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可聚合的亲水吸收紫外线单体.pdf

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  • 文档编号:885070
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN99806023.2

    申请日:

    1999.05.05

    公开号:

    CN1300283A

    公开日:

    2001.06.20

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情:

    专利权的终止(未缴年费专利权终止)授权公告日:2005.1.26|||授权|||实质审查的生效申请日:1999.5.5|||公开

    IPC分类号:

    C07D249/18; C08F26/06; C08F120/26; C08F120/36; C08L39/04; A61F2/16

    主分类号:

    C07D249/18; C08F26/06; C08F120/26; C08F120/36; C08L39/04; A61F2/16

    申请人:

    法马西亚及厄普约翰格罗宁根有限公司;

    发明人:

    X·廖; G·-S·李; S·Q·周

    地址:

    荷兰格罗宁根

    优先权:

    1998.05.11 US 09/075,753

    专利代理机构:

    中国专利代理(香港)有限公司

    代理人:

    王景朝;钟守期

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    内容摘要

    提供亲水吸收紫外线聚合单体。这些单体是可聚合的,可以提供生物相容性的水凝胶,它能够吸收至少90%的入射到该水凝胶的紫外线。该水凝胶是光学透明的,折射率高,具有长期稳定性。所提供的水凝胶可用在所有可以使用水凝胶的领域,包括眼内晶状体、角膜嵌入物、角膜外贴物、隐形眼镜和类似的应用。

    权利要求书

    1: 1.如下通式的单体 其中: X是氢或卤素; n是1~10的数; R 1 是1~6个碳原子的非分支烷基; R 2 是1~5烷基;以及 R 3 是氢或甲基。 2.含有聚合的如下通式单体的均聚物: 其中: X是氢或卤素; n是1~10的数; R 1 是1~6个碳原子的非分支烷基; R 2 是1~10烷基;以及 R 3 是氢或甲基。 3.含有包括一种如下通式共聚单体和至少一种可聚合共聚单体 的交联共聚物的水凝胶: 其中: X是氢或卤素; n是1~10的数; R 1 是1~6个碳原子的非分支烷基; R 2 是1~5烷基;以及 R 3 是氢或甲基。 4.如权利要求3的水凝胶,其中所述至少一种可聚合共聚单体选 自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙烯基取代 的酰胺、乙烯基取代的含氮杂环化合物和丙烯酰基取代的含氮杂环化 合物。 5.如权利要求3的水凝胶,其中至少一种可聚合共聚单体选自丙 烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙 烯酸己酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁 酯、单丙烯酸甘油酯、丙烯酸-2-苯氧基乙酯、丙烯酸2-N-吗啉代乙 酯、丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、丙烯酸2-(N,N-二甲基氨基) 乙酯、丙烯酸3-(N,N-二甲基氨基)丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯 酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基 丙烯酸己酯、甲基丙烯酸糠基酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟 丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、单甲基丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸2-苯氧 基乙酯、甲基丙烯酸2-N-吗啉代乙酯、甲基丙烯酸2-(N,N-二甲基氨 基)乙酯、甲基丙烯酸3-(N,N-二甲基氨基)丙酯、甲基丙烯酸2-吡咯 烷酮基乙酯、N-甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-丙基丙烯酰胺、 N-丁基丙烯酰胺、N-戊基丙烯酰胺、N-己基丙烯酰胺、N-庚基丙烯酰 胺、N-辛基丙烯酰胺、N-(正十八烷基丙烯酰胺)、3-(N,N-二甲基氨 基)丙基丙烯酰胺、烯丙基丙烯酰胺、羟甲基二丙酮丙烯酰胺、N,N- 二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N-乙基-N-甲基丙烯酰胺、 N-甲基甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、N-(2-羟丙基)甲基丙 烯酰胺、N-4-(羟苯基)甲基丙烯酰胺、N-(3-吡啶甲基)甲基丙烯酰 胺、3-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡嗪、 2-甲基-5-乙烯基吡嗪、4-乙烯基嘧啶、乙烯基哒嗪、N-乙烯基咪唑、 N-乙烯基咔唑、N-乙烯基琥珀酰亚胺、4-甲基-5-乙烯基噻唑、N-丙 烯酰基吗啉和N-甲基-N-乙烯基乙酰胺。 6.如权利要求3的水凝胶,包括选自下面的交联剂:二丙烯酸 1,3-丙二醇酯、二丙烯酸1,4-丁二醇酯、二丙烯酸1,6-己二醇酯、 二丙烯酸1,4-亚苯基酯、三(丙烯酰氧基丙基)甘油醚、二甲基丙烯酸 乙二醇酯、二甲基丙烯酸1,3-丙二醇酯、二甲基丙烯酸1,6-己二醇 酯、二甲基丙烯酸1,10-癸二醇酯、二甲基丙烯酸1,12-十二碳二醇 酯、二甲基丙烯酸三乙二醇酯、三甲基丙烯酸甘油酯、N,N’-八亚甲 基二丙烯酰胺、N,N’-十二亚甲基二丙烯酰胺、N,N’-(1,2-二羟基亚 乙基)二丙烯酰胺、烯丙基甲基丙烯酰胺、二乙烯基吡啶、4,6-二乙 烯基嘧啶、2,5-二乙烯基吡嗪、1,4-二乙烯基咪唑、1,5二乙烯基咪 唑和二乙烯基苯。 7.如权利要求4的水凝胶,包括选自下面的交联剂:二丙烯酸 1,3-丙二醇酯、二丙烯酸1,4-丁二醇酯、二丙烯酸1,6-己二醇酯、 二丙烯酸1,4-亚苯基酯、三(丙烯酰氧基丙基)甘油醚、二甲基丙烯酸 乙二醇酯、二甲基丙烯酸1,3-丙二醇酯、二甲基丙烯酸1,6-己二醇 酯、二甲基丙烯酸1,10-癸二醇酯、二甲基丙烯酸1,12-十二碳二醇 酯、二甲基丙烯酸三乙二醇酯、三甲基丙烯酸甘油酯、N,N’-八亚甲 基二丙烯酰胺、N,N’-十二亚甲基二丙烯酰胺、N,N’-(1,2-二羟基亚 乙基)二丙烯酰胺、烯丙基甲基丙烯酰胺、二乙烯基吡啶、4,6-二乙 烯基嘧啶、2,5-二乙烯基吡嗪、1,4-二乙烯基咪唑、1,5二乙烯基咪 唑和二乙烯基苯。 8.由权利要求2的均聚物制造的眼内晶状体。 9.由权利要求3的水凝胶制造的眼内晶状体。 10.由权利要求4的水凝胶制造的眼内晶状体。 11.由权利要求5的水凝胶制造的眼内晶状体。 12.由权利要求6的水凝胶制造的眼内晶状体。 13.由权利要求7的水凝胶制造的眼内晶状体。 14.权利要求3的水凝胶,其折射率n D 37 为
    2: 41~1.52,处于充 分水合状态。 15.如权利要求3的水凝胶,其平衡水含量为15%~65%。 16.如权利要求3的水凝胶,其中该水凝胶包括大约1%(重量) 至大约5%(重量)的共聚单体2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧基烷氧 基烷基苯基)-2H-苯并三唑。 17.如权利要求3的水凝胶,包括有效量的2-(2’-羟基-5’-甲基 丙烯酰氧基烷氧基烷基苯基)-2H-苯并三唑,为该水凝胶提供对入射 紫外线至少90%的紫外线吸收率。 18.分子式为2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧基乙氧基甲基苯 基)-2H-苯并三唑的物料的组合物。 19.分子式为2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧基乙氧基乙基苯 基)-2H-苯并三唑的物料的组合物。 20.含有从共聚单体混合物制备的交联共聚物的水凝胶,该共聚 单体混合物包括2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧基乙氧基甲基苯基)- 2H-苯并三唑和至少一种可聚合共聚单体。 21.含有从共聚单体混合物制备的交联共聚物的水凝胶,该共聚 单体混合物包括2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧基乙氧基乙基苯基)- 2H-苯并三唑和至少一种可聚合共聚单体。 22.在400nm或更短的波长处紫外线透射率10%或更低的光学透 明水凝胶。 23.如权利要求22的光学透明水凝胶,含有如下通式单体: 其中: X是氢或卤素; n是1~10的数; R 1 是1~6个碳原子的非分支烷基; R 2 是1~5烷基;以及 R 3 是氢或甲基。 24.如权利要求22的光学透明水凝胶,其平衡水含量至少为15% (重量)。 25.如权利要求24的光学透明水凝胶,其折射率n D 37 至少为 1.41。 26.如权利要求22的光学透明水凝胶,包括2-(2’-羟基-5’-甲 基丙烯酰氧基乙氧基乙基苯基)-2H-苯并三唑。 27.如权利要求22的光学透明水凝胶,包括2-(2’-羟基-5’-甲 基丙烯酰氧基乙氧基甲基苯基)-2H-苯并三唑。

    说明书


    可聚合的亲水吸收紫外线单体

        发明背景发明领域

        本发明总的涉及亲水的吸收紫外线单体。本发明更具体涉及作为共聚单体可与其它可聚合单体和共聚物共聚的可聚合吸收紫外线单体。就其更为特定的方面来说,本发明涉及作为共聚单体可与其它适当的亲水单体聚合成为透明、高折射率水凝胶的可聚合吸收紫外线单体,所述水凝胶特别可用于制造眼内晶状体和隐形眼镜。有关先有技术的叙述

        眼内晶状体和隐形眼镜形的光学器件商品化已经几十年了。对于隐形眼镜,首要的用途一直是作为改善佩带者视敏度的附属物。这是通过为角膜表面少量增加或减小屈光能力来实现的。此外,隐形眼镜也对散光具有矫正能力。在体温下或低于体温下的含水环境中,隐形眼镜应该是稳定的,是无毒的,而且不含有可浸出地化合物。

        而对于眼内晶状体,主要的用途是代替由于外伤和/或形成白内障而丧失晶状体的人类和其它哺乳动物的天然晶状体。天然的晶状体一般是双凸面的晶状体,宽度为6~13mm,具有接近20屈光度的可观光学能力。因此,与隐形眼镜相比,替代受损的天然晶状体须要使用更大、更厚的眼内植入晶状体。象隐形眼镜一样,在体温的含水环境中,眼内晶状体应该是稳定的,无毒的,并不含有可浸出的化合物。

        最初,制造眼内晶状体和隐形眼镜选用的材料是丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯,特别是聚甲基丙烯酸甲酯。这些材料形成硬的玻璃状晶状体,容易成型为所需的光学矫正形状。作为隐形眼镜,这些化合物是成功的,一般称为“硬”隐形眼镜。

        这些硬的玻璃状聚合物必须具有6~13mm的直径才能起到眼内晶状体的作用。因为这些晶状体是硬的,这个限制就要求在眼上切开相应的同样宽度。而早年切除受损晶状体的外科技术采用的是大切口,所以没感觉出大尺寸有多大缺点。但这样的大切口会带来很多并发症,而且拖长治疗时间。现在,切除天然晶状体外科技术的进步能够采用越来越小的切口,可以小到2~3mm。因此,一直在寻找适当的材料用作眼内晶状体,使其可以通过较小的切口插入。

        为了减缓使用聚丙烯酸酯,如聚甲基丙烯酸甲酯的缺点,开发了各种水凝胶和弹性的聚硅氧烷,它们都是可卷曲、可折叠、可变形的,而且是有回弹性的。当晶状体被折叠或变形时,可以通过小到2~3mm的切口送入眼中。这些材料的回弹性为这些晶状体在植入后提供了重新呈现其初始的双凸面光学形状的能力。在这些软晶状体中使用的材料被证实可以提供光学透明的晶状体,具有足够的折射率,很结实,并有足够的回弹性,经得住为了更小切口所须要的折叠、变形或卷曲操作。为保证较小切口的这些物质的折叠、变形或卷曲能力,对于患者来说在降低对眼睛的损伤、改善术后愈合和减少并发症方面都是重大的改进。

        柔软性和回弹性并不是所寻求的唯一改进。寻求的另一个改进是防护紫外线(UV)。随着对紫外线曝露研究的进展,我们对许多紫外线曝露的有害影响的理解正在增加。每年开发越来越多的产品来减少或防止在紫外线有害影响下的曝露。对于隐形眼镜和眼内晶状体来说,紫外线的吸收作用至少象为皮肤防晒的紫外线吸收作用一样重要。当把自身的晶状体剥离以后,它所提供的紫外线防护能力就丧失了,如果不恢复这种防护,就增大了视网膜在紫外线下有害曝露的风险。在隐形眼镜中或在眼内晶状体植入体中提供紫外线吸收剂就增强了对眼睛的紫外线防护。

        在用于隐形眼镜和眼内晶状体的水凝胶中使用紫外线吸收剂同时也带来其它问题。隐形眼镜或眼内晶状体适用的光学水凝胶需要透明性、良好的视觉力、稳定性和回弹性。由于隐形眼镜和眼内晶状体要长期使用,特别是对于眼内晶状体,紫外线吸收化合物应该一直保存在聚合物当中。如果紫外线吸收剂被浸出,周围的组织就有曝露在化学品中的危险。随着时间的进程紫外线吸收能力的下降,也增加了紫外线下暴露的危险。

        在水凝胶中使用的紫外线吸收剂应该是可以作为水凝胶的共聚单体参与聚合的。二苯甲酮为基础的紫外线吸收剂是可聚合的,但得到的聚合物可能不是热稳定的,特别是在水合时。部分紫外线吸收剂会分解并逸出聚合物。

        此外,这些紫外线吸收剂是疏水的,在亲水的水凝胶共聚单体和共聚物中不大溶解。即便这些化合物稍微能溶解于亲水共聚单体和共聚物,当在水凝胶中发生水合时,它们倾向于从微相分离状发生凝聚。此凝聚现象使材料变成雾状,使其不能用作晶状体。

        另一类一般的紫外线吸收剂是苯基苯并三唑类化合物,比如2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧基乙基苯基)-2H-苯并三唑及其衍生物。这些衍生物是可聚合的,对水解是稳定的,可是象苯酚基的紫外线吸收剂一样,这些化合物倾向于疏水。疏水特性导致微相分离和雾化。

        紫外线吸收剂的疏水性也降低了水凝胶中吸收水的量。吸水量的减少造成水凝胶材料更硬,回弹性更差。为了克服这些缺点,要尽量减少紫外线吸收剂的用量,以得到有回弹性和光学透明的水凝胶。结果,当前在光学透明材料中使用的疏水紫外线吸收剂不能得到具有显著紫外线吸收特性的水凝胶。在当前有关环境管理规定中,在372nm或短于此波长处的光吸收作用达至少90%时,才是显著的紫外线吸收。

        因此,本发明的一个目的是提供一种增大了亲水性的稳定性可聚合的吸收紫外线单体。

        本发明的另一个目的是提供一种具有光学透明性和回弹性,同时能显著吸收紫外线,提高了亲水性的稳定吸收紫外线水凝胶。

        从下面的公开和说明,对本发明的其它目的和优点将不言而喻。

        发明概要

        通过提供一种适合于与其它共聚单体和共聚物共聚的新型可聚合亲水紫外线吸收组分,本发明实现了上述的目标和其它目标。本发明的共聚物在交联和水合以后,提供具有高度光学透明性、高水含量、高折射率的水凝胶,这种水凝胶是稳定的且有良好回弹性,在400nm和更短的波长处能吸收至少90%的入射紫外线。在本说明书中,光学透明性指的是在可见光光谱的波长范围内有90%以上的光透射率。该水凝胶是无毒的适合于植入生命系统中。特别是这些水凝胶适合于用来制作吸收紫外线的隐形眼镜和眼内晶状体。

        新型的亲水紫外线吸收组分包括2-(2’-羟基-5’-丙烯酰氧基烷氧基烷基苯基)-2H-苯并三唑。这些新型亲水紫外线吸收组分的例子是2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧基乙氧基甲基苯基)-2H-苯并三唑。环氧乙烷基团也可以是线形重复单元,可重复直至10个环氧乙烷基团。

        苯并三唑为基础的紫外线吸收剂,象其它的紫外线吸收组合物一样,一般是疏水的,并且不溶解于水。环氧乙烷重复单元是本发明新型组合物亲水特性的来源,通过调节重复的疏水亚甲基数目的同时,调节环氧乙烷重复单元的数目,就可以调节这些新型紫外线吸收剂的亲水性,以用于不同的领域。

        作为例子的化合物2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧基烷氧基烷基苯基)-2H-苯并三唑可以在0~10℃下,在吡啶存在下,在乙醚和二氯甲烷的混合溶剂中,以相应的2-(2’-羟基-5’-羟基烷氧基烷基苯基)-2H-苯并三唑与甲基丙烯酰氯反应来合成。

        选择用于本发明水凝胶的其它共聚单体可以是丙烯酸的衍生物,比如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺、乙烯基取代的酰胺、或带有不饱和侧链取代基,如乙烯基或丙烯酰基的含氮杂环化合物。

        本发明的水凝胶材料包括至少一种亲水或水溶性单体形成的共聚物。另外的附加的共聚单体可以是疏水的或者是亲水的。特定的例子是各种丙烯酸酯和丙烯酰胺化合物,如甲基丙烯酸2-羟基乙酯、N,N-二甲基丙烯酰胺和N-苄基-N-甲基丙烯酰胺与交联化合物,如二甲基丙烯酸乙二醇酯的共聚物。让这些化合物经过充分的交联,经水合达到水合平衡水含量,即大约15%至大约65%,并具有1.41~1.52的湿折射率nD20。这些共聚单体与大约1%至大约5%的本发明可聚合亲水吸收紫外线共聚单体聚合,得到稳定的无毒水凝胶,它在400nm或更短的波长处显示出至少90%的紫外线吸收率。这些光学透明的吸收紫外线水凝胶被用于眼内晶状体、隐形眼镜和相关的领域。

        附图简要说明

        附图描述了本发明的典型成分2-(2’-羟基-5’-丙烯酰氧基(烷氧基)n烷基苯基)-2H-苯并三唑的通式,其中X=氢或卤素,n=1~10,而R=氢或甲基。

        举例实施方案的详细叙述

        本发明提供了新型的亲水吸收紫外线的可聚合组分,它进一步提供适合于形成水凝胶的亲水吸收紫外线聚合材料。在该水凝胶中,吸收紫外线组分对水解是稳定的而且不会被浸出。本发明的水凝胶是光学透明的、吸收紫外线的交联聚合物和共聚物。水凝胶及其制造方法在文献中一般都普遍介绍过。

        作为例子的一类形成吸收紫外线水凝胶的聚合物,包括交联的聚合物和共聚物,其水合达到相当高的水合平衡水含量。然而,正如上面所指出的,高水含量的吸收紫外线水凝胶一般的困难是,象疏水性紫外线吸收剂那样的微相分离极强地干扰水凝胶的光学透明性。降低疏水性紫外线吸收剂的含量可以解决微相的问题,只是会明显地降低紫外线吸收特性的效果。本发明的水凝胶聚合物和共聚物具有15%或更高的平衡水含量。本发明的水凝胶聚合物的折射率至少为1.41。本发明的水凝胶聚合物具有足够量的亲水紫外线吸收剂,在400nm或更短的波长下提供对入射光至少90%的吸收率,而使光学透明性没有明显损失。

        参照图1,本发明提供了通式为2-(2’-羟基-5’-丙烯酰氧基(烷氧基)n烷基苯基)-2H-苯并三唑新型可聚合紫外线吸收成分。其烷基部分是亚甲基或亚甲基重复单元,是疏水的。该通式中用n表示的化合物的烷氧基部分是环氧烷烃或环氧烷烃重复单元如环氧乙烷或环氧丙烷,是亲水的。疏水的亚甲基重复单元和亲水的环氧烷烃重复单元共同存在是此新一类紫外线吸收剂独特特性的一部分。

        通过控制重复的亚甲基数和环氧烷烃重复单元数就能够调节这类紫外线吸收剂的亲水程度。这种调节可以对此种化合物精心设计,以达到对不同应用都有各自所需的亲水性。本发明作为例子的化合物包括2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧基乙氧基甲基苯基)-2H-苯并三唑和2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧基乙氧基乙基苯基)-2H-苯并三唑。

        作为例子的2-(2’-羟基-5’-丙烯酰氧基(烷氧基)n烷基苯基)-2H-苯并三唑可以在0~10℃下,在吡啶存在下,在乙醚和二氯甲烷混合溶剂中,通过与甲基丙烯酰氯的反应从2-(2’-羟基-5’-羟基(烷氧基)n烷基苯基)-2H-苯并三唑合成。2-(2’-羟基-5’-丙烯酰氧基(烷氧基)n烷基苯基)-2H-苯并三唑是可以与各种各样的共聚单体聚合,形成聚合物和共聚物的共聚单体。

        通过交联和水合,上面例举的亲水共聚单体产生的水凝胶具有高水含量、高折射率nD20/nD37,和良好的强度、回弹性和稳定性。当在水凝胶中的使用量为大约1%(重量)至大约5%(重量)时,2-(2’-羟基-5’-丙烯酰氧基(烷氧基)n烷基苯基)-2H-苯并三唑在400nm或更短的波长处为水凝胶提供至少90%的紫外线吸收率。

        当前用来形成水凝胶的许多单体和聚合物都适合于制造本发明的紫外线吸收水凝胶。一般说来,形成水凝胶的聚合物是水溶性或亲水单体的交联聚合物或水溶性和水不溶性单体的共聚物。在本发明中可以使用的作为例子的共聚单体包括:

        丙烯酸烷基酯(烷基=        3-(N,N-二甲基氨基)丙基丙

        1~6碳)                   烯酰胺

        丙烯酸苯基酯              烯丙基丙烯酰胺

        丙烯酸羟基乙酯            羟甲基二丙酮丙烯酰胺

        丙烯酸羟丙酯              N,N-二甲基丙烯酰胺

        丙烯酸羟丁酯              N,N-二乙基丙烯酰胺

        单丙烯酸甘油酯            N-乙基-N-甲基丙烯酰胺

        丙烯酸2-苯氧基乙酯        N-甲基甲基丙烯酰胺

        丙烯酸2-N-吗啉基乙酯      N-羟甲基甲基丙烯酰胺

        丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基)  N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺

        乙酯

        丙烯酸2-(N,N-二甲基氨基)  N-4-(羟基苯基)甲基丙烯酰

        乙酯                      胺

        丙烯酸3-(N,N-二甲基氨基)  N-(3-吡啶甲基)甲基丙烯酰

        丙酯                      胺

        甲基丙烯酸烷基酯(烷基     3-乙烯基吡啶

        1~6碳)

        甲基丙烯酸糠基酯          4-乙烯基吡啶

        甲基丙烯酸羟乙基酯        N-乙烯基吡咯烷酮

        甲基丙烯酸羟丙基酯        乙烯基吡嗪

        甲基丙烯酸羟丁基酯        2-甲基-5-乙烯基吡嗪

        单甲基丙烯酸甘油酯        4-乙烯基嘧啶

        甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯    乙烯基哒嗪

        甲基丙烯酸2-N-吗啉代乙酯  N-乙烯基咪唑

        甲基丙烯酸2-(N,N-二       N-乙烯基咔唑

        甲基氨基)乙酯

        甲基丙烯酸3-(N,N-       N-乙烯基琥珀酰亚胺

        二甲基氨基)丙酯

        甲基丙烯酸2-吡咯烷酮    4-甲基-5-乙烯基噻唑

        基乙酯

        N-烷基丙烯酰胺(烷基     N-丙烯酰基吗啉

        1~8碳)

        N-(正十八基丙烯酰胺)    N-甲基-N-乙烯基乙酰胺

        可以用来制造本发明水凝胶的交联剂的例子包括二丙烯酸1,3-丙二醇酯、二丙烯酸1,4-丁二醇酯、二丙烯酸1,6-己二醇酯、二丙烯酸1,4-亚苯基酯、三(丙烯酰氧基丙基)甘油醚、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸1,3-丙二醇酯、二甲基丙烯酸1,6-己二醇酯、二甲基丙烯酸1,10-癸二醇酯、二甲基丙烯酸1,12-十二碳二醇酯、二甲基丙烯酸三乙二醇酯、三甲基丙烯酸甘油酯、N,N’-八亚甲基二丙烯酰胺、N,N’-十二亚甲基二丙烯酰胺、N,N’-(1,2-二羟基亚乙基)二丙烯酰胺、烯丙基甲基丙烯酰胺、二乙烯基吡啶、4,6-二乙烯基嘧啶、2,5-二乙烯基吡嗪、1,4-二乙烯基咪唑、1,5二乙烯基咪唑和二乙烯基苯。交联剂的用量为大约0.01%(重量)至1.0%(重量)。

        用来制造此水凝胶材料的各种共聚单体和其它试剂的相对用量将取决于所需的强度、最终含水量、折射率和为了将此水凝胶用于特定应用所需要的弹性。使用作为例子举出的本发明2-(2’-羟基-5’-丙烯酰氧基(烷氧基)n烷基苯基)-2H-苯并三唑所制备的水凝胶,具有用在许多紫外线吸收水凝胶各种领域所需的性能,即要求高紫外线吸收性能、高强度、亲水性和长期稳定性。

        按照本发明,举出的紫外线吸收水凝胶共聚物是用二甲基丙烯酸乙二醇酯交联的N,N-二甲基丙烯酰胺和2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧基乙氧基甲基苯基)-2H-苯并三唑与甲基丙烯酸2-羟乙基酯的共聚物。另一个水凝胶共聚物的例子是用二甲基丙烯酸乙二醇酯交联的N,N-二甲基丙烯酰胺和2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧基乙氧基乙基苯基)-2H-苯并三唑与甲基丙烯酸2-羟乙基酯的共聚物。

        下面的各实施例用来说明本发明的原理,但并不以此作为限制。

        实施例1

        合成2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧基乙氧基甲基苯基)-2H-苯并三唑

        将180mL的二氯甲烷倒入装有30g 2-(2’-羟基-5’-羟基乙氧基甲基苯基)-2H-苯并三唑的三颈瓶中,搅拌直至化合物开始溶解。随后在此反应系统中加入13.5g吡啶和120mL无水乙醚。将15.3g甲基丙烯酰氯在60mL无水乙醚中的溶液放在添加漏斗中。在冰水中将反应容器冷却到0~10℃。伴随着搅拌在45min内从添加漏斗中将溶液滴加到反应系统中。在此温度下继续搅拌2~3hr。

        在将反应混合物温热到室温以后,继续搅拌12~24hr。过滤除去固体盐,将溶液转移到分液漏斗中。用150mL 2N盐酸溶液洗涤此溶液。如果分离界面不清晰,加入150mL水。用150mL二氯甲烷萃取水层,合并有机层。用150mL饱和碳酸氢钠溶液洗涤有机层,然后用硫酸镁干燥。最后除去溶剂。

        将残渣溶解于150mL乙醇中,然后冷冻到-20~-45℃12~24hr以形成沉淀。在低温下迅速过滤白色粉末状沉淀,于室温下真空干燥。在超声波作用下将干燥的粉末溶解于150mL乙醇和甲醇的混合溶剂(3∶2)中,过滤除去残留的杂质,得到约20g的2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧基乙氧基甲基苯基)-2H-苯并三唑。

        实施例2

        合成2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧基乙氧基乙基苯基)-2H-苯并三唑

        重复实施例1的操作步骤,用2-(2’-羟基-5’-羟基乙氧基乙基苯基)-2H-苯并三唑作为替代原料。将为180mL二氯甲烷倒入装有30g2-(2’-羟基-5’-羟基乙氧基乙基苯基)-2H-苯并三唑的三颈瓶中,搅拌直至化合物开始溶解。随后在此反应系统中加入13.5g吡啶和120mL无水乙醚。将15.3g甲基丙烯酰氯在60mL无水乙醚中的溶液放在添加漏斗中。在冰水中将反应容器冷却到0~10℃。伴随着搅拌在45min内从添加漏斗中将溶液滴加到反应系统中。在此温度下继续搅拌2~3hr。

        在将反应混合物温热到室温以后,继续搅拌12~24hr。过滤除去固体盐,将溶液转移到分液漏斗中。用150mL 2N盐酸溶液洗涤此溶液。如果分离不清晰,加入150mL水。用150mL二氯甲烷萃取水层,合并有机层。用150mL饱和碳酸氢钠溶液洗涤有机层,然后用硫酸镁干燥。最后除去溶剂。

        将残渣溶解于150mL乙醇中,然后冷冻到-20~-45℃12~24hr以形成沉淀。在低温下迅速过滤白色粉末状沉淀,于室温下真空干燥。在超声波作用下将干燥的粉末溶解于150mL乙醇和甲醇的混合溶剂(3∶2)中,过滤除去残留的杂质,得到约20g的2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧基乙氧基乙基苯基)-2H-苯并三唑。

        下面的各实施例说明2-(2’-羟基-5’-丙烯酰氧基(烷氧基)n烷基苯基)-2H-苯并三唑和各种其它单体的聚合。

        实施例3

        制备总共4种不同的共聚物,并评价作为典型的水凝胶形成材料的应用。下面的表Ⅰ中给出所用的各种成分的缩写。后面的表Ⅱ说明使用的聚合混合物和交联剂各组分的比例。在随后的表Ⅲ中说明了共聚物的性能。水凝胶吸收的水量取决于所允许的交联度。

        通过如下的操作实施各种聚合法,首先将适当量的单体和交联剂与作为聚合引发剂的2,2’-偶氮二异丁腈混合。然后将混合物转移到用三甲基氯硅烷脱模剂预处理过的安瓿中。然后将每个安瓿接到真空系统上并用液氮冷却。在混合物被冷冻后,将混合物置于真空下。在达到恒压时,关闭真空,借助于水浴温热,让该混合物解冻。重复此冻结-解冻循环2到4次,以使混合物充分脱气。最后,在真空或在氮或氩等惰性气体下,将每种混合物在安瓿中密封,在60℃的温度下聚合24hr,然后在135℃的温度下聚合10hr。

        在将聚合的材料冷却以后,打开每个安瓿,将得到的聚合物棒切成坯件。然后在其非水合状态把各坯件机加工为眼内晶状体。机加工非水合晶状体的直径为大约6~13mm,晶状体中心的厚度为大约0.5~2.0mm。

        将每件晶状体浸入生理缓冲水溶液中8~48hr,让其水合到其平衡水含量。观察到晶状体稍许膨胀,同时仍然保持其原始的形状。

        表Ⅰ

        组分                                    缩写

        甲基丙烯酸2-羟基乙酯                    HEMA

        N,N-二甲基丙烯酰胺                      DMA

        N-苄基-N-甲基丙烯酰胺                   BMA

        2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧基乙氧基     HMMB

        甲基苯基)-2H-苯并三唑

        2-(2’-羟基-5’-甲基丙烯酰氧基乙氧基     HMEB

        乙基苯基)-2H-苯并三唑

        二甲基丙烯酸乙二醇酯                    EGDMA

        2,2’-偶氮二异丁腈                      AIBN

        过氧化二异丙苯                          DCP

        表Ⅱ

          HEMA  DMA   BMA   HMMB   HMEB   EGDMA   AIBN    DCP

        1 60%  15%  25%  1.0%         1.0%   0.02%  0.02%

        2 71%   5%  24%  1.0%         0.6%   0.02%  0.02%

        3 71%   5%  24%  2.0%         0.6%   0.02%  0.02%

        4 71%   5%  24%  2.0%         0.6%   0.02%  0.02%

        对于如此制造的每件晶状体,使用先有技术中已知的适当ANSI草案测定折射率、邵氏A硬度、紫外线吸收率和毒性。通过称量每件水合晶状体和各自相应干水凝胶晶状体的重量差,再除以适度水合晶状体重量,求出其水含量,以确定每个晶状体的含水百分比。在水溶液中将各水合晶状体悬浮,再测定透过该晶状体的632nm激光的入射光透射百分比,来测定晶状体的光学透明性。结果汇总在表Ⅲ中。

        表Ⅲ

          折射率    透明性  水(%)   硬度    紫外线    毒性

           (湿)                              (吸收)

        1 1.4754    透明    20.3%    29    381.1nm    无毒

        2 1.4877    透明    21.6%    26    382.5nm    无毒

        3 1.4890    透明    21.0%    25    386.4nm    无毒

        4 1.4879    透明    21.8%    30    390.5nm    无毒

        本发明的亲水吸收紫外线单体供给制造紫外线吸收聚合物、共聚物和水凝胶。这些产品可在各种不同环境下应用于许多领域。此亲水吸收紫外线单体使该成分的疏水链段与亲水链段平衡,同时提供至少90%的显著紫外线吸收率,而不损失其光学透明性。对于需高含水量水凝胶的应用,在本发明的紫外线吸收剂中使用较少亚甲基的同时,使用较高含量的环氧烷基。通过为保持较高浓度紫外线吸收剂条件下,该紫外线吸收剂水合和/或较高水含量所需的亲水链段,与使紫外线吸收剂避免明显的微相分离所需的亲水链段之间取得平衡,而达到所需的光学透明性。

        由此本发明举出具体实施方案而加以了说明,先有技术的专业人员应该注意到,此处仅仅是举例说明而已,在本发明的范围之内还可以进行变更、修订和改良。

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    聚合 吸收 紫外线 单体
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