フマル酸誘導体およびそれを用いた眼用レンズ
【構成】 本発明はフマル酸誘導体およびそれを用いた眼用レンズに関する。さらに詳しくは、同一分子内に親水基とシリコン含有アルキル基を有するフマル酸ジエステルであって、それを用いたコンタクトレンズまたは眼内レンズに関する。
【効果】 本発明のフマル酸誘導体は、分子構造中にシリコン含有アルキルを有することにより優れた酸素透過性を与え、他方親水性置換基を同一分子内に有することにより、他の親水性モノマーとの相溶性を向上させることができる。また、当該フマル酸誘導体を含有するモノマー組成物を重合することにより得られる眼用レンズを、例えば含水性レンズとして構成した場合には、併用する親水性モノマーとの相溶性に優れ、種々の混合比による組み合わせが可能で、含水率に依存しない高度の酸素透過性および透明性に優れたレンズが得られる。
【効果】 本発明のフマル酸誘導体は、分子構造中にシリコン含有アルキルを有することにより優れた酸素透過性を与え、他方親水性置換基を同一分子内に有することにより、他の親水性モノマーとの相溶性を向上させることができる。また、当該フマル酸誘導体を含有するモノマー組成物を重合することにより得られる眼用レンズを、例えば含水性レンズとして構成した場合には、併用する親水性モノマーとの相溶性に優れ、種々の混合比による組み合わせが可能で、含水率に依存しない高度の酸素透過性および透明性に優れたレンズが得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフマル酸誘導体およびそれを用いた眼用レンズに関する。さらに詳しくは、同一分子内に親水基とシリコン含有アルキル基を有するフマル酸誘導体であって、それを用いたコンタクトレンズまたは眼内レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用材料、特にコンタクトレンズまたは眼内レンズなどの眼用レンズ材料の分野において、その素材として用いることができる各種モノマーが検討されている。中でもフマル酸エステル系については、レンズに加工したときの透明性、機械的強度、酸素透過性などに優れた物性を示すことから、従来より多くの提案がなされている。これらの物性はそれぞれ眼用レンズが生体に直接接触して使用されるという関係ゆえに、その材料として用いられる物質が備えていなければならないとも言うべき特性である。
【０００３】
フマル酸は、白色の結晶性粉末であり食品添加剤、医薬原料、浴用剤などとして工業的に広く用いられている物質である。その化学構造式は不飽和結合を有する炭化水素基を挟んでカルボキシル基を２個有しており、このカルボキシル基にエステル結合により種々の置換基を導入することによって、フマル酸エステル系のコンタクトレンズ原料モノマーとして研究されてきた。例えば置換基に直鎖または分岐アルキル、シクロアルキルなどの疎水性のアルキルを有するジアルキルフマレートについては、特公平２−５０４５０号、特公平６−８５０３０号、特公平８−２３６３０号などに、ホスホリルコリン基やヒドロキシアルキル基などの親水性置換基を導入したものについては、特許３２４０６９６号、特許３２２７８１１号、特許３６１２３４９号等において開示されている。また、シリコン含有アルキルを有するジ（シリコン含有アルキル）フマレートについては特公平６−７７１１５号、特許３０５０５８６号、特許３４５３２２４号などに、フッ素置換アルキル基を有するジ（フルオロアルキル）フマレートについては特許３０６０５８６号にそれぞれ開示されている。
【０００４】
前記各種フマレートは置換基が基本的に同一の、いわゆる対称型である。これらのフマレートは主に酸素透過性の向上を目的として合成され、実際優れた特性を発揮している。一方、前記各公報中にも一部開示されているが、置換基が相異なるいわゆる非対称型についても研究され、例えばシリコン含有アルキルとフルオロアルキルとを有するフマレート（特公平６−２５８３２号など）や、直鎖・分岐または環状アルキルとポリオキシエチレン鎖とを有するフマレート（特開平４−３３５００７号など）、炭素数１〜２０のアルキルとホスホリルコリンを有するフマレート（ＷＯ９７／８１７７号など）をコンタクトレンズに用いた例がある。
【０００５】
これらは、コンタクトレンズとして使用したときに必要な角膜への酸素供給を促進するだけでなく、適度な水濡れ性、光学材料としての透明性および、生体適合性、耐汚れ付着性などをも目的として、開発されているものである。
【０００６】
ところで、前記各公報により提案されているフマル酸エステルは、優れた酸素透過性を有するレンズ材料を提供することができるにもかかわらず、市場においては、シリコン含有メタクリレートもしくはポリジメチルシロキサン系マクロマーを用いたレンズ材料にその主流を譲っているのが現状である。コンタクトレンズ分野は、大きく分けて酸素透過性ハードレンズ、含水性ソフトコンタクトレンズ、そして近年上市されたシリコーンハイドロゲルソフトコンタクトレンズがあるが、酸素透過性ハードレンズやシリコーンハイドロゲルソフトコンタクトレンズにはシリコン含有メタクリレートもしくは前記マクロマーなどが用いられており、含水性ソフトコンタクトレンズにはアクリルアミド系モノマーやＮ−ビニルラクタム、２−ヒドロキシメチルメタクリレート、メタクリル酸などが用いられているのである。
【０００７】
このようにフマル酸エステルを実際に採用したレンズがなかなか製品化されない理由は、それを特定することは必ずしも適切ではないが、一つにはフマル酸エステル単独で用いるには原料コストが高くつき、他の汎用モノマーと組み合わせて用いるには、モノマー同士の相溶性に問題があることが挙げられる。すなわち、酸素透過性を向上させるにはシリコン含有アルキルを置喚基に有するフマル酸エステルを多量に用いることが望ましいが、レンズ材料の適度な水濡れ性を保証するためには、親水性モノマーを共重合させる必要がある。しかし、一般的にシリコン含有アルキルフマレートは親水性モノマーとの相溶性が良くないため、限られた組成比での使用に制限されるし、また含水性ソフトコンタクトレンズを得ようとする場合には、元々相溶性に問題があるだけでなく、併用するモノマー相互の重合反応性に差があるために均一なポリマーが得難く、特に含水後に白濁するなどの問題が生じやすいことが挙げられる。
【０００８】
【特許文献１】 特公平２−５０４５０号
【特許文献２】 特公平６−８５０３０号
【特許文献３】 特公平８−２３６３０号
【特許文献４】 特許３２４０６９６号
【特許文献５】 特許３２２７８１１号
【特許文献６】 特許３６１２３４９号
【特許文献７】 特公平６−７７１１５号
【特許文献８】 特許３０５０５８６号
【特許文献９】 特許３４５３２２４号
【特許文献１０】 特公平６−２５８３２号
【特許文献１１】 特開平４−３３５００７号
【特許文献１２】 ＷＯ９７／８１７７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、フマル酸誘導体モノマーを用いた場合の優れた特徴である透明性、機械的強度、酸素透過性などの利点を生かしつつ、他の併用モノマー特に親水性モノマー類との相溶性を向上させることのできる新規なフマル酸誘導体およびそれを用いたコンタクトレンズ又は眼内レンズなどの眼用レンズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そして、本発明にあっては上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、フマル酸のカルボキシル基の一方に親水性置換基、他方にシリコン含有アルキルを導入することにより、前記目的を達成できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち本発明は、下記一般式（１）で表される親水基（Ｒ）及びシリコン含有アルキル基を有するフマル酸誘導体および、それを含む組成物を重合して得られることを特徴とする眼用レンズに関する。
【化４】
［式中、Ｙ１はＯまたはＮＲ１（Ｒ１は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アリール基の群から選ばれる基）であり；
Ｒは炭素数１〜１０のヒドロキシアルキル基、−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−Ａ基（ｍは１〜１０の整数、Ａは水素、メチル又はエチルを示す）、下記式：
【化５】
から選択される基であり；
Ｙ２は直鎖または分岐の炭素数３〜１０のアルキレン、フェニレン、シクロヘキシレン、−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｏ−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−基（ｏは１から１０の整数）、下記式：
【化６】
で示される基であり；
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３はそれぞれ独立にメチル基、トリメチルシロキシ基、Ｓｉ原子力が１８個以下のオルガノシロキシ基を示す］
【発明の効果】
【００１２】
本発明のフマル酸誘導体は、分子構造中にシリコン含有アルキルを有することにより優れた酸素透過性を与え、他方親水性置換基を同一分子内に有することにより、他の親水性モノマーとの相溶性を向上させることができた。また、当該フマル酸誘導体を含有するモノマー組成物を重合することにより得られる眼用レンズは、ハードレンズとして構成した場合には高度の酸素透過性のみならず、表面親水性が高いレンズ材とすることができ、一方含水性レンズとして構成した場合には、併用する親水性モノマーとの相溶性に優れ、種々の混合比による組み合わせが可能で、含水率に依存しない高度の酸素透過性を満足させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明のフマル酸誘導体およびその合成方法についてさらに詳細に説明する。本発明のフマル酸誘導体は、一般式（１）：
【化７】
［式中、Ｙ１はＯまたはＮＲ１（Ｒ１は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アリール基の群から選ばれる基）であり；
Ｒは炭素数１〜１０のヒドロキシアルキル基、−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−Ａ基（ｍは１〜１０の整数、Ａは水素、メチル又はエチルを示す）、下記式：
【化８】
から選択される基であり；
Ｙ２は直鎖または分岐の炭素数３〜１０のアルキレン、フェニレン、シクロヘキシレン、−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｏ−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−基（ｏは１から１０の整数）、下記式：
【化９】
で示される基であり；
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３はそれぞれ独立にメチル基、トリメチルシロキシ基、Ｓｉ原子が１８個以下のオルガノシロキシ基を示す］で示される。
【００１４】
前記一般式（１）のＲ−Ｙ１−はフマル酸の一方のカルボキシル基に、親水性の置換基を導入したものであり、Ｙ１が酸素（Ｏ）であるときはアルコール類とのエステル結合により、また−ＮＲ１−であるときは、一級乃至二級アミン類とのアミド結合を形成して親水性の置換基を導入するものである。このエステル結合やアミド結合はそれ自体で化合物に若干の親水性を付与するが、それに引き続く置換基Ｒによってさらに親水化を向上させる。
【００１５】
前記Ｒの炭素数１〜１０のヒドロキシアルキル基の例としては、２−ヒドロキシエチル、２−ヒドロキシプロピル、２−ヒドロキシブチル、５−ヒドロキシデカリル、６−ヒドロキシデカリルなどの−ＯＨを１つ有するアルキルや、ジヒドロキシプロピル、ジヒドロキシブチル、トリヒドロキシプロピル、トリヒドロキシブチル、テトラヒドロキシペンチル、ペンタヒドロキシヘキシル、ヘキサヒドロキシヘプチルなどの分子内に−ＯＨを２個以上有するアルキルがあげられる。また、−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−Ａ基（ｍは１〜１０の整数、Ａは水素、メチル又はエチルを示す）の例としては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ノナエチレングリコール、２−メトキシエチレン、２−エトキシエチレン、ジエチレングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテルなどが上げられる。これらのうち、合成反応の容易性、精製工程の簡略化などの理由から、２−ヒドロキシエチル、２−メトキシエチレン、ジエチレングリコール、（２−メトキシエトキシ）エチレン、トリエチレングリコール、［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エチレンが好ましい。これらは市販品として入手が容易でもあり、コスト低減を図ることができる。
【００１６】
一般式（１）におけるＹ２は、フマル酸のカルボキシル基とシリコン含有アルキルとを結合する基である。ここで、直鎖または分岐の炭素数３〜１０のアルキレンとしては、プロピレン、ｎ−ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、イソプロピレン、イソブチレンなどがあげられる。また前記以外にフェニレンやシクロヘキシレン、−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｏ−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−基（ｏは１から１０の整数）、或いは下記式：
【化１０】
で示される基であってもよい。これらは通常シリコン含有アルキルに結合してフマル酸に同時に導入されるので、シリコン含有アルキルの選択に際して適宜決定されるが、プロピレンによるものが一般的であり、入手し易いものでもある。
【００１７】
前記式（１）のＸ１、Ｘ２、Ｘ３は、それぞれ独立にメチル、トリメチルシロキシ、ペンタメチルジシロキシ、メチルビス（トリメチルシロキシ）シロキシ、トリス（ペンタメチルシロキシ）シロキシ、トリメチルシロキシジメチルシロキシ、メチルビス（トリメチルシロキシ）シロキシ、モノ［メチルビス（トリメチルシロキシ）シロキシ］ビス（トリメチルシロキシ）シロキシ、トリス［メチルビス（トリメチルシロキシ）シロキシ］シロキシ、モノ［メチルビス（トリメチルシロキシ）シロキシ］ビス（トリメチルシロキシ）シロキシ、ノナメチルテトラシロキシ、ペンタデカメチルヘプタシロキシ、ヘプタコサメチルトリデカシロキシ、トリス（ペンタメチルジシロキシ）シロキシ、ノナメチルテトラシロキシウンデシルメチルペンタシロキシ、ノナキス（トリメチルシロキシ）テトラシロキシ、などのＳｉ原子が１８個以下のオルガノシロキシ基が挙げられる。また、オルガノシロキシ基の末端がメチル、エチル、ブチル、アミルなどのアルキルや、これらの水素がフッ素置換されたアルキルであっても良い。前記例示のうちで、入手が容易な点で、トリメチルシロキシ基が好ましい。
【００１８】
本発明のフマル酸誘導体は一例として以下の反応により合成することができる。まず、無水マレイン酸と親水性置換基として導入したい置換基を有するアルコールもしくは多価アルコールとを開環付加反応してマレイン酸モノエステルを得る。得られたマレイン酸モノエステルに塩化チオニルの存在下でフマル酸モノエステルに異性化し、さらに該フマル酸モノエステルをクロライド化する（参照特開平９−７７８６１号、特開２００２−２６５４１７号など）。こうして得られたフマル酸モノエステルクロライドと、シリコン含有アルキル基を有するアルコールとを反応させて目的とするフマル酸ジエステルを合成するものである。
【００１９】
より具体的には、下反応式に示す合成経路を採用することができる。
【００２０】
【化１１】
【００２１】
前記アルコールもしくは多価アルコールの例としては、２−メトキシエタール、２（２−メトキシエトキシ）エタノール、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エタノール、１−メトキシ−２−プロパノール、２（２−メトキシプロポキシ）プロパノール、３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノール、４−メトキシ−４−メチル−２−ペンタノール、メトキシフェノール、２−メトキシ−４−メチルフェノール、４−メトキシベンジルアルコール、２−エトキシエタノール、２（２−エトキシエトキシ）エタノール、２−（ジメチルアミノ）エタノール、２−（２−オキソピロリジニル）エタノールなどのアルコール類の他、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなどの多価アルコールがあげられる。また、無水マレイン酸とアミド結合を形成して開環付加反応を形成するものとして、２−メトキシエチルアミン、３−メトキシブチルアミンなどのアミン類を用いることもできる。これらのうち入手が容易でコストの観点から、２−メトキシエタール、２（２−メトキシエトキシ）エタノール、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エタノール、ヒドロキシエチルピロリドンが好ましい。
【００２２】
この無水マレイン酸の開環付加反応は容易に進行するが、上記アルコール等は、無水マレイン酸１モルに対して０．８〜１．２のモル比の範囲、さらに好ましくは０．９〜１．１の範囲で用いることが望ましい。モル比０．８未満では反応の収率が低下し、モル比１．２より多くすると副反応が起こりやすいからである。また反応時の温度は４０〜１５０℃の範囲が、反応時間は、１〜６時間の範囲が好ましい。前記温度未満では反応の進行が遅く、前記温度より高いと副反応が起こり易いからである。この時反応を均一に進行させるためにテトラヒドロフラン、トルエン、ベンゼン、アセトン、酢酸エチル、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテルなどの反応溶媒や、トリエチルアミンをはじめとする三級アミン類などの反応触媒を適量用いることが好ましい。
【００２３】
次いで異性化反応に用いる塩化チオニルは、後工程のフマル酸のクロライド化反応にも兼用される。この使用量としては、マレイン酸モノエステル１モルに対して２〜１０のモル比の範囲、さらに好ましくは３〜５の範囲で用いることが望ましい。モル比２未満では反応の収率が低下し、モル比１０より多くすると副反応が起こりやすいからである。また反応時の温度は２０〜１１０℃の範囲が、反応時間は、１〜６時間の範囲が好ましい。前記温度未満では反応の進行が遅く、前記温度より高いと副反応が起こり易いからである。
【００２４】
こうしてフマル酸モノエステルクロライドを得た後、必要であれば過剰の塩化チオニルは減圧等により留去して反応系より除く。次いで、もう一つの置換基であるシリコン含有アルキル基を導入する目的により、前記酸クロライドと反応させるためのシリコン含有アルキル基を有するアルコールを添加する。
【００２５】
このシリコン含有アルキル基を有するアルコールの具体例としては、２−トリメチルシリルエタノール、３−トリメチルシリルプロパノール、３−ペンタメチルジシロキサニルプロパノール、３−ヘプタメチルトリシロキサニルプロパノール、３−ビス（トリメチルシロキシ）シリルプロパノール、３−トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロパノール、４−トリス（トリメチルシロキシ）シリルブタノール、５−トリス（トリメチルシロキシ）シリルペンタノール、３−トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロピル−３−フェノール、３−トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロピル−３−シクロヘキサノールなどの他、３−トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロピルに−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｏ−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−基（ｏは１から１０の整数）、或いは下記式を
【化１２】
を介して末端水酸基を有する化合物があげられる。これらは、目的とする酸素透過性や、原料コストなどを考慮して適宜選択すればよいが、３−トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロパノールが特に好ましい。
【００２６】
前記酸クロライドと反応させるためのシリコン含有アルキル基を有するアルコールを添加するに際して、反応を均一に進めるために溶媒を添加したり、触媒としての三級アミンを添加するのが好ましい。これら溶媒の例としては、テトラヒドロフランやベンゼン、トルエン、ヘキサン、アセトン、酢酸エチル、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、クロロホルム、塩化メチレンなどが、三級アミンとしてはトリエチルアミンなどがあげられる。三級アミンの使用量としては、フマル酸クロリド１モルに対して１．０〜２．０のモル比の範囲、さらに好ましくは１．２〜１．５の範囲で用いることが望ましい。
【００２７】
また、前記酸クロライドとシリコン含有アルキル基を有するアルコールとの混合比は、酸クロライド１モルに対して０．５〜１．５の範囲が好ましい。１．５より多いまたは、０．５より少ないと目的化合物の生成量が少ないという問題が生じうるからである。なお、反応温度ならびに反応時間は、−１０〜２０℃と１〜６時間であり、好ましくは０〜５℃と１〜２時間である。
【００２８】
前記異性化方法については、前記塩化チオニルを用いる以外に、シス−トランス異性化触媒として、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲンやｐ−トルエンスルホン酸などの有機酸、アセチルクロリドやベンゼンスルホニルクロリド、ピペリジンやモルフォリン、ジエチルアミンのような塩基、トリエチルホスフェイトやトリフェニルホスフィンなどのリン化合物、チオ尿素などを用いる方法（特開昭５８−１８３３５号参照）や、テトラメチルアンモニウムブロミド、テトラエチルアンモニウムブロミドなどの４級アンモニウムを用いる方法（特開昭６０−１８１０４７号参照）、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、白金などを異性化触媒として用いる方法（再公表ＷＯ０１／０６０７８０号参照）などがある。さらに、リチウム、ナトリウムなどのアルカリ金属やジブチル錫オキシド、ジブチル錫ジアセテートなどの有機金属化合物を触媒として用いたエステル交換反応による方法（特開平９−２５５６２２号参照）をも例示することができる。いずれの方法を採用するかは目的とするフマル酸ジエステルの収率や製造コストを考慮して選択すればよいが、塩化チオニルを用いる方法を採用した方が、フマル酸クロリドの溶媒に対する溶解性が高いこと、続くエステル化反応、あるいはアミド化反応を均一系で行えるとの理由により本発明の非対称型のフマル酸ジエステルを合成する上で都合が良い。
【００２９】
上記工程により得られたフマル酸ジエステルは、他の共重合可能なモノマーと組み合わせることによりコンタクトレンズや眼内レンズなどの眼用レンズ材料とすることができる。以下コンタクトレンズ材料を例に記載するが、基本的に眼内レンズとして用いることも可能である。
【００３０】
コンタクトレンズとしては酸素透過性ハードコンタクトレンズとしての用途と、含水性ソフトコンタクトレンズとしての用途などが考えられ、それぞれの用途に応じて組み合わせる他のモノマー並びに組成比が変更される。いずれの用途であっても、本発明のフマル酸ジエステル以外に架橋成分として多官能（メタ）アクリレートを用いることが好ましい。レンズとしての機械的強度ならびに未反応モノマーなどの溶出を防止するためである。具体的には、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、アリル（メタ）アクリレート、ジアリルフタレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ジビニルベンゼンなどがあげられ、これらのうちから１種以上を選択して使用するのが好ましい。また、その使用量は全モノマー混合物の１００重量部に対して０．０１〜１０重量部の範囲が好ましい。
【００３１】
そしてハードコンタクトレンズとして用いる場合には、本発明のフマル酸ジエステル以外にこれと共重合可能なモノマー成分として、トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、テトラフルオロエチル（メタ）アクリレート、ペンタフルオロプロピル（メタ）アクリレート、ヘキサフルオロプロピル（メタ）アクリレート、ヘキサフルオロブチル（メタ）アクリレートなどのフッ素置換アルキル（メタ）アクリレートがあげられ、これらのうちから１種以上を選択して使用するのが好ましい。これらのフッ素系モノマーはコンタクトレンズへの汚れ付着防止に有効な成分として従来公知である。この使用量は一般に全モノマー中に０〜５０重量％の割合で添加される。
【００３２】
また、コンタクトレンズの硬度や機械的強度を向上させるために、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｔ−ブチルメタクリレートなどのメタクリレートモノマーや、スチレン、ｔ−ブチルスチレン、α−メチルスチレンなどの芳香族ビニルモノマーがあげられ、これらのうちから１種以上を選択して使用するのが好ましい。これらのモノマーは一般に全モノマー中に０〜３０重量％の割合で添加される。
【００３３】
さらに、フマル酸ジエステルとともに併用しても酸素透過性を低下させることのない従来公知の有機シロキサンモノマーを使用することもできる。具体的には、トリメチルシリルメチル（メタ）アクリレート、ペンタメチルジシロキサニルメチル（メタ）アクリレート、トリス（トリメチルシロキシ）シリルエチル（メタ）アクリレート、トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロピル（メタ）アクリレート、メチルビス（トリメチルシロキシ）シリルエチル（メタ）アクリレート、トリス（ペンタメチルジシロキサニルオキシ）シリルプロピル（メタ）アクリレートなどがあり、これらのうちから１種以上を選択して使用するのが好ましい。これらは、全モノマー中に０〜５０重量％の割合で添加される。
【００３４】
さらにまた、レンズ表面の涙濡れ性を向上させるため、或いは含水性コンタクトレンズを得るために、他の親水性モノマーを使用することもできる。具体的には、（メタ）アクリル酸、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、グリセロール（メタ）アクリレート、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドンなどがあり、これらのうちから１種以上を選択して使用するのが好ましい。置換基にシリコン含有アルキルを有するモノマーは一般に親水性モノマーとの相溶性が悪く自由な組み合わせが困難となることが多いが、本発明のフマル酸ジエステルは一方の置換基にシリコン含有アルキルを有しつつ、他方の置換基には親水性基を有するので、親水性モノマーと混合しても、相溶性が問題となることなく、従来よりもより自由度の高い組成比にて配合が可能である。
【００３５】
ここで、ハードコンタクトレンズとして使用する場合には前記親水性モノマーの使用量を抑えて全モノマー中に ５〜３０重量％、含水性のソフトコンタクトレンズとして使用する場合には３０〜７０重量％の範囲に設定することが好ましい。なお、含水性ソフトコンタクトレンズとして用いる場合でも上述のハードコンタクトレンズに用いることが可能なモノマーと同様のモノマーを組み合わせて使用することができ、含水性ソフトコンタクトレンズを目的とする場合には親水性モノマーの占める割合が相対的に高くなり、ハードコンタクトレンズを目的とする場合には、前記親水性モノマー以外の成分の比率が相対的に高くなる。
【００３６】
要するに、ハードコンタクトレンズを得る目的の場合は本発明のフマル酸ジエステルを１０〜８０重量％好ましくは１５〜７０重量％の範囲で含み、親水性モノマーが５〜３０重量％、その他のモノマーが１０〜６０重量％となるのに対し、含水性ソフトコンタクトレンズを得る目的の場合には本発明のフマル酸ジエステルを５〜８０重量％好ましくは１０〜７０重量％の範囲で含み、親水性モノマーが３０〜７０重量％、その他のモノマーが１０〜５０重量％となるのである。
【００３７】
そして、上記のように配合されたモノマー混合物に対し、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ベンゾイルパーオキシドなどのラジカル重合開始剤や、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ｐ−イソプロピル−α−ヒドロキシイソブチルフェノン、Ｎ，Ｎ−テトラエチル−４，４−ジアミノベンゾフェノン、ベンゾフェノンなどの光重合開始剤を一種以上選択して、全モノマー混合物の１００重量部に対して０．００１〜５重量部程度、好ましくは０．０１〜２重量部添加する。
【００３８】
こうして調製されたモノマー混合物は、重合用の適当な容器またはコンタクトレンズ形状を有するモールドに収容したのち重合体として成形される。ハードコンタクトレンズには必要な規格が多岐に渡るので、一般的には棒状またはブロック状に重合した後切削研磨により所望のコンタクトレンズとして仕上げられることが多い。一方、ソフトコンタクトレンズの場合には、基本的なベースカーブが１乃至数種であるために規格が少なく、モールド法により重合されることが多い。こうして得られたレンズ成形品は、必要に応じて表面処理、水和処理などを経て、目的の製品とすることができる。
【００３９】
なお、本発明のコンタクトレンズには、さらに目的に応じて従来公知の着色剤や、紫外線吸収剤などを添加することもできる。
【実施例】
【００４０】
以下本発明をより具体的に明らかにするために、本発明に係る幾つかの実施例を例示する。
【００４１】
−化合物１（２−メトキシエチル−３−トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロピルフマレート）の合成−
以下に示す反応式により本発明のフマル酸ジエステル（化合物１）を得ることができる。
【００４２】
【化１３】
上記合成についてはまず、無水マレイン酸５．０ｇ（５１ｍｍｏｌ）と２−メトキシエタノール３．９ｇ（５１ｍｍｏｌ）を混合し、テトラヒドロフラン（以下ＴＨＦと略す）３０ｍｌを加えて溶解した。そしてトリエチルアミン（以下Ｅｔ３Ｎと略す）を７３ｍｇ（０．７２ｍｍｏｌ）添加して、７０℃で２時間反応させた。反応溶液にエーテル／ＴＨＦ混合溶媒を添加して抽出し硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を留去した。
【００４３】
得られた２−メトキシエチルマレエート６．５ｇ（３７ｍｍｏｌ）を塩化チオニル（以下ＳＯＣｌ２と略す）１０ｍｌ添加して窒素雰囲気下で１時間加熱還流した後、過剰のＳＯＣｌ２を１時間かけて減圧留去した。そこにＴＨＦ１２０ｍｌと３−トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロピルアルコールを７．９ｇ（２２ｍｍｏｌ）加えて溶かし、氷浴で冷却しつつ、４−ジメチルアミノピリジンを２５０ｍｇ（２．２ｍｍｏｌ）、続いてＥｔ３Ｎを７．５ｇ（７４ｍｍｏｌ）加えて１時間反応させた。次いで、１Ｎ塩酸を加えて中和し、エーテル１００ｍｌで抽出後、硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を留去したのち、減圧蒸留によって目的とする化合物１を得た。収率６２％
【００４４】
化合物１の１Ｈ−核磁気共鳴スペクトルおよび１３Ｃ−核磁気共鳴スペクトルは、日本電子製ＪＮＭα−４００型式を用い、重水素化クロロホルム中、２５℃、１Ｈ−核磁気共鳴スペクトルは積算回数８回、１３Ｃ−核磁気共鳴スペクトルは積算回数１２８回で測定した。
その結果は次に示すとおりである。
【化１４】
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３），δ，ｐｐｍ ａ）６．８９（ｓ，２Ｈ） ｂ）４．３７−４．３３（ｍ，２Ｈ） ｃ）４．１４（ｔ，Ｊ＝６．９ Ｈｚ，２Ｈ） ｄ）３．６６−３．６３（ｍ，２Ｈ） ｅ）３．４０（ｓ， ３Ｈ） ｆ）１．７５−１．５６（ｍ，２Ｈ） ｇ）０．５１−０．４４（ｍ，２Ｈ） ｈ）０．１０（ｓ，２７Ｈ）
【００４５】
【化１５】
１３Ｃ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３），δ，ｐｐｍ ａ）１６５．０，１６４．９ ｂ）１３４．２，１３３．０ ｃ）７０．２ ｄ）６７．５ ｅ）６４．３ ｆ）５９．０ ｇ）２２．６ ｈ）１０．３ ｉ）１．７
ＩＲ（ＮａＣｌ）．ｃｍ−１ ２９６０（ｖＣ−Ｈ）．１７２７（ｖＣ＝Ｏ），１６４５（ｖＣ＝Ｃ），１２５５（ｖＳｉ−Ｃ），１２９７，１１５６（ｖＣ（＝Ｏ）−Ｏ），１０６０（ｖＯ−Ｓｉ−Ｏ）
【００４６】
−化合物１を用いた含水性コンタクトレンズ用材料の重合（実施例１、２および比較例１、２）−
化合物１の５０（重量）部とＮ−ビニルピロリドン（以下ＮＶＰと表す）３３（重量）部および２−ヒドロキシエチルメタクリレート（以下２−ＨＥＭＡと表す）１７（重量）部に対して、架橋剤としてエチレングリコールジ（メタ）アクリレート０．３部、重合開始剤として２，２’−アゾビスイソブチロニトリル０．３部を添加して溶解したのち、２枚のガラス板（７６ｍｍ×２５ｍｍ×２ｍｍ）の間にナイロンシートおよびφ１６にくりぬいた厚さ０．２ｍｍのシリコーン製スペーサーをサンドした冶具に該溶液を注入した。
次にかかる冶具を液もれしないようにクリップにて止め、プログラム昇温式オーブン中にて室温から６０℃まで１時間で昇温し、同温度で２時間保ち、次いで７５℃まで１時間で昇温し、同温度で２時間保持した。さらに９０℃まで１時間で昇温し、同温度で２時間加熱したのち室温まで徐々に冷却して厚さ０．２ｍｍのフィルム状の重合体を得た。得られたフィルムは透明で硬質であった。このフィルムを生理食塩水中にて水和させ、各物性を以下の方法に従って測定した。その結果を表１に示す。
【００４７】
（イ）含水率（重量％）
３５℃における前記フィルムの含水率は次式に基づいて求めた。
含水率（重量％）＝｛（Ｗ−Ｗ０）／Ｗ｝×１００
ただし、Ｗは水和処理後の平衡含水状態での試験フィルムの重量（ｇ）、Ｗ０は水和処理後、乾燥機中にて乾燥した状態でのフィルムの重量（ｇ）を表す。
【００４８】
（ロ）酸素透過係数（Ｄｋ０．２）
酸素透過性の評価として、ツクバ・リカセイキ（株）製の酸素透過率計を用いて、３５℃の生理食塩水中にてフィルムの厚さが約０．２ｍｍのときの酸素透過係数の値に１０１１を乗じた数値で示す。単位：（ｃｍ２／ｓｅｃ）・（ｍｌＯ２／ｍｌ・ｍｍＨｇ）
【００４９】
（ハ）透過率（％）
透明性の評価として、ＳＨＩＭＡＤＺＵ（株）製のＵＶ測定器を用いて含水状態のフィルムの波長３８０〜７８０ｎｍにおける透過率（％）として表す。
【００５０】
【表１】
なお、表中のモノマー成分に関する略号は以下の通りである。
ＴＲＩＳ：トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロピルメタクリレート
ＮＶＰ ：Ｎ−ビニルピロリドン
２−ＨＥＭＡ：２−ヒドロキシエチルメタクリレート
【００５１】
表１の結果から、従来シリコン系モノマーとして主に用いられてきたＴＲＩＳを使用した場合には、他のモノマー成分との組み合わせによっては含水時における透明性に欠けるという問題があり、一方、本発明の化合物１の場合には、透明性に優れていることからフマル酸ジエステルの構造上、親水基とシリコン含有アルキルを一つの分子内に有するモノマーを使用することによる効果が発現されていることが理解できる。なお、酸素透過性については両者共にシリコン系モノマーを含有する量に依存して高い値を示している。
【００５２】
−実施例３〜８および比較例３〜７−
実施例１において、重合成分の組成を表２（実施例３〜８）および表３（比較例３〜７）に示すように変更したほかは実施例１と同様にしてフィルムを得た。得られたフィルムを実施例１と同様に各物性の測定を行って、下記表２並びに表３に示す結果を得た。
【００５３】
【表２】
なお、表中のモノマー成分に関する略号は以下の通りである。
６ＦＰ ：ヘキサフルオロプロピル（メタ）アクリレート
ＮＶＰ ：Ｎ−ビニルピロリドン
ＤＭＡＡ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド
２−ＨＥＭＡ：２−ヒドロキシエチルメタクリレート
【００５４】
【表３】
【００５５】
前記表２並びに表３の結果より、本発明例においてはＤｋ０．２は、含水率依存型の素材（比較例）の１．５倍以上であった。
【００５６】
また、含水率と酸素透過係数に着目して、実施例１〜８および比較例３〜７について、その関係を図１に示す。図より従来の含水率依存型ソフトコンタクトレンズに比して、本発明のレンズ材料は含水率に係わらず高い酸素透過性を維持することがわかる。
【００５７】
−化合物２の合成−
以下に示す反応式よりフマル酸ジエステル（化合物２）を得ることができる。
【００５８】
【化１６】
【００５９】
２−メトキシエチルマレート３．６ｇ（２０ｍｍｏｌ）、以下の構造のポリオルガノシロキサン化合物１ １１．３ｇ（１０ｍｍｏｌ）、４−ジメチルアミノピリジン２４５ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）を塩化メチレン４０ｍｌに溶解させた。１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩（以下ＥＤＣと略す）３．９ｇ（２０ｍｍｏｌ）を添加し、室温で３時間撹拌した。１Ｎ塩酸で反応系を洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（クロロホルム）にて精製を行い、目的とする化合物２を得た。収率９５％。
【００６０】
【化１７】
ポリオルガノシロキサン化合物１（平均重合度ｎ＝１０）：
【００６１】
化合物２の１Ｈ−核磁気共鳴スペクトルおよび１３Ｃ−核磁気共鳴スペクトルは、日本電子製ＪＮＭα−４００型式を用い、重水素化クロロホルム中、２５℃、１Ｈ−核磁気共鳴スペクトルは積算回数８回、１３Ｃ−核磁気共鳴スペクトルは、積算回数１２８回で測定した。
その結果は次に示すとおりである。
【化１８】
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３），δ，ｐｐｍ ａ）６．９２（ｓ，２Ｈ） ｂ）４．３７−４．３２（ｍ，４Ｈ） ｃ）３．６８−３．６８（ｍ，４Ｈ） ｄ）３．４５−３．４１（ｍ，２Ｈ） ｅ）３．３９（ｓ，３Ｈ） ｆ）１．６４−１．５７（ｍ，４Ｈ） ｇ）１．３３−１．２５（ｍ，２Ｈ） ｈ）０．９０−０．８５（ｍ，３Ｈ） ｉ）０．５５−０．４９（ｍ，４Ｈ） ｊ）０．０７（ｓ，ｍａｎｙ）
【００６２】
【化１９】
１３Ｃ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３），δ，ｐｐｍ ａ）１６４．８ ｂ）１３３．７，１３３．５ ｃ）７４．１ ｄ）７０．２ ｅ）６８．２ ｆ）６４．５，６４．２ ｇ）５８．９ ｈ）２６．３ ｉ）２５．４ ｊ）２３．４；２３．３，２３．２ ｋ）１７．９ ｌ）１４．０ ｍ）１３．７ ｎ）１．９，１．８，１．６，１．５，１．１，１．０，０．５，０．４，０．３ ｏ）０．１
ＩＲ（ＮａＣｌ）ｃｍ−１ ２９６２（ｖＣ−Ｈ），１７２９（ｖＣ＝Ｏ），１６４６（ｖＣ＝Ｃ），１２６０（ｖＳｉ−Ｃ），１２９６，１０９１（ｖＣ（＝Ｏ）−Ｏ），１０２５（ｖＯ−Ｓｉ−Ｏ）
【００６３】
−化合物３の合成−
以下に示す反応式よりフマル酸ジエステル（化合物３）を得ることができる。
【００６４】
【化２０】
上述合成についてはまず、無水マレイン酸１０ｇ（１０２ｍｍｏｌ）と１−（２−ヒドロキシエチエチル）−２−ピロリジノン１３ｇ（１０２ｍｍｏｌ）を混合し、ＴＨＦ２０ｍｌを加えて溶解させた。そして、Ｅｔ３Ｎを０．５ｍｌ添加し室温で２時間反応させた。反応溶液から、目的物を析出物としてろ別し単離した。収率９６％。
得られた２−（２−オキソピロリジニル）エチルマレート１．０ｇ（４．４ｍｍｏｌ）、ポリオルガノシロキサン化合物１ ２．５ｇ（２．２ｍｍｏｌ）、４−ジメチルアミノピリジン５４ｍｇ（０．４４ｍｍｏｌ）を塩化メチレン５ｍｌに溶解させた。ＥＤＣ０．８４ｇ（４．４ｍｍｏｌ）を添加し、室温で８４時間撹拌した。１Ｎ塩酸で反応系を洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（塩化メチレン／酢酸エチル＝１０／１）にて精製を行い、目的とする化合物３を得た。収率４９％。
【００６５】
化合物３の１Ｈ−核磁気共鳴スペクトルおよび１３Ｃ−核磁気共鳴スペクトルは、日本電子製ＪＮＭα−４００型式を用い、重水素化クロロホルム中、２５℃、１Ｈ−核磁気共鳴スペクトルは積算回数８回、１３Ｃ−核磁気共鳴スペクトルは、積算回数１２８回で測定した。
その結果は次に示すとおりである。
【化２１】
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３），δ，ｐｐｍ ａ）６．９０（ｓ，２Ｈ） ｂ）４．３６−４．３２（ｍ，４Ｈ） ｃ）３．６８（ｔ，Ｊ＝４．７ Ｈｚ，２Ｈ） ｄ）３．６０（ｔ，Ｊ＝５．４ Ｈｚ，２Ｈ） ｅ）３．５０−３．４１（ｍ，４Ｈ） ｆ）２．３８（ｔ，Ｊ＝８．３ Ｈｚ，２Ｈ） ｇ）２．０７−２．０１（ｍ，２Ｈ） ｈ）１．６５−１．５８（ｍ，２Ｈ） ｉ）１．３３−１．２５（ｍ，４Ｈ） ｊ）０．８８（ｔ，Ｊ＝６．９ Ｈｚ，３Ｈ） ｋ）０．５５−０．４９（ｍ，４Ｈ） ｌ）０．０８−０．０５（ｍ，ｍａｎｙ）
【００６６】
【化２２】
１３Ｃ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３），δ，ｐｐｍ ａ）１７５．３ ｂ）１６４．６，１６４．４ ｃ）１３３．９，１３３．６ ｄ）６８．２ ｅ）６４．５ ｆ）６２．７ ｇ）４７．９ ｈ）４１．５ ｉ）３０．５ ｊ）２６．２ ｋ）２５．３ ｌ）２３．３ ｍ）１８．０ ｎ）１７．８ ｏ）１４．０ ｐ）１３．７ ｑ）１．６，１．５，１．０，０．９，０．５，０．４ ｒ）０
ＩＲ（ＮａＣｌ）ｃｍ−１ ２９６１，２８７２（ｖＣ−Ｈ），１７２６，１６９３（ｖＣ＝Ｏ），１２９４（ｖＣ（＝Ｏ）−Ｏ），１２５９（ｖＳｉ−Ｃ），１０１５（ｖＯ−Ｓｉ−Ｏ）
【００６７】
また、ポリオルガノシロキサン化合物１に替えて、以下の構造のポリオルガノシロキサン化合物２を使用した他は、前記と同様の方法にて下記化合物（４）を得た。
【００６８】
【化２３】
【００６９】
【化２４】
ポリオルガノシロキサン化合物２（平均重合度ｎ＝１０）：
【００７０】
−実施例９〜２４−
前記により得られた化合物（２）〜（４）を用いて、共重合成分の組成を表４〜７に示すように調製した。そして、実施例１、２と同様の方法により以下の温度条件で重合した。室温から９０℃まで３０分で昇温し、同温度で１時間保ち、次いで１１０℃まで３０分で昇温し、同温度で１時間加熱したのち、室温まで徐冷した。こうして、厚さ０．２ｍｍのフィルム状の重合物を得た。得られたフィルムを蒸留水中にて水和させ、各物性を調べた。その結果を表４〜６に示す。
【００７１】
【表４】
【００７２】
【表５】
【００７３】
【表６】
【００７４】
表４〜６中の略記号はそれぞれ以下の化合物を示す。
ＴＲＩＳ：トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロピルメタクリレート ＦＭ７７１１：両末端サイラプレーン（商標）チッソ（株）製 平均分子量１０００ ３ＦＥ：トリフルオロエチル（メタ）アクリレート ＮＶＰ：Ｎ−ビニルピロリドン ＤＭＡＡ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド
【００７５】
−比較例８〜１０−
共重合成分の組成を表７のように変更したほかは、実施例９〜２４と同様にして厚さ０．２ｍｍのフィルム状の重合物を得た。得られたフィルムを蒸留水中にて水和させ、各物性を調べた。その結果を表７に示す。
【００７６】
【表７】
【００７７】
表４〜６の結果から、本発明により得られたフィルムは含水状態において優れた透明性を呈することが分かる。また、表７の比較例９および１０のように、従来汎用されているポリジメチルシロキサン系メタクリレートを使用した場合に比べて一層高い酸素透過性を示した。本発明例の酸素透過性Ｄｋ０．２は、含水率依存型の素材（比較例３〜７）の１．５〜２．５倍であった。
【００７８】
さらに、従来シリコン系モノマーとして主に用いられてきたＴＲＩＳやポリジメチルシロキサン系メタクリレートを使用した場合には、含水率は使用量に応じて顕著に低下する傾向がある（比較例８〜１０）が、化合物２および化合物３を使用すれば配合量に応じて僅かに上昇したことから、本発明のフマル酸ジエステルの構造において、親水基とシリコン含有アルキルをひとつの分子内に有するモノマーを使用することによる効果が現れていることがわかる。なお、化合物４については含水率が使用量に応じ僅かに減少したが、実施例２４と比較例１０を比較すると、化合物４の使用が特に高い酸素透過性と含水率を維持していることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明例の１〜８および比較例３〜７について含水率と酸素透過係数の関係を示した図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明はフマル酸誘導体およびそれを用いた眼用レンズに関する。さらに詳しくは、同一分子内に親水基とシリコン含有アルキル基を有するフマル酸誘導体であって、それを用いたコンタクトレンズまたは眼内レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用材料、特にコンタクトレンズまたは眼内レンズなどの眼用レンズ材料の分野において、その素材として用いることができる各種モノマーが検討されている。中でもフマル酸エステル系については、レンズに加工したときの透明性、機械的強度、酸素透過性などに優れた物性を示すことから、従来より多くの提案がなされている。これらの物性はそれぞれ眼用レンズが生体に直接接触して使用されるという関係ゆえに、その材料として用いられる物質が備えていなければならないとも言うべき特性である。
【０００３】
フマル酸は、白色の結晶性粉末であり食品添加剤、医薬原料、浴用剤などとして工業的に広く用いられている物質である。その化学構造式は不飽和結合を有する炭化水素基を挟んでカルボキシル基を２個有しており、このカルボキシル基にエステル結合により種々の置換基を導入することによって、フマル酸エステル系のコンタクトレンズ原料モノマーとして研究されてきた。例えば置換基に直鎖または分岐アルキル、シクロアルキルなどの疎水性のアルキルを有するジアルキルフマレートについては、特公平２−５０４５０号、特公平６−８５０３０号、特公平８−２３６３０号などに、ホスホリルコリン基やヒドロキシアルキル基などの親水性置換基を導入したものについては、特許３２４０６９６号、特許３２２７８１１号、特許３６１２３４９号等において開示されている。また、シリコン含有アルキルを有するジ（シリコン含有アルキル）フマレートについては特公平６−７７１１５号、特許３０５０５８６号、特許３４５３２２４号などに、フッ素置換アルキル基を有するジ（フルオロアルキル）フマレートについては特許３０６０５８６号にそれぞれ開示されている。
【０００４】
前記各種フマレートは置換基が基本的に同一の、いわゆる対称型である。これらのフマレートは主に酸素透過性の向上を目的として合成され、実際優れた特性を発揮している。一方、前記各公報中にも一部開示されているが、置換基が相異なるいわゆる非対称型についても研究され、例えばシリコン含有アルキルとフルオロアルキルとを有するフマレート（特公平６−２５８３２号など）や、直鎖・分岐または環状アルキルとポリオキシエチレン鎖とを有するフマレート（特開平４−３３５００７号など）、炭素数１〜２０のアルキルとホスホリルコリンを有するフマレート（ＷＯ９７／８１７７号など）をコンタクトレンズに用いた例がある。
【０００５】
これらは、コンタクトレンズとして使用したときに必要な角膜への酸素供給を促進するだけでなく、適度な水濡れ性、光学材料としての透明性および、生体適合性、耐汚れ付着性などをも目的として、開発されているものである。
【０００６】
ところで、前記各公報により提案されているフマル酸エステルは、優れた酸素透過性を有するレンズ材料を提供することができるにもかかわらず、市場においては、シリコン含有メタクリレートもしくはポリジメチルシロキサン系マクロマーを用いたレンズ材料にその主流を譲っているのが現状である。コンタクトレンズ分野は、大きく分けて酸素透過性ハードレンズ、含水性ソフトコンタクトレンズ、そして近年上市されたシリコーンハイドロゲルソフトコンタクトレンズがあるが、酸素透過性ハードレンズやシリコーンハイドロゲルソフトコンタクトレンズにはシリコン含有メタクリレートもしくは前記マクロマーなどが用いられており、含水性ソフトコンタクトレンズにはアクリルアミド系モノマーやＮ−ビニルラクタム、２−ヒドロキシメチルメタクリレート、メタクリル酸などが用いられているのである。
【０００７】
このようにフマル酸エステルを実際に採用したレンズがなかなか製品化されない理由は、それを特定することは必ずしも適切ではないが、一つにはフマル酸エステル単独で用いるには原料コストが高くつき、他の汎用モノマーと組み合わせて用いるには、モノマー同士の相溶性に問題があることが挙げられる。すなわち、酸素透過性を向上させるにはシリコン含有アルキルを置喚基に有するフマル酸エステルを多量に用いることが望ましいが、レンズ材料の適度な水濡れ性を保証するためには、親水性モノマーを共重合させる必要がある。しかし、一般的にシリコン含有アルキルフマレートは親水性モノマーとの相溶性が良くないため、限られた組成比での使用に制限されるし、また含水性ソフトコンタクトレンズを得ようとする場合には、元々相溶性に問題があるだけでなく、併用するモノマー相互の重合反応性に差があるために均一なポリマーが得難く、特に含水後に白濁するなどの問題が生じやすいことが挙げられる。
【０００８】
【特許文献１】 特公平２−５０４５０号
【特許文献２】 特公平６−８５０３０号
【特許文献３】 特公平８−２３６３０号
【特許文献４】 特許３２４０６９６号
【特許文献５】 特許３２２７８１１号
【特許文献６】 特許３６１２３４９号
【特許文献７】 特公平６−７７１１５号
【特許文献８】 特許３０５０５８６号
【特許文献９】 特許３４５３２２４号
【特許文献１０】 特公平６−２５８３２号
【特許文献１１】 特開平４−３３５００７号
【特許文献１２】 ＷＯ９７／８１７７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、フマル酸誘導体モノマーを用いた場合の優れた特徴である透明性、機械的強度、酸素透過性などの利点を生かしつつ、他の併用モノマー特に親水性モノマー類との相溶性を向上させることのできる新規なフマル酸誘導体およびそれを用いたコンタクトレンズ又は眼内レンズなどの眼用レンズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そして、本発明にあっては上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、フマル酸のカルボキシル基の一方に親水性置換基、他方にシリコン含有アルキルを導入することにより、前記目的を達成できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち本発明は、下記一般式（１）で表される親水基（Ｒ）及びシリコン含有アルキル基を有するフマル酸誘導体および、それを含む組成物を重合して得られることを特徴とする眼用レンズに関する。
【化４】
［式中、Ｙ１はＯまたはＮＲ１（Ｒ１は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アリール基の群から選ばれる基）であり；
Ｒは炭素数１〜１０のヒドロキシアルキル基、−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−Ａ基（ｍは１〜１０の整数、Ａは水素、メチル又はエチルを示す）、下記式：
【化５】
から選択される基であり；
Ｙ２は直鎖または分岐の炭素数３〜１０のアルキレン、フェニレン、シクロヘキシレン、−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｏ−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−基（ｏは１から１０の整数）、下記式：
【化６】
で示される基であり；
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３はそれぞれ独立にメチル基、トリメチルシロキシ基、Ｓｉ原子力が１８個以下のオルガノシロキシ基を示す］
【発明の効果】
【００１２】
本発明のフマル酸誘導体は、分子構造中にシリコン含有アルキルを有することにより優れた酸素透過性を与え、他方親水性置換基を同一分子内に有することにより、他の親水性モノマーとの相溶性を向上させることができた。また、当該フマル酸誘導体を含有するモノマー組成物を重合することにより得られる眼用レンズは、ハードレンズとして構成した場合には高度の酸素透過性のみならず、表面親水性が高いレンズ材とすることができ、一方含水性レンズとして構成した場合には、併用する親水性モノマーとの相溶性に優れ、種々の混合比による組み合わせが可能で、含水率に依存しない高度の酸素透過性を満足させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明のフマル酸誘導体およびその合成方法についてさらに詳細に説明する。本発明のフマル酸誘導体は、一般式（１）：
【化７】
［式中、Ｙ１はＯまたはＮＲ１（Ｒ１は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アリール基の群から選ばれる基）であり；
Ｒは炭素数１〜１０のヒドロキシアルキル基、−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−Ａ基（ｍは１〜１０の整数、Ａは水素、メチル又はエチルを示す）、下記式：
【化８】
から選択される基であり；
Ｙ２は直鎖または分岐の炭素数３〜１０のアルキレン、フェニレン、シクロヘキシレン、−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｏ−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−基（ｏは１から１０の整数）、下記式：
【化９】
で示される基であり；
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３はそれぞれ独立にメチル基、トリメチルシロキシ基、Ｓｉ原子が１８個以下のオルガノシロキシ基を示す］で示される。
【００１４】
前記一般式（１）のＲ−Ｙ１−はフマル酸の一方のカルボキシル基に、親水性の置換基を導入したものであり、Ｙ１が酸素（Ｏ）であるときはアルコール類とのエステル結合により、また−ＮＲ１−であるときは、一級乃至二級アミン類とのアミド結合を形成して親水性の置換基を導入するものである。このエステル結合やアミド結合はそれ自体で化合物に若干の親水性を付与するが、それに引き続く置換基Ｒによってさらに親水化を向上させる。
【００１５】
前記Ｒの炭素数１〜１０のヒドロキシアルキル基の例としては、２−ヒドロキシエチル、２−ヒドロキシプロピル、２−ヒドロキシブチル、５−ヒドロキシデカリル、６−ヒドロキシデカリルなどの−ＯＨを１つ有するアルキルや、ジヒドロキシプロピル、ジヒドロキシブチル、トリヒドロキシプロピル、トリヒドロキシブチル、テトラヒドロキシペンチル、ペンタヒドロキシヘキシル、ヘキサヒドロキシヘプチルなどの分子内に−ＯＨを２個以上有するアルキルがあげられる。また、−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−Ａ基（ｍは１〜１０の整数、Ａは水素、メチル又はエチルを示す）の例としては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ノナエチレングリコール、２−メトキシエチレン、２−エトキシエチレン、ジエチレングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテルなどが上げられる。これらのうち、合成反応の容易性、精製工程の簡略化などの理由から、２−ヒドロキシエチル、２−メトキシエチレン、ジエチレングリコール、（２−メトキシエトキシ）エチレン、トリエチレングリコール、［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エチレンが好ましい。これらは市販品として入手が容易でもあり、コスト低減を図ることができる。
【００１６】
一般式（１）におけるＹ２は、フマル酸のカルボキシル基とシリコン含有アルキルとを結合する基である。ここで、直鎖または分岐の炭素数３〜１０のアルキレンとしては、プロピレン、ｎ−ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、イソプロピレン、イソブチレンなどがあげられる。また前記以外にフェニレンやシクロヘキシレン、−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｏ−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−基（ｏは１から１０の整数）、或いは下記式：
【化１０】
で示される基であってもよい。これらは通常シリコン含有アルキルに結合してフマル酸に同時に導入されるので、シリコン含有アルキルの選択に際して適宜決定されるが、プロピレンによるものが一般的であり、入手し易いものでもある。
【００１７】
前記式（１）のＸ１、Ｘ２、Ｘ３は、それぞれ独立にメチル、トリメチルシロキシ、ペンタメチルジシロキシ、メチルビス（トリメチルシロキシ）シロキシ、トリス（ペンタメチルシロキシ）シロキシ、トリメチルシロキシジメチルシロキシ、メチルビス（トリメチルシロキシ）シロキシ、モノ［メチルビス（トリメチルシロキシ）シロキシ］ビス（トリメチルシロキシ）シロキシ、トリス［メチルビス（トリメチルシロキシ）シロキシ］シロキシ、モノ［メチルビス（トリメチルシロキシ）シロキシ］ビス（トリメチルシロキシ）シロキシ、ノナメチルテトラシロキシ、ペンタデカメチルヘプタシロキシ、ヘプタコサメチルトリデカシロキシ、トリス（ペンタメチルジシロキシ）シロキシ、ノナメチルテトラシロキシウンデシルメチルペンタシロキシ、ノナキス（トリメチルシロキシ）テトラシロキシ、などのＳｉ原子が１８個以下のオルガノシロキシ基が挙げられる。また、オルガノシロキシ基の末端がメチル、エチル、ブチル、アミルなどのアルキルや、これらの水素がフッ素置換されたアルキルであっても良い。前記例示のうちで、入手が容易な点で、トリメチルシロキシ基が好ましい。
【００１８】
本発明のフマル酸誘導体は一例として以下の反応により合成することができる。まず、無水マレイン酸と親水性置換基として導入したい置換基を有するアルコールもしくは多価アルコールとを開環付加反応してマレイン酸モノエステルを得る。得られたマレイン酸モノエステルに塩化チオニルの存在下でフマル酸モノエステルに異性化し、さらに該フマル酸モノエステルをクロライド化する（参照特開平９−７７８６１号、特開２００２−２６５４１７号など）。こうして得られたフマル酸モノエステルクロライドと、シリコン含有アルキル基を有するアルコールとを反応させて目的とするフマル酸ジエステルを合成するものである。
【００１９】
より具体的には、下反応式に示す合成経路を採用することができる。
【００２０】
【化１１】
【００２１】
前記アルコールもしくは多価アルコールの例としては、２−メトキシエタール、２（２−メトキシエトキシ）エタノール、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エタノール、１−メトキシ−２−プロパノール、２（２−メトキシプロポキシ）プロパノール、３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノール、４−メトキシ−４−メチル−２−ペンタノール、メトキシフェノール、２−メトキシ−４−メチルフェノール、４−メトキシベンジルアルコール、２−エトキシエタノール、２（２−エトキシエトキシ）エタノール、２−（ジメチルアミノ）エタノール、２−（２−オキソピロリジニル）エタノールなどのアルコール類の他、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなどの多価アルコールがあげられる。また、無水マレイン酸とアミド結合を形成して開環付加反応を形成するものとして、２−メトキシエチルアミン、３−メトキシブチルアミンなどのアミン類を用いることもできる。これらのうち入手が容易でコストの観点から、２−メトキシエタール、２（２−メトキシエトキシ）エタノール、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エタノール、ヒドロキシエチルピロリドンが好ましい。
【００２２】
この無水マレイン酸の開環付加反応は容易に進行するが、上記アルコール等は、無水マレイン酸１モルに対して０．８〜１．２のモル比の範囲、さらに好ましくは０．９〜１．１の範囲で用いることが望ましい。モル比０．８未満では反応の収率が低下し、モル比１．２より多くすると副反応が起こりやすいからである。また反応時の温度は４０〜１５０℃の範囲が、反応時間は、１〜６時間の範囲が好ましい。前記温度未満では反応の進行が遅く、前記温度より高いと副反応が起こり易いからである。この時反応を均一に進行させるためにテトラヒドロフラン、トルエン、ベンゼン、アセトン、酢酸エチル、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテルなどの反応溶媒や、トリエチルアミンをはじめとする三級アミン類などの反応触媒を適量用いることが好ましい。
【００２３】
次いで異性化反応に用いる塩化チオニルは、後工程のフマル酸のクロライド化反応にも兼用される。この使用量としては、マレイン酸モノエステル１モルに対して２〜１０のモル比の範囲、さらに好ましくは３〜５の範囲で用いることが望ましい。モル比２未満では反応の収率が低下し、モル比１０より多くすると副反応が起こりやすいからである。また反応時の温度は２０〜１１０℃の範囲が、反応時間は、１〜６時間の範囲が好ましい。前記温度未満では反応の進行が遅く、前記温度より高いと副反応が起こり易いからである。
【００２４】
こうしてフマル酸モノエステルクロライドを得た後、必要であれば過剰の塩化チオニルは減圧等により留去して反応系より除く。次いで、もう一つの置換基であるシリコン含有アルキル基を導入する目的により、前記酸クロライドと反応させるためのシリコン含有アルキル基を有するアルコールを添加する。
【００２５】
このシリコン含有アルキル基を有するアルコールの具体例としては、２−トリメチルシリルエタノール、３−トリメチルシリルプロパノール、３−ペンタメチルジシロキサニルプロパノール、３−ヘプタメチルトリシロキサニルプロパノール、３−ビス（トリメチルシロキシ）シリルプロパノール、３−トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロパノール、４−トリス（トリメチルシロキシ）シリルブタノール、５−トリス（トリメチルシロキシ）シリルペンタノール、３−トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロピル−３−フェノール、３−トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロピル−３−シクロヘキサノールなどの他、３−トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロピルに−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｏ−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−基（ｏは１から１０の整数）、或いは下記式を
【化１２】
を介して末端水酸基を有する化合物があげられる。これらは、目的とする酸素透過性や、原料コストなどを考慮して適宜選択すればよいが、３−トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロパノールが特に好ましい。
【００２６】
前記酸クロライドと反応させるためのシリコン含有アルキル基を有するアルコールを添加するに際して、反応を均一に進めるために溶媒を添加したり、触媒としての三級アミンを添加するのが好ましい。これら溶媒の例としては、テトラヒドロフランやベンゼン、トルエン、ヘキサン、アセトン、酢酸エチル、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、クロロホルム、塩化メチレンなどが、三級アミンとしてはトリエチルアミンなどがあげられる。三級アミンの使用量としては、フマル酸クロリド１モルに対して１．０〜２．０のモル比の範囲、さらに好ましくは１．２〜１．５の範囲で用いることが望ましい。
【００２７】
また、前記酸クロライドとシリコン含有アルキル基を有するアルコールとの混合比は、酸クロライド１モルに対して０．５〜１．５の範囲が好ましい。１．５より多いまたは、０．５より少ないと目的化合物の生成量が少ないという問題が生じうるからである。なお、反応温度ならびに反応時間は、−１０〜２０℃と１〜６時間であり、好ましくは０〜５℃と１〜２時間である。
【００２８】
前記異性化方法については、前記塩化チオニルを用いる以外に、シス−トランス異性化触媒として、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲンやｐ−トルエンスルホン酸などの有機酸、アセチルクロリドやベンゼンスルホニルクロリド、ピペリジンやモルフォリン、ジエチルアミンのような塩基、トリエチルホスフェイトやトリフェニルホスフィンなどのリン化合物、チオ尿素などを用いる方法（特開昭５８−１８３３５号参照）や、テトラメチルアンモニウムブロミド、テトラエチルアンモニウムブロミドなどの４級アンモニウムを用いる方法（特開昭６０−１８１０４７号参照）、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、白金などを異性化触媒として用いる方法（再公表ＷＯ０１／０６０７８０号参照）などがある。さらに、リチウム、ナトリウムなどのアルカリ金属やジブチル錫オキシド、ジブチル錫ジアセテートなどの有機金属化合物を触媒として用いたエステル交換反応による方法（特開平９−２５５６２２号参照）をも例示することができる。いずれの方法を採用するかは目的とするフマル酸ジエステルの収率や製造コストを考慮して選択すればよいが、塩化チオニルを用いる方法を採用した方が、フマル酸クロリドの溶媒に対する溶解性が高いこと、続くエステル化反応、あるいはアミド化反応を均一系で行えるとの理由により本発明の非対称型のフマル酸ジエステルを合成する上で都合が良い。
【００２９】
上記工程により得られたフマル酸ジエステルは、他の共重合可能なモノマーと組み合わせることによりコンタクトレンズや眼内レンズなどの眼用レンズ材料とすることができる。以下コンタクトレンズ材料を例に記載するが、基本的に眼内レンズとして用いることも可能である。
【００３０】
コンタクトレンズとしては酸素透過性ハードコンタクトレンズとしての用途と、含水性ソフトコンタクトレンズとしての用途などが考えられ、それぞれの用途に応じて組み合わせる他のモノマー並びに組成比が変更される。いずれの用途であっても、本発明のフマル酸ジエステル以外に架橋成分として多官能（メタ）アクリレートを用いることが好ましい。レンズとしての機械的強度ならびに未反応モノマーなどの溶出を防止するためである。具体的には、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、アリル（メタ）アクリレート、ジアリルフタレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ジビニルベンゼンなどがあげられ、これらのうちから１種以上を選択して使用するのが好ましい。また、その使用量は全モノマー混合物の１００重量部に対して０．０１〜１０重量部の範囲が好ましい。
【００３１】
そしてハードコンタクトレンズとして用いる場合には、本発明のフマル酸ジエステル以外にこれと共重合可能なモノマー成分として、トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、テトラフルオロエチル（メタ）アクリレート、ペンタフルオロプロピル（メタ）アクリレート、ヘキサフルオロプロピル（メタ）アクリレート、ヘキサフルオロブチル（メタ）アクリレートなどのフッ素置換アルキル（メタ）アクリレートがあげられ、これらのうちから１種以上を選択して使用するのが好ましい。これらのフッ素系モノマーはコンタクトレンズへの汚れ付着防止に有効な成分として従来公知である。この使用量は一般に全モノマー中に０〜５０重量％の割合で添加される。
【００３２】
また、コンタクトレンズの硬度や機械的強度を向上させるために、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｔ−ブチルメタクリレートなどのメタクリレートモノマーや、スチレン、ｔ−ブチルスチレン、α−メチルスチレンなどの芳香族ビニルモノマーがあげられ、これらのうちから１種以上を選択して使用するのが好ましい。これらのモノマーは一般に全モノマー中に０〜３０重量％の割合で添加される。
【００３３】
さらに、フマル酸ジエステルとともに併用しても酸素透過性を低下させることのない従来公知の有機シロキサンモノマーを使用することもできる。具体的には、トリメチルシリルメチル（メタ）アクリレート、ペンタメチルジシロキサニルメチル（メタ）アクリレート、トリス（トリメチルシロキシ）シリルエチル（メタ）アクリレート、トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロピル（メタ）アクリレート、メチルビス（トリメチルシロキシ）シリルエチル（メタ）アクリレート、トリス（ペンタメチルジシロキサニルオキシ）シリルプロピル（メタ）アクリレートなどがあり、これらのうちから１種以上を選択して使用するのが好ましい。これらは、全モノマー中に０〜５０重量％の割合で添加される。
【００３４】
さらにまた、レンズ表面の涙濡れ性を向上させるため、或いは含水性コンタクトレンズを得るために、他の親水性モノマーを使用することもできる。具体的には、（メタ）アクリル酸、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、グリセロール（メタ）アクリレート、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドンなどがあり、これらのうちから１種以上を選択して使用するのが好ましい。置換基にシリコン含有アルキルを有するモノマーは一般に親水性モノマーとの相溶性が悪く自由な組み合わせが困難となることが多いが、本発明のフマル酸ジエステルは一方の置換基にシリコン含有アルキルを有しつつ、他方の置換基には親水性基を有するので、親水性モノマーと混合しても、相溶性が問題となることなく、従来よりもより自由度の高い組成比にて配合が可能である。
【００３５】
ここで、ハードコンタクトレンズとして使用する場合には前記親水性モノマーの使用量を抑えて全モノマー中に ５〜３０重量％、含水性のソフトコンタクトレンズとして使用する場合には３０〜７０重量％の範囲に設定することが好ましい。なお、含水性ソフトコンタクトレンズとして用いる場合でも上述のハードコンタクトレンズに用いることが可能なモノマーと同様のモノマーを組み合わせて使用することができ、含水性ソフトコンタクトレンズを目的とする場合には親水性モノマーの占める割合が相対的に高くなり、ハードコンタクトレンズを目的とする場合には、前記親水性モノマー以外の成分の比率が相対的に高くなる。
【００３６】
要するに、ハードコンタクトレンズを得る目的の場合は本発明のフマル酸ジエステルを１０〜８０重量％好ましくは１５〜７０重量％の範囲で含み、親水性モノマーが５〜３０重量％、その他のモノマーが１０〜６０重量％となるのに対し、含水性ソフトコンタクトレンズを得る目的の場合には本発明のフマル酸ジエステルを５〜８０重量％好ましくは１０〜７０重量％の範囲で含み、親水性モノマーが３０〜７０重量％、その他のモノマーが１０〜５０重量％となるのである。
【００３７】
そして、上記のように配合されたモノマー混合物に対し、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ベンゾイルパーオキシドなどのラジカル重合開始剤や、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ｐ−イソプロピル−α−ヒドロキシイソブチルフェノン、Ｎ，Ｎ−テトラエチル−４，４−ジアミノベンゾフェノン、ベンゾフェノンなどの光重合開始剤を一種以上選択して、全モノマー混合物の１００重量部に対して０．００１〜５重量部程度、好ましくは０．０１〜２重量部添加する。
【００３８】
こうして調製されたモノマー混合物は、重合用の適当な容器またはコンタクトレンズ形状を有するモールドに収容したのち重合体として成形される。ハードコンタクトレンズには必要な規格が多岐に渡るので、一般的には棒状またはブロック状に重合した後切削研磨により所望のコンタクトレンズとして仕上げられることが多い。一方、ソフトコンタクトレンズの場合には、基本的なベースカーブが１乃至数種であるために規格が少なく、モールド法により重合されることが多い。こうして得られたレンズ成形品は、必要に応じて表面処理、水和処理などを経て、目的の製品とすることができる。
【００３９】
なお、本発明のコンタクトレンズには、さらに目的に応じて従来公知の着色剤や、紫外線吸収剤などを添加することもできる。
【実施例】
【００４０】
以下本発明をより具体的に明らかにするために、本発明に係る幾つかの実施例を例示する。
【００４１】
−化合物１（２−メトキシエチル−３−トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロピルフマレート）の合成−
以下に示す反応式により本発明のフマル酸ジエステル（化合物１）を得ることができる。
【００４２】
【化１３】
上記合成についてはまず、無水マレイン酸５．０ｇ（５１ｍｍｏｌ）と２−メトキシエタノール３．９ｇ（５１ｍｍｏｌ）を混合し、テトラヒドロフラン（以下ＴＨＦと略す）３０ｍｌを加えて溶解した。そしてトリエチルアミン（以下Ｅｔ３Ｎと略す）を７３ｍｇ（０．７２ｍｍｏｌ）添加して、７０℃で２時間反応させた。反応溶液にエーテル／ＴＨＦ混合溶媒を添加して抽出し硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を留去した。
【００４３】
得られた２−メトキシエチルマレエート６．５ｇ（３７ｍｍｏｌ）を塩化チオニル（以下ＳＯＣｌ２と略す）１０ｍｌ添加して窒素雰囲気下で１時間加熱還流した後、過剰のＳＯＣｌ２を１時間かけて減圧留去した。そこにＴＨＦ１２０ｍｌと３−トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロピルアルコールを７．９ｇ（２２ｍｍｏｌ）加えて溶かし、氷浴で冷却しつつ、４−ジメチルアミノピリジンを２５０ｍｇ（２．２ｍｍｏｌ）、続いてＥｔ３Ｎを７．５ｇ（７４ｍｍｏｌ）加えて１時間反応させた。次いで、１Ｎ塩酸を加えて中和し、エーテル１００ｍｌで抽出後、硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を留去したのち、減圧蒸留によって目的とする化合物１を得た。収率６２％
【００４４】
化合物１の１Ｈ−核磁気共鳴スペクトルおよび１３Ｃ−核磁気共鳴スペクトルは、日本電子製ＪＮＭα−４００型式を用い、重水素化クロロホルム中、２５℃、１Ｈ−核磁気共鳴スペクトルは積算回数８回、１３Ｃ−核磁気共鳴スペクトルは積算回数１２８回で測定した。
その結果は次に示すとおりである。
【化１４】
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３），δ，ｐｐｍ ａ）６．８９（ｓ，２Ｈ） ｂ）４．３７−４．３３（ｍ，２Ｈ） ｃ）４．１４（ｔ，Ｊ＝６．９ Ｈｚ，２Ｈ） ｄ）３．６６−３．６３（ｍ，２Ｈ） ｅ）３．４０（ｓ， ３Ｈ） ｆ）１．７５−１．５６（ｍ，２Ｈ） ｇ）０．５１−０．４４（ｍ，２Ｈ） ｈ）０．１０（ｓ，２７Ｈ）
【００４５】
【化１５】
１３Ｃ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３），δ，ｐｐｍ ａ）１６５．０，１６４．９ ｂ）１３４．２，１３３．０ ｃ）７０．２ ｄ）６７．５ ｅ）６４．３ ｆ）５９．０ ｇ）２２．６ ｈ）１０．３ ｉ）１．７
ＩＲ（ＮａＣｌ）．ｃｍ−１ ２９６０（ｖＣ−Ｈ）．１７２７（ｖＣ＝Ｏ），１６４５（ｖＣ＝Ｃ），１２５５（ｖＳｉ−Ｃ），１２９７，１１５６（ｖＣ（＝Ｏ）−Ｏ），１０６０（ｖＯ−Ｓｉ−Ｏ）
【００４６】
−化合物１を用いた含水性コンタクトレンズ用材料の重合（実施例１、２および比較例１、２）−
化合物１の５０（重量）部とＮ−ビニルピロリドン（以下ＮＶＰと表す）３３（重量）部および２−ヒドロキシエチルメタクリレート（以下２−ＨＥＭＡと表す）１７（重量）部に対して、架橋剤としてエチレングリコールジ（メタ）アクリレート０．３部、重合開始剤として２，２’−アゾビスイソブチロニトリル０．３部を添加して溶解したのち、２枚のガラス板（７６ｍｍ×２５ｍｍ×２ｍｍ）の間にナイロンシートおよびφ１６にくりぬいた厚さ０．２ｍｍのシリコーン製スペーサーをサンドした冶具に該溶液を注入した。
次にかかる冶具を液もれしないようにクリップにて止め、プログラム昇温式オーブン中にて室温から６０℃まで１時間で昇温し、同温度で２時間保ち、次いで７５℃まで１時間で昇温し、同温度で２時間保持した。さらに９０℃まで１時間で昇温し、同温度で２時間加熱したのち室温まで徐々に冷却して厚さ０．２ｍｍのフィルム状の重合体を得た。得られたフィルムは透明で硬質であった。このフィルムを生理食塩水中にて水和させ、各物性を以下の方法に従って測定した。その結果を表１に示す。
【００４７】
（イ）含水率（重量％）
３５℃における前記フィルムの含水率は次式に基づいて求めた。
含水率（重量％）＝｛（Ｗ−Ｗ０）／Ｗ｝×１００
ただし、Ｗは水和処理後の平衡含水状態での試験フィルムの重量（ｇ）、Ｗ０は水和処理後、乾燥機中にて乾燥した状態でのフィルムの重量（ｇ）を表す。
【００４８】
（ロ）酸素透過係数（Ｄｋ０．２）
酸素透過性の評価として、ツクバ・リカセイキ（株）製の酸素透過率計を用いて、３５℃の生理食塩水中にてフィルムの厚さが約０．２ｍｍのときの酸素透過係数の値に１０１１を乗じた数値で示す。単位：（ｃｍ２／ｓｅｃ）・（ｍｌＯ２／ｍｌ・ｍｍＨｇ）
【００４９】
（ハ）透過率（％）
透明性の評価として、ＳＨＩＭＡＤＺＵ（株）製のＵＶ測定器を用いて含水状態のフィルムの波長３８０〜７８０ｎｍにおける透過率（％）として表す。
【００５０】
【表１】
なお、表中のモノマー成分に関する略号は以下の通りである。
ＴＲＩＳ：トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロピルメタクリレート
ＮＶＰ ：Ｎ−ビニルピロリドン
２−ＨＥＭＡ：２−ヒドロキシエチルメタクリレート
【００５１】
表１の結果から、従来シリコン系モノマーとして主に用いられてきたＴＲＩＳを使用した場合には、他のモノマー成分との組み合わせによっては含水時における透明性に欠けるという問題があり、一方、本発明の化合物１の場合には、透明性に優れていることからフマル酸ジエステルの構造上、親水基とシリコン含有アルキルを一つの分子内に有するモノマーを使用することによる効果が発現されていることが理解できる。なお、酸素透過性については両者共にシリコン系モノマーを含有する量に依存して高い値を示している。
【００５２】
−実施例３〜８および比較例３〜７−
実施例１において、重合成分の組成を表２（実施例３〜８）および表３（比較例３〜７）に示すように変更したほかは実施例１と同様にしてフィルムを得た。得られたフィルムを実施例１と同様に各物性の測定を行って、下記表２並びに表３に示す結果を得た。
【００５３】
【表２】
なお、表中のモノマー成分に関する略号は以下の通りである。
６ＦＰ ：ヘキサフルオロプロピル（メタ）アクリレート
ＮＶＰ ：Ｎ−ビニルピロリドン
ＤＭＡＡ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド
２−ＨＥＭＡ：２−ヒドロキシエチルメタクリレート
【００５４】
【表３】
【００５５】
前記表２並びに表３の結果より、本発明例においてはＤｋ０．２は、含水率依存型の素材（比較例）の１．５倍以上であった。
【００５６】
また、含水率と酸素透過係数に着目して、実施例１〜８および比較例３〜７について、その関係を図１に示す。図より従来の含水率依存型ソフトコンタクトレンズに比して、本発明のレンズ材料は含水率に係わらず高い酸素透過性を維持することがわかる。
【００５７】
−化合物２の合成−
以下に示す反応式よりフマル酸ジエステル（化合物２）を得ることができる。
【００５８】
【化１６】
【００５９】
２−メトキシエチルマレート３．６ｇ（２０ｍｍｏｌ）、以下の構造のポリオルガノシロキサン化合物１ １１．３ｇ（１０ｍｍｏｌ）、４−ジメチルアミノピリジン２４５ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）を塩化メチレン４０ｍｌに溶解させた。１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩（以下ＥＤＣと略す）３．９ｇ（２０ｍｍｏｌ）を添加し、室温で３時間撹拌した。１Ｎ塩酸で反応系を洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（クロロホルム）にて精製を行い、目的とする化合物２を得た。収率９５％。
【００６０】
【化１７】
ポリオルガノシロキサン化合物１（平均重合度ｎ＝１０）：
【００６１】
化合物２の１Ｈ−核磁気共鳴スペクトルおよび１３Ｃ−核磁気共鳴スペクトルは、日本電子製ＪＮＭα−４００型式を用い、重水素化クロロホルム中、２５℃、１Ｈ−核磁気共鳴スペクトルは積算回数８回、１３Ｃ−核磁気共鳴スペクトルは、積算回数１２８回で測定した。
その結果は次に示すとおりである。
【化１８】
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３），δ，ｐｐｍ ａ）６．９２（ｓ，２Ｈ） ｂ）４．３７−４．３２（ｍ，４Ｈ） ｃ）３．６８−３．６８（ｍ，４Ｈ） ｄ）３．４５−３．４１（ｍ，２Ｈ） ｅ）３．３９（ｓ，３Ｈ） ｆ）１．６４−１．５７（ｍ，４Ｈ） ｇ）１．３３−１．２５（ｍ，２Ｈ） ｈ）０．９０−０．８５（ｍ，３Ｈ） ｉ）０．５５−０．４９（ｍ，４Ｈ） ｊ）０．０７（ｓ，ｍａｎｙ）
【００６２】
【化１９】
１３Ｃ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３），δ，ｐｐｍ ａ）１６４．８ ｂ）１３３．７，１３３．５ ｃ）７４．１ ｄ）７０．２ ｅ）６８．２ ｆ）６４．５，６４．２ ｇ）５８．９ ｈ）２６．３ ｉ）２５．４ ｊ）２３．４；２３．３，２３．２ ｋ）１７．９ ｌ）１４．０ ｍ）１３．７ ｎ）１．９，１．８，１．６，１．５，１．１，１．０，０．５，０．４，０．３ ｏ）０．１
ＩＲ（ＮａＣｌ）ｃｍ−１ ２９６２（ｖＣ−Ｈ），１７２９（ｖＣ＝Ｏ），１６４６（ｖＣ＝Ｃ），１２６０（ｖＳｉ−Ｃ），１２９６，１０９１（ｖＣ（＝Ｏ）−Ｏ），１０２５（ｖＯ−Ｓｉ−Ｏ）
【００６３】
−化合物３の合成−
以下に示す反応式よりフマル酸ジエステル（化合物３）を得ることができる。
【００６４】
【化２０】
上述合成についてはまず、無水マレイン酸１０ｇ（１０２ｍｍｏｌ）と１−（２−ヒドロキシエチエチル）−２−ピロリジノン１３ｇ（１０２ｍｍｏｌ）を混合し、ＴＨＦ２０ｍｌを加えて溶解させた。そして、Ｅｔ３Ｎを０．５ｍｌ添加し室温で２時間反応させた。反応溶液から、目的物を析出物としてろ別し単離した。収率９６％。
得られた２−（２−オキソピロリジニル）エチルマレート１．０ｇ（４．４ｍｍｏｌ）、ポリオルガノシロキサン化合物１ ２．５ｇ（２．２ｍｍｏｌ）、４−ジメチルアミノピリジン５４ｍｇ（０．４４ｍｍｏｌ）を塩化メチレン５ｍｌに溶解させた。ＥＤＣ０．８４ｇ（４．４ｍｍｏｌ）を添加し、室温で８４時間撹拌した。１Ｎ塩酸で反応系を洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（塩化メチレン／酢酸エチル＝１０／１）にて精製を行い、目的とする化合物３を得た。収率４９％。
【００６５】
化合物３の１Ｈ−核磁気共鳴スペクトルおよび１３Ｃ−核磁気共鳴スペクトルは、日本電子製ＪＮＭα−４００型式を用い、重水素化クロロホルム中、２５℃、１Ｈ−核磁気共鳴スペクトルは積算回数８回、１３Ｃ−核磁気共鳴スペクトルは、積算回数１２８回で測定した。
その結果は次に示すとおりである。
【化２１】
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３），δ，ｐｐｍ ａ）６．９０（ｓ，２Ｈ） ｂ）４．３６−４．３２（ｍ，４Ｈ） ｃ）３．６８（ｔ，Ｊ＝４．７ Ｈｚ，２Ｈ） ｄ）３．６０（ｔ，Ｊ＝５．４ Ｈｚ，２Ｈ） ｅ）３．５０−３．４１（ｍ，４Ｈ） ｆ）２．３８（ｔ，Ｊ＝８．３ Ｈｚ，２Ｈ） ｇ）２．０７−２．０１（ｍ，２Ｈ） ｈ）１．６５−１．５８（ｍ，２Ｈ） ｉ）１．３３−１．２５（ｍ，４Ｈ） ｊ）０．８８（ｔ，Ｊ＝６．９ Ｈｚ，３Ｈ） ｋ）０．５５−０．４９（ｍ，４Ｈ） ｌ）０．０８−０．０５（ｍ，ｍａｎｙ）
【００６６】
【化２２】
１３Ｃ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３），δ，ｐｐｍ ａ）１７５．３ ｂ）１６４．６，１６４．４ ｃ）１３３．９，１３３．６ ｄ）６８．２ ｅ）６４．５ ｆ）６２．７ ｇ）４７．９ ｈ）４１．５ ｉ）３０．５ ｊ）２６．２ ｋ）２５．３ ｌ）２３．３ ｍ）１８．０ ｎ）１７．８ ｏ）１４．０ ｐ）１３．７ ｑ）１．６，１．５，１．０，０．９，０．５，０．４ ｒ）０
ＩＲ（ＮａＣｌ）ｃｍ−１ ２９６１，２８７２（ｖＣ−Ｈ），１７２６，１６９３（ｖＣ＝Ｏ），１２９４（ｖＣ（＝Ｏ）−Ｏ），１２５９（ｖＳｉ−Ｃ），１０１５（ｖＯ−Ｓｉ−Ｏ）
【００６７】
また、ポリオルガノシロキサン化合物１に替えて、以下の構造のポリオルガノシロキサン化合物２を使用した他は、前記と同様の方法にて下記化合物（４）を得た。
【００６８】
【化２３】
【００６９】
【化２４】
ポリオルガノシロキサン化合物２（平均重合度ｎ＝１０）：
【００７０】
−実施例９〜２４−
前記により得られた化合物（２）〜（４）を用いて、共重合成分の組成を表４〜７に示すように調製した。そして、実施例１、２と同様の方法により以下の温度条件で重合した。室温から９０℃まで３０分で昇温し、同温度で１時間保ち、次いで１１０℃まで３０分で昇温し、同温度で１時間加熱したのち、室温まで徐冷した。こうして、厚さ０．２ｍｍのフィルム状の重合物を得た。得られたフィルムを蒸留水中にて水和させ、各物性を調べた。その結果を表４〜６に示す。
【００７１】
【表４】
【００７２】
【表５】
【００７３】
【表６】
【００７４】
表４〜６中の略記号はそれぞれ以下の化合物を示す。
ＴＲＩＳ：トリス（トリメチルシロキシ）シリルプロピルメタクリレート ＦＭ７７１１：両末端サイラプレーン（商標）チッソ（株）製 平均分子量１０００ ３ＦＥ：トリフルオロエチル（メタ）アクリレート ＮＶＰ：Ｎ−ビニルピロリドン ＤＭＡＡ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド
【００７５】
−比較例８〜１０−
共重合成分の組成を表７のように変更したほかは、実施例９〜２４と同様にして厚さ０．２ｍｍのフィルム状の重合物を得た。得られたフィルムを蒸留水中にて水和させ、各物性を調べた。その結果を表７に示す。
【００７６】
【表７】
【００７７】
表４〜６の結果から、本発明により得られたフィルムは含水状態において優れた透明性を呈することが分かる。また、表７の比較例９および１０のように、従来汎用されているポリジメチルシロキサン系メタクリレートを使用した場合に比べて一層高い酸素透過性を示した。本発明例の酸素透過性Ｄｋ０．２は、含水率依存型の素材（比較例３〜７）の１．５〜２．５倍であった。
【００７８】
さらに、従来シリコン系モノマーとして主に用いられてきたＴＲＩＳやポリジメチルシロキサン系メタクリレートを使用した場合には、含水率は使用量に応じて顕著に低下する傾向がある（比較例８〜１０）が、化合物２および化合物３を使用すれば配合量に応じて僅かに上昇したことから、本発明のフマル酸ジエステルの構造において、親水基とシリコン含有アルキルをひとつの分子内に有するモノマーを使用することによる効果が現れていることがわかる。なお、化合物４については含水率が使用量に応じ僅かに減少したが、実施例２４と比較例１０を比較すると、化合物４の使用が特に高い酸素透過性と含水率を維持していることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明例の１〜８および比較例３〜７について含水率と酸素透過係数の関係を示した図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（１）で表される親水基（Ｒ）及びシリコン含有アルキル基を有するフマル酸誘導体。
【化１】
［式中、Ｙ１はＯまたはＮＲ１（Ｒ１は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アリール基の群から選ばれる基）であり；
Ｒは炭素数１〜１０のヒドロキシアルキル基、−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−Ａ基（ｍは１〜１０の整数、Ａは水素、メチル又はエチルを示す）、下記式：
【化２】
から選択される基であり；
Ｙ２は直鎖または分岐の炭素数３〜１０のアルキレン、フェニレン、シクロヘキシレン、−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｏ−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−基（ｏは１から１０の整数）、下記式：
【化３】
で示される基であり；
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３はそれぞれ独立にメチル基、トリメチルシロキシ基、Ｓｉ原子が１８個以下のオルガノシロキシ基を示す］
【請求項２】
請求項１記載のフマル酸誘導体を含む組成物を重合して得られることを特徴とする眼用レンズ。
【請求項３】
請求項１記載のフマル酸誘導体１０〜８０重量％と他の共重合成分９０〜２０重量％を重合させてなる共重合体からなる請求項２記載の眼用レンズ。
【請求項４】
前記他の共重合成分が、前記請求項１記載のフマル酸誘導体以外のフマル酸ジエステル、フマル酸ジアミド、フマル酸アミドエステル、Ｎビニルラクタム、Ｎ，Ｎ−ジアルキル（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシルエチル〈メタ〉アクリル酸エステルから選択された一種以上の重合成分であることを特徴とする請求項３記載の眼用レンズ。
【請求項１】
一般式（１）で表される親水基（Ｒ）及びシリコン含有アルキル基を有するフマル酸誘導体。
【化１】
［式中、Ｙ１はＯまたはＮＲ１（Ｒ１は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アリール基の群から選ばれる基）であり；
Ｒは炭素数１〜１０のヒドロキシアルキル基、−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−Ａ基（ｍは１〜１０の整数、Ａは水素、メチル又はエチルを示す）、下記式：
【化２】
から選択される基であり；
Ｙ２は直鎖または分岐の炭素数３〜１０のアルキレン、フェニレン、シクロヘキシレン、−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｏ−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−基（ｏは１から１０の整数）、下記式：
【化３】
で示される基であり；
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３はそれぞれ独立にメチル基、トリメチルシロキシ基、Ｓｉ原子が１８個以下のオルガノシロキシ基を示す］
【請求項２】
請求項１記載のフマル酸誘導体を含む組成物を重合して得られることを特徴とする眼用レンズ。
【請求項３】
請求項１記載のフマル酸誘導体１０〜８０重量％と他の共重合成分９０〜２０重量％を重合させてなる共重合体からなる請求項２記載の眼用レンズ。
【請求項４】
前記他の共重合成分が、前記請求項１記載のフマル酸誘導体以外のフマル酸ジエステル、フマル酸ジアミド、フマル酸アミドエステル、Ｎビニルラクタム、Ｎ，Ｎ−ジアルキル（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシルエチル〈メタ〉アクリル酸エステルから選択された一種以上の重合成分であることを特徴とする請求項３記載の眼用レンズ。
【図１】
【公開番号】特開２００７−１８６５１２（Ｐ２００７−１８６５１２Ａ）
【公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５７０２０（Ｐ２００６−３５７０２０）
【出願日】平成１８年１２月１日（２００６．１２．１）
【出願人】（５０５３００６１２）株式会社イーブレイン (5)
【出願人】（３０４０２６６９６）国立大学法人三重大学 (270)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１日（２００６．１２．１）
【出願人】（５０５３００６１２）株式会社イーブレイン (5)
【出願人】（３０４０２６６９６）国立大学法人三重大学 (270)
【Ｆターム（参考）】
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