含有耐水解性碳硅氧烷連接基的硅氧烷單體、其制備方法和用于隱形眼鏡應(yīng)用的包含其 ...的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本申請(qǐng)?zhí)峁┌脊柩跬檫B接基以改善耐水解性的新型單-(甲基)丙烯酸酯官能化有機(jī)硅單體，其可用于制備用于隱形眼鏡應(yīng)用的吸水性有機(jī)硅-水凝膠膜。本申請(qǐng)還提供使用本申請(qǐng)中所述的單-(甲基)丙烯酸酯官能化親水有機(jī)硅單體制備的均聚物和共聚物。本申請(qǐng)還提供制備本申請(qǐng)所述的單體和聚合物的方法以及由其制備的隱形眼鏡。
【專(zhuān)利說(shuō)明】含有耐水解性碳硅氧烷連接基的硅氧烷單體、其制備方法和用于隱形眼鏡應(yīng)用的包含其的薄膜
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及包含水解穩(wěn)定的碳硅氧烷連接基的單-丙烯酸酯官能化有機(jī)硅單體及其聚合物。本發(fā)明還涉及用于制備生物醫(yī)學(xué)器件(具體而言，軟隱形眼鏡)的水凝膠組合物，所述生物醫(yī)學(xué)器件的特征在于高的氧滲透性、高的水含量、低的蛋白質(zhì)變性行為和在一定范圍的pH和溫度下的強(qiáng)耐水解性。
【背景技術(shù)】
[0002]提供本申請(qǐng)所討論的任何出版物或參考文獻(xiàn)，以描述本發(fā)明的背景和提供有關(guān)其實(shí)施的其它細(xì)節(jié)。在此不應(yīng)認(rèn)為本發(fā)明人承認(rèn)由于在先發(fā)明而沒(méi)有權(quán)利領(lǐng)先于這些公開(kāi)內(nèi)容。
[0003]由于其高的氧滲透性、撓性、舒適性和降低的角膜并發(fā)癥，有機(jī)硅-水凝膠膜用于制造長(zhǎng)時(shí)間佩戴的軟隱形眼鏡。常規(guī)的水凝膠材料(例如HEMA)本身具有差的氧滲透性，它們通過(guò)吸收的水分子將氧傳送至眼睛。水本身具有低的Dk值(80巴)。I巴=KT11(Cm3O2) cmcn^fmmHg—1，其中’ cm302’是在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力的氧氣量，’ cm’表示材料的厚度，cm_2是該材料表面積的倒數(shù)。由常規(guī)水凝膠材料制得的透鏡在長(zhǎng)時(shí)間暴露于空氣后變得慢慢失水，傳送至角膜的氧氣量降低，這導(dǎo)致眼睛發(fā)炎、充血和其它角膜并發(fā)癥，所有這些限制其長(zhǎng)期佩戴。
[0004]具有軟隱形眼鏡的舒適性和顯著更高的氧滲透性的有機(jī)硅-水凝膠克服了長(zhǎng)期佩戴的這些障礙，并且在眼鏡領(lǐng)域是革命性的。以下專(zhuān)利描述了用于長(zhǎng)期佩戴隱形眼鏡的有機(jī)硅-水凝膠:美國(guó)專(zhuān)利 4，95 4，587 ;5，010，141 ;5，079，319 ;5，115，056 ;5，260，000 ；5，336，797 ;5，358，995 ;5，387，632 ;5，451，617 ;5，486，579 和 5，998，498，這些專(zhuān)利以其整體通過(guò)參考并入本文中。
[0005]US3, 808，178要求保護(hù)通過(guò)共聚多-硅氧烷基烷基丙烯酸酯和烷基丙烯酸酯制備的組合物，其用于制備具有增強(qiáng)的氧滲透性的隱形眼鏡。披露的組合物(參見(jiàn)第2和3欄)具有三硅氧烷(S1-O-S1-O-Si)和硅氧碳(S1-O-C)連接基，其容易發(fā)生水解，盡管存在與硅相連的空間受阻的基團(tuán)。
[0006]通過(guò)共聚甲基丙烯酸3-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基酯(常常簡(jiǎn)稱為 TRIS)、[(CH3) 3SiO]3Si (CH2)3OOCC(CH3) =CH2 和 N, N- 二甲基丙烯酰胺、H2C=CHCON (CH3)2 獲得的聚合物披露于US5，358，995和5，387，632中，二者以其整體通過(guò)參考并入本文中，所述聚合物作為水凝膠組合物用于制備具有優(yōu)良的潤(rùn)濕性和氧滲透性的眼鏡。然而，若在共聚中包含羧酸諸如甲基丙烯酸以改善產(chǎn)品的水含量，則組合物逐漸水解以及由其制備的隱形眼鏡在含水介質(zhì)中存儲(chǔ)時(shí)發(fā)生降解。US3，377，371和US2008/0081894A1 ( 二者以其整體通過(guò)參考并入本文中)披露了使用空間受阻的TRIS衍生物來(lái)預(yù)防這種降解。然而，在組合物中繼續(xù)存在娃氧基碳(S1-O-C-)和/或二硅氧烷(S1-O-S1-O-Si)單兀使其容易發(fā)生水解。US4, 260，725和US4，259，467 (二者以其整體通過(guò)參考并入本文中)披露了包含含有多硅氧烷的親水側(cè)鏈的水解穩(wěn)定的隱形眼鏡。此披露的多硅氧烷單體本質(zhì)上是雙官能的并且在末端具有-S1-C連接基而不是-S1-O-C-鍵。然而，在透鏡工業(yè)中，單官能單體相對(duì)于多官能單體是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈兡芨玫乜刂谱罱K透鏡材料的模量。本發(fā)明披露了包含碳硅氧烷連接基(例如，S1-CH2CH2-Si和S1-CH2-CH2-S1-O-Si)的單官能單體，避免了伴隨水解的材料降解問(wèn)題，同時(shí)向由所述單體制得的膜、透鏡和其它物品提供更好的表面可濕性和氧滲透性。
[0007]碳硅氧烷包含-Si (CHR)x-S1-和-S1-O-S1-官能團(tuán)二者。R是氫或者烴基基團(tuán)諸如烷基、環(huán)烷基或者芳基。下標(biāo)X是大于或等于I的整數(shù)。在農(nóng)業(yè)和其它局部制劑中使用碳硅氧烷以賦予表面活性劑耐水解性披露于US7, 700, 797B2和7，507，775B2中，二者以其整體通過(guò)參考并入本文中。本發(fā)明披露了丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯化碳硅氧烷單體，其具有改善的耐水解性，可與不飽和親水單體諸如N-乙烯基吡咯烷酮和N，N- 二甲基丙烯酰胺共聚以制備適用于眼鏡的有機(jī)硅水凝膠。
[0008]在他們對(duì)通過(guò)有機(jī)娃聚合物膜的氣體滲透性的研究中，Stern等人(J.PolymerScience Part B:Polymer Physics25 (1987) 1263 - 1298)報(bào)道在有機(jī)硅主鏈上用龐大基團(tuán)(例如，乙基、異丙基、丁基、己基)代替甲基，或者用碳硅烷(-Si(CH2)nS1-)連接基代替硅氧烷(-SiOS1-)連接基導(dǎo)致氧滲透性下降?；赟tern等人的報(bào)道，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)預(yù)期當(dāng)在主鏈中用碳硅氧烷連接基(-Si(CH2)nS1-)代替硅氧烷連接基(-S1-O-Si)時(shí)，氧滲透性會(huì)下降。出乎預(yù)料的是，使用本發(fā)明的碳硅氧烷單體制備的有機(jī)硅水凝膠膜與相應(yīng)的具有常規(guī)的硅氧烷連接基的硅氧烷單體相比顯示改善的氧滲透性。
[0009]本發(fā)明提供碳硅氧烷單體和源于其的聚合物滿足了現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品和技術(shù)中存在的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的一個(gè)目的提供具有以下通式(I)的有機(jī)硅單體:
[0011 ] (R1R2R3) S1- Y1- [Si (R4R5) (Y2) ] a_Si (R6R7) -Z (I)
[0012]其中a是O至約100 J1是取代或未取代的含有I至約10個(gè)碳原子的二價(jià)烷基連接基；Y2是取代或未取代的含有I至約10個(gè)碳原子的二價(jià)烷基連接基或者二價(jià)雜原子洱1、R2> R3> R4> R5> R6和R7獨(dú)立地選自具有I至約10個(gè)碳的一價(jià)脂肪族、脂環(huán)族或芳族烴基和具有I至約10個(gè)碳的鹵代烴基，-Y2-Si (R8R9R10)和Α，其中R8R9Rw獨(dú)立地選自含有I至約10個(gè)碳的一價(jià)脂肪族、脂環(huán)族和芳族烴基4是一價(jià)親水或疏水部分，其選自取代或未取代的、飽和和未飽和的脂肪族、脂環(huán)族或芳族烴和含有雜原子的取代或未取代的、飽和和未飽和的脂肪族、脂環(huán)族或芳族烴；
[0013]Z具有以下通式(II)，
[0014]-R11-B-X (II)
[0015]其中R11是直鏈或支化的具有O至約20個(gè)碳原子的二價(jià)烷基連接基；Β是二價(jià)親水或疏水部分，其選自取代或未取代的、飽和和未飽和的脂肪族、脂環(huán)族或芳族烴和含有雜原子的取代或未取代的、飽和和未飽和的脂肪族、脂環(huán)族或芳族烴；χ是丙烯酰胺或具有以下通式(III)的可聚合基團(tuán)，
[0016]
【權(quán)利要求】
1.有機(jī)硅單體，其包含至少一種具有通式(I)的碳硅氧烷連接基團(tuán):
(R1R2R3) S1- Y1-[Si (R4R5) (Y2) ] a_Si (R6R7) -Z (I) 其中a是O至約100 ； Y1是取代或未取代的含有I至約10個(gè)碳原子的二價(jià)烷基連接基； Y2是取代或未取代的含有I至約10個(gè)碳原子的二價(jià)烷基連接基或者雜原子； R\R2,R\r\R5,R6和R7獨(dú)立地選自含有I至約10個(gè)碳的一價(jià)脂肪族、脂環(huán)族或芳族或者鹵代烴基，-Y2-Si (R8R9R10)和/或A，其中R8R9Rw獨(dú)立地選自含有I至約10個(gè)碳的一價(jià)脂肪族、脂環(huán)族和芳族烴基4是一價(jià)親水或疏水部分，其選自取代或未取代的、飽和和未飽和的脂肪族、脂環(huán)族或芳族烴和含有雜原子的取代或未取代的、飽和和未飽和的脂肪族、脂環(huán)族或芳族烴； Z具有以下通式(II)， -R11-B-X (II) 其中Rn是具有O至約20個(gè)碳原子的直鏈或支化二價(jià)烷基連接基，B是二價(jià)親水或疏水部分，其選自取代或未取代的、飽和和未飽和的脂肪族、脂環(huán)族或芳族烴和含有雜原子的取代或未取代的、飽和和未飽和的脂肪族、脂環(huán)族或芳族烴，X是丙烯酰胺或者選自以下的可聚合基團(tuán):取代或未取代的不飽和脂肪族或芳族烴、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
2.權(quán)利要求1 的有機(jī)硅單體，其中 R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13 和 R14獨(dú)立地包括I至約9個(gè)碳原子的飽和一價(jià)烴基，氟代烴基，芳烷基或芳基烷基，或者硅氧烷基。
3.權(quán)利要求1的單體，其中A和B包含至少一種選自下組的官能團(tuán):烷基、醇基團(tuán)、醚基團(tuán)、酯基團(tuán)、酰胺基團(tuán)、胺基團(tuán)、酸及其鹽基團(tuán)、氰基、硫代基團(tuán)、氨基甲酸乙酯基團(tuán)、脲基團(tuán)、碳酸酯基團(tuán)、氨基甲酸酯基團(tuán)、磺酸酯基團(tuán)、磺酰胺基團(tuán)和磷酸酯基團(tuán)。
4.權(quán)利要求1的有機(jī)硅組合物，其中B是以下二價(jià)部分中的一種:

5.權(quán)利要求1的單體，其中X是丙烯酰胺或者具有通式（III)的可聚合部分，
6.權(quán)利要求1的水溶性和水可分散性單體，其包含親水聚乙二醇并具有以下所示通式：
7.權(quán)利要求1的有機(jī)硅組合物，其包含
8.有機(jī)硅-水凝膠共聚物，其包含至少一種權(quán)利要求1的有機(jī)硅單體和至少一種水凝膠共聚單體。
9.有機(jī)硅-水凝膠共聚物組合物，其包含權(quán)利要求6的共聚物和選自以下的至少一員：親水丙烯酸類(lèi)或者乙烯基共聚單體、交聯(lián)劑、自由基引發(fā)劑、抗微生物劑、UV吸收劑、生物活性物質(zhì)和能見(jiàn)度著色劑。
10.有機(jī)硅-水凝膠共聚物，其包含至少兩種權(quán)利要求1的有機(jī)硅單體，其中至少一種有機(jī)硅單體與至少一種其它有機(jī)硅單體不同。
11.有機(jī)硅-水凝膠共聚物，其包含至少一種權(quán)利要求1的有機(jī)硅單體和至少一種選自乙烯基單體和丙烯酸類(lèi)單體的水凝膠單體。
12.權(quán)利要求11的共聚物，其中所述丙烯酸類(lèi)單體選自甲基丙烯酸2-羥基乙基酯(HEMA)、丙烯酸2-羥基乙基酯(HEA)、甲基丙烯酸羥基丙基酯、甲基丙烯酸三甲基銨2-羥基丙基酯鹽酸鹽、甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯、甲基丙烯酸甘油酯、N, N- 二甲基丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸和包含陽(yáng)離子和兩性離子部分的其它丙烯酸類(lèi)單體，以及它們的混合物。
13.權(quán)利要求11的共聚物，其中所述乙烯基單體選自N-乙烯基-吡咯烷酮、N-乙烯基_己內(nèi)酰胺、N-乙烯基-乙酰胺、N-乙烯基-甲酰胺和N-乙烯基-異丙基酰胺、乙烯基苯、乙烯基萘、乙烯基吡啶和乙烯基醇。
14.權(quán)利要求9的共聚物組合物，其中所述交聯(lián)劑選自乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯、雙酚A 二甲基丙烯酸酯、二縮水甘油基雙酚A 二甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯-封端的聚乙二醇和反應(yīng)性直鏈聚醚改性的有機(jī)硅。
15.有機(jī)硅-水凝膠膜，其包含權(quán)利要求8的聚合物。
16.有機(jī)硅-水凝膠膜，其包含權(quán)利要求9的聚合物。
17.有機(jī)硅-水凝膠膜，其包含權(quán)利要求10的聚合物。
18.有機(jī)硅-水凝膠膜，其包 含權(quán)利要求11的聚合物。
19.有機(jī)硅-水凝膠膜，其包含權(quán)利要求12的聚合物。
20.有機(jī)硅-水凝膠膜，其包含權(quán)利要求13的聚合物。
21.有機(jī)硅-水凝膠膜，其包含權(quán)利要求14的聚合物。
22.隱形眼鏡，其包含權(quán)利要求15的有機(jī)硅-水凝膠膜。
23.隱形眼鏡，其包含權(quán)利要求16的有機(jī)硅-水凝膠膜。
24.隱形眼鏡，其包含權(quán)利要求17的有機(jī)硅-水凝膠膜。
25.隱形眼鏡，其包含權(quán)利要求18的有機(jī)硅-水凝膠膜。
26.隱形眼鏡，其包含權(quán)利要求19的有機(jī)硅-水凝膠膜。
27.隱形眼鏡，其包含權(quán)利要求20的有機(jī)硅-水凝膠膜。
28.隱形眼鏡，其包含權(quán)利要求21的有機(jī)硅-水凝膠膜。
29.權(quán)利要求22的隱形眼鏡，其中所述有機(jī)硅-水凝膠膜是透明且均質(zhì)的，并且所述有機(jī)硅-水凝膠膜的聚合通過(guò)熱或者光化學(xué)輻照固化方法在沒(méi)有溶劑或相容劑下進(jìn)行。
30.權(quán)利要求24的隱形眼鏡，其中所述有機(jī)硅-水凝膠膜是透明且均質(zhì)的，并且所述有機(jī)硅-水凝膠膜的聚合通過(guò)熱或者光化學(xué)輻照固化方法在沒(méi)有溶劑或相容劑下進(jìn)行。
31.權(quán)利要求24的隱形眼鏡，其中所述有機(jī)硅-水凝膠膜是透明且均質(zhì)的，并且所述有機(jī)硅-水凝膠膜的聚合通過(guò)熱或者光化學(xué)輻照固化方法在沒(méi)有溶劑或相容劑下進(jìn)行。
32.權(quán)利要求25的隱形眼鏡，其中所述有機(jī)硅-水凝膠膜是透明且均質(zhì)的，并且所述有機(jī)硅-水凝膠膜的聚合通過(guò)熱或者光化學(xué)輻照固化方法在沒(méi)有溶劑或相容劑下進(jìn)行。
33.權(quán)利要求26的隱形眼鏡，其中所述有機(jī)硅-水凝膠膜是透明且均質(zhì)的，并且所述有機(jī)硅-水凝膠膜的聚合通過(guò)熱或者光化學(xué)輻照固化方法在沒(méi)有溶劑或相容劑下進(jìn)行。
34.權(quán)利要求27的隱形眼鏡，其中所述有機(jī)硅-水凝膠膜是透明且均質(zhì)的，并且所述有機(jī)硅-水凝膠膜的聚合通過(guò)熱或者光化學(xué)輻照固化方法在沒(méi)有溶劑或相容劑下進(jìn)行。
35.權(quán)利要求28的隱形眼鏡，其中所述有機(jī)硅-水凝膠膜是透明且均質(zhì)的，并且所述有機(jī)硅-水凝膠膜的聚合通過(guò)熱或者光化學(xué)輻照固化方法在沒(méi)有溶劑或相容劑下進(jìn)行。
36.權(quán)利要求10的水凝膠軟隱形眼鏡材料，其中權(quán)利要求1的所述單體與所述至少一種其它單體之比為I至約100。
37.制備權(quán)利要求1的有機(jī)硅單體的方法，其包括使具有通式(IV)的含有機(jī)硅化合物與具有通式(V)的末端不飽和基團(tuán)反應(yīng)以制備官能化碳硅氧烷:
(R1R2R3) S1- Y1-[Si (R4R5) (Y2) ] a_Si (R6R7) -H (IV) 其中a是O至100 ; Y1是取代或未取代的含有I至10個(gè)碳原子的二價(jià)烷基連接基； Y2是取代或未取代的含有I至約10個(gè)碳原子的二價(jià)烷基連接基或者二價(jià)雜原子； R1 > R2> R3> R4> R5> R6和R7獨(dú)立地選自具有I至約10個(gè)碳的一價(jià)脂肪族、脂環(huán)族或芳族或者鹵代烴基，-Y2-Si (R8R9R10)和A，其中R8R9Rw獨(dú)立地選自含有I至約10個(gè)碳的一價(jià)脂肪族、脂環(huán)族和芳族烴基;A是親水或疏水部分，其選自取代或未取代的、飽和和未飽和的脂肪族、脂環(huán)族或芳環(huán)族烴和含有雜原子的取代或未取代的、飽和和未飽和的脂肪族、脂環(huán)族或芳族烴；
R15-B - M (V) 其中R15選自具有O至約20個(gè)碳原子的直鏈或支化不飽和烷基，B是二價(jià)親水或疏水部分，其選自取代或未取代的、飽和和未飽和的脂肪族、脂環(huán)族或芳族烴和含有雜原子的取代或未取代的、飽和和未飽和的脂肪族、脂環(huán)族或芳族烴， A和B包含選自下組的官能團(tuán):烷基、醇基團(tuán)、醚基團(tuán)、酯基團(tuán)、酰胺基團(tuán)、胺基團(tuán)、酸及其鹽基團(tuán)、氰基、硫代基團(tuán)、氨基甲酸乙酯基團(tuán)、脲基團(tuán)、碳酸酯基團(tuán)、氨基甲酸酯基團(tuán)、磺酸酯基團(tuán)、磺酰胺基團(tuán)、磷酸酯基團(tuán)和它們的組合； M選自羥基、鹵素、環(huán)氧基和羧基；以及 使該官能化碳硅氧烷與具有下式(VI)的烷基丙烯?；衔锓磻?yīng)以產(chǎn)生權(quán)利要求1的具有通式(I)的所述有機(jī)硅單體，

38.權(quán)利要求37的方法，其中所述官能化碳硅氧烷與所述烷基丙烯?；衔锏姆磻?yīng)在至少一種叔堿或至少一種離子交換樹(shù)脂(IER)和低沸點(diǎn)極性或非極性溶劑的存在下進(jìn)行。
【文檔編號(hào)】G02B1/04GK103547585SQ201180071095
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月21日
【發(fā)明者】A.薩克塞納, U.森西爾庫(kù)瑪, K.M.劉易斯 申請(qǐng)人:莫門(mén)蒂夫性能材料股份有限公司