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DE3003300C2 - - Google Patents

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Publication number
DE3003300C2
DE3003300C2 DE3003300A DE3003300A DE3003300C2 DE 3003300 C2 DE3003300 C2 DE 3003300C2 DE 3003300 A DE3003300 A DE 3003300A DE 3003300 A DE3003300 A DE 3003300A DE 3003300 C2 DE3003300 C2 DE 3003300C2
Authority
DE
Germany
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siloxane compound
compound according
stands
formula
zero
Prior art date
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DE3003300A
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English (en)
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DE3003300A1 (de
Inventor
Albert R. Sturbridge Mass. Us Leboeuf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Novartis AG
Original Assignee
Ciba Geigy AG
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Publication date
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Application granted granted Critical
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Granted legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/14Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/20Polysiloxanes containing silicon bound to unsaturated aliphatic groups

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Eyeglasses (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft hydrophile Siloxanverbindungen der allgemeinen Formel I
worin R für eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen steht,
a + b + c + d = e ist,
e durch die Beziehung 1 < e < 100 definiert ist,
a für e - (b + c + d) steht,
b für Null bis e steht,
c für Null bis e steht,
d für Null bis 5 steht,
b + c < 1 ist und
Y ein üblicher organischer Rest, enthaltend wenigstens eine polymerisierbare Kohlenstoff-Kohlen­ stoff-Doppelbindung, ist, sowie deren Verwendung zur Herstellung von Homopolymerisaten und Copolymerisaten, welche in Form von Kontaktlinsen vorliegen können.
Die erfindungsgemäßen Siloxanverbindungen werden insbesondere für die Herstellung von Polymerisaten in Form von Kontaktlinsen verwendet, die eine verbesserte Sauerstoffpermeabilität aufweisen.
Siliciumpolymerisate haben wegen der Möglichkeit Beachtung gefunden, sie aufgrund ihrer hohen Sauerstoffpermeabilität als Kontaktlinsenmaterialien einzusetzen. Bisher sind Siliciumpolymerisate jedoch wegen der hydrophoben Eigenschaften der Siliciumverbindungen und ihrer Polymerisate nicht als Kontaktlinsen verwendet worden. Es ist bisher nicht gelungen, Siliciumpolymerisate herzustellen, die eine ausreichende Oberflächenbenetzbarkeit aufweisen, die die Polymerisate für die Herstellung von Kontaktlinsen geeignet machen würde. Es sind auch noch keine erfolgreichen Versuche zur Copolymerisation von Siliciumverbindungen mit üblichen Kontaktlinsenmonomeren durchgeführt worden.
Aus der GB-PS 14 80 880 sind Copolymerisate (Interpolymerisate) bekannt, zu deren Herstellung ausgewählte hydrophile Monomere in Gegenwart eines hydrophoben Siliciumpräpolymers polymerisiert worden sind. Das Reaktionsprodukt enthält zwei miteinander verwickelte Vernetzungen, die sich aus der unabhängigen Polymerisation des hydrophoben Präpolymers mit den hydrophilen Monomeren ergeben, z. B. das Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) vernetzt mit Ethylenglycoldimethacrylat (EDMA) als Beispiel der hydrophilen Monomeren und das Polydimethylsiloxan mit 0,2 Mol-% Vinyl-Funktionalität als Beispiel des hydrophoben Siliciumpräpolymers. Diese Copolymerisate sind sehr schwierig oder gar nicht zu verarbeiten, da sie bereits vor der Hydratation sehr weich bzw. verformbar sind.
Aus der US-PS 38 08 178 sind harte Kontaktlinsen bekannt, die aus einem Copolymerisat von Polysiloxanylalkylacrylester und einem Alkylacrylester hergestellt werden. Ein Beispiel für einen Polysiloxanylalkylacrylester ist das Pentamethyldisiloxanylmethylmethacrylat gemäß der folgenden Formel:
Die obige US-Patentschrift enthält jedoch keinen Hinweis über die Verwendung von Siliciummaterialien, die mit hydrophilen Gruppen substituiert sind. Die Monomeren und die Siliciumverbindungen des obigen US-Patents sind hydrophob und aufgrund der endständigen Acrylgruppen inkompatibel mit hydrophilen Materialien, z. B. HEMA. Die aus der US-Patentschrift bekannten Kontaktlinsen weisen zwar eine erhöhte Sauerstoffpermeabilität auf, sie sind aber fest und nicht in der Lage, Wasser zu absorbieren.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen der allgemeinen Formel I sind hingegen hydrophil und können für die Herstellung von Kontaktlinsenmaterialien verwendet werden. Sie sind in der Lage, etwa 5 Gew.-% Wasser zu absorbieren. Die obigen Verbindungen können mit sich selbst zu Homopolymerisaten, welche etwa 20 bis 25% Wasser absorbieren, oder mit anderen Monomeren zu Copolymerisaten polymerisiert werden, z. B. mit 2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA), 3-Methoxy-2-hydroxypropylmethacrylat (G-MEMA), Methylmethacrylat (MMA), Methylacrylat (MA), N-Vinylpyrrolidon (NVP) und Mischungen davon.
Die hydrophile Natur der obigen Verbindung ist von besonderem Vorteil bei der Verwendung dieser Verbindungen im Bereich der Kontaktlinsen. Im Gegensatz zu den meisten Siloxanen sind diese Monomerverbindungen kompatibel mit Kohlenstoffmonomeren, auch wenn jene hydrophil sind. Die meisten erfindungsgemäßen Siloxane weisen eine begrenzte Kompatibilität (Vereinbarkeit) mit hydrophoben, Kohlenstoff enthaltenden Monomerverbindungen auf und sind vollständig kompatibel mit hydrophilen Monomeren.
Geeignete erfindungsgemäße Verbindungen sind z. B. die folgenden Verbindungen gemäß der allgemeinen Formel I, worin R für Methyl steht und die übrigen Symbole wie folgt definiert sind:
Beispiel 1
Eine Isopropanollösung, enthaltend 1,35 mg Pt⁺⁴-Chlorplatinsäure, wurde in ein Reaktionsgefäß gegeben. Dann wurde das Isopropanol durch Vakuumdestillation abgezogen
und 20 g Cyclohexan wurden in den Reaktionskolben gegeben. Der Inhalt des Kolbens wurde auf etwa 60 bis 65°C erwärmt und gerührt, wobei 7 g der folgenden Silanverbindung langsam über einen Zeitraum von etwa 35 Minuten hinzugegeben wurden:
Nach der Zugabe des Silans wurde die Temperatur auf 95 bis 100°C während der folgenden Stunde erhöht und bei dieser Temperatur gehalten, bis die Umsetzung beendet war (etwa 3½ bis 4 Stunden). Dann wurden das Cyclohexan und die nicht umgesetzte Acetylverbindung im Vakuum abgezogen. Der klare, hochviskose Rückstand wurde bei 70°C mit 100 g Methanol und 0,2 g p-Toluolsulfonsäure für 4 Stunden am Rückfluß erwärmt. Nach dem Abkühlen wurden der Chlorplatinsäurekatalysator und die Sulfonsäure mit Kalilauge neutralisiert. Es wurden 1 bis 2 Tropfen Eisessig hinzugegeben, um das Produkt leicht anzusäuern.
Nach dem Evakuieren und Abziehen der flüchtigen Substanzen im Vakuum erhielt man in 95%iger Ausbeute die folgende Verbindung:
Das Sulfonsäuresalz wurde entfernt durch Lösen des Produkts in Aceton, Filtration der Lösung und Abziehen des Acetons.
Beispiel 2
In einem wassergekühlten Reaktionsgefäß wurden bei einer Temperatur von 10°C 500 g Allylacetat und 250 g 1,3,5,7-Tetra­ methyltetrahydrocyclotetrasiloxan mit 315 g Cyclohexan verrührt. Es kommt zu einer heftigen Reaktion in Gegenwart von 32 mg Pt⁺⁴, und daher muß der Ansatz gekühlt werden, bis die Umsetzung zum größten Teil beendet ist. Nachdem die Reaktionsgeschwindigkeit sich verlangsamt hat, wird die Mischung auf 60 bis 70°C für 2 bis 4 Stunden erwärmt, um das restliche Ausgangsmaterial umzusetzen. Die Reaktionsmischung wird dann auf Raumtemperatur abgekühlt, und die leichtflüchtigen Bestandteile werden im Vakuum abgezogen, wobei 1,3,5,7-Tetra-(1-acetoxypropyl)-cyclotetramethylsiloxan erhalten wird.
640 g Tetra-(1-acetoxypropyl)-cyclotetramethylsiloxan, 35 g 1-7-Di­ chloroctamethyltetrahydrotetrasiloxan, 1,6 g FeCl₃ und 2 Tropfen Wasser werden in einen Reaktionskolben, der mit einem Rückflußkühler ausgestattet ist, gegeben. Nach dem Erwärmen des Reaktionsgemisches für 16 bis 24 Stunden auf 80°C wird eine viskose Flüssigkeit erhalten. Diese wird mit der gleichen Menge Hexan oder Toluol verdünnt, dann werden 25 g Triethylamin und dann 24 g Trimethylsilonat (leichter Überschuß) langsam hinzugefügt. Nach der Umsetzung über Nacht bei Raumtemperatur wurde das Reaktionsprodukt gefiltert. Es wurde die folgende Verbindung erhalten:
Nach der Filtration wird das Produkt in 1 Liter Methanol, das 10 g p-Toluolsulfonsäure enthält, gegeben. Die Umsetzung wird für 16 bis 24 Stunden bei Raumtemperatur vervollständigt, und nach der Neutralisation des Katalysators mit alkoholischer Kalilauge werden die leichtflüchtigen Bestandteile im Vakuum bei Raumtemperatur abgezogen. Der Rückstand wird in Aceton gelöst und filtriert, um das saure Salz zu entfernen. Nach dem Abziehen des Acetons wird das folgende Produkt erhalten:
Beispiel 3
Eine Probe des Reaktionsprodukts von Beispiel 1 wird in eine Polypropylenform gegeben und auf 110°C für 30 Minuten erwärmt, um eine Kontaktlinse herzustellen. Die Linse wurde für 24 Stunden in Wasser gelegt. In dieser Zeit nahm die Linse 15 Gew.-% Wasser auf.
Beispiel 4
Eine Probe von 35 g des Reaktionsprodukts von Beispiel 1 wurde mit 80 g Cyclohexan gemischt, auf 5 bis 10°C abgekühlt, und dann wurden 2 g Triethylamin hinzugegeben. Während die Mischung auf 5 bis 10°C gehalten und gerührt wurde, wurden 1,6 g Methacrylchlorid langsam hinzugegeben. Die Umsetzung wurde für einige Minuten vervollständigt, und dann wurde die Reaktionsmischung filtriert und die leichtflüchtigen Bestandteile im Vakuum abgezogen. Es wurde die folgende Verbindung erhalten:
10 Gew.-Teile des so hergestellten Partialesters wurden mit 10 Gew.-Teilen 2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) und 0,04 Gew.-Teilen tert. Butylperoctoat gemischt. Die Reaktionsmischung wurde in eine Kontaktlinsenform aus Polypropylen gegeben und dadurch gehärtet, daß die Form in einen Umluftofen gegeben wurde, die Temperatur darin langsam auf 100°C erhöht wurde und diese Temperatur dann für 2 Stunden aufrechterhalten wurde. Die erhaltenen Kontaktlinsen bestanden aus einem klaren Copolymerisat. Die gegossenen Linsen wurden hydratisiert, indem sie für 2 Tage in eine physiologische Salzlösung gelegt wurden. Die Linsen erreichten ein Gleichgewicht bei einer Absorption von 20 Gew.-% Wasser. Die hydratisierten Linsen waren klar, durchsichtig, flexibel, hydrophil und waren geeignet für die Verwendung als Kontaktlinsen bzw. Haftschalen.
Beispiel 5
6 Gew.-Teile des Partialesters von Beispiel 4 wurden mit 14 Gew.-Teilen G-MEMA, 0,04 Gew.-Teilen tert. Butylperoctoat und 0,04 Gew.-Teilen Benzoinmethylether gemischt. Die Mischung wurde in Polypropylenformen gegeben, für 30 Minuten mit UV-Licht bestrahlt und dann in einen Umluftofen gegeben, der langsam auf 90°C erwärmt wurde. Nach 2 Stunden wurden die gehärteten Linsen auf Raumtemperatur abgekühlt und aus den Formen herausgenommen. Die Linsen waren klar und absorbierten etwa 40 Gew.-% Wasser nach der Hydratation.
Beispiel 6
10 Gew.-Teile des Partialesters nach Beispiel 4 wurden mit 10 Gew.-Teilen G-MEMA, 0,04 Gew.-Teilen tert. Butylperoctoat und 0,04 Gew.-Teilen Benzoinmethylether gemischt. Die Mischung wurde in Kontaktlinsenformen auf Polypropylen gegeben, dann für 30 Minuten mit UV-Licht bestrahlt, und dann wurden die Formen in einen Umluftofen gegeben. Die Temperatur des Ofens wurde langsam auf 70°C erhöht, und bei dieser Temperatur wurden die Linsen für 1½ Stunden gehalten. Dann wurde die Temperatur auf 110°C erhöht und für 1½ Stunden gehalten. Die gehärteten Linsen wurden aus den Formen herausgenommen, nachdem diese auf Raumtemperatur abgekühlt waren. Die Linsen waren klar, und zwar vor und nach der Hydratation in physiologischer Salzlösung. Nach etwa 2 Tagen erreichten die Linsen in der Salzlösung das Gleichgewicht mit einem Wassergehalt von etwa 25 Gew.-%.
Beispiel 7
1 Mol (640 g) 1,3,5,7-Tetra-(1-acetoxypropyl)-cyclotetramethylsiloxan und 1 Mol (352 g) 1,7-Dichloroctamethyltetrasiloxan wurden gemäß dem Verfahren von Beispiel 2 umgesetzt. Das gereinigte Reaktionsprodukt wies die folgende Formel auf:
Die gereinigte Verbindung war hydrophil und kompatibel sowohl mit HEMA als auch mit G-MEMA.

Claims (12)

1. Hydrophile Siloxanverbindung, gekennzeichnet durch die allgemeine Formel I worin R für eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen steht,
a + b + c + d = e ist,
e durch die Beziehung 1 < e < 100 definiert ist,
a für e - (b + c + d) steht,
b für Null bis e steht,
c für Null bis e steht,
d für Null bis 5 steht,
b + c < 1 ist und
Y ein üblicher organischer Rest, enthaltend wenigstens eine polymerisierbare Kohlenstoff-Kohlen­ stoff-Doppelbindung, ist.
2. Siloxanverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R für Methyl steht.
3. Siloxanverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß a und/oder b für Null stehen.
4. Siloxanverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß a und/oder c für Null stehen.
5. Siloxanverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ausgewählt ist aus einer Verbindung der Formel I, worin R für Methyl steht und a, b, c, d, e und Y die folgenden Bedeutungen haben:
6. Siloxanverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß d für 1-5 steht und daß Y für steht.
7. Siloxanverbindung nach Anspruch 1 der Formel
8. Siloxanverbindung nach Anspruch 1 der Formel
9. Siloxanverbindung nach Anspruch 1 der Formel
10. Siloxanverbindung nach Anspruch 1 der Formel
11. Verwendung einer Siloxanverbindung nach Anspruch 6 zur Herstellung eines Homo- oder Copolymerisats.
12. Verwendung einer Siloxanverbindung nach Anspruch 6 zur Herstellung eines Homo- oder Copolymerisats in Form einer weichen Kontaktlinse.
DE19803003300 1979-01-31 1980-01-30 Hydrophile siliciumverbindungen und verwendung dieser verbindungen fuer die herstellung von kontaktlinsen Granted DE3003300A1 (de)

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