專利名稱：制備聚(甲硅烷酯)的方法及其用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及制備聚(甲硅烷酯)的新方法。本發明進一步涉及新型聚(甲硅烷酯)，和另一方面，本發明進一步涉及可水解的聚(甲硅烷酯)在其使用有利的情況下的用途。
聚(甲硅烷酯)擁有可變但可預測的降解行為，和正因為如此，當存在可水解基團是有利的時候，其具有寬范圍的潛在應用。例如，已知一般在醫學、環境、生物醫學和農業領域中使用可降解的聚合物，其中聚合物分解成生物或環境可吸收的小分子的能力具有巨大的用途。WO03/105920公開了含聚合物的涂料組合物在醫學植入器件上的用途。發明人認為聚(甲硅烷酯)組合物代表此處所公開的組合物的可變的替代品。
另一應用是作為自拋光防垢油漆的樹脂或共樹脂，例如作為現代防垢涂層的粘合劑，但使用以上所述的可水解的聚(甲硅烷酯)可具有許多應用，其中可通過連接到硅原子上的官能度的本性影響降解行為的事實將具有積極的優勢。
可通過酯交換反應獲得脂族羧酸的三烷基甲硅烷基羧酸酯。H.H.Anderson等在J.Org.Chem.1716(1953)中公開了乙酸三乙基甲硅烷酯和二乙酸二乙基甲硅烷酯與鹵代丙酸的反應，和在J.Org.Chem.1296(1954)中公開了二(三氟乙酸)二甲基甲硅烷酯或二丙酸二甲基甲硅烷酯與氯代乙酸的反應；它們在減壓下蒸餾乙酸、丙酸或三氟乙酸。
蘇聯化學家(Izv.Akad.Nauk.Ussr.Ser.Khim.968(1957))進行了類似的反應，但在顯著較高的溫度(190-210℃)下。
JP95070152A公開了乙酸三烷基甲硅烷酯與C6-C30羧酸(例如棕櫚酸、肉豆蔻酸、苯甲酸，…)的反應，其中減壓蒸餾乙酸或者與己烷共沸蒸餾。
聚(甲硅烷酯)的特征在于下述事實它們在低聚物/聚合物主鏈內包括大于一個甲硅烷基羧酸酯單元。換句話說，聚(甲硅烷酯)沿著聚合物主鏈含有-Si-O-C(O)-鍵，且是具有可變、但可預測的降解行為的一類可降解聚合物體系。
通過許多路線制備甲硅烷酯官能度，因此可認為聚(甲硅烷酯)的合成將是相對簡單的。然而，諸如成鹽、副反應、單體不溶性/雜質和/或不完全反應之類的問題導致許多可預見的聚合物合成路線實際上是不合適的。確實，實際上僅僅最近才實現在聚合物主鏈內摻入酰氧基硅烷基。
Wooley等開發并公開了制備聚(甲硅烷酯)的合成路線，其中包括AA/BB共聚單體的轉甲硅烷化(transsilylation)酯化反應(參見Macromolecules(1995)28，8887；Macromolecules(1998)31，7606；J.Polym.Sci.，PartAPolym.Chem.(1999)37，3606；Macromolecules(1998)31，15；和J.Or ganomet.Chem.(1998)542，235)，AB共聚單體的轉甲硅烷化酯化反應(參見Macromolecules(2000)，33，734；和J.Organomet.Chem.(1998)542，235)，AB共聚單體的氫化甲硅烷化反應(參見Macromolecules(2000)，33，734)，和AB與AB2單體的交叉脫氫偶合聚合(參見Macromolecules(2001)，34，3215；和其內援引的參考文獻)。
例如，Wooley等在Macromolecules(1998)31，15中公開了使用例如N，N-二甲基甲酰胺(DMF)作為催化劑，在100-135℃的溫度范圍內，氯代硅烷與TMS封端的甲硅烷酯的轉甲硅烷化酯交換反應10-14天，在伴隨蒸餾三甲基甲硅烷基氯的情況下，導致形成相應的聚合物。該方法確實具有優點；不要求堿，和三甲基甲硅烷基氯具有揮發性。此外，反應在相對低的溫度下進行，且沒有添加溶劑。然而，TMS封端的甲硅烷酯是昂貴的試劑，和三甲基甲硅烷基氯的釋放對環境有害。
Wooley等在Macromolecules(2000)，33，734和Macromolecules(2001)，34，3215中公開的另一方法是，藉助在同一分子(AB單體系統)內或者在不同分子(AA/BB單體系統)內存在的氫化甲硅烷基官能團和碳/碳雙鍵或羧酸官能團之間的氫化甲硅烷化實現的聚合。該方法的缺點是，當包括羧酸官能團時，為了生成氫氣，要求使用過渡金屬催化劑，如鉑或鈀的衍生物(Pt(COD)Cl2；Pd/C)，和有限的起始材料的接近通路。
因此，仍需要尋找制備聚(甲硅烷酯)的新型方法，從而避免或至少減輕與合成可水解聚(甲硅烷酯)的現有技術的方法有關的前述問題。
因此，本發明的目的是提供由容易和現成可獲得的起始材料高產率地容易制備聚(甲硅烷酯)的新型方法。
本發明另一目的是，與以上所述的前述方法的效率相比，提供制備聚(甲硅烷酯)的更有效的方法。
本發明進一步的目的是提供制備聚(甲硅烷酯)的新型方法，甚至在不存在任何外加的催化劑的情況下，該方法在可接受的速度下進行。
本發明再進一步的目的是提供制備聚(甲硅烷酯)的新型方法，其中僅僅釋放無害和可容易蒸餾的分子。
本發明再進一步的目的是提供制備聚(甲硅烷酯)的新型方法，其中可通過常規的分子工具和/或通過測定所釋放的蒸餾分子的含量，來監控起始材料轉化成目標產物的轉化度。
因此，總的來說，本發明的目的是提供制備聚(甲硅烷酯)的新型方法，從而相對于此前公開的現有技術的缺點提供一些改進。
本發明基于多酸(“多酸”，我們是指含至少兩個酸性基團的有機部分，如至少兩個羧酸、磺酸、磷酸等酸性基團；和優選地，我們是指多羧酸)與多酰氧基甲硅烷基衍生物反應，通過甲硅烷酯的酯交換，合成聚(甲硅烷酯)。在合成聚(甲硅烷酯)中使用多酸和酯交換技術迄今為止是預料不到的，酯交換技術僅僅用于合成有機甲硅烷化的羧酸單體，和合成聚(甲硅烷酯)的此前公開的方法或者發現在聚合物的形成中無效，或者使用昂貴的反應物和/或產生有害的副產物和/或要求外加的催化劑和/或通過常規的分析工具不可能容易跟蹤。
發明人令人驚奇地發現，通過使多酸與多酰氧基甲硅烷基衍生物反應，可合成聚(甲硅烷酯)。
根據第一方面，本發明涉及制備含式(I)的結構單元的聚(甲硅烷酯)的新型方法 其中每一R4和R5可以是羥基或者可以獨立地選自氫、烷基、環烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、-L′-SiR1R2-、-L′-SiR4R5R10、-L′-(SiR4R5L′)n-SiR1R2-、鏈烯基、炔基、芳烷基或芳烷基氧基，其任選地被獨立地選自烷基、烷氧基、芳烷基、芳烷基氧基、羥基、芳基、芳氧基、鹵素、氨基(優選叔氨基)或氨基烷基中的一個或多個取代基取代，或者R4或R5可獨立地為-O-Z(O)-L-基，其中R10的定義與以下的R7一樣，其中每一R1和R2可獨立地表示氫、羥基、烷基、環烷基、鏈烯基、炔基、烷氧基、-L′-SiR4R5R10、芳基、芳氧基、芳烷基或芳烷基氧基，其任選地被獨立地選自烷基、烷氧基、芳烷基、芳烷基氧基、芳基、芳氧基、鹵素、羥基、氨基(優選叔氨基)或氨基烷基中的一個或多個取代基取代，或者R1或R2可獨立地為-O-Z(O)-L-基，其中L表示烴基或取代烴基，其中所述取代烴基被獨立地選自烷基、環烷基、羧基、取代羧基、烷氧基、芳烷基、芳烷基氧基、芳基、芳氧基、羥基、鹵素、氨基或氨基烷基中的一個或多個取代基取代，或具有側掛的酸性基團的聚合物，L′表示O、S、或NR6、L-(NR6-L)p(其中p＝1-10)，其中R6的定義與以下的R7一樣，或者L，各n獨立地表示-Si(R4)(R5)-L′基團的數量為0-1000，和y表示甲硅烷酯重復單元的數量為2-100000，更優選2-10000，最優選2-1000，該方法包括下述步驟使式(II)的多酸
其中Z(O)OH表示連接到L上的酸性部分，m是2-100000的整數，優選2，和L如上所定義，與式(III)的多酰氧基甲硅烷基衍生物反應 其中R1、R2、R4、R5、L′和n如上所定義，所不同的是，在(III)中，R1、R2、R4和R5是-O-Z(O)-R8，其中R8的定義與以下的R7一樣，當在(I)內的等價基團是-O-Z(O)-L-時，R7是氫原子、芳烷基、芳基、鏈烯基、炔基或烷基，其任選地被選自以上對于R1、R2、R4和R5中定義的相同取代基中的一個或多個取代基取代，和R3是-O-Z(O)-R9，其中R9的定義與以上的R7一樣，同時從系統中除去所形成的式(IV)和(V)和(VI)中的酸性基團，R7Z(O)OH (IV)，R9Z(O)OH (V)，R8Z(O)OH (VI)。
一般來說，要求多酰氧基甲硅烷基衍生物使得存在連接到一個或多個硅原子上的大于一個的酰氧基。此外，當n＝0時，在硅原子上存在最大4個酰氧基，和當n＞0時，端基硅原子具有最大3個酰氧基和非端基硅原子具有最大2個酰氧基。
合適地，含式(I)的結構單元的聚(甲硅烷酯)將用基團-SiR1R2R3和-O-Z(O)-R7封端。
在其中m大于2的情況下，即其中多酸含有大于2個(Z(O)OH)基團的情況下，在式(I)內的L將具有大于2個連接到其上的(Z(O)OH)基團，因此與多酰氧基甲硅烷基衍生物的聚合可進一步從這一/這些額外的(Z(O)OH)位置處發生。
優選地，其中在式(III)內，R1、R2、R4和R5是烷氧基、芳氧基、芳烷基氧基或羥基，它們可表示式(I)內的-O-Z(O)-L-。
優選地，R4和R5各自獨立地表示烷基、烷氧基、芳基、羥基或-L′-(SiR4R5L′)n-SiR1R2-基，其中L′、R1、R2、R4和R5如上所定義，和其中優選地，n＝0-100，和更優選n＝O-10，最優選n＝0，但還可能為1、2、3、4或5，優選1。
更優選在式(III)內的R4和R5各自獨立地表示烷基、羥基、烷氧基或-L′-(SiR4R5L′)n-SiR1R2-基，其中L′、R1、R2、R4和R5如上所定義，最優選R1、R2、R4和R5各自獨立地表示烷基。所述烷基可以是支鏈或直鏈。
優選地，L′為0。
優選地，Z表示C、POH、P或S＝O，更優選C。例如，在式(II)或(III)內的每一Z可優選獨立地表示C、POH、P或S＝O，更優選C。為了避免任何疑問，當Z不是C時，術語多酰氧基甲硅烷基將因此被解釋/修正。
根據本發明的一個實施方案，R1、R2、R4、R5和R8各自獨立地選自甲基、乙基、丙基、異丙基、異丁基、仲丁基、正丁基、叔丁基、苯基和乙烯基。優選地，R1、R2、R4和R5選自甲基、乙基、異丙基、苯基和乙烯基。更優選，R1、R2、R4和R5是甲基。
優選地，基團R1和R2相同。同樣優選地，基團R7和R9相同，更優選烷基，最優選甲基。
優選地，R7和R9各自表示烷基，更優選甲基。
優選地，R6是烷基，最優選甲基。
當R4和R5是烷氧基時，它們優選是可能是支鏈或支鏈的C1-C8氧基，更優選C1-C4氧基，最優選甲氧基。
優選地，當R4或R5選自-L ′-(SiR4R5L′)n-SiR1R2-時，在所選基團內連接到硅基上的R4和R5基團不是其本身，-L ′-(SiR4R5L′)n-SiR1R2-。
優選地，此處所使用的n各自獨立地表示0-500，更優選0-100，最優選0-10。n的特別優選的數值選自0、1、2、3、4或5，最特別地為0和1。
本發明的方法能使人通過使多酸，優選多羧酸與多酰氧基甲硅烷基衍生物反應獲得聚(甲硅烷酯)。
本發明涉及根據通用流程合成聚(甲硅烷酯)的新型方法，其中式(III)的多酰氧基甲硅烷基衍生物與多酸，優選式(II)且包括至少兩個酸性基團，優選兩個羧酸基團的多羧酸反應，形成含式(I)的結構單元的聚(甲硅烷酯)。
在有或無溶劑的情況下一起混合反應物。優選地，在合適的溶劑中進行反應。可在本發明方法中使用的合適的溶劑包括非極性惰性溶劑，環狀和非環狀脂族烴，環狀和非環狀醚、酯等。可在本發明方法中使用的合適的溶劑的實例包括戊烷、環戊烷、己烷、環己烷、庚烷、甲苯、二甲苯、苯、2，4，6-三甲基苯、乙基苯、辛烷、癸烷、十氫化萘、二乙醚、二異丙基醚、二異丁基醚、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺等及其混合物。
優選的溶劑是不引起任何反應物蒸餾的那些，特別是允許優先蒸餾產物之一的那些溶劑。因此，更加特別優選的溶劑是與本發明方法的蒸餾的酸性產物形成低沸點共沸物的溶劑。仍更加特別優選的溶劑是與蒸餾的酸性產物形成非均相低沸點共沸物的那些。
更優選溶劑獨立地選自戊烷、己烷、環己烷、癸烷、甲苯和二甲苯。
優選地，反應溫度取決于必須蒸餾的酸或其共沸物的沸點、反應器的形狀和蒸餾塔的高度。
典型地，在0℃-200℃，更優選60-190℃，最優選110-180℃的范圍內進行反應。
優選地，存在于多酰氧基甲硅烷基衍生物和多酸內的反應性基團的摩爾比介于1∶100至100∶1，更優選介于10∶1至1∶10，最優選介于2∶1至1∶2。優選地，酰氧基∶酸性基團的摩爾比為約1∶1。
優選地，若存在的話，在反應開始時，溶劑是總的反應混合物的至少10wt％，更優選至少20wt％，最優選至少30wt％。可在大氣壓下進行反應，但較高和較低的壓力也是可能的。
也可在沒有溶劑的情況下進行反應，因此合適的溶劑范圍是總的反應混合物的0-99wt％，更優選20-50wt％，最優選30-40wt％。
在優選的實施方案中，L表示或衍生于烷基、芳基、鏈烯基、炔基或芳烷基，或可表示聚合物，優選含1-10000個碳原子，更優選1-1000個碳原子，最優選1-100個碳原子的聚合物。
在進一步優選的實施方案中，L表示-(CH2)n-，其中n是介于1至10的整數，優選介于2至8，更優選介于4至6，最優選4，或者，在進一步的實施方案中，L表示乳酸或松香殘基，或者聚乳酸或取代聚乳酸，例如二聚乳酸，和/或松香衍生物，例如DYMEREX(松香二聚體)中存在的羧酸基團減去2的部分。
通過任何合適的分析方法以及采用測定所蒸餾的酸含量來監控反應進程。
盡管可在本發明方法中使用任何二羧酸或更一般地多羧酸，或甚至多酸，但優選二羧酸，和二羧酸的優選實例是己二酸、草酸、琥珀酸、戊二酸、鄰苯二甲酸或間苯二甲酸或對苯二甲酸等，聚乳酸如二聚乳酸，和松香二羧酸如DYMEREX(松香二聚體)或其聚合物。此外，式(II)可表示聚合物多酸。
可在本發明方法中使用的多酰氧基甲硅烷基衍生物優選是衍生于沸點最大162℃，優選最大140℃，更優選最大120℃的羧酸，為的是在酯交換之后促進產物的除去。合適的羧酸的實例是甲酸、乙酸、丙酸和丁酸。優選沸點分別為100℃和118℃的甲酸和乙酸，特別優選乙酸。
在本發明的另一實施方案中，聚乙烯基甲硅烷基衍生物衍生于部分或完全鹵化的酸，優選衍生于氟化或氯化酸，更優選衍生于沸點為70℃的三氟乙酸。
在本發明方法中使用的多酰氧基甲硅烷基衍生物是已知(參見表)的或者可通過已知的方法獲得。下表給出了一些非限制性實例
合適地，對最終產品的分子量沒有限制。然而，分子量優選在1000-1000000kD范圍內，更優選1000-100000kD，最優選1000-10000kD。
可在0-150℃范圍內的溫度下，優選18-100℃，更優選19-35℃下干燥通過本發明方法獲得的樹脂的刮涂膜。
此處所使用的術語“聚合物”是指聚合反應的產物，和包括均聚物、共聚物，例如聚硅烷醇、多元醇、多胺等(它們可與多元酸和/或多酰氧基硅烷反應；在聚硅烷醇的情況下，不可水解的Si-O鍵將成為聚合物的一部分)、三元共聚物等。
此處所使用的術語“獨立地選自”或“獨立地表示”是指如此描述的每一基團，例如R，可以相同或不同。
此處所使用和除非另外定義的術語“烷基”，涉及具有直鏈、支鏈、環狀或多環部分或其結合的飽和烴基，且含有1-20個碳原子，優選1-10個碳原子，更優選1-8個碳原子，仍更優選1-6個碳原子，再更優選1-4個碳原子。所述基團可被取代，例如任選地被獨立地選自烷基、烷氧基、鹵素、羥基或氨基中的一個或多個取代基取代。這種基團的實例包括且獨立地選自甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、2-甲基丁基、2，3-二甲基丁基、月桂基、戊基、異戊基、正戊基、正己基、環己基、3-甲基戊基、正辛基、叔辛基、正十二烷基等。
此處所使用和除非另外定義的術語“炔基”，涉及具有一個或數個三鍵，具有直鏈、支鏈、多環或環狀部分或其結合且具有2-18個碳原子，優選2-10個碳原子，仍更優選2-8個碳原子，再更優選2-6個碳原子，還更優選2-4個碳原子的烴基。炔基的實例包括乙炔基、丙炔基、(炔丙基)、丁炔基、戊炔基、己炔基等。
此處所使用和除非另外定義的術語“芳基”，涉及衍生于芳烴通過除去一個氫的有機基團，和包括在每一環內最多7個成員的任何單環、雙環或多環的碳環，其中至少一個環是芳環。所述基團可任選地被獨立地選自烷基、烷氧基、鹵素、羥基或氨基中的一個或多個取代基取代。芳基的實例包括苯基、對甲苯基、4-甲氧基苯基、4-(叔丁氧基)苯基、3-甲基-4-甲氧基苯基、4-(叔丁氧基)苯基、3-甲基-4-甲氧基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、3-硝基苯基、3-氨基苯基、3-乙酰胺基苯基、4-乙酰胺基苯基、2-甲基-3-乙酰胺基苯基、2-甲基-3-氨基苯基、3-甲基-4-氨基苯基、2-氨基-3-甲基苯基、2，4-二甲基-3-氨基苯基、4-羥基苯基、3-甲基-4-羥基苯基、1-萘基、2-萘基、3-氨基-1-萘基、2-甲基-3-氨基-1-萘基、6-氨基-2-萘基、4，6-二甲氧基-2-萘基、四氫萘基、2，3-二氫化茚基、聯苯基、菲基、蒽基、或苊基等。
此處所使用和除非另外定義的術語“鏈烯基”，涉及具有一個或數個雙鍵，具有直鏈、支鏈、環狀或多環部分或其結合且含有2-18個碳原子，優選2-10個碳原子，更優選2-8個碳原子，仍更優選2-6個碳原子，再更優選2-4個碳原子的烴基。所述基團可被取代，即任選地被獨立地選自烷基、烷氧基、鹵素、羥基或氨基中的一個或多個取代基取代。這種鏈烯基的實例包括乙烯基、烯丙基、異丙烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、環丙烯基、環丁烯基、環戊烯基、環己烯基、1-丙烯基、2-丁烯基、2-甲基-2-丁烯基、異戊烯基、法呢基、香葉基、香葉基香葉基等。
此處所使用和除非另外定義的術語“芳烷基”，涉及化學式烷基-芳基的基團，其中烷基和芳基具有與以上定義的相同含義。所述基團可被取代，即任選地被獨立地選自烷基、烷氧基、鹵素、羥基或氨基中的一個或多個取代基取代。芳烷基的實例包括芐基、苯乙基、二芐基甲基、甲基苯基甲基、3-(2-萘基)丁基等。
式(III)的每一羧基部分、R7C(O)、R8C(O)和R9C(O)的實例可包括，但不限于甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基、草酰基、丙二酰基、琥珀酰基、戊二酰基、己二酰基、苯甲酰基、鄰苯二甲酰基、異丁酰基、仲丁酰基、辛酰基、異辛酰基、壬酰基、異壬酰基、樅酸基、脫氫樅酸基、二氫樅酸基、萘基、蒽基、樅酸基二聚體(DYMEREX)、二氫樅酸基(FORAL)等及其聚合物或共聚物。在優選的實施方案中，所述羧基部分是甲酰基、乙酰基。丙酰基或丁酰基。最優選羧基部分是乙酰基。
本發明方法的優點是，該方法使用的反應物可容易處理，相對便宜且通過蒸餾任何有害產物不導致釋放。確實，僅僅釋放無害和可容易蒸餾的酸，例如羧酸，從而提供通過常規的分析工具和/或通過測定所釋放的蒸餾羧酸的含量來監控起始材料轉化成目標產物的轉化度。進一步的優點是，可優選在蒸餾條件下，優選共沸蒸餾，除去所形成的酸，例如羧酸。再進一步的優點是在有或無溶劑存在的情況下進行該反應。此外，在可接受的速度下進行該方法，且不需要任何添加的催化劑。總之，由于簡單和時間短，方便的綜合加工工序及其高產率，因此可認為本發明的方法相對于已有的方法具有重要和顯著的改進。另外，所要求保護的合成路線可在高溫下進行，因此快速且有效。
如上所述，通過本發明方法形成的聚合物在需要可水解的聚(甲硅烷酯)基的情況下具有寬范圍的應用。如此形成的聚合物顯示出可變但可預測的降解行為，和正因為如此，具有許多潛在的應用。這種應用包括防垢涂層應用。進一步的應用是控釋物質，例如揮發性化合物如香料、香水或殺蟲劑。這通過使用本發明制備的樹脂來實現，和揮發性化合物可共混或者接枝到其上。鑒于下述事實可合成具有所要求的物理和機械性能的聚合物，首先行使給定的功能，然后分解成生物或環境上可吸收的小分子副產物，因此，可降解的聚合物以前在醫學和環境領域中使用。在醫學領域中，在可降解聚合物上側基的本性可產生具有能鍵合到特定位置上的功能材料等。
存在許多應用，其中外來物體如金屬或塑料裝置被植入到人體或動物體內，尤其在人體內作為治療的一部分。例如斷骨可能是用人工關節替換的銷接(pinned)或磨損的關節。
理想的是，當金屬或塑料裝置植入到體內時，提供這種裝置可能降低的感染或其它綜合癥的設備。與使用植入物相關的綜合癥包括引發外來物體應答，從而導致炎癥和纖維包封，以及引發傷口愈合應答，從而導致增生和再狹窄，以及當然增加的感染風險。當將植入物引入體內時，必須強調這一綜合癥。
例如，理想的是提供植入裝置在植入的附近處釋放生物活性化合物的設備。一些這樣的裝置是已知的和可例如釋放抗生素，以便最小化感染的可能性。或者，或另外，可釋放抗增殖藥物抑制增生。
通過施加含生物活性劑和聚合物的涂料組合物，可提供植入裝置釋放生物活性化合物的設備。持續需要與植入裝置一起使用的可供替代和改進的涂料組合物。
因此，根據本發明的第二方面，提供涂料或膜組合物，所述涂料或膜組合物包括可通過前面定義的方法制備或獲得的聚(甲硅烷酯)。
合適地，涂料或膜的組合物包括防垢涂料組合物。
涂料或膜的組合物可包括適合于在醫學和/或獸醫應用中使用的涂料組合物。該涂料組合物可包括可植入醫學和/或獸醫裝置用的涂料組合物。可布置涂料組合物，以提供在含水體系內，例如在人體或動物體內活性試劑，優選生物活性試劑的控釋。
涂料組合物可包括活性試劑。活性試劑可包括生物活性試劑。生物活性試劑可包括抗菌劑和/或抗增殖劑。
可用于本發明的生物活性(例如藥物)試劑包括擁有所需治療特征以供施加到植入位置的基本上任何治療物質。這些試劑包括凝血酶抑制劑、抗凝血酶劑、血栓溶解劑、纖維蛋白溶解劑、血管痙攣抑制劑、鈣通道阻滯劑、血管擴張劑、抗高血壓劑、抗微生物劑、鈣通道阻滯劑、血管擴張劑、抗高血壓劑、抗微生物劑、抗生素、表面糖蛋白受體抑制劑、抗血小板劑、抗有絲分裂劑、微管抑制劑、抗分泌劑、肌動蛋白抑制劑、改型(remodelling)抑制劑、反義核苷酸、抗代謝劑、抗增生劑(其中包括抗血管生成劑)、抗癌化療劑、抗炎類固醇或非類固醇抗炎劑、免疫抑制劑生長激素拮抗劑、生長因子、多巴胺顯效劑、放療劑、肽、蛋白質、酶、胞外基質組分、ACE抑制劑、自由基清除劑、螯合劑、抗氧劑、抗聚合酶、抗病毒劑、光力治療劑和基因治療劑。
根據本發明的第三方面，提供膜或涂料組合物，它包括可通過前面定義的方法制備或獲得的聚(甲硅烷酯)。
此外，和根據本發明的第四方面，提供通過前面定義的方法制備的聚(甲硅烷酯)。
根據本發明的第五方面，提供一種具有涂層的可植入的醫學和/或獸醫裝置，所述涂層包括含通過前面定義的方法制備的聚(甲硅烷酯)的膜或涂料組合物。
合適地，排列涂層提供活性試劑，優選生物活性試劑在含水體系內的控釋。
合適地，該裝置包括可植入的醫學裝置。
最后，前面公開的一些聚(甲硅烷酯)本身是新穎的且形成本發明的進一步的方面。
因此，根據本發明第六方面，提供聚(甲硅烷酯)化合物，它包括前面定義的通式(I)的重復基團，和其中L是多羧酸中的聚乳酸或取代聚乳酸殘基或松香或取代松香殘基。
根據本發明的第七方面，提供一種含聚(甲硅烷酯)化合物的涂料或膜組合物，所述聚(甲硅烷酯)化合物包括前面定義的通式(I)的重復基團，和其中L是多羧酸中的聚乳酸或取代聚乳酸殘基或松香或取代松香殘基。
根據本發明的第八方面，提供一種含聚(甲硅烷酯)化合物的膜或涂層，所述聚(甲硅烷酯)化合物包括前面定義的通式(I)的重復基團，和其中L是多羧酸中的聚乳酸或取代聚乳酸殘基或松香或取代松香殘基。
根據本發明的第九方面，提供一種可植入的一些和/或獸醫裝置，其具有含根據第七方面的涂料或膜組合物的涂層。
本發明的第二、三、四、五和六方面可并入本發明第一方面的任何一個或多個優選的特征，除了這些特征相互排斥以外。
本發明的第七方面可并入本發明第二方面的任何一個或多個優選的特征，除了這些特征相互排斥以外。本發明的第八方面可并入本發明第三方面的任何一個或多個優選的特征，除了這些特征相互排斥以外。本發明的第九方面可并入本發明第五方面的任何一個或多個優選的特征，除了這些特征相互排斥以外。
僅僅通過闡述的方式并參考所附的非限制性實施例和附圖描述本發明。
實施例和對比例制備例1以與Volkova等公開的方法(參見，Bull.Acad.Sci.USSRDiv.Chem.Sci.(1963)1829))類似的方式制備1，3-二乙酰氧基異丙基二硅氧烷。具體地，加熱250g 1，3-二氯四異丙基二硅氧烷(CASNo.69304-37-6)和282.9g乙酸酐到約138-146℃，同時輕輕蒸餾掉乙酰氯。真空蒸餾提供未反應的乙酸酐和266.2g 1，3-二乙酰氧基異丙基二硅氧烷(106℃，0.6mbar，73％)作為無色液體。
IR(膜)2951，2873，1731，1466，1371，1261，1244，1099，1018，937，886，747，695cm-1。
在CDCl3內測定NMR數據并以相對于TMS的增量(Δ)形式表達。
13C NMR170.3，22.2，16.8，13.0；29Si NMR-11.8。
實施例1在約145-180℃下加熱40g在以上制備例中所述制備的1，3-二乙酰氧基異丙基二硅氧烷和16.06g己二酸，同時在6小時內從反應器中蒸餾掉乙酸。獲得固體含量為96.1％、分子量為4000D(4kD)和粘度為80dPa.s的聚合物。通過GPC監控THF溶液的分子量下降，如附圖中的
圖1所示。
在CDCl3內測定NMR數據并以相對于TMS的增量(Δ)形式表達。
13C NMR172.8，35.6，24.7，17.0，13.1；29Si NMR-11.38。
對比例1(根據Wooley等，Macromolecules(1998)3115)使1.1325g雙(三甲基甲硅烷基)己二酸酯與1.0318g 1，1，3，3-四異丙基二硅氧烷在135℃下反應14天，產生分子量為2700的聚(四異丙基二甲硅烷基氧基己二酸酯)。
實施例2將263g FORALAX-E(二氫樅酸)和308g DYMEREX(松香二聚體)放置在配有機械攪拌器、溫度控制器和具有冷卻器和接收器的小型塔的1.2升燒瓶內。通過加熱混合物到220℃使混合物熔融。然后添加120g乙基甲硅烷基三乙酸酯并在155℃下開始蒸餾乙酸并在175℃下終止蒸餾。在150mbar的減壓下持續蒸餾1小時。蒸餾掉92g乙酸，從而代表可能生成的100％的酸。其余樹脂用400g二甲苯溶解，然后冷卻到環境溫度。產物的固體含量為60％。
在60％的固體含量下，粘合劑溶液的粘度為1dPa.s。在玻璃板上樹脂溶液的刮涂膜在第二天顯示出干燥/透明的膜。粘合劑膜一旦浸漬在水中24小時，則產生輕微的霧度，但隨著時間流逝，沒有顯示出任何顯著的變化。然后將該膜暴露于NaOH堿性溶液(pH值為12.3)下和在表面上顯示出水解與腐蝕，在1小時內完全溶解。
制備例2在150-230℃下加熱1019.3g己二酸、581.6g新戊二醇和0.56g丁基錫酸，同時將水蒸餾出反應容器。然后添加二甲苯和通過共沸蒸餾除去最后痕量的水。這得到固體為76.5％、酸酯為91.9mg KOH/g的聚酯樹脂。
實施例3在4小時的時間段內，在155-175℃下加熱423.5g制備例2中制備的聚酯、42.3g苯甲酸和81.2g乙基三乙酰氧基硅烷，同時將乙酸蒸餾出反應器。最后用二甲苯稀釋提供84％固體的聚合物。在玻璃板上樹脂溶液的刮涂膜在第二天顯示出干燥/透明的膜。該膜暴露于NaOH堿性溶液(pH值為12.3)下并緩慢溶解。
制備例3在110℃下熔融34.2g L-丙交酯(L-乳酸的二聚體)和1.14g乙醇酸。然后添加在1ml甲苯內的121mg二辛酸錫溶液。然后在110℃的溫度下堿性聚合3小時。然后將1.5g琥珀酸酐加入到該聚合物中。在110℃下1小時之后，將揮發物真空汽提出反應器，得到酸酯為1.18mgKOH/g的聚合物。
實施例4在100℃下加熱36.8g制備例3中制備的聚合物，然后添加7.61g如以上制備例1所述制備的1，3-二乙酰氧基四異丙基二硅氧烷，同時在約5Torr的壓力下在2小時內將乙酸蒸餾出反應器。獲得分子量為6000D的聚合物。通過GPC監控THF溶液的分子量(MW)下降。在室溫下96小時之后MW為4000D。在玻璃板上樹脂溶液的刮涂膜在第二天顯示出干燥/透明的膜。該膜暴露于NaOH堿性溶液(pH值為12.3)下并緩慢溶解。
讀者的注意力被導引到與本申請相關的說明書的同時或之前提交且與本說明書一樣對公眾公開的所有論文和文獻上，和所有這些論文與文獻的內容在此通過參考引入。
本說明書(包括任何所附的權利要求、摘要和附圖)中公開的所有特征，和/或如此公開的任何方法或工藝的所有步驟，可按照任何結合方式結合，除了至少一些這樣的特征和/或步驟相互排斥的那些結合例外。
本說明書(包括任何所附的權利要求、摘要和附圖)中公開的每一特征可用起到相同、等價或類似目的的可供替代的特征替換，除非另有說明。因此，除非另有說明，所公開的每一特征是僅僅一系列類屬的等價或類似特征的一個實例。
本發明不限于前面實施方案的細節。本發明延伸到本說明書(包括任何所附的權利要求、摘要和附圖)中公開的特征的任何一個新穎的特征或任何新穎特征的結合，或者延伸到如此公開的任何方法或工藝的步驟中的任何一個新穎的特征或任何新穎特征的結合。
權利要求
1.一種制備含式(I)的結構單元的聚(甲硅烷酯)的方法 其中每一R4和R5可以是羥基或者可以獨立地選自氫、烷基、環烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、-L′-SiR1R2-、-L′-SiR4R5R10、-L′-(SiR4R5L′)n-SiR1R2-、鏈烯基、炔基、芳烷基或芳烷基氧基，其任選地被獨立地選自烷基、烷氧基、芳烷基、芳烷基氧基、羥基、芳基、芳氧基、鹵素、氨基(優選叔氨基)或氨基烷基中的一個或多個取代基取代，或者R4或R5各自可獨立地為-O-Z(O)-L-基，其中R10的定義與以下的R7一樣，其中每一R1和R2可獨立地表示氫、羥基、烷基、環烷基、鏈烯基、炔基、烷氧基、-L′-SiR4R5R10、芳基、芳氧基、芳烷基或芳烷基氧基，其任選地被獨立地選自烷基、烷氧基、芳烷基、芳烷基氧基、芳基、芳氧基、鹵素、羥基、氨基(優選叔氨基)或氨基烷基中的一個或多個取代基取代，或者R1或R2各自可獨立地為-O-Z(O)-L-基，其中L表示烴基或取代烴基，其中所述取代烴基被獨立地選自烷基、環烷基、羧基、取代羧基、烷氧基、芳烷基、芳烷基氧基、芳基、芳氧基、羥基、鹵素、氨基或氨基烷基中的一個或多個取代基取代，或聚合物，L′表示O、S、或NR6、L-(NR6-L)p(其中p＝1-10)，其中R6的定義與以下的R7一樣，或者L，各n獨立地表示-Si(R4)(R5)-L′基團的數量為0-1000，和y表示甲硅烷酯重復單元的數量為2-100000，該方法包括下述步驟使式(II)的多酸 其中Z(O)OH表示連接到L上的酸性部分，m是2-100000的整數，和L如上所定義，與式(III)的多酰氧基甲硅烷基衍生物反應 其中R1、R2、R4、R5、L′和n如上所定義，所不同的是，在(III)中，R1、R2、R4和R5是-O-Z(O)-R8，其中R8的定義與以下的R7一樣，當在(I)內的等價基團是-O-Z(O)-L-時，R7是氫原子、芳烷基、芳基、鏈烯基、炔基或烷基，其任選地被選自以上對于R1、R2、R4和R5中定義的相同取代基中的一個或多個取代基取代，和R3是-O-Z(O)-R9，其中R9的定義與以上的R7一樣，同時從系統中除去所形成的式(IV)和(V)和(VI)中的酸性基團，R7Z(O)OH(IV)，R9Z(O)OH(V)，R8Z(O)OH(VI)。
2.權利要求1的方法，其中y是2-1000。
3.權利要求1和2的方法，其中R4和R5各自獨立地表示烷基、烷氧基、芳基、羥基或-L′-(SiR4R5L′)n-SiR1R2-基，其中L′、R1、R2、R4和R5如權利要求1中所定義。
4.權利要求3的方法，其中n＝0-100。
5.權利要求3的方法，其中n＝0-10。
6.權利要求3的方法，其中n為0或1。
7.前述任何一項權利要求的方法，其中在式(III)內的R4和R5各自獨立地選自烷基、羥基、烷氧基或-L′-(SiR4R5L′)n-SiR1R2-基，其中L′、R1、R2、R4和R5如權利要求1中所定義。
8.權利要求7的方法，其中R1、R2、R4和R5各自獨立地表示支鏈或直鏈的烷基。
9.前述任何一項權利要求的方法，其中L′表示O。
10.前述任何一項權利要求的方法，其中Z表示C、POH、P或S＝O，更優選C。
11.權利要求1的方法，其中R1、R2、R4、R5和R8各自獨立地選自甲基、乙基、丙基、異丙基、異丁基、正丁基、仲丁基、叔丁基、苯基和乙烯基。
12.權利要求11的方法，其中R1、R2、R4和R5選自甲基、乙基、異丙基、苯基和乙烯基。
13.權利要求11的方法，其中R1、R2、R4、R5和R8是甲基。
14.前述任何一項權利要求的方法，其中R6是甲基。
15.前述任何一項權利要求的方法，其中基團R1和R2相同。
16.前述任何一項權利要求的方法，其中基團R7和R9相同。
17.權利要求16的方法，其中基團R7和R9是烷基。
18.權利要求16的方法，其中基團R7和R9是甲基。
19.權利要求1的方法，其中式(II)的多酸是多羧酸。
20.權利要求19的方法，其中多羧酸是二羧酸。
21.前述任何一項權利要求的方法，其中L表示優選含1-10000個碳原子的烷基、芳基、鏈烯基、炔基、或芳烷基或聚合物。
22.權利要求1的方法，其中L表示-(CH2)n-，其中n是介于1至10的整數，優選介于2至8，更優選介于4至6，最優選4。
23.權利要求20的方法，其中二羧酸選自己二酸、草酸、琥珀酸、戊二酸、鄰苯二甲酸或間苯二甲酸或對苯二甲酸，二聚乳酸，和松香二羧酸。
24.權利要求1的方法，其中式(III)的多羧酸衍生物選自四異丙基-1，3-二乙酰氧基二硅氧烷、四甲基-1，3-二乙酰氧基二硅氧烷、二甲基二乙酰氧基硅烷、二乙基二乙酰氧基硅烷、二苯基二乙酰氧基硅烷、乙烯基甲基二乙酰氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、苯基三乙酰氧基硅烷、四乙酰氧基硅烷、(丁酸，1，3，5-三乙基-1，3，5-三丙基-1，5-三硅氧烷二基酯)，(1，5-三硅氧烷二醇，1，3，5-三乙基-1，3，5-三丙基，二丙酸酯)，(2-硅雜萘-2-醇，1，2，3，4-四氫-2-(7-羥基-1，1，3，3，5，5，7，7-八甲基四硅氧烷氧基)-，二乙酸酯)，(2-硅雜萘-2-醇，1，2，3，4-四氫-2-(5-羥基-1，1，3，3，5，5-六甲基三硅氧烷氧基)-，二乙酸酯)，(2-硅雜萘-2-醇，1，2，3，4-四氫-2-(3-羥基-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷氧基)-，二乙酸酯)，(1，9-五硅氧烷二醇，1，3，5，7，9-五甲基-1，3，5，7，9-五乙烯基-，二乙酸酯)，(1，7-四硅氧烷二醇，1，3，5，7-四乙烯基-1，3，5，7-四甲基-，二乙酸酯)，(1，7-四硅氧烷二醇，1，1，3，3，5，5，7，7-八乙基-，二乙酸酯)，(1，5-三硅氧烷二醇，1，3，5-三乙烯基-1，3，5-三甲基-，二乙酸酯)，(七硅氧烷，1，1，1，13-四乙酰氧基-3，3，5，5，7，7，9，9，11，11，13，13-十二甲基)，(1，5-三硅氧烷二醇，1，3，5-三乙基-1，3，5-三甲基-，二乙酸酯)，(1，5-三硅氧烷二醇，1，1，3，3，5，5-六乙基-，二丁酸酯)，(1，5-三硅氧烷二醇，1，1，3，3，5，5-六乙基-，二丙酸酯)，(1，5-三硅氧烷二醇，1，3，5-三乙基-1，3，5-三丙基-，二乙酸酯)，(1，5-三硅氧烷二醇，1，1，3，3，5，5-六乙基-，二乙酸酯)，(1，1，1，7-四硅氧烷四醇，3，3，5，5，7，7-六甲基-，三乙酸酯)，(1，5-三硅氧烷二醇，1，1，3，5，5-五甲基-3-乙烯基-，二乙酸酯)，(1-四硅氧烷醇，7-乙酰基-1，1，3，3，5，5，7，7-八甲基-，乙酸酯)，(1-五硅氧烷醇，9-乙酰基-1，1，3，3，5，5，7，7，9，9-十甲基-，乙酸酯；五硅氧烷醇，9-乙酰基-1，1，3，3，5，5，7，7，9，9-十甲基-，乙酸酯)；(1，9-五硅氧烷二醇，十甲基-，二乙酸酯)，(1，5-三硅氧烷二醇，六甲基-，二乙酸酯)，(1，17-九硅氧烷二醇，十八甲基-，二乙酸酯)，(1，15-八硅氧烷二醇，十六甲基-，二乙酸酯)，(1，7，13-七硅氧烷三醇，十三甲基-，三乙酸酯)，(1，1，7-四硅氧烷三醇，1，3，3，5，5，7，7-七甲基-，三乙酸酯)，(1，13-七硅氧烷二醇，十四甲基-，二乙酸酯)，(1，7-四硅氧烷二醇，1，1，3，3，5，5，7，7-八甲基-，二乙酸酯)，二叔丁基二乙酰氧基硅烷和二叔丁基二乙酰氧基硅烷。
25.前述任何一項權利要求的方法，其中在合適的溶劑中進行反應。
26.權利要求25的方法，其中溶劑選自戊烷、環戊烷、己烷、環己烷、庚烷、甲苯、二甲苯、苯、2，4，6-三甲基苯、乙基苯、辛烷、癸烷、十氫化萘、二乙醚、二異丙基醚、二異丁基醚、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺等及其混合物。
27.權利要求25和26的方法，其中溶劑與蒸餾的酸性產物形成非均相低沸點的共沸物。
28.前述任何一項權利要求的方法，其中存在于多酰氧基甲硅烷基衍生物內的反應性基團∶酸的摩爾比介于1∶100至100∶1。
29.前述任何一項權利要求的方法，其中在反應開始時，溶劑若存在的話，為總的反應混合物的至少10wt％。
30.前述任何一項權利要求的方法，其中分子量范圍為1000-1000000kD。
31.權利要求30的方法，其中分子量范圍為1000-100000kD。
32.權利要求30的方法，其中分子量范圍為1000-10000kD。
33.前述任何一項權利要求的方法，其中m為2。
34.前述任何一項權利要求的方法，其中R4和R5各自為羥基或者可獨立地選自烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、-L′-SiR1R2-、-L′-(SiR4R5L′)n-SiR1R2-、鏈烯基、炔基、芳烷基或芳烷基氧基，其任選地被獨立地選自烷基、烷氧基、芳烷基、芳烷基氧基、羥基、芳基、芳氧基、鹵素、氨基(優選叔氨基)或氨基烷基中的一個或多個取代基取代，或者R4或R5可獨立地為-O-C(O)-L-基；其中每一R1和R2可獨立地表示氫、羥基、烷基、鏈烯基、炔基、烷氧基、芳基、芳氧基、芳烷基或芳烷基氧基，其任選地被獨立地選自烷基、烷氧基、芳烷基、芳烷基氧基、芳基、芳氧基、鹵素、羥基、氨基(優選叔氨基)或氨基烷基中的一個或多個取代基取代，或者R1或R2各自可獨立地為-O-C(O)-L-基，其中L表示烴基或取代烴基，其中所述取代烴基被獨立地選自烷基、烷氧基、芳烷基、芳烷基氧基、芳基、芳氧基、羥基、鹵素、氨基或氨基烷基中的一個或多個取代基取代，或具有側掛的松香基團的聚合物，和L′表示O、S、或NR6，其中R6的定義與R7一樣，或者L。
35.權利要求1-34任何一項的方法，它包括在膜或涂料組合物內摻入聚合物的額外步驟。
36.如前所述并參考實施例和附圖制備聚(甲硅烷酯)的方法。
37.一種膜或涂料組合物，它包括通過權利要求1-34任何一項的方法制備或者獲得的聚合物。
38.通過權利要求1-34任何一項的方法制備或者獲得的聚(甲硅烷酯)。
39.一種膜或涂料組合物，它包括通過權利要求1-34任何一項的方法制備或者獲得的聚(甲硅烷酯)。
40.一種聚(甲硅烷酯)，它包括權利要求1-34中定義的重復基團(I)，和其中L是多羧酸中的聚乳酸或取代聚乳酸殘基或松香或取代松香殘基。
41.一種膜或涂料組合物，它包括權利要求40的聚(甲硅烷酯)。
42.權利要求39或41的膜或涂料組合物，其中該組合物是防垢的涂料或膜組合物。
43.權利要求39或41的膜或涂料組合物，其中該組合物適合于在一些和/或獸醫應用中使用以提供生物活性物質的控釋。
44.一種膜或涂層，它包括權利要求40的聚(甲硅烷酯)。
45.一種可植入的醫學和/或獸醫裝置，其具有合權利要求39、41或43的涂料或膜組合物的涂層。
全文摘要
本發明提供一種制備含式(I)(I)的結構單元的聚(甲硅烷酯)的方法，該方法包括下述步驟使式(II)(II)的多酸與式(III)(II)的多酰氧基甲硅烷基衍生物反應，同時從該系統中除去所形成的(IV)和(V)和(VI)的酸性基團R
文檔編號C08G77/42GK1764705SQ200480008138
公開日2006年4月26日 申請日期2004年3月26日 優先權日2003年3月26日
發明者M·福斯, M·普萊希爾斯, M·吉拉德 申請人:西格瑪克隆股份有限公司