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DE69412084T2 - Organosilizium materialien verwendbar in biomedizinischen vorrichtungen - Google Patents

Organosilizium materialien verwendbar in biomedizinischen vorrichtungen

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DE69412084T2
DE69412084T2 DE69412084T DE69412084T DE69412084T2 DE 69412084 T2 DE69412084 T2 DE 69412084T2 DE 69412084 T DE69412084 T DE 69412084T DE 69412084 T DE69412084 T DE 69412084T DE 69412084 T2 DE69412084 T2 DE 69412084T2
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radical
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alkyl
macromonomer
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Ronald E. Fairport Ny 14450 Bambury
Jay F. Canandaigua Ny 14424 Kunzler
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Bausch and Lomb Inc
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Description

  • Diese Erfindung betrifft organosiliciumhaltige Makromonomere und Monomere, die zum Bilden von Formkörpem, insbesondere von biomedizinischen Vorrichtungen, brauchbar sind, sowie Formkörper, die aus organosiliciumhaltigen Polymeren gebildet sind. Verschiedene Gegenstände, damnter biomedizinische Vorrichtungen, sind aus organosiliciumhaltigen Materialien gebildet. Eine Klasse von Organosiliciummaterialien, die sich für biomedizinische Vorrichtungen wie beispielsweise weiche Kontaktlinsen eignen, sind siliconhaltige Hydrogelmaterialien. Ein Hydrogel ist ein hydrausiertes, vernetztes Polymersystem, welches Wasser in einem Gleichgewichtszustand enthält. Hydrogelkontaktlinsen ergeben eine relativ hohe Sauerstoffdurchlässigkeit sowie die erwünschte biologische Verträglichkeit und Tragekomfort. Die Aufnahme eines siliconhaltigen Materials in die Hydrogelformuliemng ergibt im allgemeinen eine höhere Sauerstoffdurchlässigkeit, da Materialien auf Siliconbasis eine höhere Sauerstoffdurchlässigkeit aufweisen als Wasser.
  • Eine weitere Klasse von Organosiliciummaterialien sind steife, gasdurchlässige Materialien, die für harte Kontaktlinsen verwendet werden. Solche Materialien sind im allgemeinen aus Silicon- oder Fluorsilicon-Copolymeren gebildet. Diese Materialien sind sauerstoffdurchlässig und steifer als die Materialien, die für weiche Kontaktlinsen verwendet werden.
  • Organosiliciumhaltige Materialien, die sich für biomedizinische Vorrichtungen, wozu auch Kontaktlinsen gehören, eignen, sind in den folgenden US-Patenten offenbart: 4,686,267 (Ellis et al.), 5,034,461 (Lai et al.), und 5,070,215 (Bambury et al.).
  • Die vorliegende Erfindung stellt neue Formkörper, die aus organosiliciumhaltigen Polymeren gebildet sind, wie beispielsweise biomedizinische Vorrichtungen, wozu auch Kontaktlinsen gehören, sowie neue organosiliciumhaltige Makromonomere und Monomere, die sich zur Herstellung solcher Polymere eignen, bereit.
  • Gemäß einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Makromonomer bereit, das Wiederholungseinheiten mit der Formel:
  • umfaßt, wobei das Makromonomer als Endgruppe mindestens einen ethylenisch ungesättigten Rest aufweist, worin:
  • jedes Y -O- oder -NR³&sup0;- bedeutet, worin R³&sup0; H oder C&sub1;-C,-Alkyl bedeutet; jedes R¹, R², R³, R&sup4; und R&sup5; unabhängig ausgewählt ist aus H, C&sub1;-C&sub6;-Alkyl, C&sub1;-C&sub6;- Halogenalkyl, C&sub2;-C&sub6;-Alkyl, worin mindestens eine Methylengruppe durch -O- ersetzt ist, C&sub2;-C&sub6;-Halogenalkyl, worln mindestens eine Methylengruppe durch -O- ersetzt ist, und -RSi;
  • m und n unabhängig 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeuten;
  • jedes RSi unabhängig ein Organosiliciumrest ist; und
  • R der zweiwertige Rest einer α,ω-Dihydroxyiverbindung oder einer α,ω-Diaminoverbindung ist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Monomer mit der Formel (III) bereit
  • worin Y, R, R¹, R², R³, R&sup4;, R&sup5;, RSi, m und n wie vorstehend definiert sind und R&sup5;&sup0; ein ethylenisch ungesättigter Rest ist.
  • Die Formkörper der vorliegenden Erfindung sind aus einem Polymer gebildet, das aus einem Makromonomer der Formel (I) oder Monomer der Formel (III), wie vorstehend definiert, erhalten wird, und enthalten Wiederholungseinheiten der Formel (I):
  • worin Y, R, R¹, R², R³, R&sup4;, R&sup5;, RSi, m und n wie vorstehend definiert sind.
  • So wie er hier verwendet wird, bedeutet der Begriff "Polymer" ein Material mit einer mittleren Anzahl von Wiederholungseinheiten der Formel (I), welche größer als 1 ist.
  • Zu den Formkörpem der vorliegenden Erfindung gehören biomedizinische Vorrichtungen. Bevorzugte Gegenstände dieser Erfindung sind optisch klar und als Kontaktlinsen brauchbar.
  • Zu den Polymeren, aus denen die Formkörper gebildet sind, gehören Polyester, welche Wiederholungseinheiten der Formel (Ia) enthalten:
  • worin R&sup0; der zweiwertige Rest einer α,ω-Dihydroxylverbindung ist. Zu bevorzugten Polyestem gehören Polyester der Formel (Ib), die eine Hydroxyl-Endgruppe aufweisen:
  • worin x einen Mittelwert größer als 1 aufweist.
  • Zu den Polymeren gehören auch Polyamide, welche Wiederholungseinheiten der Formel (Ic) enthalten:
  • worin RN der zweiwertige Rest einer α,ω-Diaminoverbindung ist. Zu bevorzugten Polyamiden gehören Polyamide der Formel (Id), welche eine Amino-Endgruppe aufweisen:
  • worin x einen Mittelwert größer als 1 aufweist.
  • Besonders bevorzugt zur Verwendung in dieser Erfindung sind Polyester oder Polyamide, worin R¹, R², R³, R&sup4; und R&sup5;, sofem sie vorhanden sind, jeweils Wasserstoff bedeuten. Zu bevorzugten zweiwertigen Resten R, R&sup0; und RN gehören: C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkylen, C&sub1;-C&sub1;&sub0;- Halogenalkylen wie etwa C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Fluoralkylen, C&sub2;-C&sub1;&sub0;-Alkylenether, C&sub6;-C&sub1;&sub0;-Arylen, C&sub6;-C&sub1;&sub0;-Halogenarylen, C&sub7;-C&sub1;&sub0;-Aralkylen, C&sub7;-C&sub1;&sub0;-Halogenaralkylen und C&sub5;-C&sub1;&sub0;- Cycloalkylen.
  • Bevorzugte RSi-Reste sind Organosiliciumreste mit der Formel:
  • worin jedes R¹&sup0; unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C&sub1;-C&sub8;-Alkyl, Phenyl und einer Gruppe mit der Formel
  • worin jedes R¹¹ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C&sub1;-C&sub8;-Alkyl, Phenyl und -O-Si(R¹²)&sub3;, worin jedes R¹² unabhängig gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C&sub1;-C&sub8;-Alkyi und Phenyl; und
  • L ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Einfachbindung und einem zweiwertigen Verbindungsrest.
  • Außerdem ist es bevorzugt, daß mindestens ein RSi-Rest eine siliconhaltige Gruppe der Formel:
  • ist, worin jede Variable wie vorstehend definiert ist.
  • Es ist ersichtlich, daß die Gruppe L in den vorstehenden Formeln ein Siliciumatom der Organosiliciumgruppe mit der aliphatischen Kette in dem Säurebestandteil des Disäureoder Diesterderivats verbindet. Zu bevorzugten Gruppen L gehören zweiwertige Reste der Formel:
  • worin q eine ganze Zahl von 2 bis 6 bedeutet und R&sup7; und R&sup8; jeweils unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H, C&sub1;-C&sub6;-Alkyl, C&sub1;-C&sub6;-Halogenalkyl, C&sub2;-C&sub6;- Alkyl, worin mindestens eine Methylengruppe durch -O- ersetzt ist, und C&sub2;-C&sub6;-Halogenalkyl, worin mindestens eine Methylengruppe durch -O- ersetzt ist.
  • Zu besonders bevorzugten Organosiliciumresten RSI gehören: Trimethylsilylethylen; Pentamethyldisiloxanylmethylen; Heptamethyltrisiloxanylethylen; Phenyltetramethyldisiloxanylethylen; Triphenyldimethyldisiloxanylmethylen; Isobutylhexamethyltrisiloxanylmethylen; n-Propyloctamethyltetrasiloxanylpropylen; Methyl(bis[trimethylsiloxy])silylmethylen; Dimethyl(bis[trimethylsiloxy]methylsiloxanyl)silylmethylen; Dimethyl(tris[trimethylsiloxy]siloxanyl)silylpropylen; Tris(trimethylsiloxy)silylmethylen; Tris(trimethylsiloxy)silylpropylen; Tris(phenyldimethylsiloxy)silylpropylen; Tris(pentamethyldisiloxanyl)silylpropylen; Tris[tris(trimethyldisiloxyl)]silylpropylen und Tris(bis(trimethyldisiloxy)methylsiloxanyl]silylpropylen.
  • Verschiedene bevorzugte RSi-Reste können durch die Formel:
  • dargestellt werden, worin jedes R¹¹ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C&sub1;-C&sub8;-Alkyl und Phenyl, und q eine ganze Zahl von 2 bis 6 bedeutet. Die Polyester oder Polyamide, welche Wiederholungseinheiten der Formel (I) enthalten, können duch Veresterung oder Amidierung von Verbindungen der Formel (IV) hergestellt werden:
  • worin jedes X -OH, C&sub1;-C&sub6;-Alkoxy oder Halogen bedeutet und die übrigen Variablen wie für die Formel (I) definiert sind.
  • Als Beispiel können Polyester der Formel (Ib) aus einer Verbindung der Formel (IV) und einer α,ω-Dihydroxylverbindung durch herkömmliche Polyveresterungsmethoden gemäß dem folgenden allgemeinen Reaktionsschema hergestellt werden:
  • In dem vorstehenden Reaktionsschema ist jedes X in der Formel (IV) vorzugsweise eine C&sub1;-C&sub6;-Alkoxygruppe. R&sup0; in der Formel (Ib) ist der Rest der α,ω-Dihydroxylverbindung und entspricht dem Rest R in dem α,ω-Dihydroxyl-Reaktionsteilnehmer. Zu repräsentativen Dihydroxylverbindungen gehören Neopentylglycol, 1,2-Ethandiol, 1,6-Hexandiol, Triethylenglycol&sub1; Bisphenol A, 1,4-Cyclohexandimethanol, 1,2-Propandiol und 2,2,3,3,4,4-Hexafluorpentan-1,5-diol.
  • Als weiteres Beispiel können Polyamide der Formel (Id) aus einer Verbindung der Formel (IV) und einer α,ω-Diaminoverbindung gemäß herkömmlichen Verfahren hergestellt werden, wie sie in dem folgenden allgemeinen Reaktionsschema dargestellt sind:
  • RN in der Formel (Id) ist der Rest der α,ω-Dihydroxyiverbindung und entspricht dem Rest R in dem α,ω-Diamino-Reaktionsteilnehmer. Zu repräsentativen Diaminoverbindungen gehören 1,2-Ethylendiamin, 1,4-Phenylendiamin, 1,6-Hexamethylendiamin und 1,4- Cyclohexyldiamin.
  • In den Formeln (Ib) und (Id) hat x einen Mittelwert größer als 1. Die mittlere Anzahl der Wiederholungseinheiten kann durch Steuern des Grades der Polyveresterung oder Po- lyamidierung gemäß bekannten Verfahren variiert werden.
  • Verbindungen der Formel (IV) können durch Addieren einer Allylgruppe an eine Dicarbonsäure oder einen Diester davon, welche eine α,β-ungesättigte Gruppe im Säurebestandteil enthalten, über ein reaktives Allylsilan hergestellt werden. Zu repräsentativen α,β-ungesättigten Dicarbonsäure oder Diester-Ausgangsmaterialien für diese Hydrosilylierungsreaktion gehören das folgende Malonatderivat (Va) und Succinatderivat (Vb):
  • Solche α,β-ungesättigten Dicarbonsäuren oder Diester können durch bekannte Verfahren hergestellt werden. Zum Beispiel ist die Herstellung des α,β-ungesättigten Succinatderivats (Vb) über eine durch Fluoridionen katalysierte Addition von Trimethylallylsilan oder über eine konjugierte Addition von Lithiumdiallylcuprat in der Literatur beschrieben (G. Majetich et al., "A General Allylation Procedure Using Trimethylallylsilane and Fluoride Catalysts", J. Org. Chem., Bd. 51 (10), 1986, S. 1745 f., deren Offenbarung hiermit per Bezugnahme aufgenommen ist). Außerdem ist eine Synthese des α,β-ungesättigten Malonatderivats (Va) im nachstehenden Beispiel 1 beschrieben.
  • Folglich können Verbindungen der Formel (IV) gemäß dem folgenden allgemeinen Reaktionsschema hergestellt werden. Zum Zweck der Erläuterung in dem repräsentativen Reaktionsschema wird das α,β-ungesättigte Malonatderivat (Va) mit der Organosiliciumverbindung HSi(R¹&sup0;)&sub3; hydrosilyliert, wobei eine Verbindung der Formel (IV) gebildet wird, die einen RSi-Rest enthält, der -L-Si(R10)3 entspricht, worin -L- -(CH&sub2;) 3- bedeutet.
  • Die beschriebenen Polyester oder Polyamide, welche Wiederholungseinheiten der Formel (I) enthalten, können durch herkömmliche Verfahren direkt zu verschiedenen Formkörpern geformt werden. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen werden jedoch Formkörper der vorliegenden Erfindung, wozu auch Kontaktlinsen gehören, durch Polymerisieren eines Makromonomers hergestellt, das Wiederholungseinheiten der Formel (I) enthält und mindestens einen ethylenisch ungesättigten Rest als Endgruppe aufweist. Folglich betrifft die Erfindung auch solche Makromonomere. So wie er hier verwendet wird, bedeutet der Begriff "Makromonomer" ethylenisch ungesättigte Materialien mit einer mittleren Anzahl von Wiederholungseinheiten der Formel (I), welche größer als list.
  • Zu bevorzugten Makromonomeren gehören polyesterhaltige Makromonomere, welche zwei ethylenisch ungesättigte Reste als Endgruppen aufweisen, wie in der Formel (IIa):
  • und polyamidhaltige Makromonomere, die zwei ethylenisch ungesättigte Reste als Endgruppen aufweisen, wie in der Formel (IIb):
  • In den Formeln (IIa) und (IIb) bedeutet R&sup5;&sup0; jeweils einen ethylenisch ungesättigten Rest und x weist einen Mittelwert größer als 1 auf.
  • Zu repräsentativen Resten R&sup5;&sup0; gehören ethylenisch ungesättigte Gruppen der Formel:
  • worin:
  • R³¹ Wasserstoff oder Methyl bedeutet;
  • R³² ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, einem Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und einem -CO-Y'-R³&sup4;-Rest, worin Y, -O- oder -NH- bedeutet;
  • R³&sup4; und R³&sup5; jeweils unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus -COO-, -CONH-, NHCO-, -OCOO-, -NHCOO- und -OCONH-;
  • Ar ein aromatischer Rest mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen ist;
  • t und y jeweils unabhängig 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeuten; und
  • u, v und w jeweils unabhängig 0 oder 1 bedeuten.
  • Mehr bevorzugte Reste R&sup5;&sup0; haben die Formel:
  • Die Makromonomere der Erfindung können dadurch hergestellt werden, daß an die vorstehend beschriebenen Polyester (z.B. die Polyester der Formel (Ib)) oder Polyamide (z.B. die Polyamide der Formel (Id)) gemäß allgemeinen Verfahren, die im Fachgebiet bekannt sind, ethylenisch ungesättigte Gruppen als Endgruppe angehängt werden. Alternativ dazu kann an Polyester oder Polyamide, die keinen Organosiliciumrest Rsiauf weisen, die ethylenisch ungesättigte Gruppe als Endgruppe angehängt werden, wobei das sich dabei ergebende Makromonomer anschließend mit dem Organosiliciumrest hydrosilyliert wird, wie in den nachstehenden Beispielen 11 bis 14 erläutert ist.
  • Im Fachgebiet sind verschiedene Verfahren zum Addieren der endständigen ethylenisch ungesättigten Gruppe bekannt. Zum Beispiel können Polyester, welche eine endständige Hydroxylfunktionatät enthalten, wie etwa Polyester der Formel (Ib), mit Isocyanatoethylmethacrylat umgesetzt werden, um den endständigen Rest CH&sub2;=CH(CH&sub3;)-COO-(CH&sub2;)&sub2;-NHCOO- zu bilden. Alternativ können Polyester, die eine endständige Hydroxylfunktionatät enthalten, mit (Meth)acryloylchlorid umgesetzt werden, um einen endständigen (Meth)acrylatrest zu ergeben, oder mit Vinylchlorformiat, um einen endständigen Vinylcarbonatrest zu ergeben. Polyamide, die eine endständige Aminofunktionalität enthalten, wie etwa die Polyamide der Formel (Id) können mit (Meth)acryloylchlorid umgesetzt werden, um einen endständigen (Meth)acrylamidrest zu ergeben, oder mit Vinylorformiat, um eine Vinylcarbamat-Endgruppe zu ergeben. Es versteht sich, daß durch Steuern der Veresterung oder Amidierung Materialien hergestellt werden können, welche nur eine einzige Einheit der Formel (I) enthalten. Folglich schließt die Erfindung auch Monomere ein, die eine einzige Einheit der Formel (I) enthalten, welche mindestens einen ethylenisch ungesättigten Rest als Endgruppe aufweist.
  • Bevorzugte ethylenisch ungesättigte Monomere sind durch die Formel (III) dargestellt:
  • worin jede Variable wie vorstehend definiert ist.
  • Die sich dabei ergebenden ethylenisch ungesättigten organosiliciumhaltigen Makromonomere oder Monomere können durch freie radikalische Polymerisation polymerisiert werden, um verschiedene organosiliciumhaltige Formkörper, wozu auch biomedizinische Vorrichtungen gehören, zu bilden. Es wurde gefunden, daß solche polymeren Formkörper eine ausreichend hohe Sauerstoffdurchlässigkeit, Klarheit und Festigkeit für eine Verwendung als Kontaktlinsenmaterialien aufweisen.
  • Zum Beispiel können die Makromonomere dieser Erfindung mit mindestens einem hydrophilen Monomer copolymerisiert werden unter Bildung eines hydrophilen, optisch klaren Copolymers, das als weiches Hydrogelkontaktlinsenmaterial brauchbar ist. Alternativ können die Makromonomere mit Monomeren wie Methylmethacrylat, einem Itaconatester oder fluorierten Derivaten davon copolymerisiert werden&sub1; um steife, gasdurchlässige Kontaktlinsenmaterialien zu bilden.
  • Die Makromonomere können mit einer großen Zahl von hydrophilen Monomeren copolymerisiert werden, um Copolymere zu bilden, die als Hydrogelkontaktlinsenmaterialien brauchbar sind. Zu geeigneten hydrophilen Monomeren gehören: ungesättigte Carbonsäuren wie Methacrylsäure und Acrylsäure; (Meth)acryl-substituierte Alkohole wie 2-Hydroxyethylmethacrylat und 2-Hydroxyethylacrylat; Vinyllactame wie N-Vinylpyrrolidon; und Acrylamide wie Methacrylamid und N,N-Dimethylacrylamid. Weitere Beispiele sind die hydrophilen Vinylcarbonat- oder Vinylcarbamatmonomere, die im US- Patent Nr. 5,070,215 offenbart sind, und die hydrophilen Oxazolonmonomere, die im US-Patent Nr. 4,910,277 offenbart sind. Weitere geeignete hydrophile Monomere sind dem Fachmann bekannt. Vorzugsweise ist das Makromonomer in dem ursprünglichen Monomergemisch in einer Menge von ungefähr 10 bis ungefähr 90 Gew.-% enthalten und mindestens ein hydrophiles Monomer ist in einer Menge von ungefähr 10 bis ungefähr 90 Gew.-% enthalten.
  • Das organosilidumhaltige Makromonomer oder das hydrophile Monomer kann als Vernetzungsmittel wirken (wobei ein Vernetzer als Material mit mehrfachen polymerisierbaren Funktionatäten definiert ist). Alternativ kann ein separater Vernetzer in dem ursprünglichen Monomergemisch eingesetzt werden, um einen vernetzten Polymergegenstand zu ergeben.
  • Das Monomergemisch kann durch freie radikalische Polymerisation polymerisiert werden, wobei üblicherweise Wärme oder ultraviolette Strahlung vorhanden ist. kleinere Mengen eines freien radikalischen Starters können in dem Monomergemisch enthalten sein, im allgemeinen in Mengen von ungefähr 0,1 bis ungefähr 5 Gew.-%.
  • Beim Herstellen von Kontaktlinsen kann das ursprüngliche Monomergemisch in Rohren gehärtet werden, wobei stäbchenförmige Gegenstände erhalten werden, welche dann in Scheiben geschnitten werden. Die Scheiben können dann an einer Drehmaschine zu Kontaktlinsen weiterverarbeitet werden. Alternativ dazu können Kontaktlinsen aus den Monomergemischen direkt in Formen gegossen werden, wie beispielsweise durch Schleudergießen und statische Gießverfahren. Schleudergießverfahren sind in den US- Patenten Nr. 3,408,429 und 3,660,545 offenbart und statische Gießverfahren sind in den US-Patenten Nr. 4,113,224 und 4,197,266 offenbart. Als weiteres Verfahren offenbart das US-Patent Nr. 4,555,732 ein Verfahren, bei dem ein Überschuß eines Monomergemisches durch Schleudergießen in einer Form gehärtet wird, um einen Formkörper mit einer vorderen Linsenoberfläche und einer relativ großen Dicke zu bilden, und die hintere Oberfläche des gehärteten Schleudergußgegenstandes anschließend an einer Drehmaschine bearbeitet wird, um eine Kontaktlinse mit der gewünschten Dicke und hinteren Linsenoberfläche zu ergeben.
  • Die folgenden Beispiele erläutern verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • BEISPIEL 1 Herstellung von Alkyldiethylmalonat (Va)
  • Frisch destilliertes Allylbromid (13,74 g, 0,12 Mol) wurde bei 70ºC zu einer Lösung von wasserfreiem Ethanol zugegeben, welche das Anion von Diethylmalonat enthielt (CH&sub3;CH&sub2;OOCCH&supmin;COOCH&sub2;CH&sub3;, erhalten durch Umsetzen von Allylmalonat mit Natrium in Ethanol). Die Reaktion war nach 2 Stunden beendet, wie durch Gaschromatographie (GC) festgestellt wurde. Das Reaktionsgemisch wurde abgekühlt, mit Heptan (25 ml) verdünnt und zweimal mit destilliertem Wasser gewaschen. Die organischen Extrakte wurden über Magnesiumsulfat getrocknet und das Heptan wurde mit einem Rotationsverdampfer entfernt. Das sich dabei ergebende Rohprodukt wurde durch Destillation gereinigt, wobei Allyldiethylmalonat (Va) erhalten wurde (Ausbeute 80%; Siedepunkt 115- 120ºC bei 20 mmhg; Reinheit, bestimmt durch GC: 99,0%).
    • BEISPIEL 2 Herstellung von 2-(3-(Tris(trimethylsiloxyl)silyl)propyl]diethylmalonat
  • Allyldiethylmalonat (8,0 g, 0,04 Mol), Tris(trimethylsiloxyl)silan (HSi[OSi(CH&sub3;)&sub3;]&sub3;, 11,8 g, 0,04 Mol), 125 ml trockenes Toluol und Chlorpiatinsäure (0,02 g in einer minimalen Menge von 2-Propanol) wurden 3 Stunden lang auf 100ºC erwärmt. Die Reaktion wurde durch GC und Infrarotspektroskopie überwacht. Die Reaktion war nach 3 Stunden beendet. Das Toluol wurde mit einem Rotationsverdampfer entfernt und das Rohprodukt wurde im Vakuum destilliert, wobei 2-[3-(Tris(trimethylsiloxyl)silyl)propyl]diethylmalonat erhalten wurde (Ausbeute 99,0%; Siedepunkt 135-140ºC bei 0,05 mm Hg; Reinheit, bestimmt durch GC: 99,0%).
    • BEISPIEL 3 Herstellung eines eine Hydroxyl-Endgruppe aufweisenden Polyesters aus dem Tris(trimethylsiloxyl)silyl-haltigen Malonat und Neopentylglycol
  • 2-(3-(Tris(trimethylsiloxyl)silyl)propyl]diethylmalonat (10 g, 0,02 Mol) und Neopentylglycol (2,5 g, 0,25 Mol) wurden unter Stickstoff in einen Rundkolben gegeben. Das Gemisch wurde 3 Stunden lang auf 170ºC erwärmt, wobei während dieses Zeitraums 8 ml Ethanol aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert wurden. Das Reaktionsgemisch wurde dann unter einem Vakuumdruck von 30 mm 2 Stunden lang auf 190ºC erwärmt. Beim Abkühlen ergab sich ein klarer viskoser Polyester, welcher ein Molekulargewicht-Zahlenmittel von 3300 besaß. Die ¹H-NMR-Analyse bestätigte die erwartete Struktur.
    • BEISPIELE 4 und 5 Herstellung von eine Hydroxyl-Endgruppe aufweisenden Polyestern aus dem Tris(trimethylsiloxyl)silyl-haltigen Malonat und 1,6-Hexandiol oder Triethylenglycol
  • Gemäß dem allgemeinen Verfahren von Beispiel 3 wurden Polyester hergestellt durch Ersetzen von Neopentylglycol durch 1,6-Hexandiol bzw. Triethylenglycol.
    • BEISPIEL 6 Herstellung eines organosiliciumhaltigen Makromonomers aus einem eine Hydroxyl- Endgruppe aufweisenden organosiliciumhaltigen Polyester
  • Der in Beispiel 3 hergestellte, eine Hydroxyl-Endgruppe aufweisende Polyester (5,5 g, 0,0022 Mol) wurde in 15 ml Methylenchlorid bei 5ºC gelöst. Isocyanatoethylmethylacrylat (0,82 g, 5,28 mmol) wurde langsam zusammen mit 18 ul Dibutylzinndilaurat (0,3 % Gew./Gew.) zugegeben. Das Gemisch wurde auf Raumtemperatur aufwärmen gelassen und dann bei 60ºC 16 Stunden lang refluxiert. Das sich dabei ergebende Gemisch wurde zweimal mit destilliertem Wasser und zweimal mit einer gesättigten Bicarbonatlösung gewaschen. Die organische Schicht wurde gesammelt, über MgSO&sub4; getrocknet und das Lösungsmittel mit einem Rotationsverdampfer entfernt. Die ¹H-NMR-Spektroskopie- Analyse des Endprodukts bestätigte die erwartete Struktur.
    • BEISPIEL 7 Herstellung eines organosiliciumhaltigen Makromonomers
  • Gemäß dem allgemeinen Verfahren von Beispiel 6 wurde ein Makromonomer aus dem eine Hydroxyl-Endgruppe aufweisenden Polyester des Beispiels 5, d.h. dem Polyester, welcher den Triethylenglycol-Rest enthält, hergestellt.
    • BEISPIELE 8 und 9 Gießen von Filmen
  • Ein erstes Gemisch wurde hergestellt durch Vermischen des Makromonomers von Beispiel 6(80 Gewichtsteile), N,N-Dimethylacrylamid (20 Gewichtsteile) und dem Starter Darocur 1173 (0,5%).
  • Ein zweites Gemisch wurde hergestellt durch Vermischen des Makromonomers von Beispiel 7 (80 Gewichtsteile), N,N-Dimethylacrylamid (20 Gewichtsteile) und dem Starter Darocur 1173 (0,5%).
  • Aus den zwei Gemischen wurden zwei Reihen von Filmen zwischen Glasplatten gegossen, wobei die Gemische ungefähr zwei Stunden lang einer Ultraviolettstrahlung ausgesetzt wurden. Im Anschluß an das trockene Abziehen von den Glasplatten wurden die gegossenen Filme über Nacht bei Raumtemperatur in Alkohol extrahiert, anschließend in gepufferter Salzisung extrahiert, worauf sich eine Hydratisierung in phosphatgepufferter Salzisung anschloß, um ein hydratisiertes Hydrogel zu erhalten. Die Filme waren klar und die Eigenschaften sind in Tabelle 1 aufgeführt, wozu der Prozentsatz des Wassers (Gew.-%) im Anschluß an die Hydratisierung, der Modul (g/mm²), die Reißfestigkeit (g/mm) und die Sauerstoffdurchlässigkeit (Dk, Barrers) gehören. Der Modul und die Reißfestigkeit wurden durch die ASTM-Verfahren 1708 und 1938 bestimmt und die Sauerstoffdurchlässigkeit wurde durch das polarographische Sondenverfahren (I. Fatt et al., International Contact Lens Clinic, Bd. 14, S.38 (1987)) bestimmt. Tabelle 1
    • BEISPIEL 10 Syntheseverfahren für 2-[3-(Tris(trimethylsiloxy)silyl)propyl]ldimethylsuccinat, und eine Hydroxyl-Endgruppe aufweisende Polyester und Makromonomere, welche den 2-[3- (Tris(trimethylsiloxy)silyl)propyl]-Organosiliciumrest enthalten
  • Gemäß dem allgemeinen Verfahren von Beispiel 2 kann 2-[3-(Tris(trimethylsiloxy)silyl)propyl]dimethylsuccinat durch Ersetzen von Allyldiethylmalonat durch Allyldimethylsuccinat (Vb) hergestellt werden.
  • Eine Hydroxyl-Endgruppe aufweisende Polyester können durch Umsetzen von 2-[3- (Tris(trimethylsiloxy)silyl)propyl]dimethylsuccinat mit einer α,ω-Dihydroxylverbindung hergestellt werden und organosiliciumhaltige Makromonomere können aus den eine Hydroxyl-Endgruppe aufweisenden Polyestern hergestellt werden.
    • BEISPIEL 11 Syntheseverfahren für Allylmalonsäure
  • Kaliumhydroxid (15,6 g, 0,28 Mol), 15 ml destilliertes Wasser und 50 ml Heptan werden in einen Rundkolben gegeben. Zu dem Reaktionsgemisch wird langsam Allyldiethylmalonat (22,0 g, 1,1 Mol) unter Rühren zugegeben und über einen ausreichenden Zeitraum refluxiert, um die Hydrolyse zu vervollständigen. Ethanol wird mit einem Rotationsverdampfer entfernt. Das sich dabei ergebende Produkt wird in einem Becherglas abgekühlt und mit Schwefelsäure angesäuert. Die sich dabei ergebende Lösung wird mit Diethylether extrahiert. Die Etherschicht wird gesammelt, über MgSO&sub4; getrocknet und der Ether wird mit einem Rotationsverdampfer entfernt. Die rohe Allylmalonsäure wird aus Petroleumether kristallisiert.
    • BEISPIEL 12 Syntheseverfahren für ein eine Amino-Endgruppe aufweisendes Polyamid aus Allylmalonsäure und 1,6-Hexamethylendiamin
  • Allylmalonsäure (35,3 g, 0,245 Mol) und 1,6-Hexamethylendiamin (34,17 g, 0,3 Mol) werden unter Stickstoff in einem Rundkolben vermischt, der mit einem Destillationsaufsatz ausgestattet ist. Das Gemisch wird ungefähr 2 Stunden lang auf 220ºC erwärmt, wobei während dieses Zeitraums Wasser aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert wird. Das Reaktionsgemisch wird anschließend unter 30 mm Vakuumdruck ungefähr 3 Stunden lang auf 250ºC erwärmt. Das sich dabei ergebende Gemisch wird abgekühlt, wobei das Polyamid bei der Kristallisation erhalten wird.
    • BEISPIEL 13 Syntheseverfahren für ein allylhaltiges Makromonomer aus dem eine Amino-Endgruppe aufweisenden Polyamid
  • Das eine Aminoendgruppe aufweisende Polyamid (5,5 g, 2,2 mmol) wird bei 5ºC in 15 ml Methylenchlorid gelöst. Dazu wird langsam Isocyanatoethylmethacrylat (0,82 g, 5,28 mmol) zusammen mit 18 pl Dibutylzinndilaurat (0,3% Gew./Gew.) zugegeben. Das Gemisch wird auf Raumtemperatur erwärmen gelassen und dann über Nacht refluxiert. Anschließend wird das sich dabei ergebende Gemisch mit destilliertem Wasser und einer gesättigten Bicarbonatlösung gewaschen. Die organische Schicht wird gesammelt und über MgSO&sub4; getrocknet und das Lösungsmittel mit einem Rotationsverdampfer entfernt.
    • BEISPIEL 14 Syntheseverfahren für ein organosiliciumhaltiges Makromonomer
  • Das eine Methacrylat-Endgruppe aufweisende Makromonomer (10 g, 0,048 Mol), Heptamethyldisiloxan (7,1 g, 0,48 Mol) und 0,02 Chlorplatinsäure wird in 25 ml Ethylacetat gelöst und während eines ausreichenden Zeitraums auf 80ºC erwärmt, um die Reaktion zu vervollständigen, was zu einem Siloxan-substituierten Makromonomer führt.
  • Das Makromonomer kann wie in den Beispielen 8 und 9 mit einem hydrophilen Monomer copolymerisiert werden.

Claims (18)

1. Makromonomer umfassend Wiederholungseinheiten mit der Formel:
wobei das Makromonomer als Endgruppe mindestens einen ethylenisch ungesättigten Rest aufweist, worin:
jedes Y -O- oder -NR³&sup0;- bedeutet, worin R³&sup0; H oder C&sub1;-C&sub6;-Alkyl bedeutet;
jedes R¹, R², R³, R&sup4; und R&sup5; unabhängig ausgewählt ist aus H, C&sub1;-C&sub6;-Alkyl, C&sub1;-C&sub8;-Halogenalkyl, C&sub2;-C&sub6;-Alkyl, worin mindestens eine Methylengruppe durch -O- ersetzt ist, C&sub2;-C&sub6;-Halogenalkyl, worin mindestens eine Methylengruppe durch -O- ersetzt ist, und -RSi;
m und n unabhängig 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeuten;
jedes RSi unabhängig ein Organosilidumrest ist; und
R der zweiwertige Rest einer α,ω-Dihydroxylverbindung oder einer α,ω-Diaminoverbindung ist.
2. Makromonomer nach Anspruch 1, worin der oder jeder der mindestens einen ethylenisch ungesättigten Reste unabhängig ein Rest mit der Formel ist:
worin:
R³¹ Wasserstoff oder Methyl bedeutet;
R³² ausgewählt ist aus Wasserstoff, einem Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und einem -CO-Y'-R³&sup4;-Rest, worin Y' -O- oder -NH- bedeutet;
R³&sup4; und R³&sup5; jeweils unabhängig ausgewählt sind aus -COO-, -CONH-, -NHCO-, -OCOO-, -NHCOO- und -OCONH-;
Ar ein aromatischer Rest mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen ist;
t und y jeweils unabhängig 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeuten; und
u, v und w jeweils unabhängig 0 oder 1 bedeuten.
3. Makromonomer nach Anspruch 2, worin jeder der mindestens einen ethylenisch ungesättigten Reste unabhängig ein Rest mit der Formel ist:
worin R³¹, y und v wie in Anspruch 2 definiert sind.
4. Makromonomer nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin das Polymer zwei ethylenisch ungesättigte Reste als Endgruppe aufweist.
5. Makromonomer nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin jedes Y -O- bedeutet.
6. Makromonomer nach einem der Ansprüche 141 worin jedes Y -NR³&sup0;- bedeutet.
7. Makromonomer nach einem der vorangehenden Ansprüche&sub1; worin R ausgewählt ist aus C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkylen, C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Halogenalkylen, C&sub2;-C&sub1;&sub0;-Alkylenether, C&sub6;-C&sub1;&sub0;-Arylen, C&sub6;-C&sub1;&sub0;-Halogenarylen, C&sub7;-C&sub1;&sub0;-Aralkylen, C&sub7;-C&sub1;&sub0;-Halogenaralkylen, C&sub5;-C&sub1;&sub0;-Cycloalkylen und C&sub6;-&sub1;&sub2;-Alkylcycloalkylen.
8. Makromonomer nach Anspruch 71 worin das C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Halogenalkylen ein C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Fluoralkylen ist.
9. Makromonomer nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin m 0 bedeutet und n 0 oder 1 bedeutet.
10. Makromonomer nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin jedes R&sup5;¹ ein Organosiliciumrest mit der Formel ist
worin jedes R¹&sup0; unabhängig ausgewählt ist aus C&sub1;-C&sub8;-Alkyl, Phenyl und einer Gruppe mit der Formel:
worin jedes R¹¹ ausgewählt ist aus C&sub1;-C&sub8;-Alkyl, Phenyl und -O-Si(R¹²)&sub3;, und jedes R¹² unabhängig ausgewählt ist aus C&sub1;-C&sub8;-Alkyl und Phenyl; und
jedes L unabhängig ein zweiwertiger Verbindungsrest ist.
11. Makromonomer nach Anspruch 101 worin jedes L unabhängig eine zweiwertige Verbindungsgruppe mit der Formel bedeutet:
worin:
q eine ganze Zahl von 2 bis 6 ist; und
R&sup7; und R&sup8; unabhangig ausgewahlt sind aus H, C&sub1;-C&sub8;-Alkyl, C&sub1;-C&sub6;-Halogenalkyl,
C&sub2;-C&sub6;-Alkyl, worin mindestens eine Methylengruppe durch -O- ersetzt ist, und
C&sub2;-C&sub6;-Halogenalkyl, worin mindestens eine Methylengruppe durch -O- ersetzt ist
12. Makromonomer nach Anspruch 1, welches Wiederholungseinheiten mit der Formel enthält:
worin R¹, R², R³, R&sup4;, R&sup5;, RSi, m und n wie in Anspruch 1 definiert sind und R&sup0; der zweiwertige Rest einer α,ω-Dihydroxylverbindung ist.
13. Makromonomer nach Anspruch 12, worin RSi
bedeutet, worin jedes R¹¹ unabhängig ausgewählt ist aus C&sub1;-C&sub8;-Alkyl und Phenyl, und q eine ganze Zahl von 2 bis 6 bedeutet.
14. Makromonomer nach Anspruch 1 mit der Formel:
worin R¹, R², R³, R&sup4;, R&sup5;, RSi, m und n wie in Anspruch 1 definiert sind, R&sup5;&sup0; ein ethylenisch ungesättigter Rest ist, R&sup0; der zweiwertige Rest einer α,ω-Dihydroxyl verbindung ist und x einen Durchschnittswert von mehr als 1 aufweist.
15. Makromonomer nach Anspruch 1 mit der Formel:
worin R¹, R², R³, R&sup4;, R&sup5;, RSi, m und n wie in Anspruch 1 definiert sind, R&sup5;&sup0; ein ethylenisch ungesättigter Rest ist, R&sup0; der zweiwertige Rest einer α,ω-Diaminoverbindung ist und x einen Durchschnittswert von mehr als 1 aufweist.
16. Monomer mit der Formel:
worin:
jedes Y -O-oder -NR³&sup0;- bedeutet, worin R³&sup0; H oder C&sub1;-C&sub6;-Alkyl bedeutet;
jedes R¹, R², R³, R&sup4; und R&sup5; unabhängig ausgewählt ist aus H, C&sub1;-C&sub6;-Alkyl, C&sub1;-C&sub6;-Halogenalkyl, C&sub2;-C&sub6;-Alkyl, worin mindestens eine Methylengruppe durch -O- ersetzt ist, C&sub2;-C&sub6;-Halogenalkyl, worin mindestens eine Methylengruppe durch -O- ersetzt ist, und -RSi;
m und n unabhängig 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeuten;
jedes RSi unabhängig ein Organosiliciumrest ist;
R der zweiwertige Rest einer α,ω-Dihydroxylverbindung oder einer α,ω-Diaminoverbindung ist; und
R&sup5;&sup0; ein ethylenisch ungesättigter Rest ist.
17. Formkörper&sub1; welcher aus einem Polymer gebildet ist, das aus einem Makromonomer, wie es in einem der Ansprüche 1 bis 15 definiert ist, oder aus einem Monomer, wie es in Anspruch 16 definiert ist, erhalten wird und Wiederholungseinheiten mit der Formel enthält:
worin:
jedes Y -O- oder -NR³&sup0;- bedeutet, worin R³&sup0; H oder C&sub1;-C&sub6;-Alkyl bedeutet;
jedes R¹, R², R³, R&sup4; und R&sup5; unabhängig ausgewählt ist aus H, C&sub1;-C&sub6;-Alkyl, C&sub1;-C&sub6;-Halogenalkyl, C&sub2;-C&sub6;-Alkyl, worin mindestens eine Methylengruppe durch -O- ersetzt ist, C&sub2;-C&sub6;-Halogenalkyl, worin mindestens eine Methylengruppe durch -O- ersetzt ist, und -RSi;
m und n unabhängig 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeuten;
jedes RSi unabhängig einen Organosiliciumrest bedeutet; und
R der zweiwertige Rest einer α,ω-Dihydroxyiverbindung oder einer α,ω-Diaminoverbindung ist.
18. Formkörper nach Anspruch 171 welcher das Polymerisationsprodukt eines Gemisches ist, welches:
(a) ein Makromonomer wie es in einem der Ansprüche 1-15 definiert ist; und
(b) mindestens ein hydrophiles Monomer umfaßt.
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