β-酮基膦酸及基于其的牙科材料的制作方法
【專利說(shuō)明】β-酮基滕酸及基于其的牙科材料
[0001] 本發(fā)明涉及可以經(jīng)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。
[0002] 可以經(jīng)歷自由基聚合并且具有酸基團(tuán)的單體經(jīng)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(zhì)，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(guò)與牙體之間的離子或共 價(jià)相互作用改善在牙齒上的粘合。
[0003] 單體的蝕刻能力主要由它們的酸度決定。從磺酸經(jīng)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(duì)高的酸度， 但是實(shí)際上只有2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸具有相對(duì)大的價(jià)值，這是由于磺酸的其它 性質(zhì)，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。
[0004] 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。
[0005] 這些化合物的一個(gè)缺點(diǎn)是，它們?cè)谒芤褐胁环€(wěn)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(jīng)歷水解分裂。該水解被由酸單體釋放的質(zhì)子加速。水 經(jīng)常被用作自蝕刻牙科材料中的溶劑，由于它對(duì)于在牙體的蝕刻期間發(fā)生的離子過(guò)程是必 需的。
[0006] 為了改善自蝕刻牙科材料的抗水解性，已經(jīng)提議具有可聚合基團(tuán)和酸基團(tuán)之間的 鍵的酸單體，該鍵對(duì)水解更穩(wěn)定。
[0007] DE10018968C1公開了可聚合的丙烯?；⑺?，其具有高的水解穩(wěn)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?；⑺徇M(jìn)一步特征在 于，可聚合基團(tuán)優(yōu)選地通過(guò)醚而不是酯官能團(tuán)鍵合。
[0008] 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(wěn)定性。改善的水解穩(wěn)定性歸因于空間 相互作用。
[0009] 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(jù)說(shuō)其特征在于對(duì)牙齒基底的強(qiáng)且持久的粘合。然而，這些單體的水解穩(wěn)定 性并不令人滿意。
[0010] EP1169996A1涉及牙科材料，其據(jù)說(shuō)具有良好的粘合性質(zhì)和高的水解穩(wěn)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。
[0011] 本發(fā)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(jié)合的高的水解穩(wěn)定性。進(jìn)一步地，該單體具有牙科使用所必需的性質(zhì)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(duì)牙齒結(jié)構(gòu)，特別是對(duì)于牙釉質(zhì)的好的 粘合。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明，該目的是由根據(jù)通式I的β_酮基膦酸實(shí)現(xiàn)的：
[0013]
[0014] 其中，
[0015] A=脂族C「C18S(radical)，所述脂族^-^基可以被-〇-、-S-、_C〇-〇-或-〇_C〇-〇-間斷，
[0016] n=l、2、3 或 4，
[0017] m=l或2，
[0018] X=不存在或CfQ?；鯟fQ?；梢员?0-、-S-、-CCH}-、《0-NH-或-C0-NR ^間斷，其中R1是Η或C「C6烷基，優(yōu)選為H、CH3或C2H5，和
[0019] PG=可以經(jīng)歷自由基聚合的基團(tuán)。
[0020] 基團(tuán)A是被基[(PG)n-X]取代m次或，如果X不存在，被PG取代η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(xué)價(jià)理論相容的那些化合物。因此，例如如 果Α僅包括一個(gè)碳原子，則該碳原子可以攜帶最多四個(gè)取代基。
[0021] 基被雜原子或官能團(tuán)間斷的說(shuō)明理解為意味著雜原子或官能團(tuán)插入碳鏈中并且 在兩側(cè)被C原子分界。一行雜原子和/或官能團(tuán)并不被歸入該定義。
[0022] 優(yōu)選地，A不被間斷，或者被1至4,特別地1至2個(gè)雜原子或官能團(tuán)間斷，特別優(yōu) 選地1或2個(gè)0原子間斷。
[0023] X是被PG取代η次且通過(guò)另外的鍵鍵合到A的脂族基。X優(yōu)選為Ci-Ci。亞烷基， 特別是直鏈亞烷基。X可以被-〇_、-S-、-C0-0-、-0-C0-NH-或-C0-NR1-間斷，其中X優(yōu)選 地不被雜原子或官能團(tuán)間斷。
[0024] PG是可以經(jīng)歷自由基聚合的基團(tuán)。優(yōu)選的可以經(jīng)歷自由基聚合的基團(tuán)是乙烯基、 烯丙基、CH2=CR2-C0-Y-、R30-C0-C( =CH2)-CH2-Y-，其中，Y是 0 或NR4或不存在，R2是Η或 CH3，R3和R4彼此獨(dú)立地各自為HSC「C7烷基。（甲基）丙烯酰氧基基團(tuán)（ch2=cr2-co-y-， 其中Y= 〇)是特別優(yōu)選的，特別地（甲基）丙烯酰胺基（CH2=CR2-C0-Y-，其中Y=NR4) 和R30-C0-C( =CH2) -CH2-Y-(其中Y=優(yōu)選地0) ;R2在每種情況下是Η或CH3,R3是CH3或 C2H5，并且R4是H、CH3或C2H5〇
[0025] 可以彼此獨(dú)立地選擇變量的上述優(yōu)選限定。根據(jù)本發(fā)明，然而，所有變量具有一個(gè) 優(yōu)選的限定和特別地一個(gè)特別優(yōu)選的限定的那些化合物自然是特別優(yōu)選的。
[0026] 其中變量如下限定的化合物因此是優(yōu)選的：
[0027] A=脂族〇；-(：15基，所述脂族C2_(：15基可以被-0-間斷，優(yōu)選地直鏈C?；?，所述 直鏈?；梢员?或2個(gè)0原子間斷，
[0028] η=1或2,優(yōu)選地1，
[0029] m= 1 或 2，
[0030] X= (；-(：4亞烷基或不存在，優(yōu)選地CC2基或不存在，和
[0031]PG=乙烯基、烯丙基、CH2=cr2-co-y-或r3o-co-c( =CH2)-CH2-Y-，其中Y是 0 或 NR4或不存在，R2是Η或CH3，且R3和R4彼此獨(dú)立地各自為Η或Ci-C7烷基；特別優(yōu)選地CH2 =CR2-C0-Y-，其中Y= 0 或NR4,或R30-C0-C( =CH2) -CH2-Y-，其中Y= 0 ;R2=Η或CH3,R3 =CH3或C2Η5，并且R4=H、CH3或C2Η5。
[0032] 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C00H-烷基官能化的可聚合基反應(yīng)，從而產(chǎn)生相應(yīng)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(chǎn)生通式I的可聚 合的β-酮基膦酸：
[0033]
[0034] 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(yīng)，隨后釋放膦酸基團(tuán)：
[0035]
[0036] 關(guān)于這點(diǎn)，可以根據(jù)Arbuzov反應(yīng)通過(guò)α-鹵代酮與三烷基亞磷酸酯的反應(yīng) (參見(jiàn)，例如A.Κ.Bhattacharya,G.Thyagarajan,Chem.Rev. 81 (1981)415-430)，通過(guò)在 化學(xué)計(jì)量的有機(jī)金屬試劑的存在下，膦酸烷基酯與羧酸衍生物的?；磻?yīng)（參見(jiàn)，例如 Κ·M.Maloney,J.Y.L.Chung,J.Org.Chem. 74 (2009) 7554-7576)，通過(guò)β-羥基烷基膦酸酯 的氧化反應(yīng)（參見(jiàn)，例如Koprowskietal.，Tetrahedron65(2009)4017-4024)，以及通 過(guò)烯烴與〇2和Η-膦酸酯的直接或催化氧化磷酸化反應(yīng)來(lái)制備酮基膦酸酯（W.Wie，J. -X. Ji，Angew.Chem. 123(2011)9263-9265)。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的通式I的可聚合的β-酮基膦酸的優(yōu)選實(shí)例是：
[0038]
[0039] 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(zhì)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(zhǎng)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(duì)自蝕刻性質(zhì)是有利的。此外，與 常規(guī)的烷基膦酸相比，它們顯示了高的牙釉質(zhì)粘附。另一優(yōu)點(diǎn)是它們與酸性磷酸酯相比改 善的水解穩(wěn)定性。因此，根據(jù)本發(fā)明的β-酮基膦酸將膦酸高的水解穩(wěn)定性與磷酸酯高的 酸度結(jié)合。
[0040] 基于牙科材料的總重量，通式I的β-酮基膦酸優(yōu)選地以0. 1至50wt. -%，特別優(yōu) 選地1至40wt. 的量和極其特別優(yōu)選地以2至30wt. 的量使用。
[0041