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形成大单体的催化剂
                        发明背景

    本发明涉及形成大单体的催化剂在大单体形成中的用途，具体指用于制造眼用透镜(ophthalmic lenses)的大单体。

    通常由使用引发剂的聚合方法制造眼用透镜如隐形眼镜。酰基氧化膦是一类引发自由基聚合的有效引发剂，经常用于制造眼用透镜。在美国专利号5,534,559中描述了双酰基氧化膦及其用途，该专利通过引用结合到本文中。本文中所有列出的所有专利及专利申请都可通过引用结合到本文中。遗憾的是，现有技术中，用于制备大单体(可用于制造眼用透镜)的形成大单体的催化剂通常对这些引发剂的稳定性和含有这些引发剂的多组分制剂的使用贮存期限有副作用。

    当要完成固化时，通常需要制备各种材料以及一种或多种大单体、一种或多种引发剂以及其它形成最终透镜的各种添加剂的混合物。在本说明书中，将这类混合物称为“单体混合物”。

    引发剂的稳定性会影响单体混合物的贮存期限。需要延长现有技术的单体混合物的“贮存期限”或提高其稳定性，因为这样可减少透镜制备中单体混合物的制备批次(如下文所述)并减少批与批之间以及批内之间发生变化地可能性。

    遗憾的是，现有技术的引发剂在各种环境中较不稳定，从而降低了它们的可能应用场合。EP 849,296提出了一种稳定用于制备光纤涂料用的聚氨酯聚(甲基)丙烯酸酯的双酰基氧化膦引发剂的方法。所述方法包括：使用叔胺催化剂制备聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物，然后将其与光引发剂和其它涂料制剂组分混合。在现有技术中也有在锡化合物(在聚氨酯(甲基)丙烯酸低聚物的合成中用作形成大单体的催化剂)存在下稳定单酰基氧化膦光引发剂的类似方法。美国专利申请号01/09076论述了锡催化剂与乙酸的用途。

    遗憾的是，当将锡催化剂如二丁基锡二月桂酸酯(DBTDL)用于制造眼用透镜的单体混合物时不合要求，因为它对光引发剂并且可能对单体混合物的各种其它组分有潜在的毒害作用。当单体混合物用于制造聚硅氧烷水凝胶透镜时，这种毒害作用尤为严重。

    现有技术论述了用于形成大单体的路易斯酸催化剂的用途，其中所述催化剂包括但不限于锡催化剂例如DBTDL。在混合到单体混合物之后降低引发剂(特别是光引发剂，具体为双(2，6-二甲氧基苄基)-(2，4，4-三甲基戊基)氧化膦(DMBAPO))的浓度可生产出具有可接受参数和物理属性的透镜。因此，需要一种新型的、不影响引发剂浓度的形成大单体的催化剂。

                        发明概述

    本发明涉及形成大单体的催化剂在用于制造眼用透镜的大单体中的用途，所述催化剂可催化活性聚合基团连接到大单体(由亲电子化合物和大单体-前体材料形成)上并且包括但不限于叔胺(优选三乙胺(″TEA″))和铋催化剂(优选羧酸铋，更优选2-乙基己酸铋(III))。在一个实施方案中，本发明涉及组合物包含：在形成大单体的催化剂存在下由亲电子化合物和大单体-前体材料形成的大单体；同时还含有可见光光引发剂，其中所述形成大单体的催化剂与光引发剂相容。

                        附图概述

    图1显示了三种不同单体混合物老化时光聚合焓的变化，其中一种为三乙胺(″TEA″)催化的大单体，一种为DBTDL催化的大单体而一种为K-KAT348羧酸铋催化的大单体。

                        发明的详细描述

    正如本发明使用的那样，形成大单体的催化剂为能催化所述反应并且与可见光活化的光引发剂相容的催化剂(优选路易斯酸)，这样在混合到单体混合物中后，它们对光引发剂浓度没有负面影响，并且可保持所需的贮存期限。形成大单体的催化剂包括但不限于胺、吡啶、氢氧化钠、硫酸、三氟乙酸、铋盐和叔胺。

    所述亲电子化合物具有如下结构

                         RG-LG-PG

    其中RG含有活性基团，所述活性基团选自亲电子官能团，包括但不限于异氰酸酯、酰卤、酯、环氧化物、缩醛、醛、卤代烃(优选活化的卤代烃)。LG含有二价连接基团，包括但不限于烷基、芳基、酯基、醚基或者共价键。PG含有可在自由基聚合条件下聚合的基团，包括但不限于含乙烯基或取代的乙烯基的基团，优选被邻接酯基(adjoinedester)、内酰胺基或芳基活化。亲电子化合物的实例包括但不限于3-异丙烯基-α，α-二甲基苄基异氰酸酯(TMI)、乙烯基苄基氯、烯丙基氯、甲基(丙烯酰基)氯、(甲基)丙烯酸酐、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酰胺乙醛缩二甲醇、4-甲基丙烯酰胺丁醛缩二乙醇、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸2-异氰酸根合乙酯、异氰酸烯丙酯、异氰酸乙烯酯、异构的乙烯基苄基异氰酸酯或甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)与2，4-二甲苯二异氰酸酯(TDI)或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的加合物，优选1∶1的加合物。也可使用上述物质的混合物。

    所述大单体-前体材料包括但不限于如下的活性基团：羟基、氨基、羧基、二醇或三醇基团。所述亲电子化合物与大分子-前体材料在RG基团上通过共价键合形成共价键，例如但不限于氨基甲酸酯基、脲基、酯基或醚基。

    所述大单体前体也可包括有助于高氧气渗透性的化学基团例如硅氧烷基团如聚二甲基硅氧烷基团或全氟化基团。所述大单体前体也可包括亲水性基团例如羟基(比与亲电子试剂反应需要的还多)、酰胺或醚基如聚环氧乙烷基团。这样的亲水性基团可有助于形成用于单体混合物中的聚硅氧烷和亲水性单体的光学透明溶液。在一个优选实施方案中，所述大单体-前体包括聚硅氧烷与羟基的组合，因此同时有助于单体混合物的相容性和最终眼用透镜聚合物的氧气渗透性。所述大单体前体可具有大约200至大约2,000,000的分子量，更优选具有大约800至大约100,000的分子量，并且最优选具有大约1000至大约20,000的分子量。

    在大单体合成中使用要求保护的形成大单体的催化剂的一个主要优点是不会对后续聚合过程中的引发剂造成负面影响。此外，可调节任何能形成大单体的催化剂的用量，从而为大单体形成提供可接受的反应时间。

    为了合成所述大单体，可将亲电子化合物和大单体-前体材料暴露于形成大单体的催化剂中。优选的形成大单体的催化剂为TEA或2-乙基己酸铋(III)。

    用于形成大单体的含铋形成大单体催化剂的用量相当于亲电子化合物如TMI的大约0.02％摩尔至大约2.0％摩尔，优选大约0.05％摩尔至大约1.0％摩尔，最优选大约0.05％摩尔至大约0.2％摩尔。亲电子化合物包括单异氰酸酯、二异氰酸酯和具有超过2个异氰酸酯基团的化合物，优选具有至少一个异氰酸酯基团和一个可聚合双键的化合物，更优选甲基丙烯酸2-异氰酸根合乙酯(IEM)，最优选TMI。

    TEA在形成大单体中的用量相当于亲电子化合物如TMI的大约0.1％摩尔至大约2.0％摩尔，更优选相当于TMI的大约1.32％摩尔。

    本发明的大单体为亲电子化合物与大单体-前体材料在形成大单体的催化剂存在下反应制备的产物。优选的LG基团含有氨基甲酸酯基连接基。在大单体中的氨基甲酸酯基连接基如下形成：

    所述大单体包括但不限于如下类型的大单体：

    线形α，ω-封端的羟基功能化聚合物，线形α，ω-封端的氨基功能化聚合物，线形α，ω-封端的羧酸功能化聚合物，线形羟基、氨基或羧酸单功能化聚合物，羟基、氨基或羧酸封端的星型聚合物(3-8条分支)，侧基羟基功能化聚合物，侧基氨基功能化聚合物，侧基羧酸功能化聚合物，上述列出的任何侧基和链末端的羟基、氨基或羧酸功能化聚合物的组合。

    本发明涉及一种通过使亲电子化合物与大单体-前体材料在形成大单体的催化剂存在下反应制备大单体的方法，亲电子化合物与大单体-前体材料之间的反应优选为缩合反应。所述大单体-前体材料表示具有至少一个能与亲电子化合物反应并且形成缩合产物的基团(例如氨基甲酸酯基)的化合物，包括但不限于具有至少一个羟基、氨基、羧基或巯基的化合物。优选的大单体-前体材料含有羟基并且更优选大单体-前体材料包括以下化合物或由其制成：丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、乙氧基化的甲基丙烯酸羟乙酯、聚丙二醇单甲基丙烯酸酯、丙烯酸己内酯、丙烯酸β-羧乙基酯、羟乙基乙烯基醚、N-(2-羟乙基)甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸3，4-二羟丁酯、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟丙氧基)丙基双(三甲基甲硅烷氧基)甲基硅烷(SiGMA)、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、HEMA、聚乙烯醇(PVA)、甘油单甲基丙烯酸酯、甲基二(三甲基甲硅烷氧基)sylyl丙基甘油甲基丙烯酸酯、葡聚糖、2-羟乙基纤维素和羟甲基纤维素、上述物质的混合物及其聚合物与共聚物。优选的大单体-前体材料包括聚硅氧烷。所述大单体-前体材料可用现有技术中熟知的方法制备，优选通过基团转移聚合法，例如在美国专利号5,244,981；5,331,067；5,314,960；5,314,961和5,371,147中描述的那些方法。

    此外，本发明涉及一种形成大单体的组合物，所述组合物包含亲电子化合物、大单体-前体材料以及形成大单体的催化剂。形成大单体的反应优选基本在一个或多个大单体-前体材料的活性端基上进行，并且也可在一个或多个活性侧基上进行。活性端基表示位于任何链末端的活性基团，明显区别于位于链的任何非末端位置的活性侧基。所述大单体可用于制备医学设备如眼用透镜(可由聚硅氧烷水凝胶制备)用的多组分制剂中。

    聚硅氧烷水凝胶具有高氧气渗透性，这使它特别适用于眼用透镜。聚硅氧烷水凝胶优选通过聚合包括至少一种含聚硅氧烷的单体和至少一种亲水性单体的混合物来制备。所述含聚硅氧烷的单体或所述亲水性单体可起交联剂的作用，也可使用单独的交联剂。交联剂为具有多个可聚合部位的单体。术语“单体混合物”指用于形成最终眼用透镜聚合物体系的材料。所述交联剂可具有重复链单元并且仍看作一个单体。将交联剂结合到单体混合物中可产生交联网络。通常有许多含聚硅氧烷的单体单元可用于形成聚硅氧烷水凝胶。美国专利号3,808,178；4,120,570；4,136,250；4,139,513；4,139,692；4,153,641；4,740,533；5,034,461；5,070,215；5,260,000；5,310,779；5,358,995；5,710,302；5,789,461；5,776,999；5,760,100；5,849,811；5,962,458和5,998,498提供了一些有用的例子。

    先前发现适用于制备聚硅氧烷水凝胶的亲水性单体包括但不限于：不饱和羧酸，例如甲基丙烯酸和丙烯酸；丙烯酸取代的醇，例如甲基丙烯酸2-羟乙酯和丙烯酸2-羟乙酯；乙烯基内酰胺，例如N-乙烯基吡咯烷酮；和丙烯酰胺，例如甲基丙烯酰胺和N，N-二甲基丙烯酰胺。其它例子有在美国专利号5,070,215中描述的亲水性碳酸乙烯基酯或氨基甲酸乙烯基酯单体和在美国专利号4,910,277中描述的亲水性噁唑酮单体并且通过引用将每篇专利结合到本文中。

    已发现适用于制备聚硅氧烷水凝胶的硅氧烷单体可用于本发明。硅氧烷单体包括具有可聚合乙烯基，优选甲基丙烯酰氧基的含聚硅氧烷的单体和大单体。含聚硅氧烷的单体和大单体的例子包括但不限于：单烷基封端的聚二甲基硅氧烷(″mPDMS″)(mPDMS表示具有大约200至大约10,000，优选大约400至大约2000并且最优选大约800至大约1200的数均分子量的mPDMS)，例如：含有至少两个[-Si-O-]重复单元的单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷；SiGMA型单体(定义如下)，含有平均分子量小于大约2000道尔顿的可聚合基团、羟基和至少一个[-Si-O-Si-]基团；以及TRIS型单体，含有至少一个Si(OSiR)3基团，其中R为一价烷基或芳基。适合的甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷(TRIS)单体的实例包括甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷。

    优选所述mPDMS型单体包含的Si以及连接的O的量大于含聚硅氧烷单体总分子量的20％重量，并且更优选大于30％重量。适合的mPDMS型单体具有如下分子式，其中n＝5至15，

    适合的线型mPDMS包括：

    其中b＝0至100，可将b理解为具有设定值的分布，优选b为4至16，更优选为8至10；R9为含有至少一个烯键式不饱和部分的可聚合一价基团，优选含有苯乙烯基、乙烯基或甲基丙烯酸酯部分的一价基团，更优选含有甲基丙烯酸酯部分的一价基团；每个R10可独立地为一价烷基或芳基，可进一步被醇、胺、酮、羧酸或醚基取代，优选为未取代的一价烷基或芳基，更优选为甲基；R11为一价烷基或芳基，可进一步被醇、胺、酮、羧酸或醚基取代，优选为未取代的一价烷基或芳基，优选为可含有杂原子的C1-10的脂族或芳族基团，更优选为C3-8烷基，最优选为丁基；并且R12独立地为烷基或芳基，优选乙基、甲基、苄基、苯基，或者为含有1至100个重复Si-O单元的一价硅氧烷链。

    在专利5,998,498中更完整地公开了mPDMS型单体，通过引用将其结合到本文中。

    在SiGMA型单体中，优选硅(silicone)以及与其相连的氧占所述单体重量的大约10％重量，更优选大于大约20％重量。SiGMA型单体的例子包括式I的单体，

    其中所述取代基与美国专利5,998,498中定义的一样，通过引用将其结合到本文中。

    适合的SiGMA型单体的具体例子包括2-丙烯酸、2-甲基-2-羟基-3-[3-[1，3，3，3-四甲基-1-[三甲基甲硅烷基]氧基]甲硅醚基]丙氧基]丙酯：

    和(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟丙氧基)丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷。

    此外，在美国专利4,235,985；4,139,513和4,139,692中公开了其他适合的含有羟基功能化聚硅氧烷的单体。

    在本发明中，所述大单体为亲电子化合物和大单体-前体材料在形成大单体的催化剂存在下的反应产物。所述形成大单体的催化剂包括但不限于叔胺和铋催化剂。

    铋催化剂包括但不限于羧酸铋、三氧化铋(也称为三氧化二铋)Bi2O3、原铋酸Bi(OH)3、氢氧化氧铋BiO(OH)、硝酸氧铋(BiO)NO3，并且优选碳酸氧铋(BiO)2CO3。羧酸氧铋优选具有含C2-C30、饱和或不饱和的、羧基封端的烃或惰性取代的烃链的羧酸盐部分。通过惰性取代，表示所述烃链不含有不合要求地影响形成大单体的催化剂的催化行为的取代基。优选所述羧酸盐部分具有大约6至大约22个碳原子。适合的羧酸盐基团包括但不限于脂肪酸的离子以及支化的羧酸盐例如新癸酸和Versatic 911 Acid。优选的铋催化剂包括2-乙基己酸铋(III)(75-79％)、CAS#：[67874-71-9](由King Industries生产)以及含有羧酸铋的组合物。这些铋催化剂可单独使用或者作为两种或多种组分的混合物使用。当使用铋催化剂时，亲电子化合物和大单体-前体材料之间的反应时间为大约3小时。

    叔胺包括但不限于：在分子中含有一个氮原子的叔胺，包括但不限于脂族胺(包括但不限于三-C1-6烷基胺如TEA和三丁胺、β-(二甲氨基)丙腈)、脂环胺(包括但不限于包括N，N-二甲基环己胺和N，N-二乙基环己胺的二-C1-6-烷基-C3-10环烷基胺；N，N-二环己基甲胺)、某些杂环胺(包括但不限于N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、N-(2-羟乙基)吗啉)、芳胺(包括但不限于N，N-二甲基-对-甲苯胺)；在分子中含有两个氮原子的叔胺，包括但不限于脂族胺(包括但不限于N，N，N，N′-四甲基乙二胺、N，N，N′，N′-四甲基丙烷-1，3-二胺、N，N，N′，N′-四甲基己烷-1，6-二胺、双(N，N-二甲氨基乙基)醚、双(2-二甲氨基乙基)醚、乙二醇双(3-二甲氨基丙基)醚)、脂环胺(包括但不限于N′-环己基-N，N-二甲基甲脒)、杂环胺(包括但不限于N，N′-二甲基哌嗪、三甲基哌嗪、1，2-哌啶子基乙烷、双(氨丙基)哌嗪、N-甲基-N′-2-羟乙基)哌嗪、N-(N’，N’-二甲氨基乙基)吗啉、双(吗啉代乙基)醚、双(2，6-二甲基吗啉代乙基)醚、1，2-二甲基咪唑、N-甲基咪唑、1，4-二嗪、二氮杂二环[2.2.2.]-辛烷(DABCO)、1，4-二氮杂二环[3.3.0]辛-4-烯、1，5-二氮杂二环[4.3.0]壬-5-烯(DBN)、1，8-二氮杂二环[5.4.0]十一-7-烯(DBU)及其酚盐和辛酸盐)；在分子中含有三个氮原子的叔胺，包括但不限于脂族胺(包括但不限于N，N，N′，N′，N″-五甲基二亚乙基三胺、N，N，N’，N’，N’-五甲基二亚丙基三胺、四甲基胍)、脂环胺(包括但不限于N-环己基-N′，N′，N″，N″-四甲基胍)、杂环胺(包括但不限于N-甲基-N’-(2-二甲氨基)乙基哌嗪、1，5，7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯)；在分子中含有四个氮原子的叔胺，包括但不限于脂族胺(1，1，4，7，10-10-六甲基三亚乙基三胺)、杂环胺(包括但不限于1，3，5-三(N，N-二甲基丙基)六氢-1，3，5-三嗪)。这些叔胺可单独使用或者作为两种或三种组分的混合物使用。当使用叔胺催化剂时，单异氰酸酯与大单体-前体材料之间的反应时间为大约24至大约72小时。

    在一个优选的实施方案中，含有受保护的HEMA的反应产物的大单体包括但不限于甲基丙烯酸2-(三甲基甲硅烷氧基)乙酯(TMS-HEMA)；甲基丙烯酸甲酯(MMA)；TRIS；mPDMS；和TMI。在合成大单体时任选使用的其它化合物包括但不限于四氢呋喃(THF)、吸湿剂(moisture scavengers)(包括但不限于双(二甲氨基)-甲基硅烷)、对-二甲苯、其它催化剂(包括但不限于3-氯苯甲酸四丁铵)、引发剂和阻聚剂。

    在大单体合成中，本发明的优选实施方案包括以下化合物：双(二甲氨基)-甲基硅烷、3-氯苯甲酸四丁铵(TBACB)的THF溶液、对-二甲苯、MMA、HEMA、二甲基乙烯酮缩甲醇·三甲基甲硅烷醇(methyltrimethylsilyl dimethylketene acetal)、mPDMS、TRIS、甲醇、二氯乙酸、作为形成大单体催化剂的TMI和2-乙基己酸铋(III)。

    可用于单体混合物中的其它优选的单体包括但不限于：TRIS、N，N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、四甘醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA)、mPDMS和HEMA。

    为了合成所述大单体，可将亲电子化合物和大单体-前体材料暴露在形成大单体的催化剂中。可采用形成大单体的催化剂催化亲电子化合物与大单体-前体材料的缩合反应。当所述亲电子化合物为异氰酸酯，并且在大单体-前体材料上的活性基团为羟基时，可在形成大单体的催化剂存在下完成如下基本反应：

                 

    优选的形成大单体的催化剂为叔胺或铋催化剂，最优选为TEA或2-乙基己酸铋(III)。

    在一个优选的实施方案中，以液体形式将TEA催化剂引入到亲电子化合物和大单体-前体材料中，由此反应形成大单体。

    在另一个优选的实施方案中，以液体形式将铋催化剂引入到亲电子化合物和大单体-前体材料中，由此反应形成大单体。

    在另一个优选的实施方案中，形成大单体的催化剂存在于下列反应物中：全氟聚醚FomblineZDOL(来自Ausimont S.p.A.米兰)、异佛尔酮二异氰酸酯、来自Shin-Etsu的α，ω-羟丙基封端的聚二甲基硅氧烷KF-6001和甲基丙烯酸2-异氰酸根合乙酯。随后，使所得的大单体与TRIS、DMA和引发剂反应，用于制备隐形眼镜。在本发明中，所得的大单体及后续反应与美国专利号5,760,100的实施例B1和B5公开的类似，不同之处在于用TEA或铋催化剂代替DBTDL并且可使用不同的引发剂。

    在另一个优选实施方案中，铋催化剂存在于下列反应物中：聚乙烯醇和异氰酸酯，由此反应形成聚乙烯醇衍生物大单体。所述聚乙烯醇衍生物大单体优选具有至少大约2000的数均分子量，包括但不限于下述三种分子式中的一种：

    所述聚乙烯醇反应物具有下述分子式：

    所述异氰酸酯具有下述分子式：

    在后续反应中，使所述聚乙烯醇衍生物大单体反应以制备眼用透镜材料。所述聚乙烯醇衍生物大单体及后续反应与美国专利号4,665,123；4,978,713；4,720,187和4,670,506中公开的类似，不同之处在于在本发明中使用铋催化剂并且在其后续反应中可使用不同的引发剂。

    在另一个优选的实施方案中，从由所述亲电子化合物和所述大单体-前体材料制备的反应产物中除去形成大单体的催化剂。可通过各种纯化技术除去形成大单体的催化剂，所述技术包括但不限于萃取、结晶、沉淀、蒸馏、蒸发和其他纯化方法。可在将引发剂加到由亲电子化合物和大单体-前体材料制备的反应产物中之前、期间或之后除去形成大单体的催化剂。在优选的实施方案中，在添加引发剂之前除去形成大单体的催化剂。在现有技术中，在合成大单体和纯化之后，由DBTDL催化的大单体含有大约15至大约105ppm的锡。相对地，在合成大单体和纯化之后，本发明的由铋催化的大单体含有大约少于9ppm的铋。

    所述大单体可用于医疗器件，例如眼用透镜。通过将单体混合物的各组分与本文描述的各种引发剂和稳定剂结合在一起(根据已知的形成透镜的方法例如在透镜模具中进行光引发铸塑)，从而实施制备眼用透镜的方法。

    用于制备本发明的聚硅氧烷水凝胶透镜的单体混合物的优选组分包括大单体、光引发剂(在将单体混合物放入生产透镜的模具之前添加到所述混合物中)和任选的其他单体。在某些实施方案中，所述单体混合物还包括至少一种紫外线吸收化合物。适合的紫外线吸收化合物是为本领域技术人员所熟知并且分属几个已知的类别，包括但不限于二苯甲酮、苯并三唑、三嗪、取代的丙烯腈、水杨酸衍生物、苯甲酸衍生物、镍络合物、肉桂酸衍生物、查耳酮衍生物、缩二苯乙酮衍生物、丁烯酸衍生物或其任何混合物。也可存在其他添加剂，这些添加剂包括但不限于稳定剂、活性染料、有机和无机颜料、染料、光致变色化合物、脱模剂、抗菌化合物、模润滑剂、润湿剂及其组合。例如，所述单体混合物可包括但不限于：硅氧烷和丙烯酸/甲基丙烯酸及衍生物；聚乙烯基单体；典型的二-或三-乙烯基单体，例如二甘醇、三甘醇、四甘醇、丁二醇和己烷-1，6-二醇的二-或三(甲基)丙烯酸酯；二乙烯基苯。在优选的实施方案中，所述硅氧烷组分为聚二甲基硅氧烷。它可与亲水性单体如DMA、N-乙烯吡咯烷酮(NVP)、甲基丙烯酸或丙烯酸羟乙酯酯衍生物结合。

    在另一个优选的实施方案中，所述单体包括mPDMS(如单甲基丙烯酰氧基丙基封端的聚二甲基硅氧烷)和包含HEMA、MMA、TRIS、mPDMS和TMI的反应产物的大单体。此外，优选的单体包括但不限于TRIS、DMA和TEGDMA。也可使用本领域熟知的用于制备聚硅氧烷水凝胶的其他单体和交联剂。

    适用于本发明的光引发剂为通过暴露于可见光中活化的光引发剂。本发明的光引发剂具有如下结构：

    结构I

    其中R1、R2和R3各自独立地为H或C1-12取代或非取代的烷基、环烷基或芳基部分，条件是R1、R2和R3的至少一个具有如下结构：

    结构II

    并且通过酰基碳与P连接，其中R4-R8各自独立地为H或C1-3取代或非取代的烷基或烷氧基部分。

    在每种情况下，R1-R8被取代，取代基可包括羟基或C1-4烷基、烷氧基、链烯基或炔基。可由杂原子例如氮、硫和卤素原子取代但是不优选。

    优选R1和R2都为由R4和R8取代的结构II。最优选R4和R8为甲氧基。在这个实施方案中，还优选R3为由C1-2烷基取代的C1-10烷基、烷氧基或链烯基；最优选为取代的戊基。在一个优选的实施方案中，R1和R2都为结构II，其中R4、R6和R8可为甲基并且R3可为苯基(例如Irgacure 819)。

    一个优选的实施方案具有如下结构：

    结构III

    在一个优选的实施方案中，R1和R2都为结构II，其中R4和R8为甲氧基；R1为三甲基戊基。

    这些光引发剂可单独使用或者与其他引发剂一起使用，所述其他引发剂包括但不限于苯偶姻甲醚；1-羟基环己基苯基甲酮(如商品″Irgacure184″)；2-苄基-2-N-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮(如商品″Irgacure369″)；1-羟基环己基苯基甲酮(50％重量)加上二苯甲酮(如商品″Irgacure500″)；4-(2-羟基乙氧基)苯基-(2-羟丙基)甲酮(如商品″Irgacure2959″)；2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮(HMPP)；2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(BDK)(如商品″Irgacure651″)；双(n1-2，4-环戊二烯-1-基)、双(η5-2，4-环戊二烯-1-基)双[2，6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基]合钛(CGI-784)；2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮(HMPP)(如商品″Darocur1173″)；或其混合物。

    以下实施例将由本发明制备的眼用透镜和根据现有技术制备的眼用透镜进行比较。值得注意地是，根据本发明制备的透镜适于使用并且与参照透镜不相上下。

    实施例1

    以下是本发明大单体合成的实施例。

    表1化学药品重量(g)或体积(ml)双(二甲氨基)-甲基硅烷5.72g1.0M的3-氯苯甲酸四丁铵(TBACB)的THF溶液2.6ml对-二甲苯15.83gMMA29.44gTMS-HEMA361.16gTHF840g二甲基乙烯酮缩甲醇·三甲基甲硅烷醇38.53g0.4M的3-氯苯甲酸四丁基铵(TBACB)的THF溶液6ml步骤2TMS-HEMA89.23gMPDMS693.00gTRIS701.46g双(二甲氨基)-甲基硅烷3.81g步骤3TMS-HEMA的溶液361.16gMMA29.44g双(二甲氨基)-甲基硅烷1.92gTHF270g步骤4水93.9g甲醇141.2g二氯乙酸1.68g步骤53-异丙烯基-α，α-二甲基苄基异氰酸酯169.07g铋催化剂K-KAT 3481.18g

    将TMS-HEMA、MMA、mPDMS(大约800至大约1000Mw)、TRIS、对二甲苯和四氢呋喃(THF)用预活化的4A分子筛干燥，并且将THF、mPDMS和TRIS在使用前流经氧化铝柱。

    在氮气气氛下，向在干燥箱中的干燥容器内加入双(二甲氨基)-甲基硅烷、1M的3-氯苯甲酸四丁铵(TBACB)的THF溶液、对二甲苯、MMA(相当于引发剂的1.4当量)、TMS-HEMA(相当于光引发剂的8.5当量)和THF。将上述混合物装入配有热电偶和与氮气源相连的冷凝器的干燥烧瓶中。

    在搅拌和氮气保护下，向所述反应混合物中注射二甲基乙烯酮缩甲醇·三甲基甲硅烷醇。使所述反应放热至大约65℃，然后当溶液温度下降之后，在整个反应剩余阶段内缓慢加入TBACB的无水THF溶液(0.4M)。然后在步骤2中，在氮气保护下加入在干燥箱内制备的TMS-HEMA(相当于引发剂的2.1当量)、mPDMS(相当于引发剂的3.3当量)、TRIS(相当于引发剂的7.9当量)和双(二甲氨基)-甲基硅烷的混合物。

    使所述反应混合物再次放热至大约42℃，然后使其冷却至32℃。通过使用温度控制器和加热设备将所述溶液在32℃下搅拌大约五小时。在步骤3中，加入TMS-HEMA(相当于引发剂的8.5当量)、MMA(相当于引发剂的1.4当量)和双(二甲氨基)-甲基硅烷的混合物并且使整个混合物放热至46-49℃。当所述混合物反应大约两小时之后，加入270gTHF以降低粘度并且再搅拌所述溶液30分钟。

    在步骤4中，加入水、甲醇和二氯乙酸的混合物并且使混合物回流五小时以除去保护基。然后通过蒸馏除去溶剂并且加入甲苯以帮助除去剩余的水分直至蒸气温度达到110℃。

    将TMI和浓度相对于TMI为0.2％摩尔的铋催化剂K-KAT348的溶液加入上述甲苯溶液中。将所述溶液在110℃下搅拌大约三小时并且通过IR监测异氰酸酯的峰消失。在减压和大约45℃下除去甲苯以得到大单体的粗产物。

    使用纯化步骤以除去高分子量物质。将大单体的粗产物重新溶于丙酮中(丙酮与大单体的比例为2∶1重量比)并且将所述丙酮溶液静置过夜以分离出高分子量物质。将上层透明相经PTFE膜过滤(加压过滤)。将滤液缓慢加入水中(水与滤液的比例为4∶1体积比)并且沉淀出大单体。收集所述大单体并且用真空烘箱在45-65℃和减压下干燥直至重量不改变。

    也可通过将大单体从丙酮和乙腈的混合物(1∶5体积比)中重新沉淀出来，进一步纯化以除去低分子量物质。

    实施例2

    分别使用铋催化剂和TEA催化剂合成大单体(如实施例1所述)，随后将所得大单体用于制备眼用透镜。使用闭模成型方法，在常规模塑条件下通过直接模塑制备透镜。将这些透镜进行对比。

    这些透镜光学透明。所述铋催化的大单体在55℃具有至少10-周的贮存期限。所述TEA催化的大单体在55℃具有至少30-周的贮存期限。

    在下表中记录了这个研究的结果。

    表2

    括号中记录的是标准偏差。透镜的性能TEA催化的大单体铋催化的大单体水分(％)40.0(0.3)40.0(0.1)模量(psi)61.9(3.7)61.9(5.3)伸长率(％)309(32)318(61)

    实施例3

    另一项研究对比了在实施例1描述的形成大单体中使用TEA催化剂和DBTDL催化剂制备的眼用透镜。DBTDL催化的大单体也可在形成过程中如美国专利申请序列号01/09076所述使用乙酸。对比由DBTDL-催化的大单体制备的透镜的弹性模量值和由TEA-催化的大单体制备的透镜的弹性模量值，但是由DBTDL-催化的大单体制备的透镜不适合于佩戴，因为它们是畸形的并且具有撕裂的或锯齿形边缘。可接受的模量值为大约30至大约200psi，更优选大约35至大约150psi，并且最优选大约38至大约100psi。水分值和Dk[单位＝×10-9(cm/sec)(mL O2/mL×mmHg)]值显示几乎不或不依赖于大单体合成中使用的形成大单体的催化剂。

    表3反映了8批在单体混合物中使用TEA-催化的大单体有关性能的平均测量值和3批在单体混合物中使用DBTDL-催化的大单体有关性能的平均测量值。

    表3：由含有TEA和DBTDL-催化的大单体的单体混合物制备的透镜的模量、伸长率、水分百分含量和Dk值

    括号中记录的是标准偏差。大单体形成大单体的催化剂模量(psi)伸长率(％)水分含量(％)Dk*TEA81(5)272(20)38(0.2)106(11)DBTDL70(3)296(6)38(0.6)108(17)

    *Dk单位＝×10-9(cm/sec)(mLO2/mL×mmHg)

    实施例4

    可由通过混合以下物质制备单体混合物，其中如实施例1描述制备大单体：17.98％重量的实施例1的大单体、28.0％的mPDMS(MW800-1000)、14.0％的TRIS、26.0％的DMA、5.0％的HEMA、1.0％的TEGDMA、2.0％的Norbloc(2-(2′-羟基-5-甲基丙烯酰氧基乙基苯基)-2H-苯并三唑)、0.02％的Blue HEMA(由甲基丙烯酸羟乙酯在碱催化下置换了活性蓝#4染料的一个氯的产物)、5.0％的PVP(K90)以及1.0％的CGI 1850(1-羟基环己基苯基甲酮与双(2，6-二甲氧基苯甲酰基)-2，4-4-三甲基戊基氧化膦的1∶1(重量比)共混物)与稀释剂3，7-二甲基-3-辛醇的共混物(其中CGI 1850占80重量份而稀释剂占20重量份)。

    使用配有水银蒸汽灯的TA差示光量热计测量光聚合焓，其中样品处于70℃、氮气氛下。测定的光聚合焓是单体混合物在55℃下贮存时间的函数。图1显示了所述结果，其中显示使用实施例1的方法制备的大单体的单体混合物，并且用以下形成大单体的催化剂：TEA、DBTDL(使用乙酸)或K-KAT 348羧酸铋催化剂。所述焓值为各种催化剂两次测量的平均值。

    使用TEA或K-KAT 348制备的单体混合物的焓值在统计学上相等，并且与现有技术中使用DBTDL制备的单体混合物相比，它们没有显示出随时间推移而降低。不希望受机理的约束，使用DBTDL制备的单体混合物的焓值的下降代表可见光光引发剂的降解。

    实施例5

    由以下物质制备单体混合物：17.98％重量的来自实施例1的大单体，但是用DBTDL代替了K-KAT 348羧酸铋催化剂、28.0％的mPDMS(MW800-1000)、14.0％的TRIS、26.0％的DMA、5.0％的HEMA、1.0％的TEGDMA、2.0％的Norbloc(2-(2′-羟基-5-甲基丙烯酰氧基乙基苯基)-2H-苯并三唑)、0.02％的Blue HEMA(由甲基丙烯酸羟乙酯在碱催化下置换活性蓝#4染料的一个氯的产物)、5.0％的PVP(K90)以及1.0％的CGI 1850(1-羟基环己基苯基甲酮与双(2，6-二甲氧基苄基)-2，4，4-三甲基戊基氧化膦的1∶1(重量比)共混物)与稀释剂3，7-二甲基-3-辛醇的共混物(其中CGI 1850占80重量份并且稀释剂占20重量份)。

    当制备好这种单体混合物后，立即通过在塑料模具中、在45℃下用可见光荧光灯(Philips公司TL 20W/03T荧光灯)照射进行固化以制备隐形眼镜。所述模具是敞开的，透镜脱模后放在60％的IPA水溶液中，然后将其在100％、75％、50％和25％(体积比)IPA水溶液中至少各浸泡一小时。所得的透镜圆形且对称，并且具有光滑的光学表面。

    在将单体混合物在56℃下贮存四天之后(“老化的单体混合物”)，使用相同的方法制备第二套透镜。这些由老化的单体混合物制备的透镜不对称，并且具有粗糙和不可接受的光学表面。

    相反，用相同方法由用铋催化的大单体(如实施例1所述)制备的透镜对称并且具有光滑的光学表面，即使是由在56℃下贮存四周或更长时间的单体混合物制备的透镜也是如此。

    应理解虽然已对本发明进行了详细描述，但前述描述是为了举例说明而不是要限制本发明的范围，本发明由所附权利要求书的范围所限定。通过阅读以下权利要求书，本发明的其他方面、优点及改进方法将变得显而易见。