Нереакционноспособные гидрофильные полимеры с концевыми силоксанами и области их применения

Нереакционноспособные гидрофильные полимеры с концевыми силоксанами и области их применения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Родственные заявки

Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной патентной заявке США № 61/332059, поданной 6 мая 2010 года, содержание которой служит основой настоящей заявки и включено в нее путем ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к гидрофильным полимерам с концевым сегментом, содержащим силоксан. Гидрофильные полимеры можно внедрять в разнообразные подложки, включая медицинские устройства, для улучшения смачиваемости, маслянистости, а также абсорбции белков данными подложками.

Предпосылки создания изобретения

Контактные линзы применяются для улучшения зрения в коммерческих масштабах с 1950-х годов. Первые контактные линзы изготавливали из твердых материалов. Хотя данные линзы используют и в настоящее время, они не имеют широкого применения в связи с низким первоначальным комфортом и относительно низкой кислородной проницаемостью. Более поздние разработки в данной области привели к появлению мягких контактных линз на основе гидрогелей. Многие пользователи находят мягкие линзы более удобными, и более высокий уровень комфорта позволяет пользователям носить такие линзы дольше, чем твердые контактные линзы.

Еще одним классом имеющихся в продаже контактных линз являются силикон-гидрогелевые контактные линзы. Силиконсодержащие компоненты в сочетании со стандартными гидрогелевыми компонентами образуют силикон-гидрогели, которые лучше пропускают кислород по сравнению со стандартными гидрогелями. Однако некоторые силикон-гидрогели имеют неприемлемо высокие значения угла смачивания и абсорбции белков по сравнению со стандартными гидрогелевыми линзами.

Были описаны различные соединения, допустимые для обработки предварительно полученных силикон-гидрогелевых контактных линз, включая поверхностно-активные сегментированные блок-сополимеры, по существу растворимые в воде силиконсодержащие поверхностно-активные вещества (ПАВ), функционализированные гибридные системы полидиметилсилоксан/полярный амфифильный блок-сополимер, включая блок-сополимеры полидиметилсилоксан-ПВП и (мет)акрилированный поливинилпирролидон. Сохраняется необходимость в способах для улучшения свойств контактных линз и, в частности, силикон-гидрогелевых контактных линз.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение относится к полимерным изделиям, в одном варианте осуществления - к офтальмологическим устройствам, содержащим силикон, а в одном варианте осуществления - к содержащим силикон-гидрогель и по меньшей мере один стабильный нереакционноспособный гидрофильный полимер, в главной цепи которого имеются гидрофильный сегмент со степенью полимеризации от приблизительно 300 до приблизительно 5 000, а также линейный силиконовый сегмент, на по меньшей мере одном конце указанного нереакционноспособного гидрофильного полимера, причем указанный силиконовый сегмент содержит от приблизительно 6 до приблизительно 200 силоксильных звеньев, причем указанный нереакционноспособный гидрофильный полимер ассоциирован через линейный силиконовый блок с указанным силикон-гидрогелем и обеспечивает снижение абсорбции липидов в указанном офтальмологическом устройстве по меньшей мере на 20% по сравнению с силикон-гидрогелем.

В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к композициям, содержащим по меньшей мере один стабильный нереакционноспособный гидрофильный полимер, который содержит гидрофильный сегмент со степенью полимеризации от приблизительно 300 до приблизительно 5 000, а также линейный силиконовый сегмент, находящийся по меньшей мере на одном конце указанного нереакционноспособного гидрофильного полимера, причем указанный силиконовый сегмент содержит от приблизительно 6 до приблизительно 200 силоксильных звеньев, и указанный нереакционноспособный гидрофильный полимер ассоциирован через линейный силиконовый блок с подложкой, содержащей по меньшей мере один гидрофильный полимерный компонент или участок, например, силиконсодержащий полимер, такой как силикон-гидрогель.

Описание чертежей

На фигуре 1 показаны результаты для полимера, полученного в разделе «Препарат 3», выявленные методом эксклюзионной хроматографии с рассеянием лазерного излучения с кратными углами (SEC-MALLS).

На фигуре 2 показан график зависимости абсорбции липидов от степени гидрофильной полимеризации для примеров 34-46.

На фигуре 3 показан график зависимости абсорбции липидов от степени гидрофильной полимеризации для примеров 34-46.

Подробное описание

В настоящем документе термин «нереакционноспособный» означает неспособность к значительному ковалентному связыванию. Отсутствие значительного ковалентного связывания означает, что при наличии некоторого несущественного ковалентного связывания оно не играет никакой роли в удержании смачивающего агента в полимере. Каким бы ни было незначительное ковалентное связывание, его будет недостаточно для поддержания нереакционноспособных гидрофильных полимеров в состоянии ассоциации с полимерной матрицей. Напротив, максимально преобладающим эффектом, удерживающим смачивающий агент в ассоциации с полимером, является захват по меньшей мере части силиконового сегмента. Согласно настоящему описанию, силиконовый сегмент является «захваченным», если он физически удерживается или зафиксирован по меньшей мере на частично гидрофобной полимерной матрице. Этого достигают посредством вплетания силиконового сегмента внутрь по меньшей мере частично гидрофобной полимерной матрицы, а также посредством сил Ван-дер-Ваальса, диполь-дипольных взаимодействий, электростатического притяжения, водородных связей или комбинации данных эффектов.

В настоящем документе под по меньшей мере частично гидрофобными полимерными матрицами понимаются матрицы, содержащие повторяющиеся звенья, производные от гидрофобных компонентов, таких как гидрофобные мономеры, макромеры или форполимеры. Гидрофобные компоненты - это нерастворимые в воде компоненты, которые в полимеризованном состоянии имеют угол смачивания более чем приблизительно 90°.

В настоящем документе термин «стабильный» означает, что в течение одного цикла автоклавирования при 121°C в течение 30 минут соединение не подвергают таким изменениям, которые могли бы отрицательно повлиять на желательные свойства смачивающего агента или комбинации из смачивающего агента и подложки. Например, в некоторых вариантах осуществления нежелательными являются сложноэфирные связи между силоксановым сегментом и гидрофильным полимерным сегментом. Автоклавирование можно проводить в сухих условиях или в присутствии офтальмологически совместимого физиологического раствора, например, помимо прочего, боратного буферного физиологического раствора.

В настоящем документе термин «почти монодисперсный» означает полидисперсность не более 1,5. В некоторых вариантах осуществления полимеры, составляющие предмет настоящего изобретения, имеют полидисперсность менее чем приблизительно 1,3, а в других вариантах осуществления - от приблизительно 1,05 до 1,3.

В настоящем документе ассоциированность означает, что гидрофильный полимер удерживается в по меньшей мере частично гидрофобном полимере без образования ковалентных связей.

В настоящем документе под сегментом понимается участок полимера, имеющий повторяющиеся звенья, которые обладают аналогичными свойствами, такими как состав или гидрофильность.

В настоящем документе под силиконовым сегментом понимается -[SiO]-. Атом Si в каждом повторяющемся звене -[SiO]- может быть алкил- или арилзамещенным, предпочтительно - C_1-4-алкилзамещенным, а в одном варианте осуществления замещен метильными группами с образованием повторяющегося звена диметилсилоксана.

В настоящем документе под линейным силиконовым сегментом понимаются повторяющиеся звенья силоксана, где в главной цепи полимера содержатся атомы кремния и кислорода. Например, полидиметилсилоксан представляет собой пример линейного силиконового сегмента, поскольку в его главной цепи содержатся группы -SiO-. PolyTRIS не является линейным силиконовым сегментом, поскольку силоксановые группы являются боковыми относительно главной углерод-углеродной цепи.

В настоящем документе под подложкой понимается изделие, такое как лист, пленка, трубка или более сложная форма, например, биомедицинские устройства.

В настоящем документе под биомедицинским устройством понимается любое изделие, предназначенное для использования внутри и (или) на поверхности тканей или жидкости организма млекопитающих. Примеры подобных устройств включают в себя без ограничений катетеры, имплантаты, стенты, нити и офтальмологические устройства, такие как интраокулярные линзы и контактные линзы, и т.п.

В настоящем документе термин «линза» относится к офтальмологическим устройствам, расположенным внутри или на глазу. Подобные устройства могут обеспечивать оптическую коррекцию, применяться в косметических целях, использоваться для блокирования УФ-излучения и ослабления видимого света или защиты от бликов, давать терапевтический эффект, включая заживление ран, доставку лекарственных препаратов или биологически активных добавок, использоваться в диагностических целях или для контроля текущего состояния пациента, а также обеспечивать перечисленные выше функции в различных комбинациях. Термин «линза» включает в себя без ограничений мягкие контактные линзы, жесткие контактные линзы, интраокулярные линзы, накладные линзы, офтальмологические вкладыши и оптические вкладыши.

В настоящем документе под силиконсодержащим полимером понимается любой полимер, который содержит силикон или повторяющиеся звенья силоксана. Силиконсодержащий полимер может представлять собой гомополимер, такой как силиконовые эластомеры, или сополимер, такой как фторсиликоны или силикон-гидрогели. В настоящем документе под силикон-гидрогелем понимается полимер, имеющий силиконсодержащие повторяющиеся звенья с содержанием воды по меньшей мере 10%, а в некоторых вариантах осуществления - по меньшей мере 20%.

В настоящем документе RAFT означает полимеризацию с обратимой передачей цепи по механизму присоединение-фрагментация.

В настоящем документе под реакционными компонентами понимаются компоненты реакционной смеси для полимеризации, которые в процессе полимеризации становятся частью структуры полимера. Таким образом, реакционные компоненты включают в себя мономеры и макромеры, ковалентно связанные в полимерную сеть, а также компоненты, не связанные ковалентно в полимерную сеть, но постоянно или полупостоянно ассоциированные с полимером. К примерам нековалентно связанных компонентов относятся неполимеризуемые смачивающие агенты, фармацевтические препараты и т.п. Растворители и технологические добавки, которые не становятся частью структуры полимера, не являются реакционными компонентами.

В настоящем документе термин «замещенный» относится к алкильным группам, содержащим галогены, сложные эфиры, арилы, алкены, алкины, кетоны, альдегиды, простые эфиры, гидроксильные группы, амиды, амины и их комбинации.

В настоящем документе под источником свободных радикалов понимается любой допустимый способ получения свободных радикалов, такой как термоиндуцированное гомолитическое расщепление допустимого соединения(й) (термоинициаторов, таких как пероксиды, пероксиэфиры или азосоединения), самопроизвольное образование из мономера (например, стирола), системы инициации окислительно-восстановительных реакций, фотохимические системы инициации или высокоэнергетическое излучение, например, электронно-лучевое, рентгеновское и гамма-излучение. Специалисты в данной области обычно называют инициаторами химические соединения, известные своей способностью служить «источниками свободных радикалов», и для целей настоящего изобретения они будут именоваться именно так.

Стабильные нереакционноспособные гидрофильные полимеры, составляющие предмет настоящего изобретения, содержат гидрофильный сегмент и линейный силиконовый сегмент, находящийся по меньшей мере на одном конце указанного нереакционноспособного гидрофильного полимера. Силиконовый сегмент содержит от приблизительно 5 до приблизительно 200 силоксильных звеньев.

В одном варианте осуществления стабильные нереакционноспособные гидрофильные полимеры имеют общую формулу I:

Формула I

в которой R₁-R₆, R₉, X, Q, Z, n, t и p определены ниже и могут быть получены благодаря взаимодействию

(i) по меньшей мере одного гидрофильного мономера формулы H₂C=UV,

(ii) полисилоксанового RAFT-агента формулы II с константой передачи цепи более 0,1;

Формула II

и

(iii) свободных радикалов, создаваемых источником свободных радикалов (т.е. инициатором).

В приведенных выше формулах R₁ выбирают из замещенных и незамещенных C_1-24алкилов; в некоторых вариантах осуществления - из замещенных и незамещенных C_1-10алкилов, а в других вариантах осуществления - из C_1-6, C_1-4, метила и н-бутила;

R₂-R₅ независимо выбирают из H, C₁-C₄алкила и C_6-10арила и их комбинаций, и в одном варианте осуществления R₂-R₅ независимо выбирают из C₁-C₄алкила и их комбинаций; и в другом варианте осуществления R₂-R₅ представляют собой метил;

n равно 6-200, 6-60, 6-50, 6-20, 6-15 и в некоторых вариантах осуществления - 6-12;

R₉ выбирают из прямой связи, C_1-12алкилена, C_1-4алкилена.

В полисилоксановых RAFT-агентах формулы II R₆ представляет собой уходящую в свободный радикал группу, которая запускает реакцию свободнорадикальной полимеризации. R₆ выбирают из двухвалентной группы, содержащей необязательно замещенный алкил; необязательно замещенные насыщенные, ненасыщенные или ароматические карбоциклические или гетероциклические кольца; необязательно замещенную алкилтиогруппу; необязательно замещенную алкоксигруппу; или необязательно замещенную диалкиламиногруппу. В одном варианте осуществления R₆ выбирают из таких функциональных групп, как необязательно замещенный бензил, необязательно замещенный фенил, ацетат, необязательно замещенный пропионат, 4-цианопентаноат или изобутироат.

X выбирают из -O-(CO)-, -(CO)O-, -NR₈-(CO)-, -(CO)NR₈-, -O- или прямой связи;

R₈ выбирают из H, метила, этила или пропила;

Z выбирают из группы, состоящей из водорода, хлора, фтора, необязательно замещенного алкила, необязательно замещенного арила, необязательно замещенного гетероциклила, необязательно замещенной алкилтиогруппы, необязательно замещенной алкоксигруппы, необязательно замещенного алкоксикарбонила, необязательно замещенного арилоксикарбонила (-COOR”), карбоксильной группы (-COOH), необязательно замещенной ацилоксигруппы (-O₂CR”), необязательно замещенного карбамоила (-CONR”₂), цианогруппы (-CN), диалкил- или диарилфосфонатной группы [-P(=O)(OR”)₂], диалкил- или диарилфосфинатной группы [-P(=O)(OR”)₂] и полимерной цепи, полученной с использованием любого механизма;

p равно 1 или целому числу больше 1, 1-5, 3-5, а в некоторых вариантах осуществления - 1 или 2. Если p≥2, то R₁ выбирают из p-валентных фрагментов любого необязательно замещенного алкила, необязательно замещенного арила, полимерной цепи или их комбинации, где соединяемые фрагменты выбирают из группы, состоящей из алифатического углеродного атома, ароматического углеродного атома, атома кремния и атома серы. Такой вариант осуществления описывается следующими структурными аналогами формул I и II, а именно формулами III и IV:

Формула III

Формула IV

в которой t равно 1 или целому числу больше 1. Если t ≥2, то R₆ является p-валентным и может быть соединен с несколькими функциональными тиокарбонилтиогруппами. Такой вариант осуществления описывается следующими структурными аналогами формул I и II, а именно формулами V и VI:

Формула V

Формула VI

Гидрофильный сегмент, Q, содержит повторяющиеся звенья формулы:

Формула VII

в которой

U выбирают из группы, состоящей из водорода, галогена, C₁-C₄алкила, который может быть необязательно замещен гидроксилом, алкокси, арилокси (OR”), карбокси, ацилокси, ароилокси (O₂CR”), алкоксикарбонилом, арилоксикарбонилом (CO₂R”) и их комбинациями;

V независимо выбирают из группы, состоящей из водорода, R”, CO₂H, CO₂R”, COR”, CN, CONH₂, CONHR”, CONR”₂, O₂CR”, OR” и галогена; а также циклических и ациклических N-виниламидов;

R” выбирают из группы, состоящей из необязательно замещенного C₁-C₁₈алкила, C₂-C₁₈алкенила, арила, гетероциклила, алкарила, причем заместители независимо выбирают из группы, состоящей из эпокси, гидроксила, алкокси, ацила, ацилокси, карбокси и карбоксилатов, сульфоновой кислоты и сульфонатов, алкокси- или арилоксикарбонила, изоцианата, циана, силила, галогена и диалкиламина; фосфорной кислоты. В одном варианте осуществления R” выбирают из группы, состоящей из метила, пирролидонила, -N(CH₃)-COCH₃ [N-винилацетамида], -CH₂CH₂-COOH, -CH₂CH₂CH₂-COOH, -CH₂CH₂CH₂CH₂-COOH, -(CH₃)₂-CH₂-SO₃H, -CH₂CH₂CH₂-⁺N(CH₃)₂-CH₂CH₂CH₂-SO₃ ^-.

В одном варианте осуществления заместители R_2-5 являются одинаковыми. В другом варианте осуществления R_2-5 являются одинаковыми, и их выбирают из метила, этила или фенила. В еще одном варианте осуществления R_2-5 являются одинаковыми, и их выбирают из метила или этила. В еще одном варианте осуществления каждый из R_2-5 представляет собой метил.

Примеры стабильных нереакционноспособных гидрофильных полимеров показаны ниже в формуле VIII, и заместители R₁, X и R₆ указаны в квадратных скобках:

Формула VIII

Примеры стабильных нереакционноспособных гидрофильных полимеров с p-валентными связями R₆ указаны ниже:

Формула IX

В другом варианте осуществления X выбирают из этиленила или -O(C=O)-, причем этиленил является предпочтительным из-за устойчивости к гидролизу.

В другом варианте осуществления R₆ представляет собой алкилен, выбранный из:

нитроалкил, выбранный из:

или ароматическую группу, выбранную из:

На выбор R₆ влияют выбранное тиокарбонильное соединение и мономер(ы), используемые при полимеризации на следующей стадии.

В одном варианте осуществления R₆ выбирают из следующих структур:

Формула X. Структуры R₆ RAFT-агента с функциональным полисилоксаном (справа) и готового сополимера (слева)

В одном варианте осуществления, если R₆ является p-валентным, он может иметь следующую структуру:

Z выбирают из необязательно замещенного алкокси, необязательно замещенного алкилтио, необязательно замещенного арила или необязательно замещенного бензила. В одном варианте осуществления Z представляет собой необязательно замещенный алкилтио, а в другом варианте осуществления Z представляет собой необязательно замещенный алкокси.

Следует понимать, что вышеописанные заместители можно применять в любой комбинации. Например, приведенное выше описание включает в себя семейства соединений, имеющих три отдельно определяемых семейства заместителей в качестве Z. Любое из этих семейств заместителей можно использовать в сочетании с семействами заместителей, описанными применительно к другим заместителям.

Гидрофильный сегмент нереакционноспособного гидрофильного полимера имеет степень полимеризации от приблизительно 10 до приблизительно 1 500, в некоторых вариантах осуществления - по меньшей мере приблизительно 300, а в других вариантах осуществления - по меньшей мере приблизительно 500. В дополнительных вариантах осуществления гидрофильный сегмент нереакционноспособного гидрофильного полимера имеет степень полимеризации, находящуюся в следующих пределах: от приблизительно 300 до приблизительно 10 000, от приблизительно 300 до приблизительно 5 000, от приблизительно 500 до приблизительно 10 000, от приблизительно 500 до приблизительно 5 000, от приблизительно 500 до приблизительно 2 000 и от приблизительно 700 до приблизительно 2 000. Степень полимеризации можно определить методами MALDI-TOF, SEC-MALLS, ЯМР или их комбинацией.

Гидрофильный сегмент может иметь любую требуемую структуру, например, линейную, разветвленную или комбинированную. В одном варианте осуществления гидрофильный сегмент является линейным.

В одном варианте осуществления гидрофильный сегмент может быть получен из известных гидрофильных мономеров. Под гидрофильными мономерами понимаются мономеры, образующие одну чистую фазу при смешивании с водой при 25°C в концентрации 10% вес. Примеры гидрофильных мономеров включают в себя виниламиды, винилимиды, виниллактамы, гидрофильные (мет)акрилаты, (мет)акриламиды, стирольные соединения, виниловые эфиры, винилкарбонаты, винилкарбаматы, винилкарбамиды и их смеси.

Примеры допустимых гидрофильных мономеров включают в себя N-винилпирролидон, N-винил-2-пиперидон, N-винил-2-капролактам, N-винил-3-метил-2-капролактам, N-винил-3-метил-2-пиперидон, N-винил-4-метил-2-пиперидон, N-винил-4-метил-2-капролактам, N-винил-3-этил-2-пирролидон, N-винил-4,5-диметил-2-пирролидон, винилимидазол, N-N-диметилакриламид, акриламид, N,N-бис(2-гидроксиэтил)акриламид, акрилонитрил, N-изопропилакриламид, винилацетат, (мет)акриловую кислоту, (мет)акрилаты полиэтиленгликоля, 2-этилоксазолин, N-(2-гидроксипропил) (мет)акриламид, N-(2-гидроксиэтил) (мет)акриламид, 2-метакрилоилоксиэтилфосфорилхолин, 3-(диметил(4-винилбензил)аммонио)пропан-1-сульфонат (DMVBAPS), 3-((3-акриламидопропил)диметиламмонио)пропан-1-сульфонат (AMPDAPS), 3-((3-метакриламидопропил)диметиламмонио)пропан-1-сульфонат (MAMPDAPS), 3-((3-(акрилоилокси)пропил)диметиламмонио)пропан-1-сульфонат (APDAPS), метакрилоилокси)пропил)диметиламмонио)пропан-1-сульфонат (MAPDAPS), N-винил-N-метилацетамид, N-винилацетамид, N-винил-N-метилпропионамид, N-винил-N-метил-2-метилпропионамид, N-винил-2-метилпропионамид, N-винил-N,N'-диметилмочевину и т.п. и их смеси. В одном варианте осуществления гидрофильный мономер содержит N-винилпирролидон, N-винил-N-метилацетамид, 2-метакрилоилоксиэтилфосфорилхолин, (мет)акриловую кислоту, N,N-диметилакриламид и т.п., а также их смеси. В некоторых вариантах осуществления гидрофильный сегмент может также содержать заряженные мономеры, включая без ограничений такие соединения, как метакриловая кислота, акриловая кислота, 3-акриламидопропионовая кислота, 4-акриламидобутановая кислота, 5-акриламидопентановая кислота, 3-акриламидо-3-метилбутановая кислота (AMBA), N-винилоксикарбонил-α-аланин, N-винилоксикарбонил-β-аланин (VINAL), 2-винил-4,4-диметил-2-оксазолин-5-он (VDMO), реакционноспособные соли сульфоновой кислоты, в том числе, натрий-2-(акриламидо)-2-метилпропансульфонат (AMPS), калиевая соль 3-сульфопропил(мет)акриловой кислоты, натриевая соль 3-сульфопропил(мет)акриловой кислоты, бис-3-сульфопропилитаконат динатрия, бис-3-сульфопропилитаконат дикалия, винилсульфонат натрия, винилсульфонатная соль, стиролсульфонат, сульфоэтилметакрилат, их комбинации и т.п. В вариантах осуществления, в которых гидрофильный сегмент содержит по меньшей мере один заряженный гидрофильный мономер, желательно включить в качестве сомономеров незаряженные гидрофильные мономеры.

Соотношение степеней полимеризации (СП) гидрофильных сегментов и линейных силиконовых сегментов составляет от 20:1 до 500:1, в других вариантах осуществления - от 30:1 до 200:1, от 50:1 до 200:1, а в других вариантах осуществления - от 70:1 до 200:1.

Нереакционноспособные гидрофильные полимеры, составляющие предмет настоящего изобретения, можно получить при помощи ряда способов полимеризации. В одном варианте осуществления нереакционноспособные гидрофильные полимеры получают при помощи RAFT-полимеризации. В другом варианте осуществления нереакционноспособные гидрофильные полимеры получают при помощи стандартной свободнорадикальной полимеризации.

Полисилоксановый RAFT-агент

Полисилоксановые RAFT-агенты формулы II можно получить в результате взаимодействия по меньшей мере одного реакционноспособного линейного полисилоксана с по меньшей мере одной реакционноспособной группой на соединении с независимыми реакционноспособыми группами. В ходе последовательной или параллельной реакции реакционноспособная нуклеофильная тиокарбонилтиогруппа взаимодействует с по меньшей мере одной другой реакционноспособной группой на соединении с независимыми реакционноспособными группами. Соединения с независимыми реакционноспособными группами содержат по меньшей мере две реакционноспособные группы, обладающие разной реакционной способностью или механизмами реакции, так что реакция одной группы может проходить до конца или почти до конца, не затрагивая по меньшей мере одну из других реакционноспособных групп. Соединения с независимыми реакционноспособными группами имеют структуру

RG¹-R₆-RG²

в которой R₆ представляет собой описанную выше уходящую в свободный радикал группу, а RG¹ и RG² независимо выбирают из пары независимых реакционноспособны групп, таких как, помимо прочего, галогенангидриды и алкилгалогениды, активированные сложные эфиры и алкилгалогениды, алкилгалогениды и ненасыщенные двойные связи, а также их смеси и т.п. Примеры алкилгалогенидов включают в себя C_1-20бромиды, C_1-20хлориды и C_1-20йодиды, более конкретно, метилбромид, этилбромид, метилхлорид, этилхлорид, йодистый метил, йодистый этил, бензилбромид, бензилхлорид или йодистый бензил.

Примеры галогенангидридов включают в себя ацетилхлорид, ацетилбромид, йодистый ацетил, бензилхлорид, бензилбромид, йодистый бензил, пропионилхлорид, пропионилбромид и йодистый пропионил. Примеры ненасыщенных двойных связей включают в себя винильные и аллильные двойные связи. Примеры активированных сложных эфиров включают в себя N-гидроксисукцинимидильные, пара-нитрофенольные и перфторированные фенолкарбонильные эфиры. Конкретные примеры соединений с независимыми реакционноспособными группами включают в себя без ограничений следующие соединения: пара-хлорметилстирол, 4-(бромметил)бензоилбромид (4-BBB), 2-бромпропаноилбромид и 2-бромацетилбромид, а также их комбинации и т.п. Другие комбинации будут очевидны специалистам в данной области.

Допустимые фрагменты тиокарбонилтио могут включать в себя эфиры ксантогеновой кислоты, дитиоэфиры, дитиокарбаматы, тритиокарбонаты и т.п. Конкретные и предпочтительные функциональные тиокарбонилтиогруппы показаны ниже в следующих структурах:

в которых w представляет собой целое число от 1 до 12, R₁₀, R₁₁ и R₁₂ могут представлять собой любые необязательно замещенные алкильные или арильные группы. В одном варианте осуществления R₁₀ представляет собой C₁-C₆алкил (в котором C₁ является наиболее предпочтительным), а R₁₁ представляет собой фенильную группу. В других вариантах осуществления R₁₀ представляет собой C_1-6алкил, а R₁₁ представляет собой ароматический гетероцикл со связью через атом углерода (например, 4-пиридинил). В других вариантах осуществления R₁₂ представляет собой фенил или бензил, причем фенил является предпочтительным.

В одном варианте осуществления агент полимеризации представляет собой по меньшей мере одно тиокарбонилтиосодержащее соединение, а в одном варианте осуществления - по меньшей мере один ксантогенат. В другом варианте осуществления тиокарбонилтиосодержащее соединение представляет собой дитиокарбамат. В другом варианте осуществления используют по меньшей мере один тритиокарбонат. В еще одном варианте осуществления используют дитиоэфир.

Примеры допустимых реакционноспособных нуклеофильных тиокарбонилтио-соединений включают в себя без ограничений O-алкилксантогенатные соли, N-алкилкарбамодитиоатные соли, S-алкилтритиокарбонатные соли, N-алкилкарбамодитиоатные соли, а также дитиоатные соли фенила, бензила или алкила. Предпочтительные нуклеофильные тиокарбонилтио-соединения включают в себя O-алкилксантогенатные соли и S-алкилтритиокарбонатные соли. Конкретные примеры включают в себя соли щелочных металлов Групп I и II и O-этилкарбонодитиоата, O-пропилкарбонодитиоата, O-бутилкарбонодитиоата, O-пентилкарбонодитиоата, O-гексилкарбонодитиоата, O-децилкарбонодитиоата, O-додецилкарбонодитиоата, O-(2,3-дигидроксипропил)карбонодитиоата, этилкарбонотритиоата, пропилкарбонотритиоата, бутилкарбонотритиоата, пентилкарбонотритиоата, гексилкарбонотритиоата, децилкарбонотритиоата, додецилкарбонотритиоата, 2,3-дигидроксипропилкарбонотритиоата, метил(фенил)карбамодитиоата, метил(пиридин-4-ил)карбамодитиоата, бензодитиоата и 2-фенилэтандитиоата.

В результате взаимодействия соединения с независимыми реакционноспособными группами и нуклеофильного тиокарбонилтио-соединения образуется переносчик кинетической цепи, который связан с полисилоксаном. Порядок данных реакций не всегда важен, и компоненты могут взаимодействовать в описанном выше порядке, все вместе в одной емкости, или же для получения переносчика кинетической цепи можно провести предварительную реакцию нуклеофильного тиокарбонилтио-соединения и соединения с независимыми реакционноспособными группами, после чего можно провести реакцию указанного переносчика кинетической цепи с реакционноспособным линейным полисилоксаном.

Если R₁ является одновалентным, реакционноспособный линейный полисилоксан на одном конце будет иметь R₁ (как описано выше), а на другом конце - группу, способную взаимодействовать с по меньшей мере одной из независимых реакционноспособных групп RG¹ и RG². Например, если по меньшей мере одна из групп RG¹ или RG² представляет собой винил, то полисилоксановая реакционноспособная группа может представлять собой силан. В другом примере, в котором по меньшей мере одна из групп RG¹ или RG² представляет собой активированный сложный эфир, полисилоксановая реакционноспособная группа может представлять собой нуклеофильный фрагмент, такой как первичный спирт или амин, который может быть выбран из аминопропила или гидроксипропила. Полисилоксан можно выбирать из C₁-C₄полиалкил- и полиарилсилоксана. Примеры допустимых полисилоксанов включают в себя полидиметилсилоксан, полидиэтилсилоксан, полидифенилсилоксаны и их сополимеры. Реакционноспособный линейный полисилоксан можно выбирать из соединений формулы:

Формула XI

в которой R₁-R₅ соответствуют приведенному выше описанию, n представляет собой количество повторяющихся звеньев силоксана в диапазоне от приблизительно 6 до приблизительно 200, от приблизительно 6 до приблизительно 60, от приблизительно 6 до приблизительно 50, от приблизительно 6 до приблизительно 20, от приблизительно 6 до приблизительно 15, от приблизительно 6 до приблизительно 12, а в некоторых вариантах осуществления - от приблизительно 10 до приблизительно 12. Например, следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления n может представлять собой диапазон. Например, реакционноспособный линейный полисилоксан, в котором n равно 10, может содержать полисилоксаны с числом повторяющихся звеньев от 8 до 12, с серединным значением 10.

R_9' независимо выбирают из H, незамещенного C_1-12алкила, C_1-12алкила, замещенного гидроксилом, амином и т.п., а в некоторых вариантах осуществления R_9' выбирают из незамещенного C_1-4алкила, C_1-4алкила, замещенного гидроксилом, амином и т.п., а также их комбинаций.

Конкретные примеры реакционноспособных линейных полисилоксанов включают в себя

В одном варианте осуществления m находится в диапазоне от 0 до 9, от 0 до 5, в некоторых вариантах осуществления - от 0 до 3, а в некоторых вариантах осуществления составляет 0 или 3.

Если RAFT-агент с функциональным полисилоксаном получают при помощи реакции этерификации или амидирования, используя соединение с независимыми реакционноспособными группами, содержащее как галогенангидрид, так и алкилгалогенид (например, 4-BBB), то реакцию можно проводить в присутствии по меньшей мере одного акцептора кислоты. Описанное выше иллюстрирует приведенная ниже схема реакции I. Акцепторы кислоты включают в себя соли-карбонаты, такие как Na₂CO₃ или Li₂CO₃, третичные амины, такие как триэтиламин (TEA), или ненуклеофильный стерически затрудненный вторичный амин, такой как 2,2,6,6-тетраметилпиперидин (TMP). Во избежание неконтролируемого нарушения структуры полисилоксана в ходе реакции предпочтительно следует использовать TMP, а не соли-карбонаты. Также в некоторых вариантах осуществления TMP является более предпочтительным, чем TEA в связи с более низкой способностью к реакции с алкилгалогенидами и галогенангидридами. Также можно использовать стерически затрудненные третичные амины, такие как этил-ди(2-метилпропил)амин, поскольку они имеют очень низкую способность к реакции с алкилом и галогенангидридами.

Схема реакции I

Если RAFT-агент с функциональным полисилоксаном получают при помощи реакций гидросилилирования с участием соединения с независимыми реакционноспособными группами, содержащего реакционноспособную двойную связь, и алкилгалогенида (например, 1-(хлорметил)-4-винилбензола), то реакцию проводят в присутствии платинового катализатора, такого как катализатор Карстеда. Данный способ осуществления реакции, показанный ниже в схеме реакции II, является более предпочтительным, чем реакция этерификации или амидирования, в связи с тем, что в данном случае уменьшается количество необходимых этапов реакции и сводится к минимуму нарушение структуры полисилоксана. Более того, конечный продукт данного способа осуществления реакции имеет более устойчивую к гидролизу связь (т.е. X) между R₆ и полидиалкилсилоксановой цепью. В конечном RAFT-полимере это дает чистую углеродную двухвалентную связь между полидиалкилсилоксановым сегментом и гидрофильным полимером.

Схема реакции II

Количество полидиалкилсилоксановых групп и фрагментов тиокарбонилтио, взаимодействующих с соединением с независимыми реакционноспособными группами, зависит от природы реакционноспособного силикона, от природы и количества конкретных функциональных групп на компоненте с независимыми реакционноспособными группами, а также от реакционной природы нуклеофильного тиокарбонилтио-соединения, используемого для получения конечного необходимого соединения, а именно RAFT-агента с функциональным полидиалкилсилоксаном. Например, если н-бутилполидиметилсилоксан с концевым гидроксипропилом взаимодействует с 4-(бромметил)бензоилбромидом (4-BBB) в присутствии TMP (см. схему реакции I), специалист в данной области предположительно сможет увидеть образование сложноэфирной связи между н-бутилполидиметилсилоксаном с концевым гидроксипропилом и бромангидридом 4-BBB. Не следует ожидать, что нуклеофильная соль тиокарбонилтио-соединения, например, O-этилкарбонодитиоата (EX) калия, будет взаимодейс