用于隐形眼镜的反应性染料的制作方法

用于隐形眼镜的反应性染料的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种制备可聚合单体-染料化合物的方法，其中在实质上无水反应条件下组合单体、反应性染料和碱以形成所述可聚合单体-染料化合物，其中所述单体包含共价键联到所述反应性染料以形成所述单体-染料化合物的反应性侧基。
【专利说明】用于隐形眼镜的反应性染料
[0001]本申请案根据35U.S.C.§ 119(e)主张2011年7月19日申请的先前美国临时专利申请案第61/509，388号的权益，所述专利申请案以全文引用方式并入本文中。
【技术领域】
[0002]本发明的【技术领域】为用于隐形眼镜的反应性染料。
【背景技术】
[0003]用以制造着色软性隐形眼镜的着色剂通常会溶出，并且当经受灭菌条件时或在长期存储期间，眼镜失去其最初色彩。存在对可承受制造隐形眼镜的处理需求的合适染色剂的需要。此外，市售的着色剂纯度级别通常极低，使用所述着色剂给隐形眼镜调配物带来大量不受欢迎的盐或杂质。例如，通常可得到的反应性染料(反应性蓝19 (Reactive Blue19，RB19))的染料含量低于50%，而例如硫酸钠等的盐和其它有机物组成材料的剩余部分。而染料中存在异物影响聚合动力学和整体产量。
[0004]本文揭示制造高纯度反应性染料的方法，所述高纯度反应性染料可并入可聚合组合物中而不带有可对动力学和整体聚合作用产生负面影响的杂质。背景公开案包括美国专利第4，468，229号、美国专利第4，559, 059号、美国专利第5，470，932号、美国专利第5，944，853号、美国专利第6，149, 692号、美国专利第7，216，975号和美国专利第7，659，325 号。

【发明内容】

[0005]本文提供一种制备可聚合单体-染料化合物的方法。所述方法包含在实质上无水反应条件下通过组合单体、反应性染料和碱来制备反应混合物，以形成包含所述单体-染料化合物的反应产物，其中所述单体包含在反应期间共价地键联到所述染料以形成所述可聚合单体-染料化合物的反应性侧基。
[0006]用于上述方法的单体的实例包括含丙烯酸酯单体(例如甲基丙烯酸羟乙酯)、含S1-O单体和包含可聚合基团(例如乙烯醚、乙烯酯、烯丙酯、乙烯基酰胺可聚合基团)的单体。所述单体的反应性侧基的实例包括羟基、氨基或巯基。
[0007]用于上述方法的反应性染料可包含硫酸乙基磺酰基、卤代三嗪(halotriazine)基团或乙烯基，其与所述单体的反应性侧基反应，以形成所述单体与所述染料间的共价键。可用于所述方法的示范性反应染料包括RB19、RB4或RB69。
[0008]可用于上述方法的示范性碱包括NaOH或K2C03或NaH或NaNH2或其任何组合。
[0009]在一种方法中，反应性染料为RB19,碱为NaH或NaOH,并且单体为摩尔量为所述反应性染料的至少5倍的HEMA。
[0010]在一种方法中，可将单体和反应性染料以分别约1:1到约6:1或分别约2:1到约4:1的摩尔比添加到反应混合物。
[0011]可将反应性染料和碱以分别约1:2到约4:1或分别约1:1到约2:1的摩尔比添加到反应混合物。
[0012]在一种方法中，单体和反应性染料以分别约1:1到约6:1的摩尔比添加到反应混合物；而反应性染料和碱以分别约1:2到约4:1的摩尔比添加到反应混合物。
[0013]在一种方法中，将反应性染料和碱一同混合于反应混合物中，直到至少90%或98%的反应性染料转化为中间产物，然后将单体添加到反应混合物中。在一特定方法中，将RB 19和NaH —同混合，直到至少90%RB19转化为中间产物，并且接着将HEMA添加到反应混合物。
[0014]在一种方法中，反应性染料和碱以分别约1:1到约6:1的摩尔比一同混合，直到至少90%的反应性染料转化为中间产物，然后将单体添加到反应混合物中。
[0015]在一种方法中，反应性染料和NaH或NaNH2或其任何组合以约1:2到约4:1的染料:碱的摩尔比一同混合，并在无水条件下反应，直到至少90%的反应性染料转化为中间产物。然后将单体以分别约1:1到约6:1的单体对反应性染料的摩尔比添加到反应混合物。
[0016]在一种方法中，包含硫酸乙磺酰基团的反应性染料和NaH或NaNH2或其任何组合以约1:2到约4:1的染料:碱的摩尔比一同混合，并在无水条件下反应，直到至少90%的反应性染料转化为中间产物。然后将单体以分别约1:1到约6:1的单体对反应性染料的摩尔比添加到反应混合物。
[0017]在一种方法中，RB19和NaH或NaNH2或其任何组合以约1:2到约4:1的染料:碱的摩尔比一同混合，并在无水条件下反应，直到至少90%的RB19转化为中间产物。然后将甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)以分别约1:1到约6:1的HEMA:RB19的摩尔比添加到反应混合物。
[0018]在任何前述方法中，反应混合物可在约15_45°C、约20_30°C的温度下或在室温下混合；并且反应可进行约I到约6小时或约2-5小时。
[0019]任何前述方法可进一步包含将反应产物纯化，以得到纯度级别为至少90%的单体-染料化合物。在一个实例中，所述纯化包含使所述反应产物与硅胶混合，并使所述反应产物与硅胶混合物通过硅胶柱。
[0020]本文还提供通过任何前述方法所制备的可聚合单体-染料化合物、包含所述可聚合染料化合物的隐形眼镜和一种制造隐形眼镜的方法，所述方法包含使包含所述可聚合单体-染料化合物的可聚合调配物聚合以形成隐形眼镜。
【专利附图】

【附图说明】
[0021]图1描述一种制造根据本发明的可聚合单体-染料化合物的反应示意图。
【具体实施方式】
[0022]我们已发现一种制造用于隐形眼镜调配物的可聚合反应性染料的改进方法，其中反应性染料在实质上无水条件下在存在碱的情况下与单体反应。反应产物包含单体-染料共轭物，其可易于纯化为适合并入可聚合隐形眼镜调配物中的高纯度最终产物。
[0023]所述方法中所用的单体包含一(即一个或一个以上)反应性侧基，其能够与反应性染料反应以在单体与染料之间形成共价键。合适的反应性侧基包括羟基、硫醇或氨基，其在存在碱时共价键联到反应性染料的反应性基团，以在单体与染料之间分别形成醚键、硫醚键或氨基键。如本文所用，术语“单体”是指任何能够与其它相同或不同的分子反应以形成聚合物或共聚物的分子。因此，所述术语涵盖可聚合预聚物和大分子单体，除非另有说明，否则所述单体没有尺寸限制。所述单体包含一个或一个以上可聚合部分，使得在形成单体-染料化合物后，至少一个可聚合部分保留以用于将所述单体-染料化合物并入聚合物中。通常所述单体是单官能团的，表示其仅包含一个可聚合部分。然而，也可使用多官能团(例如双官能团和三官能团)单体，在此情况中，所得单体-染料化合物可在可聚合调配物中充当交联剂。
[0024]在一个实例中，单体为含丙烯酸酯单体，表示其包含可聚合丙烯酸酯官能团(例如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯等等)。在一个实例中，丙烯酸酯单体具有可聚合甲基丙烯酸酯基团。已知众多包含一个或一个以上羟基、硫醇或氨基反应性侧基的合适丙烯酸酯单体。示范性的丙烯酸酯单体包括甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸2-羟丁酯(Η0Β)、丙烯酸2-羟乙酯、甘油甲基丙烯酸酯、甘油二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)、丙烯酸2-羟丙酯、3-羟基丙基、丙烯酸4-羟丁酯、N-羟乙基甲基丙烯酰胺、N，N-双(2-羟乙基)甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸2-氨基乙酯、N-(3-氨基丙基)甲基丙烯酰胺、N-(2-氨基乙基)甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸2-巯基乙酯。
[0025]其它可用合适单体包含可聚合乙烯基，例如乙烯基醚、乙烯基酯、烯丙基酯或乙烯基酰胺可聚合基团。此类单体的实例包括1，4-丁二醇乙烯基醚(BVE)、乙二醇乙烯基醚(EGVE)和二乙二醇乙烯基醚(DEGVE)。
[0026]在其它实例中，单体包含S1-O基团，本文称为含S1-O单体。含S1-O单体的可用实例包括MCS-MC12 (宾夕法尼亚州莫里斯维尔的杰勒斯特公司(Gelest，Morrisville, PA))、3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基硅氧基)甲基硅烷(SiGMA)、甲基丙烯酰氧基2-羟基丙基三-(三甲基硅氧基)硅烷(TRIS-OH)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)硅烷醇和丁烯酸3' -二(二甲基娃氧基)甲娃烧基丙基-3-(2-轻乙基)擬酯。
[0027]可用于所述方法的反应性染料在此领域中是众所周知的。在一个实例中，反应性染料包含反应性基团，此为硫酸乙基磺酰基、卤代三嗪基团或乙烯基。示范性的染料包括雷玛唑黑B(Remazol Black B)和反应性蓝染料，例如反应性蓝19 (RB19)、反应性蓝4(RB4)和反应性蓝69(RB69)。其它合适反应性染料包括反应性蓝140、反应性蓝163、反应性蓝109、反应性黄86、反应性黄22、反应性黄7、反应性橙4、反应性红11、反应性红1、反应性红2、反应性红6和普施安黑MX-CWA (Procion Black MX-CWA)。通常，市售反应性染料纯度小于90%或80%。反应性染料可直接用于所述方法中，或可在使用前纯化。在实例I中描述示范性的纯化方法。在一种方法中，使用甲醇纯化所述反应性染料。这可通过以分别约1:5份到约1:50份混合染料与甲醇至少I小时并过滤和干燥所述染料而完成。如通过HPLC读取的峰面积所测定，所述反应性染料可经纯化达到至少85%、90%或95%的纯度。在一特定方法中，反应性染料为至少85%、90%或95%的纯度的RB19。纵观本发明全文，除非上下文另有说明，否则当一系列数值的第一个数值前存在限定词时，所述限定词希望隐含地在此系列中的每个数值之前。例如在上述纯度级别中，希望限定词“至少”隐含地在数值90%和95%之前。
[0028]可使用任何能够在所述反应中作为催化剂以得到染料与单体之间的共价键的碱。合适碱的实例包括NaH、NaNH2, NaOH和K2C03。在一个实例中，所述碱为钠盐(例如NaH、NaNH2, NaOH等等)。在另一个实例中，使用一种导致形成基本上无原位生成水的反应产物的碱。此类碱的实例包括NaH和NaNH2。如本文所用，基本上无原位生成水的反应产物包含少于0.5%原位生成水。当使用一种产生原位生成水的碱时,可将一种干燥剂(例如无水Na2SO4)添加到反应中，以保持实质上无水的反应条件。实质上无水反应条件表示反应混合物包含少于2%水或少于1%或0.5%水。在一特定实例中，反应性染料为RB19，单体为HEMA并且碱为NaH。
[0029]在一个实例中，反应性染料与碱混合以形成中间产物，然后将单体添加到反应混合物。反应性染料转化为中间产物的百分比可通过薄层色谱法(TLC)监控。在一个实例中，在已有至少约90%、95%、98%或99%反应性染料转化为中间产物(如由TLC或其它合适色谱方法测定)后，将单体添加到反应混合物。例如，在以下实例2中所述的反应12中，RB19与溶剂混合，接着添加强碱，其导致RB19转化为中间产物(据信为RB19-乙烯砜)。在所述反应之后采用薄层色谱法(TLC)，直到所有RB19完全转化为中间产物。然后，添加单体(HEMA)。在溶剂蒸发后并且在任何处理或管柱纯化前，反应12的最终反应产物包含约70%RB19-HEMA。
[0030]在一个实例中，添加到反应混合物中的单体的摩尔量是反应性染料的至少5倍、10倍、15倍或20倍。在一特定实例中，反应性染料为RB19，碱为NaH并且单体为HEMA，所述单体以至少5倍RB19的摩尔量添加。在其它实例中，单体以分别约1:1到约6:1或分别约2:1到约4:1的单体对反应性染料的摩尔比添加到反应混合物。此外或另外地，反应混合物中反应性染料对碱的摩尔比为分别约1:4到约4:1，或分别约1:2到约4:1，或分别约1:1到约3:1，并且在一个实例中为分别约1:1到约2:1。
[0031 ] 在一个实例中，在存在碱的情况下，至少95%、98%或99%反应性染料转化为中间产物，然后以分别约1:1到约6:1，或分别约2:1到约4:1的单体对反应性染料的摩尔比将单体添加到反应混合物。
[0032]反应物可在任何允许所需反应发生的温度下混合在一起。在一个实例中，反应发生在约15-45°C或约20-30°C或在室温下，其中温度是基于发生反应的直接环境温度(而非反应混合物的实际温度)。反应通常在约1-6小时或约2-5小时内完成。在各种实例中，在任何反应后处理或纯化前，反应产物包含至少50%、55%、60%、70%或75%单体-染料化合物。
[0033]在反应完成后，反应产物可使用任何合适方法或纯化方法的组合纯化，以使单体-染料化合物纯度增加到至少90%、95%、97%、98%或99%。示范性的纯化方法描述于以下实例3-6中。在一个实例中，反应产物与硅胶混合，并且然后通过硅胶色谱管柱。
[0034]单体-染料化合物适合用作聚合医疗器械的着色剂，包括眼科器械，例如硅酮水凝胶隐形眼镜或传统基于HEMA的水凝胶隐形眼镜。单体-染料化合物可直接添加到包含至少一种额外可聚合单体的可聚合组合物，然后所述可聚合组合物经聚合以使单体-染料变成所得聚合物的组成部分，赋予其颜色。单体-染料通常以相对于调配物中所有可聚合成份的重量约0.0Olwt.%到约0.5wt.%的量添加到可聚合调配物。对于硅酮水凝胶隐形眼镜调配物，单体-染料可以约0.005wt.%到约0.05wt.%的量添加到调配物。硅酮水凝胶隐形眼镜的可聚合调配物的实例描述于美国专利第7，750，079号和美国专利第7，572，841号中，所述专利以引用方式并入本文中。这些专利所述的调配物中所用的染色剂可由本文所述的单体-染料替代。因此，本文提供一种制造隐形眼镜的方法，所述方法包含:(i)制备可聚合调配物，其包含如本文所述而制备的单体-染料化合物和至少一种额外可聚合单体；和(ii)使所述可聚合调配物聚合，以形成隐形眼镜。在特定实例中，所述单体-染料为RB19-HEMA,并且所述至少一种额外可聚合单体为含S1-O单体。
[0035]从本申请案所揭示的内容整体(包括权利要求书结构和特定实例)可明显看出，本文所揭示的制备可聚合单体-染料化合物的方法的示范性组分通常可在本发明实施例中组合。例如，所属领域的技术人员将意识到本发明的制备可聚合单体-染料化合物的方法有利地包括:本文所揭示的示范性单体与本文所揭示的示范性反应性染料的组合且与本文所揭示的示范性碱的组合。
[0036]因此，以上段落中所揭示的示范性丙烯酸酯单体、含乙烯基单体或含S1-O基团单体在本发明方法中有利地与任何以上所揭示的反应性染料组合。例如，HEMA或EGVE或SiGMA可与以上所揭示的反应性染料中的任何一者组合，尤其是RB19或RB4或RB69。
[0037]有利地是，以上段落中所揭示的示范性单体与以上段落中所揭示的任何示范性碱组合。例如，以上段落中所揭示的示范性丙烯酸酯单体、含乙烯基单体或含S1-O基团单体可与以上所揭示的碱中的任何一种或一种以上组合使用，尤其是与NaH或NaOH组合。
[0038]类似地，以上段落所揭示的示范性反应性染料可与以上段落所揭示的任何示范性碱组合。例如，RB19或RB4或RB69可与以上所揭示的碱中的任何一种或一种以上组合，尤其是与NaH或NaOH组合。
[0039]此外，以上任何段落所揭示的示范性单体在本发明方法中有利地与以上所揭示的任何反应性染料和以上所揭示的任何碱组合。因此，本发明的方法可任选地包括HEMA或EGVE或SiGMA与⑴RB19或RB4或RB69和(ii)例如NaH或NaOH的碱二者一起组合。
[0040]另外，应了解，这些组分可以按以上实例中所述的任何相对摩尔比组合。因此，例如，本发明的方法可任选地包括HEMA或EGVE或SiGMA与(i)RB19或RB4或RB69和(ii)例如NaH或NaOH的碱二者一起组合，其中单体和反应性染料以分别约1:1到约6:1的摩尔比组合，和/或反应性染料和碱以分别约1:2到约4:1的摩尔比组合。
[0041]如上文和特定实例所述，已发现本发明的优选单体、反应性染料和/或碱的组合为单体-染料提供用于制造隐形眼镜方法的有利特性。
[0042]以下实例说明本发明的某些方面和优势，其不应视为限制。除非另有说明，否则本文所提供的任何％量均基于总重量。此外，术语或短语“一(a)”或“一(an)”意在涵盖“一个或一个以上”，例如二个、三个、四个或四个以上。
[0043]实例1:反应性蓝19的纯化
[0044]使用以下所述的方法A-C纯化RB 19。
[0045]方法A:将IOg具有约78%纯度(在254nm下的HPLC)的RB19 (西格玛-奥德里奇(Sigma-Aldrich))溶解于50ml DI水中。将I升THF添加到所述RB19溶液中，并通过搅拌30分钟充分混合。过滤混合物，并将所得固体与50ml甲醇混合，并且接着使用500ml乙醚进行沉淀。过滤混合物，并用乙醚清洗，并且然后经干燥得到约8.0g蓝色粉末。HPLC分析显示92.5%的纯度。
[0046]方法B:将IOg具有约78%纯度(在254nm下的HPLC)的RB19 (西格玛-奥德里奇)溶解于IOOml甲醇中，并在室温下搅拌30分钟。将400ml乙酸乙酯添加到RB19溶液中并通过搅拌30分钟充分混合。过滤混合物，并使用40ml四氢呋喃进一步清洗所得固体，并且然后经干燥得到约9.0g蓝色粉末。HPLC分析显示90.7%的纯度。
[0047]方法C:通过与20倍体积的甲醇搅拌4小时、过滤并在真空下充分干燥18小时纯化70g商业RB19 (具有约50%的染料含量和84%的纯度)。得到经纯化的RB19 (50g)，产率为71%，纯度为96%。
[0048]实例2:使用无水条件和强碱合成RB19-HEMA
[0049]对于表1中所概述的反应1-11中的每一个，在>110°C下预干燥圆底烧瓶。在170°C下使用3A分子筛预干燥HEMA。在氮气下，向每个烧瓶中添加RB19、4-甲氧基苯酚(MEHQ)、经干燥的HEMA和无水NaOH或K2CO30在一些反应(即3、6和7)中，添加NaSO4作为干燥剂。在氮气下在40°C油浴中搅拌反应混合物。对于反应1-6，约50-60%RB19形成不受欢迎的产物RB19-0H(如使用HPLC在585nm下所测定)，并且约40-50%形成RB19-HEMA。在反应时间最短(30分钟)的反应4中，存在一个峰，其包含约1.5%中间产物RB19-乙烯砜(RB19-VS)。
[0050]对于表1的反应12，将50g经纯化的干RB19置于IL三颈圆底烧瓶中。添加180mlDMF并搅拌混合物30分钟。分数份添加100-200mg NaH,并在室温下搅拌I小时。所述反应之后是薄层色谱法(TLC)，使用10%含于二氯甲烷中的甲醇。再分数份添加50mg NaH直到所有RB19完全转化为中间产物RB19-VS (假定)。下一步，在室温下使用加料漏斗将29mlHEMA逐滴添加到混合物中。在室温下搅拌所得混合物直到TLC显示中间产物完全消失(通常为3-4小时)。然后将混合物转移到IL圆底烧瓶中，并置于70°C高度真空下，以去除大部分DMF溶剂。
[0051]表1
[0052]
【权利要求】
1.一种制备可聚合单体-染料化合物的方法，其包含: 在实质上无水反应条件下组合单体、反应性染料和碱，以形成包含所述单体-染料化合物的反应产物，其中所述单体包含在所述反应期间共价键联到所述反应性染料以形成所述可聚合单体-染料化合物的反应性侧基。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应性侧基为羟基、氨基或巯基，其分别在所述单体与所述染料之间形成醚键、氨基键或硫醚键。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述单体为甲基丙烯酸羟乙酯。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述单体为含S1-O单体。
5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述单体和所述反应性染料以分别约1:1到约6:1的摩尔比存在于所述反应混合物中。
6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述单体以所述反应性染料的摩尔量的至少5倍的摩尔量存在。
7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述反应性染料包含硫酸乙基磺酰基、卤代三嗪基团或乙烯基，其与所述单体的所述反应性侧基反应，以在所述单体与所述染料之间形成所述共价键。
8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述反应性染料为RB19、RB4或 RB69。
9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述反应性染料为纯度至少90% 的 RB 19。
10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中前述权利要求中任一权利要求，其中所述碱为NaOH、或K2CO3、或NaH、或NaNH2或其任何组合。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述单体为HEMA，所述反应性染料为RB19并且所述碱为NaH。
12.根据权利要求11所述的方法，其中将所述RB19和NaH混合在一起，并且至少90%的所述RB19在将所述HEMA添加到所述反应混合物中之前转化为中间产物。
13.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述反应混合物在约15-45 °C的温度下混合。
14.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述反应混合物在约20-30°C的温度下混合。
15.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述反应持续约I小时到约6小时。
16.一种单体-染料化合物，其通过根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法制备。
17.一种隐形眼镜，其包含根据权利要求16所述的单体-染料化合物。
18.根据权利要求17所述的隐形眼镜，其包含硅酮水凝胶。
19.一种制造隐形眼镜的方法，其包含使包含根据权利要求16所述的单体-染料化合物与至少一种额外可聚合单体的可聚合调配物聚合以形成隐形眼镜。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述额外可聚合单体为含S1-O单体。
【文档编号】D06P5/00GK103781965SQ201280043150
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年7月17日 优先权日:2011年7月19日
【发明者】徐元, 查利·陈, 查尔斯·A·弗朗西斯, 沙恩·毛, 薛宏, 张西宁 申请人:库柏维景国际控股公司