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Β酮基膦酸及基于其的牙科材料.pdf

摘要
申請專利號:

CN201480029226.2

申請日:

2014.05.27

公開號:

CN105283460A

公開日:

2016.01.27

當前法律狀態:

撤回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的視為撤回IPC(主分類):C07F 9/38申請公布日:20160127|||實質審查的生效IPC(主分類):C07F 9/38申請日:20140527|||公開
IPC分類號: C07F9/38; A61K6/02; C09J133/00 主分類號: C07F9/38
申請人: 義獲嘉偉瓦登特公司
發明人: N·莫斯奈爾; Y·卡特爾; T·伯克
地址: 列支敦士登沙恩
優先權: 13003143.8 2013.06.20 EP
專利代理機構: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司11280 代理人: 郭廣迅
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201480029226.2

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.01.30|||2016.05.04|||2016.01.27

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的視為撤回|||實質審查的生效|||公開

摘要

根據通式I的β-酮基膦酸:其中,A=脂族C1-C18基,其可以被-O-、-S-、-CO-O-或-O-CO-O-間斷;n=1、2、3或4;m=1或2;X=不存在或C1-C10基,所述C1-C10基可以被-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-NH-或-CO-NR1-間斷,其中R1是H或C1-C7烷基,和PG=可以經歷自由基聚合的基團。該β-酮基膦酸特別適合用于牙科材料的制備。

權利要求書

1.根據通式I的β-酮基膦酸:

其中
A=脂族C1-C18基,所述脂族C1-C18基可以被-O-、-S-、-CO-O-或
-O-CO-O-間斷,
n=1、2、3或4,
m=1或2,
X=不存在或C1-C10基,所述C1-C10基可以被-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-NH-
或-CO-NR1-間斷,其中R1是H或C1-C6烷基,和
PG=可以經歷自由基聚合的基團。
2.根據權利要求1所述的β-酮基膦酸,其中,
A=脂族C2-C15基,所述脂族C2-C15基可以被-O-間斷,優選地直鏈C1-C10
基,所述直鏈C1-C10基可以被1或2個O原子間斷,
n=1或2,優選地1,
m=1或2,
X=C1-C4亞烷基或不存在,優選地C1或C2基或不存在,和
PG=乙烯基、烯丙基、CH2=CR2-CO-Y-或R3O-CO-C(=CH2)-CH2-Y-,其中
Y是O或NR4或不存在,R2是H或CH3,且R3和R4彼此獨立地各自為H或
C1-C7烷基。
3.根據權利要求2所述的β-酮基膦酸,其中,
A=直鏈脂族C1-C10基,所述直鏈脂族C1-C10基可以被1或2個-O-間
斷,
n=1,
m=1或2,
X=C1-C2基或不存在,
PG=CH2=CR2-CO-Y-,其中Y是O或NR4,或者R3O-CO-C(=CH2)-CH2-Y-,
其中Y是O,以及其中R2是H或CH3,R3是CH3或C2H5,并且R4是H、CH3
或C2H5。
4.牙科材料,其特征在于,其包含至少一種根據權利要求1至3中任
一項所述的β-酮基膦酸。
5.根據權利要求4所述的牙科材料,所述牙科材料另外包含至少一種
用于自由基聚合的引發劑。
6.根據權利要求4或5所述的牙科材料,所述牙科材料另外包含可以
經歷自由基聚合的其它單體。
7.根據權利要求6所述的牙科材料,所述牙科材料包含作為其它單體
的一種或多種單和/或多官能的(甲基)丙烯酸衍生物和/或(甲基)丙烯
酰胺衍生物。
8.根據權利要求4至7中任一項所述的牙科材料,所述牙科材料另外
包含至少一種溶劑。
9.根據權利要求8所述的牙科材料,所述牙科材料包含作為溶劑的水
或水和極性有機溶劑的混合物。
10.根據權利要求4至9中任一項所述的牙科材料,所述牙科材料包
含:
a)0.1至50wt.-%的通式I的β-酮基膦酸,
b)0.01至10wt.-%的引發劑,
c)0至80wt.-%的其它單體,
d)0至80wt.-%的填料,
e)0至70wt.-%的溶劑。
11.根據權利要求10所述的牙科材料,其用作粘合劑,所述牙科材料
包含0至20wt.-%的填料。
12.根據權利要求11所述的牙科材料,所述牙科材料包含:
a)0.1至50wt.-%,優選地1至40wt.-%,以及特別優選地2至30wt.-%
的通式I的可聚合的β-酮基膦酸,
b)0.01至10wt.-%,優選地0.1至3.0wt.-%的引發劑,
c)0至60wt.-%,優選地0至40wt.-%以及特別優選地5至40wt.-%
的非酸性的單或多官能單體和/或0至60wt.-%,以及優選地0至30wt.-%
的酸性單體,
d)0至20wt.-%的填料,
e)0至70wt.-%,優選地0至60wt.-%以及特別優選地0至50wt.-%
的溶劑。
13.根據權利要求10所述的牙科材料,其用作粘固劑或填充材料,所
述牙科材料包含20至80wt.-%的填料。
14.根據權利要求4至13中任一項所述的牙科材料,用于作為粘合劑、
填充材料或粘固劑口內使用。
15.權利要求4至13中任一項所述的牙科材料用于牙科修復物的口外
生產或修理的用途。

說明書

β-酮基膦酸及基于其的牙科材料

本發明涉及可以經歷自由基聚合的β-酮基膦酸和包含這樣的β-酮基
膦酸的牙科材料。這些牙科材料特別適合作為粘合劑、粘固劑(cement)
或涂層材料。

可以經歷自由基聚合并且具有酸基團的單體經常用于制備牙科材料。
一方面它們給予牙科材料自蝕刻(self-etching)性質,使得可以免除在施
加該材料之前,為了蝕刻牙齒表面并除去所謂的玷污層而用酸處理牙齒表
面。此外,它們通過與牙體之間的離子或共價相互作用改善在牙齒上的粘
合。

單體的蝕刻能力主要由它們的酸度決定。從磺酸經由酸性磷酸鹽和膦
酸到羧酸酸度降低。酸性磷酸鹽目前主要用于制備自蝕刻牙科粘合劑。雖
然磺酸具有相對高的酸度,但是實際上只有2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸
具有相對大的價值,這是由于磺酸的其它性質,例如它們的聚合能力和它
們粘合到天然牙體的能力不是最適宜的。

EP1057468A1公開了牙科粘合劑,其包括作為含有磷酸基的酸組分單
體,如甲基丙烯酰氧基癸基二氫磷酸酯(MDP)、甲基丙烯酰氧基乙基苯
基氫磷酸酯(MEPP)或甲基丙烯酰氧基乙基二氫磷酸酯(MEP)。這些單
體仍廣泛地用于自蝕刻牙科材料的制備。

這些化合物的一個缺點是,它們在水溶液中不穩定。它們的磷酸酯鍵
和它們的甲基丙烯酸酯鍵兩者在水的存在下都經歷水解分裂。該水解被由
酸單體釋放的質子加速。水經常被用作自蝕刻牙科材料中的溶劑,由于它
對于在牙體的蝕刻期間發生的離子過程是必需的。

為了改善自蝕刻牙科材料的抗水解性,已經提議具有可聚合基團和酸
基團之間的鍵的酸單體,該鍵對水解更穩定。

DE10018968C1公開了可聚合的丙烯酰基膦酸,其具有高的水解穩定
性。在膦酸中,膦酸酯鍵被更不易受水解影響的碳與磷之間的直接鍵取代。
丙烯酰基膦酸進一步特征在于,可聚合基團優選地通過醚而不是酯官能團
鍵合。

DE10234326B3涉及丙烯酸酯膦酸,例如2,4,6-三甲基苯基-2-[4-(二
羥基磷酰基)-2-氧雜丁基]丙烯酸酯,其具有特別高的水解穩定性。改善
的水解穩定性歸因于空間相互作用。

DE19918974A1公開了羥烷基膦酸酯的(甲基)丙烯酸酯,如2-甲基
丙烯酰氧基乙烷膦酸(MAPA),據說其特征在于對牙齒基底的強且持久的
粘合。然而,這些單體的水解穩定性并不令人滿意。

EP1169996A1涉及牙科材料,其據說具有良好的粘合性質和高的水解
穩定性。該材料包括可聚合的膦酸,例如,1-(2,5-二甲基-1,5-己二烯基)
膦酸(DMHD)和4-甲基丙烯酰胺基-4-甲基戊基膦酸(MAMPA)。DMHD
至少不十分適合用于自由基聚合。

本發明的目的是提供酸性可聚合單體,其特別適合用于牙科材料的制
備,并且其具有與高酸度相結合的高的水解穩定性。進一步地,該單體具
有牙科使用所必需的性質分布(profileofproperties)。具體地,它們易于
溶解于極性溶劑和極性溶劑與水的混合物中,在自由基聚合中具有高的聚
合速率,并且顯示出對牙齒結構,特別是對于牙釉質的好的粘合。

根據本發明,該目的是由根據通式I的β-酮基膦酸實現的:


其中,

A=脂族C1-C18基(radical),所述脂族C1-C18基可以被-O-、-S-、-CO-O-
或-O-CO-O-間斷,

n=1、2、3或4,

m=1或2,

X=不存在或C1-C10基,所述C1-C10基可以被-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-NH-
或-CO-NR1-間斷,其中R1是H或C1-C6烷基,優選為H、CH3或C2H5,和

PG=可以經歷自由基聚合的基團。

基團A是被基[(PG)n-X]取代m次或,如果X不存在,被PG取代n次,并
且被β-酮基膦酸基取代一次的脂族基。該式只包括與化學價理論相容的那些
化合物。因此,例如如果A僅包括一個碳原子,則該碳原子可以攜帶最多四個
取代基。

基被雜原子或官能團間斷的說明理解為意味著雜原子或官能團插入
碳鏈中并且在兩側被C原子分界。一行雜原子和/或官能團并不被歸入該
定義。

優選地,A不被間斷,或者被1至4,特別地1至2個雜原子或官能
團間斷,特別優選地1或2個O原子間斷。

X是被PG取代n次且通過另外的鍵鍵合到A的脂族基。X優選為
C1-C10亞烷基,特別是直鏈亞烷基。X可以被-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-NH-
或-CO-NR1-間斷,其中X優選地不被雜原子或官能團間斷。

PG是可以經歷自由基聚合的基團。優選的可以經歷自由基聚合的基團是
乙烯基、烯丙基、CH2=CR2-CO-Y-、R3O-CO-C(=CH2)-CH2-Y-,其中,Y是O
或NR4或不存在,R2是H或CH3,R3和R4彼此獨立地各自為H或C1-C7烷基。
(甲基)丙烯酰氧基基團(CH2=CR2-CO-Y-,其中Y=O)是特別優選的,特
別地(甲基)丙烯酰胺基(CH2=CR2-CO-Y-,其中Y=NR4)和
R3O-CO-C(=CH2)-CH2-Y-(其中Y=優選地O);R2在每種情況下是H或CH3,
R3是CH3或C2H5,并且R4是H、CH3或C2H5。

可以彼此獨立地選擇變量的上述優選限定。根據本發明,然而,所有
變量具有一個優選的限定和特別地一個特別優選的限定的那些化合物自
然是特別優選的。

其中變量如下限定的化合物因此是優選的:

A=脂族C2-C15基,所述脂族C2-C15基可以被-O-間斷,優選地直鏈C1-C10
基,所述直鏈C1-C10基可以被1或2個O原子間斷,

n=1或2,優選地1,

m=1或2,

X=C1-C4亞烷基或不存在,優選地C1或C2基或不存在,和

PG=乙烯基、烯丙基、CH2=CR2-CO-Y-或R3O-CO-C(=CH2)-CH2-Y-,其中
Y是O或NR4或不存在,R2是H或CH3,且R3和R4彼此獨立地各自為H或
C1-C7烷基;特別優選地CH2=CR2-CO-Y-,其中Y=O或NR4,或
R3O-CO-C(=CH2)-CH2-Y-,其中Y=O;R2=H或CH3,R3=CH3或C2H5,并且
R4=H、CH3或C2H5。

可以容易地制備通式I的可聚合的β-酮基膦酸。例如,OH官能化的β-
酮基膦酸酯可以與COOH-烷基官能化的可聚合基反應,從而產生相應的
可聚合的β-酮基膦酸酯,以及然后使用例如溴化三甲基硅烷(TMSiBr)
硅烷化,并甲醇分解,從而產生通式I的可聚合的β-酮基膦酸:


具體地,例如甲基丙烯酸3-羧基丙基酯可以與5-羥基-2-氧代戊基膦酸二乙
酯反應,隨后釋放膦酸基團:


關于這點,可以根據Arbuzov反應通過α-鹵代酮與三烷基亞磷酸酯
的反應(參見,例如A.K.Bhattacharya,G.Thyagarajan,Chem.Rev.81(1981)
415-430),通過在化學計量的有機金屬試劑的存在下,膦酸烷基酯與羧酸
衍生物的酰化反應(參見,例如K.M.Maloney,J.Y.L.Chung,J.Org.Chem.
74(2009)7554-7576),通過β-羥基烷基膦酸酯的氧化反應(參見,例如
Koprowskietal.,Tetrahedron65(2009)4017-4024),以及通過烯烴與O2和
H-膦酸酯的直接或催化氧化磷酸化反應來制備酮基膦酸酯(W.Wie,J.-X.
Ji,Angew.Chem.123(2011)9263-9265)。

根據本發明的通式I的可聚合的β-酮基膦酸的優選實例是:


通式I的可聚合的β-酮基膦酸特別適合用于牙科材料的制備,特別是
具有自蝕刻性質的牙科材料。它們非常易于溶解在醇,例如乙醇和異丙醇
中,以及丙酮或它們的含水混合物中。與具有可比較的間隔長度的已知的
可聚合的烷基膦酸相比,例如水-醇溶液驚奇地顯示了顯著更低的pH,即
它們是顯著地更酸性的,這對自蝕刻性質是有利的。此外,與常規的烷基
膦酸相比,它們顯示了高的牙釉質粘附。另一優點是它們與酸性磷酸酯相
比改善的水解穩定性。因此,根據本發明的β-酮基膦酸將膦酸高的水解穩
定性與磷酸酯高的酸度結合。

基于牙科材料的總重量,通式I的β-酮基膦酸優選地以0.1至50wt.-%,
特別優選地1至40wt.-%的量和極其特別優選地以2至30wt.-%的量使用。

根據本發明的、基于通式I的可聚合的β-酮基膦酸的牙科材料可以優
選地包含可以經歷自由基聚合的其它單體(共聚單體),特別優選地單或
多官能的(甲基)丙烯酸衍生物。單官能的單體理解為是指具有一個可以
經歷自由基聚合的基團的單體,而多官能的單體理解為是指具有兩個或更
多,優選地2至4個可以經歷自由基聚合的基團的單體。在這方面的實例
為(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲
基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸芐基酯、(甲基)丙烯酸四氫呋喃甲酯或
(甲基)丙烯酸異冰片酯,雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、二-GMA(甲基
丙烯酸與雙酚A二縮水甘油醚的加成物),UDMA(甲基丙烯酸2-羥乙酯
(HEMA)與2,2,4三甲基六亞甲基二異氰酸酯的加成物),二(甲基)丙烯
酸二乙二醇酯,二(甲基)丙烯酸三乙二醇酯,二(甲基)丙烯酸四乙二醇酯,
三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯,季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯和丙三
醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,10-癸二醇二
(甲基)丙烯酸酯或1,12-十二烷二醇二(甲基)丙烯酸酯。

進一步優選的共聚單體為N-單或雙取代的丙烯酰胺,如N-乙基丙烯
酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-(2-羥乙基)丙烯酰胺或N-甲基-N-(2-
羥乙基)丙烯酰胺,或N-單取代的甲基丙烯酰胺,如N-乙基甲基丙烯酰
胺或N-(2-羥乙基)甲基丙烯酰胺,和N-乙烯吡咯烷酮或烯丙基醚。這
些單體的特征是高的水解穩定性和相對低的粘度以及因此適合用作例如
稀釋單體。

同樣地優選地共聚單體是交聯吡咯烷酮,如1,6-二(3-乙烯基-2-吡咯
烷酮基)己烷,或可商業上獲得的二丙烯酰胺,如亞甲基或亞乙基二丙烯
酰胺,或二(甲基)丙烯酰胺,如N,N'-二乙基-1,3-二(丙烯酰胺基)丙
烷、1,3-二(甲基丙烯酰胺基)丙烷、1,4-二(丙烯酰胺基)丁烷或1,4-二
(丙烯酰基)哌嗪,其可以通過相應的二胺與(甲基)丙烯酰氯的反應合
成。這些單體的特征也在于高的水解穩定性。它們含有兩個或更多的可以
經歷自由基聚合的基團,并由此適合用作例如交聯單體。

單官能的和交聯的單體的混合物優選地用作共聚單體,其中與二
-GMA、UDMA、三乙二醇二甲基丙烯酸酯和/或十二烷二醇二甲基丙烯酸
酯組合的、包括甲基丙烯酸2-羥乙酯的單體混合物是特別有利的。

最后,也可以使用一種或多種上述單體與其它的粘合性單體的混合
物,所述其它的粘合性單體含有酸基團并且可以經歷自由基聚合。含有酸
基團的適合的單體是可聚合的羧酸,如馬來酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、2-
(羥甲基)丙烯酸、4-(甲基)丙烯酰氧基乙基偏苯三酸酐、10-甲基丙烯
酰氧基癸基丙二酸、N-(2-羥基-3-甲基丙烯酰氧基-丙基)-N-苯基甘氨酸
或4-乙烯基苯甲酸。適合的膦酸單體的實例是乙烯基膦酸、4-乙烯基苯基
膦酸、4-乙烯基芐基膦酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基膦酸、2-甲基丙烯酰胺
基乙基膦酸、4-甲基丙烯酰胺基-4-甲基戊基膦酸、2-[4-(二羥基磷酰基)-2-
氧雜丁基]丙烯酸或2-[4-(二羥基磷酰基)-2-氧雜丁基]丙烯酸乙酯或2,4,6-
三甲基苯基酯。適合的酸性可聚合的磷酸酯的實例是2-甲基丙烯酰氧基丙
基磷酸一或二氫酯、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸一或二氫酯、2-甲基丙烯
酰氧基乙基苯基磷酸氫酯、二季戊四醇五甲基丙烯酰氧基磷酸酯、10-甲基
丙烯酰氧基癸基磷酸二氫酯、磷酸單(1-丙烯酰基哌啶-4-基)酯、6-(甲
基丙烯酰胺基)己基磷酸二氫酯和1,3-二(N-丙烯酰基-N-丙胺基)丙烷-2-
基磷酸二氫酯。適合的可聚合的磺酸的實例是乙烯基磺酸、4-乙烯基苯基
磺酸或3-(甲基丙烯酰胺基)丙基磺酸。優選地選擇含有酸基團的其它單
體的總量,使得其不超過式I的酮基膦酸(或多種酮基膦酸)的量以及特
別優選地低于酮基膦酸(或多種酮基膦酸)的量。

為了引發自由基聚合,根據本發明的牙科材料優選地包含自由基聚合
引發劑。對于光聚合,優選地采用苯甲酮、苯偶姻及其衍生物或α-二酮或
其衍生物,如9,10-菲醌、1-苯基丙烷-1,2-二酮、二乙酰或4,4'-二氯苯偶酰。
優選地,使用樟腦醌和2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮,特別優選地使用與作
為還原劑的胺組合的α-二酮,所述胺如4-(二甲基氨基)苯甲酸酯、N,N-
二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯、N,N-二甲基-對稱-二甲基苯胺或三乙醇胺。
NorrishI型光引發劑也是特別適合的,尤其是酰基或二酰基膦氧化物、單
酰基三烷基或二酰基二烷基鍺化合物,如苯甲酰基三甲基鍺、二苯甲酰基
二乙基鍺或二(4-甲氧基苯甲酰基)二乙基鍺。各種光引發劑的混合物,
如也可以使用與樟腦醌和4-二甲基氨基苯甲酸乙基酯組合的二苯甲酰基
二乙基鍺。

用于在室溫下進行的聚合的引發劑是氧化還原引發劑的組合,例如過
氧化苯甲酰與N,N-二甲基-對稱-二甲基苯胺、N,N-二甲基-對-甲苯胺、N,N-
二乙基-3,5-二叔丁苯胺或N,N-二乙基-對-甲苯胺的組合。另外,包含過氧
化物或氫過氧化物和還原劑,例如抗壞血酸、巴比妥酸鹽、硫脲或亞磺酸
(sulphinicacid)的氧化還原體系也是特別適合的。

根據本發明的牙科材料優選地包含光引發劑或光引發劑和氧化還原
引發劑優選地過氧化物的組合。用于雙重固化的一種特別有利的引發劑組
合是樟腦醌和過氧化苯甲酰的混合物,其中這些引發劑還優選地與胺組
合。

此外,根據本發明采用的組合物優選地包含用于改善機械性能或用于
調節粘度的有機或無機填料顆粒。用于調節機械性能的填料優選地具有
10nm至10μm,優選地10nm至1.0μm的平均粒徑,以及用于調節粘度的
填料優選地具有10至1000nm,優選地10至200nm的平均粒徑。這些填
料類型優選地一起使用。除非另外說明,平均粒徑是重量平均值。

優選的無機微粒填料是基于氧化物的無定形球形材料,所述氧化物諸
如ZrO2和TiO2或SiO2、ZrO2和/或TiO2的混合氧化物,納米微粒或微細
填料,如火成二氧化硅或沉淀二氧化硅,和微型填料,如具有0.01至1μm
的平均粒徑的石英、玻璃陶瓷或玻璃粉,以及射線透不過的填料,如三氟
化鐿或納米微粒氧化鉭(V)或硫酸鋇。優選的有機填料是基于聚(甲基)
丙烯酸酯例如PMMA或纖維素衍生物例如羧甲基纖維素的填料,其在固
化后被研磨至上述粒度。有機填料依次可以具有所提及的無機填料的填料
含量。

含溶劑的牙科材料代表了本發明的另一優選的實施方案。特別地,本
文中考慮水和極性有機溶劑,如丙酮、異丙醇,以及特別地乙醇和這些溶
劑的混合物。水和極性有機溶劑的混合物,特別地水和乙醇的混合物、水
和丙酮的混合物或水、乙醇和丙酮的混合物,是特別優選的。

根據本發明使用的組合物可以任選地包含其它添加劑,例如穩定劑、
調味物質、著色劑、殺菌活性化合物、釋放氟離子的添加劑、熒光增白劑、
增塑劑和/或UV吸收劑。

根據本發明的、包含以下組分的牙科材料是優選的:

a)0.1至50wt.-%,優選地1至40wt.-%,以及特別優選地2至30wt.-%
的通式I的可聚合的β-酮基膦酸,

b)0.01至10wt.-%,特別優選地0.1至3.0wt.-%的引發劑,

c)0至80wt.-%,優選地0至60wt.-%以及特別優選地5至50wt.-%
的另外的單體,

d)0至80wt.-%的填料,

e)0至70wt.-%,優選地0至60wt.-%以及特別優選地0至50wt.-%
的溶劑,和任選地

f)0.01至10wt.-%,優選地0.01至3wt.-%的其它添加劑。

根據本發明的牙科材料優選地包含作為另外的單體(c)的5至40
wt.-%的非酸性的單或多官能單體和/或0至60wt.-%,優選地0至30wt.-%
的酸性單體。

填料或多種填料(d)的量取決于目標用途。用作粘合劑的牙科材料
優選地包含0至20wt.-%的填料,而用作粘固劑(cement)或填充材料(復
合材料)的牙科材料優選地包含20至80wt.-%的填料。用作粘固劑或填
充材料的牙科材料優選地不包含溶劑。

用作粘合劑的牙科材料優選地具有以下組成:

a)0.1至50wt.-%,優選地1至40wt.-%,以及特別優選地2至30wt.-%
的通式I的可聚合的β-酮基膦酸,

b)0.01至10wt.-%,特別優選地0.1至3.0wt.-%的引發劑,

c)0至60wt.-%,優選地0至40wt.-%以及特別優選地5至40wt.-%
的非酸性的單或多官能單體和/或0至60wt.-%,優選地0至30wt.-%的酸
性單體,

d)0至20wt.-%的填料,

e)0至70wt.-%,優選地0至60wt.-%以及特別優選地0至50wt.-%
的溶劑,優選地水或水、乙醇和/或丙酮的混合物,和任選地

f)0.01至3wt.-%的其它添加劑。

在每種情況下所有的百分數與組合物的總重量相關。

由所提及的組分組成的那些牙科材料是特別優選的。其中單獨組分在
每種情況下選自上述優選的和特別優選的物質的那些材料是更加優選的。

牙科材料特別適合用作粘合劑、粘固劑、填充材料或涂層材料。牙科
材料主要適合用于牙醫修復損壞的牙齒的口內使用(臨床材料)。然而,
它們也可以口外使用,例如,用于牙科修復物(技術等級材料)的生產和
修理。

以下在實施例的幫助下更詳細地解釋本發明。

實施例

實施例1:

9-甲基丙烯酰氧基-2-氧代壬基膦酸(MOPA)的合成

a)2-氧代-9-THP-氧壬基膦酸二乙酯1的合成


將商業上可得到的(2-氧丙基)膦酸二乙酯(10.0g,51.5mmol,1.1
當量)(其制備與文獻(Kosobokov,M.D.;Titanyuk,I.D.;Beletskaya,I.P.
MendeleevCommunications2011,21,142-143)類似)在干燥的THF(15ml)
中的溶液滴加到NaH((2.27g,56.7mmol,1.2當量)在礦物油中的60%的
分散體的攪拌的混合物中,該分散體已經在0℃下、于干燥THF(20ml)
中使用己烷(2x20ml)預洗。反應混合物被加熱到室溫,攪拌1小時,然
后再次冷卻至0℃,滴加n-BuLi的溶液(22.5ml的2.5M己烷溶液,56.2
mmol,1.2當量),溶液在0℃下攪拌30分鐘。然后添加2-(6-溴己氧基)
四氫-2H-呋喃(12.4g,46.8mmol)(其制備與文獻(Fu,Y.;Weng,Y.;Wen-Xu,
H.;Qinghai,Z.Synlett2011,6,809-812)類似)在干燥的THF(15ml)中
的溶液,以及反應混合物被加熱到室溫并攪拌15h。然后將反應產物小心
引入到冰冷卻的NH4Cl水溶液(150ml)中,并用二乙醚(3x100ml)萃取
水相。合并的有機相由無水Na2SO4干燥,并真空濃縮。得到的粗產品通
過快速柱層析純化(洗脫液:乙酸乙酯/己烷:75/25),并得到9.6g
(25.4mmol)的膦酸酯1,其為淺黃色液體,產率:54%。

1HNMR(400MHz,CDCl3):δ=1.23-1.40(m,6H,CH2);1.35(t,3JHH=
7.0Hz,6H,POCH2CH3);1.46-1.63(m,8H,CH2);1.65-1.76(m,1H,CH2);
1.77-1.89(m,1H,CH2);2.61(t,3JHH=7.3Hz,2H,CH2CH2C=O);3.07(d,2JHP
=22.8Hz,2H,CH2P);3.37(dt,2JHH=9.6Hz,3JHH=6.5Hz,1H,CH2O);
3.46-3.54(m,1H,CH2O);3.72(dt,2JHH=9.6Hz,3JHH=6.9Hz,1H,CH2O);
3.83-3.90(m,1H,CH2O);4.09-4.20(m,4H,POCH2CH3);4.54-4.59(m,1H,
OCHO)。

31PNMR(162MHz,CDCl3):20.0。

13CNMR(101MHz,CDCl3):δ=16.3(d,3JCP=6.3Hz,POCH2CH3);
19.7(CH2);23.3(CH2);25.5(CH2);26.0(CH2);28.9(CH2);29.2(CH2);29.7
(CH2);30.8(CH2);42.4(d,1JCP=127.3Hz,CH2P);44.0(CH2CH2C=O);62.3
(CH2O);62.4(d,2JCP=6.4Hz,POCH2CH3);67.5(CH2O);98.8(OCHO);
202.1(d,2JCP=6.0Hz,C=O)。

b)9-羥基-2-氧代壬基膦酸二乙酯2


將膦酸酯1(47.2mmol)和甲苯磺酸吡啶(1.19g,4.72mmol)添加到
乙醇(500ml)中,并且混合物在55℃下攪拌3h,然后真空濃縮。得到的
粗產品通過快速柱層析純化(洗脫液:乙酸乙酯/己烷:95/5),并得到11.04g
(37.6mmol)的膦酸酯2,其為淺黃色液體,產率:80%。

1HNMR(400MHz,CDCl3):δ=1.26-1.40(m,6H,CH2);1.34(t,3JHH=
6.9Hz,6H,POCH2CH3);1.51-1.64(m,4H,CH2);2.62(t,3JHH=7.4Hz,2H,
CH2CH2C=O);3.07(d,2JHP=22.8Hz,2H,15CH2P);3.63(t,3JHH=6.6Hz,
2H,CH2OH);4.09-4.20(m,4H,POCH2CH3)。

31PNMR(162MHz,CDCl3):20.0。

13CNMR(101MHz,CDCl3):δ=16.2(d,3JCP=6.2Hz,POCH2CH3);
23.2(CH2);25.5(CH2);28.8(CH2);29.0(CH2);32.7(CH2);42.3(d,1JCP=
127.3Hz,CH2P);43.9(CH2CH2C=O);62.5(d,2JCP=6.5Hz,POCH2CH3);
62.7(CH2OH);202.1(d,2JCP=6.2Hz,C=O)。

c)9-甲基丙烯酰氧基-2-氧代壬基膦酸二乙酯3


在攪拌下,將甲基丙烯酸酐(6.14ml,41.2mmol,1.1當量)滴加到羥
基膦酸酯2(37.5mmol)、三乙胺(5.75ml,41.2mmol,1.1當量)和4-二甲
基氨基吡啶(229mg,1.9mmol,5mol.-%)在無水二氯甲烷(100ml)中的
溶液中。攪拌15h后,使用蒸餾水(100ml)洗滌反應混合物,分離有機
相,通過無水Na2SO4干燥,并真空濃縮。得到的粗產品通過快速柱層析
純化(洗脫液:乙酸乙酯/己烷:80/20),并得到11.53g(31.9mmol)的膦
酸酯3,其為淺黃色液體,產率:85%。

1HNMR(400MHz,CDCl3):δ=1.23-1.42(m,6H,CH2);1.32(t,3JHH=
7.1Hz,6H,POCH2CH3);1.52-1.70(m,4H,CH2);1.93(1s,3H,CH3);2.61(t,
3JHH=7.3Hz,2H,CH2CH2C=O);3.05(d,2JHP=22.9Hz,2H,CH2P);
4.08-4.19(m,6H,POCH2CH3和CH2OC=O);5.51-5.55(m,1H,CH2=C);6.08
(1s,1H,CH2=C)。

31PNMR(162MHz,CDCl3):20.0。

13CNMR(101MHz,CDCl3):δ=16.3(d,3JCP=6.3Hz,POCH2CH3);
18.3(CH3);23.3(CH2);25.8(CH2);28.5(CH2);28.8(CH2);29.0(CH2);42.4
(d,1JCP=127.3Hz,CH2P);44.0(CH2CH2C=O);62.5(d,2JCP=6.4Hz,
POCH2CH3);64.7(CH2OC=O);125.1(CH2=C);136.5(CH2=C);167.5
(OC=O);202.0(d,2JCP=6.2Hz,PCH2C=O)。

d)9-甲基丙烯酰氧基-2-氧代壬基膦酸(MOPA)


將溴化三甲基硅烷(12.5ml,94.7mmol,3.0當量)添加到膦酸酯3
(11.43ml,31.6mmol)在無水二氯甲烷(100ml)的溶液中,混合物在30℃
下攪拌5小時。其后,真空濃縮反應產物,添加甲醇(100ml),混合物在
室溫下攪拌30分鐘。添加BHT(250ppm)之后,在高真空下將溶液濃縮
至恒重,并得到9.6g(31.4mmol)酮基膦酸MOPA,其為淺黃色液體,產
率:99%。

1HNMR(400MHz,CDCl3):δ=1.23-1.42(m,6H,CH2);1.52-1.71(m,
4H,CH2);1.94(1s,3H,CH3);2.63(t,3JHH=7.3Hz,2H,CH2CH2C=O);3.19
(d,2JHP=22.7Hz,2H,CH2P);4.13(t,3JHH=6.6Hz,2H,CH2OC=O);
5.54-5.58(m,1H,CH2=C);6.09(1s,1H,CH2=C);10.25(1s,2H,POH)。

31PNMR(162MHz,CDCl3):22.2。

13CNMR(101MHz,CDCl3):δ=18.3(CH3);23.2(CH2);25.7(CH2);
28.5(CH2);28.7(CH2);28.9(CH2);42.3(d,1JCP=131.3Hz,CH2P);44.2
(CH2CH2C=O);64.9(CH2OC=O);125.5(CH2=C);136.4(CH2=C);167.8
(OC=O);204.6(d,2JCP=6.4Hz,PCH2C=O)。

實施例2

借助DSC研究9-甲基丙烯酰氧基-2-氧代壬基膦酸MOPA的光聚合

將0.1wt.-%的光引發劑二(4-甲氧基苯甲酰基)二乙基鍺添加到摩爾
比為8:2的交聯劑N,N'-二乙基-1,3-二(丙烯酰胺基)丙烷(DEPBA)和
MOPA的混合物中。混合物在具有通過LED燈(Bluephase,Ivoclar
Vivadent)輻射的光聚合附件的差示掃描量熱儀(Diamond,PerkinElmer)
中于37℃下聚合2分鐘。產生了與純交聯劑相比類似地高的最大聚合速率
(0.078s-1)和同時發生的混合物的雙鍵轉化率(63%)。

實施例3

MOPA溶液的pH測定

測定了MOPA、10-(甲基丙烯酰氧基)癸基二氫磷酸酯(MDP)和
10-(甲基丙烯酰氧基)癸基磷酸(MDPA)在水和乙醇的重量比為1:1
的混合物中的20%溶液的pH。測定了對于MOPA產生的pH為1.9,而對
于磷酸二氫酯MDP產生的pH為1.6,以及對于膦酸單體MDPA,pH為
2.3。由此,驚訝地發現,與具有相似的C數量的間隔基團的烷基膦酸相
比,研究的酮基膦酸是顯著地更強酸性的。

實施例4

基于9-甲基丙烯酰氧基-2-氧代壬基膦酸MOPA的粘合劑和粘附研究

為了研究對牛科動物牙齒的牙本質和牙釉質的粘附,制備了具有表1
中所顯示的組合物的粘合劑。牛科動物牙齒嵌入塑料圓筒,使得牙本質或
牙釉質與塑料在同一平面。使用微小的刷子刷一層上述組合物的粘合劑,
在牙齒結構上搖動粘合劑大約20秒,使用風扇短暫地吹以除去溶劑,并
暴露于LED燈(Bluephase,IvoclarVivadent)的光下10秒。
EvoCeram復合材料(IvoclarVivadent)的圓筒在粘合劑層上聚合。

然后將測試樣本于37℃下儲存在水中24h,根據ISO指南"ISO
2003-ISOTR11405:“牙科材料對牙齒結構的粘附的測試指南”測定剪切
粘接強度:粘合劑A:牙本質:34.4MPa和牙釉質30.3MPa;粘合劑B:
22.6MPa和牙釉質16.8MPa。

結果表明,基于可聚合的β-酮基膦酸的牙釉質/牙本質粘合劑給出了與
牙科復合材料高的牙釉質和牙本質粘附值。

表1

粘合劑的組成(以重量計的%的數據)

組分
粘合劑A
粘合劑B(比較)
MOPA
15.0
-
MDPA
-
15.0
二-GMA1)
19.0
19.0
DEPBA
43.2
43.2
Aerosil R7092)
1.4
1.4
光引發劑3)
2.6
2.6
去離子水
14.6
14.6
異丙醇
4.2
4.2

1)甲基丙烯酸與雙酚A二縮水甘油醚的加成物

2)平均粒度為40nm(Degussa)的甲基丙烯酰硅烷化
(methacrylosilanized)的火成二氧化硅

3)樟腦醌(0.9%)、4-二甲基苯甲酸乙基酯(0.4%)和酰基膦氧化物
LucerinTPO(BASF;1.3%)的混合物

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酮基膦酸 基于 牙科 材料
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