(57)【要約】      （修正有）【課題】コンタクトレンズ材などとして有用な共重合体に使用される新規シリコーン化合物およびそれを用いた表面水濡れ性向上添加剤を提供する。【解決手段】式（１）で表されるシリコーンモノマー及び該シリコーンモノマーを特定割合で含む表面水濡れ性向上添加剤。2010195721.tif 000010(Ｒ：−ＣＨ2ＣＨ(ＯＨ)ＣＨ2−、−ＣＨ(ＣＨ2ＯＨ)ＣＨ2−。ｍ：1〜４、ｎ：０〜３)【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（１）で表されるシリコーンモノマー。
【化１】
2010195721.tif 000009
(式（１）中、Ｒは−ＣＨ2ＣＨ(ＯＨ)ＣＨ2−または−ＣＨ(ＣＨ2ＯＨ)ＣＨ2−を示す。mは1〜４の整数を表し、ｎは０〜３の整数を表す。)
【請求項２】
請求項１記載のシリコーンモノマー２０質量％以上８０質量％以下と、該シリコーンモノマーと共重合可能なモノマー２０質量％以上８０質量％以下とを含む重合組成物からなる表面水濡れ性向上添加剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、親水性モノマーと相溶する新規なシリコーンモノマー、および該モノマーを利用した水濡れ性向上剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
含水ソフトコンタクトレンズの酸素透過性を改善する目的で、レンズ原料にさまざまな重合性シリコーン誘導体が使用されており、シリコーンハイドロゲルソフトコンタクトレンズと呼ばれている。このようなシリコーン配合によるレンズの装用感を改善するためには、親水性モノマーと高親和性を持つシリコーンモノマーを使用して処方開発することが一般的である（非特許文献１、２）。
シリコーンハイドロゲルソフトコンタクトレンズ表面を親水化するには、親水性モノマーをシリコーンモノマーと相溶化させ、共重合物を得る方法が知られている。例えば、親水性モノマーと相溶可能なシリコーンモノマーとして、メチルジ（トリメチルシロキシ）シリルプロピルグリセロールメタクリレート（特許文献１、２）が知られており、Ｎ,Ｎ−ジメチルアクリルアミドなどの親水性モノマーと相溶化させることで表面を親水化させている。ただし、重合物表面は、シリコーンの表面張力の低さのために表面にシリコーン部位が集積し、十分な親水性を得ることが困難であるため、プラズマ処理等の表面処理が必要であった（特許文献３、４）。また別の表面処理技術としては、レンズ処方中にポリビニルピロリドン等の非環式ポリアミド系ポリマーを溶解させて重合することで表面親水化する方法が実用化されている（特許文献５、６、７）。
上述のように、従来のシリコーンモノマーは、非常に疎水性が高く容易にレンズ表面に集積するため、表面水濡れ性に乏しく、表面処理技術が必要であることが知られていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５４−０６１１２６号公報
【特許文献２】特開平１１−３１０６１３号公報
【特許文献３】特表２００２−５１３９４８号公報
【特許文献４】特開２００７−０７０４０５号公報
【特許文献５】特表２００３−５２８１８３号公報
【特許文献６】特表２００５−５１３１７３号公報
【特許文献７】特表２００７−５２６９４６号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】あたらしい眼科２２（１０）：１３１５〜１３２４、２００５年
【非特許文献２】あたらしい眼科２４（６）：７２３〜７３５、２００７年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、表面水濡れ性を発揮するシリコーンモノマーを提供することにある。
本発明の別の課題は、表面水濡れ性に優れた表面水濡れ性向上添加剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、イタコン酸モノアルキルエステルに水酸基を導入したシリコーンモノマーが、レンズ形成時に表面処理技術を必要とせず、高酸素透過性と高親水性を両立し、それが簡便な製造方法により供給可能なことを見出した。更に、このようなシリコーンモノマーが、メタクリル酸骨格に水酸基を有する代表的な親水性シリコーンモノマーであるメチルジ（トリメチルシロキシ）シリルプロピルグリセロールメタクリレートに比して表面の水濡れ性が非常に高いことを見出し、本発明を完成した。
本発明によれば、式（１）で表されるシリコーンモノマーが提供される。
【０００７】
【化１】
2010195721.tif 000002
(式（１）中、Ｒは−ＣＨ2ＣＨ(ＯＨ)ＣＨ2−または−ＣＨ(ＣＨ2ＯＨ)ＣＨ2−を示す。mは1〜４の整数を表し、ｎは０〜３の整数を表す。)
また本発明によれば、上記シリコーンモノマー２０質量％以上８０質量％以下と、該シリコーンモノマーと共重合可能なモノマー２０質量％以上８０質量％以下とを含む重合性組成物からなる表面水濡れ性向上添加剤が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のシリコーンモノマーは、レンズ形成時に従来と同等の酸素透過性能を有しながら、高親水表面を形成しうるという効果を奏する。従って、本発明のシリコーンモノマーは、眼用レンズの原料として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１で合成した化合物のIRスペクトルを示すチャートである。
【図２】実施例１で合成した化合物の1H-NMRスペクトルを示すチャートである。
【図３】実施例２で合成した化合物のIRスペクトルを示すチャートである。
【図４】実施例２で合成した化合物の1H-NMRスペクトルを示すチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明のシリコーンモノマーは、上記式（１）で表される。
式（１）中、Ｒは−ＣＨ2ＣＨ(ＯＨ)ＣＨ2−または−ＣＨ(ＣＨ2ＯＨ)ＣＨ2−を表す。ｍはレンズ形成後の親水性を発現するために１〜４の整数である。ｎは０〜３の整数を表し、好ましくは安定性が高いことから、ｎは２又は３である。
【００１１】
式（１）で表されるシリコーンモノマーの好ましい製造方法としては、例えば、式（２）で表されるカルボン酸と、式（３）で表されるエポキシ基含有シロキサンとを非プロトン性溶媒中で混合攪拌して反応させる方法、また、式（２）で表されるカルボン酸を無溶媒下で加温することによりカルボン酸と、エポキシ基含有シロキサンとを反応させ、式（１）で表されるシリコーンモノマーを分離精製する方法が挙げられる。
【００１２】
【化２】
2010195721.tif 000003
式（２）中、ｍは1〜４の整数を表す。式（３）中、ｎは０〜３の整数を表す。
【００１３】
式（２）で表されるカルボン酸としては、例えば、原料の入手が容易であることからイタコン酸モノメチルエステル、イタコン酸モノエチルエステル、イタコン酸モノプロピルエステル、イタコン酸モノブチルエステルが挙げられる。
式（３）で表されるエポキシ基含有シロキサンとしては市販のものを用いることができる。
【００１４】
前記反応は、触媒を用いて行うことができる。触媒としては、例えば、水酸化カリウム、ナトリウムエトキシド、１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］ウンデカ−7−エン、トリメチルベンジルアンモニウムクロライド、トリメチルベンジルアンモニウムクロライド、トリエチルアミンが挙げられる。特に好ましい触媒としては、求核性が低いことからトリエチルアミン、ナトリウムエトキシドが挙げられる。触媒の使用量は、式（２）で表されるカルボン酸に対して、好ましくは０．０３〜０．２４モル比である。
【００１５】
前記反応の反応温度は、通常５０〜１５０℃、好ましくは副分解反応が起こり難い７０〜１００℃であり、反応時間は、通常６時間〜４８時間、好ましくは１２〜２４時間である。
反応に際しては、式（２）で表されるカルボン酸等が重合しないように重合禁止剤を用いることができる。該重合禁止剤としては、例えば、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、１，４−ジヒドロキシベンゼン、４−メトキシフェノールが挙げられ、好ましくは、塩基洗浄により容易に除去することが可能な１，４−ジヒドロキシベンゼン、４−メトキシフェノールが挙げられる。その使用量は、通常、１００ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍが望ましい。
【００１６】
式（２）で表されるカルボン酸と式（３）で表されるエポキシ基含有シロキサンとの反応は、等モル反応であるが、エポキシ基含有シロキサン１モルに対してカルボン酸を１．１〜３モルの割合になるようにすると、反応系中のエポキシ基含有シロキサンを９９％以上反応させることができる。
また、反応後に残存する過剰のカルボン酸は、水酸化ナトリウム水溶液や、トリエチルアミン、アンモニア、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、エタノールアミン等の有機塩基を溶解させたアセトニトリルで洗浄することで除去することができる。
【００１７】
前記反応により得られるシリコーンモノマーの精製は、蒸留により行うこともできるが、シリコーンモノマーが比較的高沸点で重合性を有する液体であることから、抽出洗浄による精製が好ましい。
抽出洗浄による精製は、例えば、反応液を、ｎ−ヘキサンやシクロヘキサン、トルエン、酢酸エチル等の水と相形成する無極性溶媒や低極性溶媒に溶解させ、水酸化ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、有機塩基のアセトニトリル溶液やメタノール溶液等の洗浄液によりで洗浄することによって行うことができる。
前記ｎ−ヘキサン等の無極性溶媒や低極性溶媒の使用量は、反応液の容量と等量〜５倍程度であることが望ましい。
前記洗浄液の使用量は、ｎ−ヘキサン等の無極性溶媒や低極性溶媒と同容量程度とすることができる。
【００１８】
未反応の式（２）で表されるカルボン酸は、塩基との塩として洗浄液（下相）中に抽出されるため、分液ロートを使用して、洗浄液を除去し、洗浄液が塩基性になるまで洗浄を繰り返すことにより除去することができる。
その際、無極性溶媒や低極性溶媒相に少量の塩基が混入するため、さらに水又は食塩水で洗浄し、アルカリを除去することができる。この洗浄は、水又は食塩水が中性になるまで繰り返す。
【００１９】
上記洗浄後、無水硫酸ナトリウムを使用して、反応液中に含まれる少量の水を脱水し、ろ過後、エバポレーターを使用してｎ−ヘキサン等の無極性溶媒や低極性溶媒を留去することにより、目的のシリコーンモノマーが得られる。
該留去は、通常約６０℃以下で行うことができ、通常、真空ポンプを用いて５〜１０ｍｍＨｇに減圧して約１時間吸引する方法が好ましい。
【００２０】
本発明のシリコーンモノマーは、単独で水濡れ性向上添加剤として、例えば、眼用レンズモノマーとして用いることができる。
本発明の表面水濡れ性向上添加剤は、上記シリコーンモノマー２０質量％以上８０質量％以下と、該シリコーンモノマーと共重合可能なモノマー２０質量％以上８０質量％以下とを含む重合組成物からなる。
シリコーンモノマーと共重合可能なモノマーとしては、共重合さえ可能であれば何ら制限はなく、(メタ)アクリロイル基、スチリル基、アリル基、ビニル基、又は他の共重合可能な炭素−炭素不飽和結合を有するモノマーが使用できる。
本発明の表面水濡れ性向上添加剤は、シリコーンハイドロゲルコンタクトレンズや人工血管、臨床検査装置用チューブなどの医療機器分野に用いる原料として好適である。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。
実施例における各種測定は、以下に示す方法で行った。
(１)プロトン核磁気共鳴スペクトルは、日本電子社製のAL400型を用いて測定した。溶媒にクロロホルム−ｄを使用し、クロロホルムのピークを内部標準(7.26ppm)とした。
(２)赤外線吸収スペクトル分析は、FT／IR−6100(日本分光社製)を用い、ポリエチレンフィルムへサンプルを吸収させて測定を行なった。
(３)ガスクロマトグラフィー測定は、AgilenT 7890A GC System(AgilenT Technology製)を使用して行った。ガスクロマトグラフィーカラムからの流出ガスは、FIDを用いて検出した。アセトニトリル溶媒を溶離液とし、サンプルは0.5体積％の濃度で溶離液へ溶解し、分析に供した。ガスクロマトグラフィー条件は下記のとおりである。
カラム：HP−1(AgilenT Technology、19095Z−123、Serial No.US5172576H)。
(４)液体クロマトグラフィー質量分析(LC−MS)測定は、2695＿Q−micro(日本ウォーターズ社製)でESIイオン化法を用いて行った。アセトニトリル／50mM酢酸アンモニウム水溶液が90／10の混合溶媒を溶離液とし、サンプルは100ppmの濃度で溶離液へ溶解し、分析に供した。液体クロマトグラフィー条件は以下のとおりである。
カラム：Inertsil ODS−3V(ジーエルサイエンス社製)。
(５)酸素透過係数(DK)の測定は、ツクバリカセイキ株式会社製の製科研式フィルム酸素透過率計(K−316)を用いて25℃の水中にて円形フィルム状サンプルの酸素透過係数を測定した。
(６)表面濡れ性は、板材を保存液から引き上げた時の板材表面の水膜の保持時間から評価した。判定方法は、引き上げて60秒以上濡れているを3点、引き上げて30秒以上60秒未満濡れているを2点、引き上げて3秒以上30秒未満濡れているを1点、引き上げて直ぐに水膜が切れるを0点として行った。
【００２２】
実施例１
SiGMITAの合成
冷却管、温度計および撹拌装置を備えた１L四ツ口フラスコに、式(４)の化合物(信越化学工業製)300.00ｇ、式(５)の化合物(東京化成工業製)160.55ｇ、４−メトキシフェノール0.33ｇおよびトリエチルアミン５．４１ｇを入れ、よく混合した。続いて、加熱し80℃まで上昇したところから14時間反応を行った。
【００２３】
【化３】
2010195721.tif 000004
【００２４】
反応終了後、得られた反応液を常温まで静置冷却した。この反応液をシクロヘキサンに溶解し、飽和炭酸水素ナトリウムで数回洗浄、さらに飽和食塩水で中性になるまで洗浄した。無水硫酸ナトリウムを加えて脱水を行った後、硫酸ナトリウムを濾過により除き、ロータリーバキュームエバポレーターによって溶媒を留去した。さらに減圧下60℃で4時間かけて揮発成分を除去し、黄色透明液体160.0ｇを得た。
得られた液体のプロトン核磁気共鳴スペクトルを測定し分析した結果、6.4ppm付近(１1H、5.8ppm付近(1H)、3.7ppm付近(3H)および3.3ppm付近(2H)にイタコン酸モノメチル由来のピーク、1.7ppm付近(2H)にC−CH2−C由来のピーク、0.5ppm付近(2H)に−CH2−Si由来のピーク、0ppm付近(21H)にSi−CH3由来のピークなどが観測された。4.0〜4.2ppm付近(2H)に式(６)で表される化合物に由来するピークが確認された。また5.0ppm付近には式(７)で表される化合物に特徴的なピークが確認された。
【００２５】
【化４】
2010195721.tif 000005
【００２６】
さらに、赤外線吸収スペクトル分析を行なった結果、水酸基に由来するピークが3480cm-1に、二重結合に由来するピークが1640cm-1に、モノメチルエステル結合に由来するピークが1730cm-1に、イタコン酸エステルに由来するピークが1740cm-1に、Si−O−Si結合に由来するピークが1040cm-1に、メチル基に由来するピークが2960cm-1、1410cm-1、1300cm-1に、シロキサンに結合しているメチル基に由来するピークが845cm-1に検出された。また、910cm-1のエポキシ基に由来するピーク、1715cm-1のカルボン酸に由来するピークは検出されなかった。
得られた化合物のIRスペクトルを示すチャートを図１に、1H-NMRスペクトルを示すチャートを図２に示す。
また、ガスクロマトグラフィー測定と液体クロマトグラフィー質量分析(LC−MS)測定の結果から式(６)で表される化合物と、式(７)で表される化合物との質量比は、78／22であることが分かった。また質量分析によると２つの化合物の分子量はどちらも480であった。
【００２７】
実施例２
SiGBITAの合成
冷却管、温度計および撹拌装置を備えた１L四ツ口フラスコに、式(４)の化合物(信越化学工業製)300.00ｇ、式(８)の化合物(東京化成工業製)207.42ｇ、４−メトキシフェノール0.33ｇおよびトリエチルアミン5.41ｇを入れ、よく混合した。続いて、加熱し80℃まで上昇したところから14時間反応を行った。
【化５】
2010195721.tif 000006
反応終了後、得られた反応液を常温まで静置冷却した。実施例１と同様の方法にて精製し、黄色透明液体200.0ｇを得た。
【００２８】
得られた液体のプロトン核磁気共鳴スペクトルを測定し分析した結果、6.4ppm付近(1H)、5.8ppm付近(1H)、4.2ppm付近(3H)、3.4ppm付近(2H)、1.6ppm(2H)、1.4ppm(2H)および0.9ppm(3H)にイタコン酸モノブチル由来のピーク、1.7ppm付近(2H)にC−CH2−C由来のピーク、0.5ppm付近(2H)に−CH2−Si由来のピーク、0ppm付近(21H)にSi−CH3由来のピークなどが観測された。4.0〜4.2ppm付近(2H)に式(９)で表される化合物に由来するピークが確認された。また5.0ppm付近には式(１０)で表される化合物に特徴的なピークが確認された。
【００２９】
【化６】
2010195721.tif 000007
【００３０】
さらに、赤外線吸収スペクトル分析を行なった結果、水酸基に由来するピークが3480cm-1に、二重結合に由来するピークが1640ｃｍ-1に、モノブチルエステル結合に由来するピークが1730cm-1に、イタコン酸エステルに由来するピークが1740cm-1に、Si−O−Si結合に由来するピークが1040cm-1に、メチル基に由来するピークが2960cm-1、1410cm-1、1300cm-1に、シロキサンに結合しているメチル基に由来するピークが845cm-1に検出された。また、910cm-1のエポキシ基に由来するピーク、1715cm-1のカルボン酸に由来するピークは検出されなかった。
得られた化合物のIRスペクトルを示すチャートを図３に、1H-NMRスペクトルを示すチャートを図４に示す。
ガスクロマトグラフィー測定と液体クロマトグラフィー質量分析(LC−MS)測定の結果から式(９)で表される化合物と式(１０)で表される化合物との質量比は80／20であることが分かった。また質量分析によると２つの化合物の分子量はどちらも522であった。
【００３１】
実施例３
実施例１で製造した式(６)と式(７)の混合物からなる水濡れ性向上添加剤の処方評価
実施例１で製造した混合物(式(６)と式(７)の質量比78／22)80質量部、２−ヒドロキシエチルメタクリレート(2−HEMA)20質量部、エチレングリコールジメタクリレート(EDMA)0.5質量部、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.5質量部を混合溶解した。この溶液を、厚さ0.1ｍｍのポリエチレンテレフタレートシートをスペーサーとしてガラス板とポリプロピレン板の間に挟みこんだセル内に流し込みオーブン内の窒素置換を行った後、100℃で2時間加熱することにより重合した。重合後、硬化シートを型から取り出し、エチルアルコールとイオン交換水の1／3混合液に12時間浸漬、さらにイオン交換水に12時間浸漬して含水フィルムを作成した。作成した含水フィルムを各々の測定に必要な形状に調製し、透明性、酸素透過性、表面濡れ性を評価した。結果を表１に示す。
【００３２】
実施例４
実施例１で製造した混合物(式(６)と式(７)の質量比78／22)60質量部、2−HEMA 40質量部、EDMA 0.5質量部、AIBN 0.5質量部を混合溶解した。含水フィルムは実施例３と同様に作成した。作成した含水フィルムを各々の測定に必要な形状に調製し、透明性、酸素透過性、表面濡れ性を評価した。結果を表１に示す。
【００３３】
実施例５
実施例１で製造した混合物(式(６)と式(７)の質量比78／22)40質量部、2−HEMA 60質量部、EDMA 0.5質量部、AIBN 0.5質量部を混合溶解した。含水フィルムは実施例３と同様に作成した。作成した含水フィルムを各々の測定に必要な形状に調製し、透明性、酸素透過性、表面濡れ性を評価した。結果を表１に示す。
【００３４】
実施例６
実施例１で製造した混合物(式(６)と式(７)の質量比78／22)20質量部、2−HEMA 80質量部、EDMA 0.5質量部、AIBN 0.5質量部を混合溶解した。含水フィルムは実施例３と同様に作成した。作成した含水フィルムを各々の測定に必要な形状に調製し、透明性、酸素透過性、表面濡れ性を評価した。結果を表１に示す。
【００３５】
比較例１
実施例１で製造した混合物(式(６)と式(７)の質量比78／22)90質量部、2−HEMA 10質量部、EDMA 0.5質量部、AIBN 0.5質量部を混合溶解した。含水フィルムは実施例３と同様に作成した。作成した含水フィルムを各々の測定に必要な形状に調製し、透明性、酸素透過性、表面濡れ性を評価した。結果を表１に示す。
【００３６】
比較例２
実施例１で製造した混合物(式(６)と式(７)の質量比78／22)10質量部、2−HEMA 90質量部、EDMA 0.5質量部、AIBN 0.5質量部を混合溶解した。含水フィルムは実施例３と同様に作成した。作成した含水フィルムを各々の測定に必要な形状に調製し、透明性、酸素透過性、表面濡れ性を評価した。結果を表１に示す。
【００３７】
実施例７
実施例２で製造した式(９)と式(１０)の混合物からなる水濡れ性向上添加剤の処方評価
実施例２で製造した混合物(式(９)と式(１０)の質量比80／20)40質量部、2−HEMA 60質量部、EDMA 0.5質量部、AIBN 0.5質量部を混合溶解した。含水フィルムは実施例３と同様に作成した。作成した含水フィルムを各々の測定に必要な形状に調製し、透明性、酸素透過性、表面濡れ性を評価した。結果を表１に示す。
【００３８】
比較例３
３−トリス（トリメチルシリル）プロピルメタクリレート(TRIS)40質量部、2−HEMA 60質量部、EDMA 0.5質量部、重合開始剤としてAIBN 0.5質量部を混合溶解した。含水フィルムは実施例３と同様に作成した。作成した含水フィルムを各々の測定に必要な形状に調製し、透明性、酸素透過性、表面濡れ性を評価した。結果を表１に示す。
【００３９】
比較例４
メチルジ（トリメチルシロキシ）シリルプロピルグリセロールメタクリレート(SiGMA)40質量部、2−HEMA 60質量部、EDMA 0.5質量部、重合開始剤としてAIBN 0.5質量部を混合溶解した。含水フィルムは実施例３と同様に作成した。作成した含水フィルムを各々の測定に必要な形状に調製し、透明性、酸素透過性、表面濡れ性を評価した。結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
2010195721.tif 000008
【００４１】
実施例１と実施例２で得られたモノマーを用いて得られたハイドロゲル（実施例３、４、５、６及び実施例７）は、比較例３と比較例４で得られたハイドロゲルと比較した結果から、高い水濡れ性を有することがわかった。
【図１】
2010195721.tif 000011
【図２】
2010195721.tif 000012
【図３】
2010195721.tif 000013
【図４】
2010195721.tif 000014