DE3003300C2 - - Google Patents
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- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
- C08G77/04—Polysiloxanes
- C08G77/14—Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
-
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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.
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:
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.
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:
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.
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.
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.
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.-%.
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.
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.
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