (3 H), 3.5 ppm (6 H), 4 .2 ppm (2 H), 5.6 ppm (1 H), 6.1 ppm (1 H).
  • Example 3 Example 1 was repeated except that ethyl vinyl ether was changed to 3-methoxyethyl allyl ether, to obtain a siloxane compound represented by the following formula (17). Yield 65.8g.
  • the 1 H-NMR data is shown below. 0.0 ppm (15 H), 0.5 ppm (6 H), 1.6 ppm (6 H), 2.0 ppm (3 H), 3.4-3.6 ppm (18 H), 4.2 ppm (2 H), 5.6 ppm (2 H) 1 H), 6.1 ppm (1 H).
  • Example 4 Example 1 was repeated except that ethyl vinyl ether was changed to methoxy-terminated allyl polyether (average molecular weight 240) to obtain a siloxane compound represented by the following formula (18). Yield 72.5 g.
  • the 1 H-NMR data is shown below. 0.0 ppm (15 H), 0.5 ppm (6 H), 1.6 ppm (6 H), 2.0 ppm (3 H), 3.4-3.6 ppm (50 H), 4.2 ppm (2 H), 5.6 ppm (5 H) 1 H), 6.1 ppm (1 H).
  • Example 5 Example 1 was repeated except that ethyl vinyl ether was changed to methoxy-terminated allyl polyether (average molecular weight 550) to obtain a siloxane compound represented by the following formula (19). Yield 75.3 g.
  • the 1 H-NMR data is shown below. 0.0 ppm (15 H), 0.5 ppm (6 H), 1.6 ppm (6 H), 2.0 ppm (3 H), 3.4-3.6 ppm (106 H), 4.2 ppm (2 H), 5.6 ppm (2 H) 1 H), 6.1 ppm (1 H).
  • Example 6 Example 1 was repeated except that ethyl vinyl ether was changed to N-vinyl pyrrolidone, to obtain a siloxane compound represented by the following formula (20). Yield 54.6 g.
  • the 1 H-NMR data is shown below. 0.0 ppm (15 H), 0.5 ppm (2 H), 1.1 ppm (4 H), 1.6 ppm (2 H), 2.0 ppm (3 H), 2.1-2.3 ppm (8 H), 3.3- 3.4 ppm (8 H), 4.2 ppm (2 H), 5.6 ppm (1 H), 6.1 ppm (1 H).
  • Example 7 Example 1 was repeated except that the siloxane compound (12) was changed to the siloxane compound (13) obtained in Synthesis Example 2 above, to obtain a siloxane compound represented by the following Formula (21). Yield 70.4 g.
  • the 1 H-NMR data is shown below. 0.0 ppm (12 H), 0.5 ppm (2 H), 0.7 ppm (6 H), 1.1 ppm (9 H), 1.6 ppm (2 H), 2.0 ppm (3 H), 3.5 to 3.6 ppm 12 H), 4.2 ppm (2 H), 5.6 ppm (1 H), 6.1 ppm (1 H).
  • Synthesis Example 3 Add 100.0 g of methyldimethoxysilane to a 1 L four-necked eggplant flask equipped with a Dimroth, thermometer, and two dropping funnels, and use chloro (2-ethoxyethyl) dimethylsilane 700 so that the internal temperature does not exceed 30 ° C. .0g and 100.0g of deionized water were dropped from the dropping funnel. After completion of the dropwise addition, the reaction solution was stirred at room temperature for 1 hour, and the reaction was completed by confirming the disappearance of the starting material by gas chromatography (GC). After completion of the reaction, the organic layer was transferred to a separatory funnel and washed twice with tap water.
  • GC gas chromatography
  • Synthesis Example 4 The same procedure as in Synthesis Example 1 was repeated except that chloro (2-ethoxyethyl) dimethylsilane was changed to chloro (3- (2-methoxyethoxy) propyl) dimethylsilane, and a siloxane compound represented by the following formula (23) Obtained. Yield 453.0 g.
  • Synthesis Example 5 The same procedure as in Synthesis Example 1 was repeated except that methyldimethoxysilane was changed to trimethoxysilane, to obtain a siloxane compound represented by the following formula (24). Yield 487.1 g.
  • Example 8 In a 200 mL three-necked eggplant flask equipped with a Dimroth, thermometer, and dropping funnel, 50.0 g of 2-allyloxyethyl methacrylate, 50.0 g of toluene, a toluene solution of sodium chloroplatinic acid / vinyl siloxane complex (platinum content Then, 0.04 g of 0.5 wt%) was added, and 50.0 g of the siloxane compound (22) obtained in the above Synthesis Example 3 was dropped from the dropping funnel.
  • Example 9 Example 8 was repeated except that 2-allyloxyethyl methacrylate was changed to 3-allyloxy-2-hydroxypropyl methacrylate, to obtain a siloxane compound represented by the following formula (26). Yield 60.6 g.
  • the 1 H-NMR data is shown below.
  • Example 10 Example 8 was repeated except that 2-allyloxyethyl methacrylate was changed to N-allylacrylamide, to obtain a siloxane compound represented by the following formula (27). Yield 50.2 g.
  • the 1 H-NMR data is shown below.
  • Example 11 Example 8 was repeated except that the siloxane compound (22) was changed to the siloxane compound (23) obtained in the above Synthesis Example 4, to obtain a siloxane compound represented by the following Formula (28). Yield 53.2 g.
  • the 1 H-NMR data is shown below.
  • Example 12 Example 9 was repeated except that the siloxane compound (22) was changed to the siloxane compound (24) obtained in the above Synthesis Example 5, to obtain a siloxane compound represented by the following Formula (29). Yield 58.3g.
  • the 1 H-NMR data is shown below.
  • Comparative Example 1 The same procedure as in Example 7 was carried out except that ethyl vinyl ether was changed to 1-pentene, to obtain a siloxane compound represented by the following formula (30). Yield 73.5 g. Comparative Example 2 In the comparative example 2, the compound which has the following structure widely used as a monomer for soft contact lenses was used.
  • the peak area ratio (%) of the siloxane compound after 168 hours to the peak area (100%) of the siloxane compound immediately after mixing (0 hour) was calculated.
  • the results are shown in Table 1.
  • the peak area obtained by gas chromatography measurement is proportional to the amount of components contained. The higher the value, the less the weight loss due to hydrolysis, and the better the hydrolysis resistance.
  • NVP N-vinyl pyrrolidone
  • the siloxane compound of Comparative Example 1 was not compatible with NVP and became cloudy.
  • the siloxane compound of Comparative Example 2 was hydrolyzed when placed at 80 ° C. for 168 hours under the above-described conditions, and the component content was significantly reduced. That is, it is inferior to hydrolysis resistance.
  • the siloxane compound of the present invention is excellent in compatibility with the hydrophilic monomer NVP, and the decrease in peak area ratio under the above conditions is small, and no decomposition product is observed, and hydrolysis resistance Excellent.
  • the siloxane compound of the present invention has a polysiloxane structure, by copolymerizing with another polymerizable monomer, it is possible to give a cured product that is colorless and transparent and is excellent in oxygen permeability.
  • the siloxane compound of the present invention is excellent in compatibility with other polymerizable monomers such as (meth) acrylic monomers, and is excellent in hydrolysis resistance by being (co) polymerized. Provide a polymer suitable for application to the device.
  • the compounds of the present invention and methods of making the compounds are useful for making ophthalmic devices such as contact lens materials, intraocular lens materials, and artificial corneal materials.

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Abstract

[要約] [課題] 本発明は、ポリシロキサン構造を有する重合性モノマーであって、眼科用デバイスとして有益な高い酸素透過性を有しつつ、十分な相溶性と耐加水分解性を有する重合体を与えることができるモノマー化合物、及びその製造方法を提供することを目的とする。 [解決手段] 式(1)で表される、シロキサン鎖の片末端にラジカル重合性基を有し、他の末端に式(3-A)又は式(3-B)で表される嵩高く親水的な置換基を有するアルキルシロキシ基を1~3個有するシロキサン化合物であって、該ラジカル重合性基とシロキサン鎖との結合部には、エーテル結合及びウレタン結合から選ばれる1以上を含んでよい、炭素数2~20の二価炭化水素基であり、炭素原子に結合した水素原子の一部が水酸基で置換されていてもよい基を有する、前記シロキサン化合物。

Description

シロキサン化合物及びその製造方法
 本発明は医療用デバイス製造に好適な湿潤性に優れるポリシロキサンモノマー及びその製造方法に関する。詳細には、(メタ)アクリル系モノマー等の他の重合性モノマーとの相溶性に優れ、(共)重合されることにより耐加水分解性に優れた、眼科用デバイス等を含む医療用デバイスに適用するのに好適な重合体を与える化合物、及びその製法に関する。
 眼科用デバイスの製造用モノマーとして、様々なシロキサン化合物が知られている。例えば、下記式で示されるTRIS(3-[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)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
は、ソフトコンタクトレンズ用モノマーとして広く用いられている。このTRISと親水性モノマーであるN,N-ジメチルアクリルアミドやN-ビニル-2-ピロリドンを共重合して得られるポリマーは、透明であり、かつ高酸素透過性を有するという利点を有する。しかし、疎水性の高いポリシロキサンモノマーはこれらの親水性モノマーとの相溶性が高いとは言えず、眼科用デバイスとなるシリコーンハイドロゲルを作製した際に相分離が起こり、白濁してしまうという問題がある。また、シロキサン結合は加水分解が生じやすく、水やアルコール等の活性水素を含有する化合物と接触させた場合、シロキサン成分が徐々に分解されて、長期間保存する際にコンタクトレンズの物性低下を招くという問題がある。
 特許文献1には、耐加水分解性が改善されたシロキサンモノマーとして、下記式で表される3-[トリス(n-ブチルジメチルシロキシ)シリル]プロピルメタクリレートのような、ケイ素原子上に長鎖アルキル鎖を有する化合物が記載されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 しかし、疎水性の高いポリシロキサンモノマーにアルキル鎖を加えたこれらの化合物は親水性モノマーとの相溶性が高いとは言えず、眼科用デバイスとなるシリコーンハイドロゲルを作製した際に相分離が起こり、白濁してしまうという問題が依然として存在する。
 また、特許文献2では、ポリシロキサンと重合性基との連結基にポリエーテルを導入した化合物が記載されている。ポリエーテル構造を有する該化合物は、親水性モノマーとの相溶性が改善されるが、ポリシロキサン構造の含有量が相対的に減少することで十分な酸素透過性が得られにくいという問題が存在する。
特表2011-503242号公報 特開2001-323024号公報
 上記の通り、従来のポリシロキサンモノマーは、眼科用デバイス等を製造するのに好適な、高酸素透過性、親水性モノマーとの相溶性、耐加水分解性を提供できない。従って、これらの欠点を克服する化合物及び組成物に対する需要が依然として存在する。
 本発明は、ポリシロキサン構造を有する重合性モノマーであって、眼科用デバイスとして有益な高い酸素透過性を有しつつ、十分な相溶性と耐加水分解性を有する重合体を与えることができるモノマー化合物、及びその製造方法を提供することを目的とする。
 本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ポリシロキサンのケイ素原子上に嵩高く親水的な置換基を有する化合物が、有益な酸素透過性を有しつつ、十分な相溶性と耐加水分解性を有する重合体を与えることができることを見出し、本発明を成すに至った。
 すなわち本発明は、下記式(1)で表されるシロキサン化合物を提供する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
(式中、Mはラジカル重合性基であり、Lは、エーテル結合及びウレタン結合から選ばれる1以上を含んでよい、炭素数2~20の二価炭化水素基であり、炭素原子に結合した水素原子の一部が水酸基で置換されていてもよく、Rは、互いに独立に、下記式(3-A)又は下記式(3-B)で表される基であり、R及びRは、互いに独立に、炭素数1~6のアルキル基であり、Rはメチル基であり、xは1~3の整数である)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
式中、Rは、水素原子又はメチル基であり、Rは、水素原子あるいは炭素数1~4のアルキル基であり、aは1~3の整数であり、bは0~20の整数であり、及び、式中***で示される箇所は式(1)のケイ素原子との結合箇所である)。
更に本発明は、上記シロキサン化合物の製造方法を提供する。
 本発明のシロキサン化合物は他の親水性モノマーに対する十分な相溶性を有し、且つ、有益な酸素透過性を有し、及び耐加水分解性を有する重合体を与える。従って、本発明のシロキサン化合物及び該化合物の製造方法は眼科デバイス製造用として好適である。
 本発明のシロキサン化合物は下記式(1)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
(式中、Mはラジカル重合性基であり、Lは、エーテル結合及びウレタン結合から選ばれる1以上を含んでよい、炭素数2~20の二価炭化水素基であり、炭素原子に結合した水素原子の一部が水酸基で置換されていてもよく、Rは、互いに独立に、下記式(3-A)又は下記式(3-B)で表される基であり、R及びRは、互いに独立に、炭素数1~6のアルキル基であり、Rはメチル基であり、xは1~3の整数である)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
式中、Rは、水素原子又はメチル基であり、Rは、水素原子あるいは炭素数1~4のアルキル基であり、aは1~3の整数であり、bは0~20の整数であり、及び、式中***で示される箇所は式(1)のケイ素原子との結合箇所である)。
 上記式(1)で示されるシロキサン化合物は、ケイ素原子に結合する置換基が親水的であり、かつ嵩高い立体構造を有することを特徴とする。このように相溶性と耐加水分解性の両方を付与する置換基をシロキサン部位に有することで、高い酸素透過性と安定性を有する重合体を与えることができる。
 上記式(1)において、Mはラジカル重合性基である。例えば、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリルアミド基、及びメタクリルアミド基等のアクリル基又はメタクリル基を有する基、N-ビニルアミド基、アルキニル基、スチリル基、インデニル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、ノルボレニル基、及び、共役又は非共役アルカジエン基等である。中でも、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、N-ビニルアミド基、及び、スチリル基が好ましく、反応の容易さから、アクリル基及びメタクリル基を有する基が好ましく、特に好ましくはアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリルアミド基、又はメタクリルアミド基であり、さらに好ましくはアクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基である。
 上記式(1)において、Lは、エーテル結合及びウレタン結合から選ばれる1以上を含んでよい、炭素数2~20の、好ましくは炭素数2~10の二価炭化水素基である。該二価炭化水素基は、炭素原子に結合した水素原子の一部が水酸基に置換されていてよい。該二価炭化水素基としては、例えば、エチレン、プロピレン、1-メチルプロピレン、1,1-ジメチルプロピレン、2-メチルプロピレン、1,2-ジメチルプロピレン、1,1,2-トリメチルプロピレン、ブチレン、2-メチル-1,4-ブチレン、2、2-ジメチル-1,4-ブチレン、3-メチル-1,4-ブチレン、2,2-ジメチル-1,4-ブチレン、2,3-ジメチル-1,4-ブチレン、2,2,3-トリメチル-1,4-ブチレン、ペンチレン、ヘキサニレン、ヘプタニレン、オクタニレン、ノナニレン、デカニレン基等の2価の基、及びこれらの基が、エーテル結合、ウレタン結合で結合した基、並びに、これらの基の炭素原子に結合した水素原子の一部が水酸基に置換された基が挙げられる。エーテル結合を含む基としては、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレン-プロピレンオキサイド等のポリアルキレンオキサイドが挙げられる。ウレタン結合を含む基としては、例えば、エトキシカルボニルアミノエチルエステル、プロポキシカルボニルアミノエチルエステル、ブトキシカルボニルアミノエチルエステル等のアルコキシカルボニルアミノエステルが挙げられる。Lがウレタン結合を含む基である場合は、Si-(CH-OCONH-(CH-Mのように2価アルキルを介して結合する。
 Lは、好ましくは下記式(2-A)又は式(2-B)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
(式中、mは2又は3であり、nは0~5の整数であり、式中**で示される箇所は式(1)のケイ素原子との結合箇所であり、及び、*で示される箇所は式(1)のMとの結合箇所である)。
 上記の中でも、Lは好ましくは上記式(2-A)又は(2-B)で表され、n=0~2であり、m=2~3である、炭素原子数2~9の基である。特に好ましくは、Lは上記式(2-A)又は(2-B)で表され、n=0~1であり、m=2~3である、炭素原子数2~7の基であるのがよい。
 上記式(1)において、Rは、互いに独立に、上記式(3-A)あるいは(3-B)で表される基である。R及びRは、互いに独立に、炭素数1~6のアルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等であり、好ましくはメチル基である。Rは水素原子あるいはメチル基である。Rは、水素原子あるいは炭素数1~4のアルキル基であり、好ましくはアルキル基であり、さらに好ましくはメチル基、エチル基、又はプロピル基である。aは1~3の整数であり、好ましくは1又は2である。bは0~20の整数であり、好ましくは0~12の整数であり、より好ましくは0又は1~5である。炭素原子数が多すぎると、立体障害性が大きくなる一方、シロキサン成分の含有量比が少なくなるためにシロキサン由来の特性が低下する恐れがある。
 好ましくは、上記式において、Rが水素原子あるいはメチル基であり、Rがメチル基、エチル基、又はプロピル基であり、aが1又は2であり、bが0~12の整数であり、R及びRが、互いに独立に炭素数1~3のアルキル基である。
 特に好ましくは、上記式において、Rが水素原子であり、Rがメチル基、エチル基、又はプロピル基であり、aが1又は2であり、bが0~5の整数であり、R及びRがメチル基である。
 上記式(1)においてxは1~3の整数である。好ましくは2または3である。
 上記式(1)で表される化合物としては、例えば、以下の構造が挙げれられる。但し、下記構造に制限されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 本発明のシロキサン化合物は耐加水分解性に優れる重合体を与えることができる。該加水分解耐性とは、例えば、該化合物を5質量%の酢酸を含む水/2-プロパノール溶液中で80℃下168時間加熱し、加熱開始時点(0時間)で該化合物をガスクロマトグラフィー(GC)測定して得られるGC面積%を100と定めた場合の、加熱後の該化合物をGC測定して得られるGC面積%の比率で評価することができる。本発明のシロキサン化合物は、加熱開始時点(0時間)での該化合物のGC面積100%に対し、加熱後の該化合物のGC面積80%以上であることができる。
本発明は更に上記式(1)で示される化合物の製造方法を提供する。
(製造方法1)
第1の製造方法として、上記式(1)で示される化合物は、下記式(4)で表されるシロキサン化合物と
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
(式中、M、L、R、R、R、及びxは上記の通りである)
下記式(5-A)または(5-B)で表される不飽和基含有化合物とを反応させて得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
(式中、R、R、a、及びbは上記の通りである)
 また、上記式(4)で示される化合物は、下記式(6)で表されるアルコキシシラン化合物と
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
(M、L、R、xは上記の通りであり、Rは炭素数1~5の一価炭化水素基である)
下記式(7)で表されるハロゲン化シラン化合物と 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
(R、Rは上記の通りであり、Halはハロゲン原子である。)
を反応させて得ることができる。
 Rは炭素数1~5の炭化水素基である。好ましくは、メチル基、エチル基、及びプロピル基、ブチル基であり、特に好ましくは、メチル基、及びエチル基である。
 Halはハロゲン原子である。ハロゲン原子は好ましくは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素であり、特に好ましくは、塩素、臭素であり、更に好ましくは、塩素である。ハロゲン原子は特に制限はないが、入手の容易さおよび反応性から塩素が好ましい。
 上記製造方法1は、従来公知の方法に従い行うことができる。例えば、上記アルコキシシラン化合物(6)に、1モル当量以上のハロゲン化シラン化合物(7)と水を添加して反応させることで上記式(4)で示される化合物を得る。例えば、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランとクロロジメチルシランを反応させると3-メタクリロキシプロピルトリス(ジメチルシロキシ)シランが得られる。また、この際に、メタノール及び塩化水素も副生する。次いで、得られた化合物(4)に1モル当量以上の不飽和基含有化合物(5-A)または(5-B)を添加し、付加反応を行うことで上記式(1)で示されるシロキサン化合物を得る。また、この際に、付加反応はヒドロシリル化触媒の存在下で行われるのがよい。これらの反応は典型的には、約0℃から約150℃の温度で行われる。反応温度は特に限定されるものではないが、使用する溶媒の沸点を超えない程度の温度が好ましい。
(製造方法2)
第2の製造方法として、上記式(1)で示される化合物は、下記式(8)で表されるシロキサン化合物と
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
(式中、R、R、R、R、xは上記の通りである。)
下記式(9)で表される不飽和基含有化合物とを反応させて得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
 式(9)中、Mはラジカル重合性基であり、上記した通りの基が例示される。反応の容易さから、アクリル基及びメタクリル基を有する基が好ましく、特に好ましくはアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリルアミド基、又はメタクリルアミド基であり、さらに好ましくはアクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基である。L’は、エーテル結合及びウレタン結合から選ばれる1以上を含んでよい、末端に不飽和結合を有する炭素数2~20の、好ましくは炭素数2~10の一価炭化水素基であり、炭素原子に結合した水素原子の一部が水酸基に置換されていてよい。
 L’は、上記したLで示される二価炭化水素基を与えるものであり、Mと結合していない末端に炭素-炭素不飽和結合を有する一価炭化水素基である。L’は、好ましくは、下記式(2-A’)あるいは式(2-B’)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
(式中、m及びnは上記の通りであり、式中*で示される箇所は式(9)のMとの結合箇所である)
 上記式(9)で表される不飽和基含有化合物としては、例えば、アリル(メタ)アクリレート、2-アリロキシエチル(メタ)アクリレート、3-アリロキシ-2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、及びN-アリルアクリルアミドが挙げられるが、これらに制限されるものではない。
 また、上記式(8)で示される化合物は、下記式(10)で表されるアルコキシシラン化合物と
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
(R、R、及びxは上記の通りである)
下記式(11)で表されるハロゲン化シラン化合物と
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
(R、R、R、及びHalは上記の通りである)
を反応させて得ることができる。
 上記製造方法2は、従来公知の方法に従い行うことができる。例えば、上記アルコキシシラン化合物(10)に、1モル当量以上のハロゲン化シラン化合物(11)と水を添加して反応させることで上記式(8)で示される化合物を得る。例えば、トリメトキシシランとクロロ(2-エトキシエチル)ジメチルシランを反応させるとトリス(2-エトキシエチルジメチルシロキシ)シランが得られる。また、この際に、メタノール及び塩化水素も副生する。次いで、得られた化合物(8)に1モル当量以上の不飽和基含有化合物(9)を添加し、付加反応を行うことで上記式(1)で示されるシロキサン化合物を得る。また、この際に、付加反応はヒドロシリル化触媒の存在下で行われるのがよい。これらの反応は典型的には、約0℃から約150℃の温度で行われる。反応温度は特に限定されるものではないが、使用する溶媒の沸点を超えない程度の温度が好ましい。
 上記製造方法1及び製造方法2において、ハロゲン化シラン化合物(7)または(11)および水の添加量は、典型的にはアルコキシシラン化合物(6)または(10)に対して1モル当量以上となる量比で行われる。下限より少ないと、アルコキシ基が残存する為に好ましくない。また、上記に上限値は無いが、好ましくは1モル当量~3モル当量となる量比で行われる。ハロゲン化シラン化合物および水の添加量が多いと、収率や経済性等の点から好ましくない。
 上記式(5-A)(5-B)及び(9)で表される不飽和基含有化合物の添加量は、典型的には化合物(4)または(8)に対して1モル当量以上となる量比であればよい。上記値より少ないと、ヒドロシリル基が残存するため好ましくない。また、上限値は制限されないが、好ましくは1モル当量~3モル当量となる量比である。不飽和基含有化合物の添加量が多いと、収率や経済性等の点から好ましくない。
ヒドロシリル化触媒は従来公知の触媒であればよい。例えば貴金属触媒、特には塩化白金酸から誘導される白金触媒が好適である。特には、塩化白金酸の塩素イオンを重曹で完全中和して白金触媒の安定性を向上させることがよい。触媒の添加量は上記付加反応を進行させるための触媒量であればよい。付加反応の温度も特に制限されるものでなく適宜調整すればよい。特には20℃~150℃、より好ましくは50℃~120℃がよい。反応時間は例えば1~12時間、好ましくは3~8時間がよい。
 上記反応は反応溶剤を使用することが好ましい。使用する溶剤は特に制限されるものでないが、例えば、ヘキサン、ヘプタンなどの炭化水素系溶剤、トルエンなどの芳香族系溶剤、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶剤、メチルエチルケトン、N,N-ジメチルホルムアミドなどのケトン系溶剤、酢酸エチルなどのエステル系溶剤、等が好適に使用できる。
 反応終了後は、従来公知の方法に従い精製すればよい。例えば、有機層を水で洗浄した後、溶媒を除去することにより生成物を単離することができる。また減圧蒸留や活性炭処理などを使用してもよい。
 本発明の製造方法1の一例としては、アルコキシシラン化合物(6)に1.2モル当量のハロゲン化シラン化合物(7)と水を同時に滴下する。この際、内温が30℃以下となるように滴下速度を調節する。滴下後、室温下で1時間程度反応させることにより反応は完結する。反応の完結後、有機層を水で洗浄し、洗浄液のpHが中性付近(pH=6~8)になったところで有機層を取り出す。有機層に存在する溶媒および未反応の原料を減圧留去することで、上記式(4)で示されるシロキサン化合物を得ることができる。次いで、シロキサン化合物(4)に1.0モル当量の不飽和基含有化合物(5-A)または(5-B)を添加し、内温80℃まで昇温させる。これに塩化白金酸重曹中和物・ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液(白金含有量0.5wt%)を白金換算で5ppmで添加する。内温80℃以上で3時間程度反応させることにより反応は完結する。反応の完結後、有機層をメタノール水(メタノール:水=2:1)で3回洗浄し、有機層を取り出す。有機層に存在する溶媒および未反応の原料を減圧留去することで、上記式(1)で示されるシロキサン化合物を得ることができる。
 本発明の製造方法2の一例としては、アルコキシシラン化合物(10)に1.2モル当量のハロゲン化シラン化合物(11)と水を同時に滴下する。この際、内温が30℃以下となるように滴下速度を調節する。滴下後、室温下で2時間程度反応させることにより反応は完結する。反応の完結後、有機層を水で洗浄し、洗浄液のpHが中性付近(pH=6~8)になったところで有機層を取り出す。有機層に存在する溶媒および未反応の原料を減圧留去することで、上記式(8)で示されるシロキサン化合物を得ることができる。次いで、シロキサン化合物(8)に1.0モル当量の不飽和基含有化合物(9)を添加し、内温80℃まで昇温させる。これに塩化白金酸重曹中和物・ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液(白金含有量0.5wt%)を白金換算で5ppmで添加する。内温80℃以上で3時間程度反応させることにより反応は完結する。反応の完結後、有機層にn-ヘキサンを100質量部添加し、有機層をメタノール水(メタノール:水=3:1)で3回洗浄し、有機層を取り出す。有機層に存在する溶媒および未反応の原料を減圧留去することで、上記式(1)で示されるシロキサン化合物を得ることができる。
 本発明のシロキサン化合物は、該シロキサン化合物のラジカル重合性基の付加重合から導かれる繰り返し単位を有する重合体を与えることができる。本発明のシロキサン化合物は、(メタ)アクリル基など、上記シロキサン化合物のラジカル重合性基Mと重合する基を有する他の化合物(以下、重合性モノマー、または親水性モノマーという)との相溶性が良好である。そのため、重合性モノマーと共重合することにより無色透明の共重合体を与えることができる。また、単独で重合することも可能である。上述の通り、本発明の化合物は耐加水分解性に優れる重合体を与える。本発明のシロキサン化合物と他の重合性(親水性)モノマーとの重合から導かれる繰返し単位を含む共重合体の製造において、本発明のシロキサン化合物の配合割合は、本発明のシロキサン化合物と重合性(親水性)モノマーとの合計100質量部に対して本発明のシロキサン化合物を好ましくは50~90質量部、より好ましくは60~80質量部となる量がよい。
 重合性モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル(メタ)アクリレート、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2,3―ジヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のアクリル系モノマー;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-アクリロイルモルホリン、N-メチル(メタ)アクリルアミド等のアクリル酸誘導体;その他の不飽和脂肪族もしくは芳香族化合物、例えばクロトン酸、桂皮酸、ビニル安息香酸;及び(メタ)アクリル基などの重合性基を有するシロキサンモノマーが挙げられる。これらは1種単独でも、2種以上を併用してもよい。
 本発明の化合物と上記他の重合性モノマーとの共重合は従来公知の方法により行えばよい。例えば、熱重合開始剤や光重合開始剤など既知の重合開始剤を使用して行うことができる。該重合開始剤としては、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン、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、ベンゾイルパーオキサイド、tert-ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイドなどがあげられる。これら重合開始剤は単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。重合開始剤の配合量は、重合成分の合計100質量部に対して0.001~2質量部、好ましくは0.01~1質量部であるのがよい。
 本発明の化合物から導かれる繰返し単位を含む重合体は、酸素透過性に優れ、且つ耐加水分解性に優れる。従って、眼科デバイス、例えば、コンタクトレンズ、眼内レンズ、人工角膜を製造するのに好適である。該重合体を用いた眼科デバイスの製造方法は特に制限されるものでなく、従来公知の眼科デバイスの製造方法に従えばよい。例えば、コンタクトレンズ、眼内レンズなどレンズの形状に成形する際には、切削加工法や鋳型(モールド)法などを使用できる。
 以下、実施例及び比較例を示し、本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
下記実施例及び比較例で行った分析方法は以下の通りである。
a.核磁気共鳴分析(NMR)
  1H-NMR分析によりシロキサン化合物の構造確認を行った。測定は、JEOL製のECS500を用い、測定溶媒として重クロロホルムを使用した。
b.ガスクロマトグラフィー分析(GC)
  i.装置とパラメータ  
  装置:Agilent製GC system 7890A型。検出器:水素炎イオン化検出器(FID)。カラム:J&W HP-5MS(0.25mm*30m*0.25μm)。キャリアガス:ヘリウム。一定流量:1.0mL/分。サンプル注入量:1.0μL。スプリット比:50:1。注入口温度:250℃。検出器温度:300℃。
  ii.温度プログラム
  開始温度50℃。開始時間:2分間。勾配:10℃/分;終了時温度:300℃(保持時間:10分間)。
  iii.サンプル調製
  サンプル溶液を希釈することなくGC用バイアル瓶に直接入れた。
[合成例1]
 ジムロート、温度計、2つの滴下漏斗を付けた1Lの四口ナスフラスコに、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン400.0gを添加し、内温が30℃を超えないようにクロロジメチルシラン320.0g、脱イオン水80.0gを滴下漏斗から滴下した。滴下終了後、反応液を室温で1時間撹拌し、ガスクロマトグラフィー(GC)で出発物質の消失を確認して反応終了とした。反応終了後、有機層を分液漏斗に移して水道水で3回洗浄した。有機層を分離し、溶媒及び未反応の原料を内温50℃で減圧留去した後、減圧蒸留を行うことで以下の式(12)で表されるシロキサン化合物を得た。収量530.2g。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
[合成例2]
 3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランを3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランに変えた以外は合成例1を繰り返し、以下の式(13)で表されるシロキサン化合物を得た。収量558.0g。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
[実施例1]
 ジムロート、温度計、滴下漏斗を付けた200mLの三口ナスフラスコに、エチルビニルエーテル35.0g、トルエン35.0g、塩化白金酸重曹中和物・ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液(白金含有量0.5wt%)0.04gを添加し、上記合成例1で得たシロキサン化合物(12)50.0gを滴下漏斗から滴下した。滴下終了後、反応液を40℃で5時間撹拌し、ガスクロマトグラフィー(GC)で出発物質の消失を確認して反応終了とした。反応終了後、有機層を分液漏斗に移してメタノール水(メタノール:水=2:1)で3回洗浄した。有機層を分離し、溶媒及び未反応の原料を内温50℃で減圧留去し、以下の式(14)で表されるシロキサン化合物を得た。収量65.3g。以下に1H-NMRデータを示す。
0.0ppm(15H)、0.5ppm(2H)、0.7ppm(4H)、1.1ppm(6H)、1.6ppm(2H)、2.0ppm(3H)、3.5-3.6ppm(8H)、4.2ppm(2H)、5.6ppm(1H)、6.1ppm(1H)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
[実施例2]
 エチルビニルエーテルをイソプロピルビニルエーテルに変えた以外は実施例1を繰り返して、以下の式(15)で表されるシロキサン化合物を得た。収量66.0g。以下に1H-NMRデータを示す。
0.0ppm(15H)、0.5ppm(2H)、0.6ppm(4H)、1.1ppm(12H)、1.6ppm(2H)、2.0ppm(3H)、3.5ppm(6H)、4.2ppm(2H)、5.6ppm(1H)、6.1ppm(1H)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
[実施例3]
 エチルビニルエーテルを3-メトキシエチルアリルエーテルに変えた以外は実施例1を繰り返して、以下の式(17)で表されるシロキサン化合物を得た。収量65.8g。以下に1H-NMRデータを示す。
0.0ppm(15H)、0.5ppm(6H)、1.6ppm(6H)、2.0ppm(3H)、3.4-3.6ppm(18H)、4.2ppm(2H)、5.6ppm(1H)、6.1ppm(1H)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
[実施例4]
 エチルビニルエーテルをメトキシ末端アリルポリエーテル(平均分子量240)に変えた以外は実施例1を繰り返して、以下の式(18)で表されるシロキサン化合物を得た。収量72.5g。以下に1H-NMRデータを示す。
0.0ppm(15H)、0.5ppm(6H)、1.6ppm(6H)、2.0ppm(3H)、3.4-3.6ppm(50H)、4.2ppm(2H)、5.6ppm(1H)、6.1ppm(1H)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
[実施例5]
 エチルビニルエーテルをメトキシ末端アリルポリエーテル(平均分子量550)に変えた以外は実施例1を繰り返して、以下の式(19)で表されるシロキサン化合物を得た。収量75.3g。以下に1H-NMRデータを示す。
0.0ppm(15H)、0.5ppm(6H)、1.6ppm(6H)、2.0ppm(3H)、3.4-3.6ppm(106H)、4.2ppm(2H)、5.6ppm(1H)、6.1ppm(1H)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
[実施例6]
 エチルビニルエーテルをN-ビニルピロリドンに変えた以外は実施例1を繰り返して、以下の式(20)で表されるシロキサン化合物を得た。収量54.6g。以下に1H-NMRデータを示す。
0.0ppm(15H)、0.5ppm(2H)、1.1ppm(4H)、1.6ppm(2H)、2.0ppm(3H)、2.1-2.3ppm(8H)、3.3-3.4ppm(8H)、4.2ppm(2H)、5.6ppm(1H)、6.1ppm(1H)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
[実施例7]
 シロキサン化合物(12)を上記合成例2で得たシロキサン化合物(13)に変えた以外は実施例1を繰り返して、以下の式(21)で表されるシロキサン化合物を得た。収量70.4g。以下に1H-NMRデータを示す。
0.0ppm(12H)、0.5ppm(2H)、0.7ppm(6H)、1.1ppm(9H)、1.6ppm(2H)、2.0ppm(3H)、3.5-3.6ppm(12H)、4.2ppm(2H)、5.6ppm(1H)、6.1ppm(1H)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
[合成例3]
 ジムロート、温度計、2つの滴下漏斗を付けた1Lの四口ナスフラスコに、メチルジメトキシシラン100.0gを添加し、内温が30℃を超えないようにクロロ(2-エトキシエチル)ジメチルシラン700.0g、脱イオン水100.0gを滴下漏斗から滴下した。滴下終了後、反応液を室温で1時間撹拌し、ガスクロマトグラフィー(GC)で出発物質の消失を確認して反応終了とした。反応終了後、有機層を分液漏斗に移して水道水で2回洗浄した。有機層を分離し、溶媒及び未反応の原料を内温50℃で減圧留去した後、減圧蒸留を行うことで以下の式(22)で表されるシロキサン化合物を得た。収量460.6g。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
[合成例4]
 クロロ(2-エトキシエチル)ジメチルシランをクロロ(3-(2-メトキシエトキシ)プロピル)ジメチルシランに変えた以外は合成例1と同様に行い、以下の式(23)で表されるシロキサン化合物を得た。収量453.0g。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
[合成例5]
 メチルジメトキシシランをトリメトキシシランに変えた以外は合成例1と同様に行い、以下の式(24)で表されるシロキサン化合物を得た。収量487.1g。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
[実施例8]
 ジムロート、温度計、滴下漏斗を付けた200mLの三口ナスフラスコに、2-アリロキシエチルメタクリレート50.0g、トルエン50.0g、塩化白金酸重曹中和物・ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液(白金含有量0.5wt%)0.04gを添加し、上記合成例3で得たシロキサン化合物(22)50.0gを滴下漏斗から滴下した。滴下終了後、反応液を50℃で5時間撹拌し、ガスクロマトグラフィー(GC)で出発物質の消失を確認して反応終了とした。反応終了後、有機層にn-ヘキサンを100.0g添加し、有機層を分液漏斗に移してメタノール水(メタノール:水=3:1)で3回洗浄した。有機層を分離し、溶媒及び未反応の原料を内温50℃で減圧留去し、以下の式(25)で表されるシロキサン化合物を得た。収量89.5g。以下に1H-NMRデータを示す。
0.0ppm(15H)、0.5ppm(2H)、0.7ppm(4H)、1.1ppm(6H)、1.6ppm(2H)、2.0ppm(3H)、3.4ppm(2H)、3.5-3.6ppm(10H)、4.2ppm(2H)、5.6ppm(1H)、6.1ppm(1H)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
[実施例9]
 2-アリロキシエチルメタクリレートを3-アリロキシ-2-ヒドロキシプロピルメタクリレートに変えた以外は実施例8を繰り返して、以下の式(26)で表されるシロキサン化合物を得た。収量60.6g。以下に1H-NMRデータを示す。
0.0ppm(15H)、0.5ppm(2H)、0.7ppm(4H)、1.1ppm(6H)、1.6ppm(2H)、2.0ppm(3H)、3.4-3.6ppm(12H)、4.0ppm(1H)、4.2ppm(2H)、5.6ppm(1H)、6.1ppm(1H)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
[実施例10]
 2-アリロキシエチルメタクリレートをN-アリルアクリルアミドに変えた以外は実施例8を繰り返して、以下の式(27)で表されるシロキサン化合物を得た。収量50.2g。以下に1H-NMRデータを示す。
0.0ppm(15H)、0.6ppm(2H)、0.7ppm(4H)、1.1ppm(6H)、1.6ppm(2H)、2.0ppm(3H)、3.3ppm(2H)、3.5-3.6ppm(8H)、5.6ppm(1H)、5.7ppm(1H)、6.1ppm(1H)、6.3ppm(1H)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
[実施例11]
 シロキサン化合物(22)を上記合成例4で得たシロキサン化合物(23)に変えた以外は実施例8を繰り返して、以下の式(28)で表されるシロキサン化合物を得た。収量53.2g。以下に1H-NMRデータを示す。
0.0ppm(15H)、0.5ppm(6H)、1.6ppm(6H)、2.0ppm(3H)、3.4-3.7ppm(22H)、4.2ppm(2H)、5.6ppm(1H)、6.1ppm(1H)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
[実施例12]
 シロキサン化合物(22)を上記合成例5で得たシロキサン化合物(24)に変えた以外は実施例9を繰り返して、以下の式(29)で表されるシロキサン化合物を得た。収量58.3g。以下に1H-NMRデータを示す。
0.0ppm(12H)、0.5ppm(2H)、0.7ppm(6H)、1.1ppm(9H)、1.6ppm(2H)、2.0ppm(3H)、3.4-3.6ppm(16H)、4.0ppm(1H)、4.2ppm(2H)、5.6ppm(1H)、6.1ppm(1H)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
[比較例1]
 エチルビニルエーテルを1-ペンテンに変えた以外は実施例7と同様に行い、以下の式(30)で表されるシロキサン化合物を得た。収量73.5g。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
[比較例2]
 比較例2では、ソフトコンタクトレンズ用モノマーとして広く用いられている以下構造を有する化合物を使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
[耐加水分解性試験]
 上記で得たシロキサン化合物の各々について、下記試験を行った。
 20mLスクリュー管に、シロキサン化合物0.1g、2-プロパノール(3.90g)、酢酸(0.24g)、蒸留水(0.90g)、及び重合禁止剤として2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール(2mg)を入れてよく混合し、密閉した。該スクリュー管を80℃下に168時間置いた。混合直後(0時間)の混合溶液及び168時間置いた後の混合溶液を夫々ガスクロマトグラフィー測定に付した。ガスクロマトグラフィーの測定条件は上記した通りである。
 混合直後(0時間)のシロキサン化合物のピーク面積(100%)に対する、168時間後のシロキサン化合物のピーク面積割合(%)を算出した。結果を表1に示す。尚、ガスクロマトグラフィー測定により得られたピーク面積は含まれる成分量に比例する。数値が高いほど加水分解による重量減少が少なく、耐加水分解性に優れることを意味する。
[親水性モノマーとの相溶性評価方法]
 親水性モノマーとの相溶性は,眼科用デバイスの製造において広く用いられるN-ビニルピロリドン(NVP)を用いて評価した。シロキサン化合物とNVPを同質量比で混合し,25℃の条件下で10分間撹拌を行った。撹拌後,25℃の条件下で5時間静置させ,その外観を目視により観察し、以下の指標に基づき評価した。
  〇:均一かつ透明    ×:白濁
結果を下記表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000064
 1)実施例5のシロキサン化合物は、炭素数が多く高分子量であるためGC測定はできなかったが、加水分解による低分子量分解物が検出されなかったことから、耐加水分解性は良好であると判断できる。
 表1に示す通り、比較例1のシロキサン化合物は、NVPと相溶せず、白濁した。また、比較例2のシロキサン化合物は、上記した条件下、80℃にて168時間置くと加水分解され、成分含有量が著しく減少した。即ち、耐加水分解性に劣る。これに対し、本発明のシロキサン化合物は、親水性モノマーであるNVPとの相溶性に優れ、また、上記条件下でのピーク面積割合の減少が少なく、また分解物もみられず、耐加水分解性に優れる。さらには、本発明のシロキサン化合物はポリシロキサン構造を有するため、他の重合性モノマーと共重合することにより、無色透明であり、酸素透過性に優れる硬化物を与えることができる。
 本発明のシロキサン化合物は、(メタ)アクリル系モノマー等の他の重合性モノマーとの相溶性に優れ、(共)重合されることにより耐加水分解性に優れた、眼科用デバイス等を含む医療用デバイスに適用するのに好適な重合体を与える。本発明の化合物及び該化合物の製造方法は、コンタクトレンズ材料、眼内レンズ材料、及び人工角膜材料など、眼科デバイスの製造のために有用である。

Claims (23)

  1. 下記式(1)で表される化合物
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式中、Mはラジカル重合性基であり、Lは、エーテル結合及びウレタン結合から選ばれる1以上を含んでよい、炭素数2~20の二価炭化水素基であり、炭素原子に結合した水素原子の一部が水酸基で置換されていてもよく、Rは、互いに独立に、下記式(3-A)又は下記式(3-B)で表される基であり、R及びRは、互いに独立に、炭素数1~6のアルキル基であり、Rはメチル基であり、xは1~3の整数である)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    式中、Rは、水素原子又はメチル基であり、Rは、水素原子あるいは炭素数1~4のアルキル基であり、aは1~3の整数であり、bは0~20の整数であり、及び、式中***で示される箇所は式(1)のケイ素原子との結合手である)。
  2.  Lが下記式(2-A)又は下記式(2-B)で表される、請求項1記載の化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    (式中、mは2又は3であり、nは0~5の整数であり、式中**で示される箇所は式(1)のケイ素原子との結合箇所であり、及び、*で示される箇所は式(1)のMとの結合箇所である)。
  3.  nが0または1である、請求項2記載の化合物。
  4.  mが3であり、nが1である、請求項3記載の化合物。
  5.  mが3であり、nが0である、請求項3記載の化合物。
  6.  aは1又は2であり、bは0~12の整数であり、Rが炭素数1~3のアルキル基である、請求項1~5のいずれか1項記載の化合物。
  7.  aは1又は2であり、bは0~5の整数であり、Rが水素原子であり、Rが炭素数1~3のアルキル基である、請求項1~5のいずれか1項記載の化合物。
  8.  R及びRが、いずれもメチル基である請求項1~7のいずれか1項記載の化合物。
  9.  Mが、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有する基である、請求項1~8のいずれか1項記載の化合物。
  10.  Mが、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリルアミド基、又はメタクリルアミド基である、請求項9記載の化合物。
  11.  xが2又は3である、請求項1~10のいずれか1項記載の化合物。
  12.  請求項1~11のいずれか1項記載の化合物のラジカル重合性基Mの付加重合から導かれる繰返し単位を含む重合体。
  13.  請求項1~11のいずれか1項記載の化合物のラジカル重合性基Mと、これと重合性の基を有する他の化合物との重合から導かれる繰返し単位を含む共重合体。
  14.  請求項13記載の共重合体からなる眼科デバイス。
  15. 下記式(1)で表される化合物
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    (式中、Mはラジカル重合性基であり、Lは、エーテル結合及びウレタン結合から選ばれる1以上を含んでよい、炭素数2~20の二価炭化水素基であり、炭素原子に結合した水素原子の一部が水酸基で置換されていてもよく、Rは、互いに独立に、下記式(3-A)又は下記式(3-B)で表される基であり、R及びRは、互いに独立に、炭素数1~6のアルキル基であり、Rはメチル基であり、xは1~3の整数である)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
    式中、Rは、水素原子又はメチル基であり、Rは、水素原子あるいは炭素数1~4のアルキル基であり、aは1~3の整数であり、bは0~20の整数であり、及び、式中***で示される箇所は式(1)のケイ素原子との結合手である)
    下記式(4)で表されるシロキサン化合物と
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
    (式中、M、L、R、R、R、及びxは上記の通りである)
    下記式(5-A)または(5-B)で表される不飽和基含有化合物
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
    (式中、R、R、a、及びbは上記の通りである)
    とを反応させて、上記式(1)で表される化合物を得る工程を含む、前記製造方法。
  16. 下記式(1)で表される化合物の製造方法において、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
    (式中、Mはラジカル重合性基であり、Lは、エーテル結合及びウレタン結合から選ばれる1以上を含んでよい、炭素数2~20の二価炭化水素基であり、炭素原子に結合した水素原子の一部が水酸基で置換されていてもよく、Rは、互いに独立に、下記式(3-A)又は下記式(3-B)で表される基であり、R及びRは、互いに独立に、炭素数1~6のアルキル基であり、Rはメチル基であり、xは1~3の整数である)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
    式中、Rは、水素原子又はメチル基であり、Rは、水素原子あるいは炭素数1~4のアルキル基であり、aは1~3の整数であり、bは0~20の整数であり、及び、式中***で示される箇所は式(1)のケイ素原子との結合箇所である)
    下記式(8)で表されるシロキサン化合物と
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
    (式中、R、R、R、R、xは上記の通りである。)
    下記式(9)で表される不飽和基含有化合物と
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
    (式中、Mはラジカル重合性基であり、L’は、エーテル結合及びウレタン結合から選ばれる1以上を含んでよい、末端に不飽和結合を有する炭素数2~20の一価炭化水素基であり、炭素原子に結合した水素原子の一部が水酸基で置換されていてもよい)
    とを反応させて、上記式(1)で表される化合物を得る工程を含む、前記製造方法。
  17.  L’が下記式(2-A’)あるいは式(2-B’)で表される、請求項16記載の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
    (式中、式中、mは2又は3であり、nは0~5の整数であり、式中*で示される箇所は上記式(9)のMとの結合箇所である)
  18.  nは0~1の整数である、請求項17記載の製造方法。
  19.  aは1又は2であり、bは0~12の整数であり、Rが炭素数1~3のアルキル基である、請求項15~18のいずれか1項記載の製造方法。
  20.  R又はRが、いずれもメチル基である、請求項15~19のいずれか1項記載の製造方法。
  21.  Mが、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有する基である、請求項15~20のいずれか1項記載の製造方法。
  22.  Mが、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリルアミド基又はメタクリルアミド基である、請求項21記載の製造方法。
  23.  xが2又は3である、請求項15~22のいずれか1項記載の製造方法。
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