JPH0125757B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は一般式 （式中、ＲはＨまたはCH₃を、ｎは２から４ま
での整数を表わす）で示される新規なリン酸モノ
エステル化合物及びその製造法に関する。かかる
化合物は金属および人体硬組織（特に歯牙）に対
して非常に優れた接着力を示し、かつ高度の耐水
性を有する。 従来、２−（メタ）アクリロイルオキシエチル
ジハイドロジエン ホスフエートを配合した重
合性組成物を鉄やステンレス鋼表面に塗布して重
合硬化させると、金属に接着した被膜が得られる
ことが知られ、工業用途に各種組成物の特許出願
がなされている（例えば、特開昭50−100120号
等）。リン酸エステル系化合物（モノエステル、
ジエステル）には一般的に金属への接着作用があ
ることは公知であるが、２−（メタ）アクリロイ
ルオキシエチル ジハイドロジエン ホスフエー
トより格段に接着力の優れたリン酸エステル系化
合物が化学構造式又は化学名を明記して報告され
た例はない。 本発明者らは歯科用接着剤の開発を目的とし
て、ホスホリツク残基｛−PO（OH）₂｝を有する
（メタ）アクリル酸エステルの金属及び歯質に対
する接着力を詳細に検討して行く過程で驚くべき
事実を発見した。即ち前記の２−メタアクリロイ
ルオキシエチル ジハイドロジエン ホスフエー
トを0.5〜５重量％配合した接着性組成物のNi−
Cr合金及びステンレス鋼に対する接着力の耐水
性は特開昭54−12338に開示されている金属及び
歯質に接着作用を示す４−メタクリロキシエチル
トリメリツト酸のそれに比べ著しく劣つている上
に歯牙に対しては全く接着効果を示さなかつた。
一方本発明者がリン酸エステル系化合物の接着力
評価のために合成した上記の新規化合物は４−メ
タクリロキシエチルトリメリツト酸を更に数倍上
まわる金属および歯牙接着力を示すことが明らか
となつた。 リン酸エステル系化合物が金属に接着すること
は公知でありながら、２−メタクリロイルオキシ
エチル ジハイドロジエン ホスフエートを凌駕
するリン酸エステル系化合物が知られていなかつ
た理由は、接着力の発現は

【式】残基又 は

【式】残基と重合可能なエチレン性不飽 和結合の存在のみによると考え、有機残基の構造
全体に注目してリン酸エステル化合物を系統的に
合成し、接着力を評価するまでに至らなかつた為
であろう。本発明者等はリン酸エステル系化合物
の接着力発現機構を鋭く追求した結果、リン酸基
と重合性２重結合の存在のみでなく、両基をつな
ぐ有機残基の構造も接着力に決定的な影響を及ぼ
すという新事実を発見し、本発明化合物を合成す
るに至つた。 即ち本発明は前記の一般式（Ａ）にて示される
新規な重合性リン酸モノエステル化合物である。
その化学名は２−〔Ｐ−｛２−（メタクリロイルオ
キシ）エトキシ｝フエノキシ〕エチル ジハイド
ロジエン ホスフエート，３−〔Ｐ−｛３−（メタ
クリロイルオキシ）プロポキシ｝フエノキシ〕プ
ロピル ジハイドロジエンホスフエート，４−
〔Ｐ−｛４−（メタクリロイルオキシ）ブトキシ｝
フエノキシ〕ブチルジハイドロジエン ホスフエ
ート，２−〔Ｐ−｛２−（アクリロイルオキシ）エ
トキシ｝フエノキシ〕エチル ジハイドロジエン
ホスフエート，３−〔Ｐ−｛３−（アクリロイル
オキシ）プロポキシ｝フエノキシ〕プロピル ジ
ハイドロジエン ホスフエート，４−〔Ｐ−｛４−
（アクリロイルオキシ）ブトキシ｝フエノキシ〕
ブチル ジハイドロジエン ホスフエートであ
る。 これらの化合物の合成は(i)（メタ）アクリル酸
と （ただし、ｎ＝２〜４の整数）とのエステル化
反応（モノエステル、ジエステル混合物が生成）
と(ii)該エステル混合物中のモノエステルをリン酸
エステル化する反応とからなる２段プロセスにて
行われる。第１段階の（メタ）アクリル酸とジオ
ールのエステル化反応では本発明に必要なモノエ
ステルのみを選択的に合成する事は困難で、両成
分を等モル量ずつ反応させれば、通常下記に構造
を示したモノエステル(B)とジエステル(C) （式中、ＲはＨまたはCH₃、ｎは２から４まで
の整数を表わす）およびその原料である（メタ）
アクリル酸とジオールの混合系となつてしまう。
ここからモノエステル(B)のみを単離しようとする
とクロマトグラフイーを利用しなければならず精
製コストは極めて高価になる。 そこで本願発明者等は該混合系から分離が容易
な原料成分〔ジオールと（メタ）アクリル酸をま
ず除去し、分離が困難なモノエステル(B)とジエス
テル(C)は混合系のまま、次のリン酸エステル化反
応に供し、モノエステル(B)の水酸基をリン酸エス
テル化した後単離する事により、上記のモノエス
テルとジエステル単離の問題を回避した。すなわ
ち、一般式 （ｎは２〜４の整数を表わす）で表わされるジ
オールに（メタ）アクリル酸を反応させて得られ
た該ジオールのモノエステルとジエステル混合物
と該モノエステルに対し等モル以上のオキシ塩化
リンとを反応させ、次いで得られた反応生成物の
Ｐ−Ｃ結合を加水分解して、該モノエステルの
水酸基をリン酸エステル化し、しかる後該リン酸
エステルと上記ジエステルの混合物から該リン酸
エステルを単離することにより、一般式 （式中、ＲはＨまたはCH₃，ｎは２から４まで
の整数を表わす）で示される重合性リン酸モノエ
ステル化合物を得ることができる。 具体的には次のように行うのが望ましい。ジオ
ール１モルに対して（メタ）アクリル酸0.5〜1.5
モルを反応容器に仕込み無溶媒かまたは溶媒、例
えばベンゼンを適量加えて酸触媒存在下120℃以
下でバツチ方式にてエステル化反応を行う。ジオ
ール１モルに対して（メタ）アクリル酸の仕込量
が0.5モル未満または1.5モルを越える場合はモノ
エステルの収量の低下が大きく好ましくない。エ
ステル化触媒としては、硫酸、スルホン酸、リン
酸などの不揮発性強酸を全仕込量に対して0.1〜
10重量％加える。また、エステル化反応中の重合
抑制のためにハイドロキノンモノメチルエーテ
ル、ハイドロキノン、２，2′−メチレンビス（４
−エチル−６−tert−ブチルフエノール）などの
重合禁止剤を（メタ）アクリル酸に対し100〜
10000ppm加える。空気または酸素を反応溶液に
吹き込み、重合抑制を計るが、反応温度が120℃
を越えるとなお重合する危険がある。従つて120
℃以下、好ましくは100℃以下で減圧下、生成水
を溜出させながら反応を行うかまた、水をベンゼ
ンと共に共沸・溜去しながら反応を行う。数時間
経て水が溜出しなくなつたら、反応を停止し、反
応液を芳香族系溶剤、好ましくはトルエンにて
1.5倍以上に希釈する。該希釈により未反応のジ
オールは殆んど全部固体として析出して来るの
で、これを別除去する。液はアルカリ水溶液
にて水洗し（メタ）アクリル酸と触媒として添加
した酸を除去し、中性水で繰返し洗つた後、
Na₂SO₄、MgSO₄等の乾燥剤にて脱水し、溶媒を
減圧溜去すれば、モノエステル(B)ジエステル(C)混
合物が得られる。高速液体クロマトグラフイー
（以下、HLCと略す。）にて混合比は容易に決定
され、該混合物は次の反応の原料とされる。 次にリン酸エステル化反応について述べる。オ
キシ塩化リンをテトラヒドロフラン、エチルエー
テル、酢酸エチル、ハロゲン化炭化水素等の溶
媒、好ましくはテトラヒドロフランにて濃度が５
重量％以下にならない範囲で希釈して、除湿がな
された反応容器内に入れ、−10〜−60℃まで冷却
する。オキシ塩化リンの使用量はモノエステル(B)
１モルに対して1.0〜2.0モルである。一方、モノ
エステル(B)・ジエステル(C)混合物は、該モノエス
テルと等モル量かあるいは若干過剰量の第３級ア
ミン、例えばトリエチルアミン、トリブチルアミ
ン、ピリジン、Ｎ−メチルモルホリン等と混合
し、そのままか又は前記テトラヒドロフラン等の
溶媒で適度に希釈し、冷却した反応容器内へ滴下
する。滴下時、反応溶液を激しく撹拌し、反応温
度は−10゜〜−60℃に保つ。−10℃以上になると、
下記に示すリン酸ジエステル(D)が副生しやすくな
り、 （式中、ＲはＨまたはCH₃，ｎは２から４まで
の自然数を表わす。） また−60℃以下では反応速度の低下、溶液の固
化等の問題が生ずる。滴下終了後少なくとも30分
間は−10〜−60℃に保つて撹拌を続け、その後０
℃まで反応温度を上げ、水と前述の第３級アミン
を滴下し、未反応のＰ−Cl結合を加水分解する。
この際、水は残存していると推定されるＰ−Cl結
合よりも過剰モル量を、第３級アミンは総滴下量
がオキシ塩化リンの３倍モル量となるように滴下
する。滴下終了後０℃〜室温でＰ−Cl結合の加水
分解が完了するまで反応を継続する。反応終了時
反応容器内には、生成物としてリン酸モノエステ
ル(A)、副生物のリン酸ジエステル(D)、トリエチル
アンモニウムクロリド、リン酸、原料成分として
のジエステル(C)、水、それに有機溶剤（例えばテ
トラヒドロフラン）が存在している。これらのな
かから目的物である、リン酸モノエステル(A)のみ
を単離する方法は幾通りか考えられる。例えばリ
ン酸モノエステル(A)をNa塩として水相に抽出し、
再び酸性にもどして、適当な有機溶剤で水相から
有機相へ再抽出する方法などが挙げられる。しか
し、本発明者が試みた中で最も能率的で収率の良
かつた方法は次の通りである。 まず、テトラヒドロフラン中でリン酸エステル
化反応を行つた後反応溶液中に析出しているトリ
エチルアンモニウムクロリドをフイルターで別
し、液に前記重合禁止剤を適量加え、溶媒を減
圧溜去する。得られた残渣を希塩酸水溶液中に注
ぐと、水溶性成分のリン酸、残存テトラヒドロフ
ラン、トリエチルアンモニウムクロリドが除去さ
れ、残渣は完全に固化する。そこで該固体をフイ
ルターで別し希塩酸水溶液で洗浄する。その後
直ちにトルエン、ベンゼン等芳香族炭化水素にて
該固体残渣の洗浄を繰り返し、ジエステル(C)とリ
ン酸ジエステル(D)を洗い流してやる。するとリン
酸モノエステル(A)のみが含水固体残渣として残る
ので、これを減圧乾燥すると純度95％以上のもの
が得られる。該粗リン酸モノエステルはテトラヒ
ドロフラン、酢酸エチル、エタノール等適当な有
機溶剤に溶解し不溶物を別した後、ｎ−ヘキサ
ン、トルエン、ベンゼン等の沈澱剤を加えて再結
晶することにより、容易に精度高純度化がなされ
る。得られた結晶はNMR、赤外、マススペクト
ル、元素分析等の分析手段で構造の同定を行ない
化学構造が式(A)であることが確認された。 次に本発明化合物の用途・用法について述べ
る。該化合物は、それ単独または他の共重合性ビ
ニル化合物と混合して塗布し、重合硬化させるこ
とにより各種金属（Fe，Ni，Cr，Cu，Zn等）の
みならず、２−メタクリロイルオキシエチル ジ
ハイドロジエン ホスフエートが接着効果を殆ど
示さなかつた歯牙に対しても強力に接着するた
め、歯科用接着剤（歯牙修復時歯牙に塗布される
接着剤、インレー・クラウン等を歯に接着するた
めの接着剤、歯列矯正用接着剤、ブリツヂ・ポス
ト等を保持するための接着剤、歯科複合充填材料
等）の成分として極めて有用である。また歯牙と
同様、骨にも良く接着するのでボーンセメントと
しても用途が期待される。更に金属への接着力を
活かして、構造用接着剤、塗料、金属表面処理剤
等の工業用途への応用も可能である。 とくに、本発明の化合物を歯科用接着剤に用い
る場合、(1)接着性モノマーとしての該化合物、(2)
共重合性ビニル化合物および(3)硬化剤からなる組
成物として用いられるのが好ましい。組成物中に
おける該接着性化合物の含量は接着性の点から全
単量体に対し0.5重量％以上であり、通常は1.5〜
50重量％の範囲で用いられる。共重合性ビニル化
合物としては、従来から歯科用接着剤に用いられ
ているものが使用可能であり、スチレン、酢酸ビ
ニル、（メタ）アクリレート系単量体〔メチル
（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル
（メタ）アクリレート、２−メタクリロイルオキ
シエチル フエニル ハイドロジエン ホスフエ
ート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アク
リレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）ア
クリレート、Bis−GMA、トリメチロールプロ
パントリ（メタ）アクリレート、ビスフエノール
−Ａジ（メタ）アクリレート等、特開昭52−
113089号の記載参照〕等があげられる。これらは
適宜選択されて、接着剤の粘度、濡れ特性、硬化
特性、機械的性質などが調節される。硬化剤とし
ては、歯科分野で用いられている。ベンゾイルパ
ーオキサイド、アゾビスイソブチロニトリル、ト
リブチルボラン、芳香族スルフイン酸（または
塩）、芳香族スルフイン酸塩／ジアシルパーオキ
サイド／芳香族第３級アミン系等が用いられる。
また、光増感剤（ベンゾインメチルエーテル等）
も用いられる。硬化剤については、特開昭53−
110637号、54−11149号の記載が参照される。さ
らに、上記の組成物に揮発性の有機溶剤（エタノ
ール等）、結晶石英等の無機フイラー、ポリメチ
ルメタクリレート粉末等の有機フイラーが加えら
れることもできる。 以下、実施例および比較例によつて本発明をさ
らに詳細に説明する。 実施例 １ メタクリル酸250ｇ（2.9モル）、１，４−ビス
（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン480ｇ（2.4
モル）、Ｐ−トルエンスルホン酸35ｇ、ハイドロ
キノンモノメチルエーテル0.6ｇを１の三つ口
フラスコに入れ、85℃まで加熱した。全体が溶解
して均一な溶液になつてから、アスピレータで減
圧（20〜100mmHg）にし、酸素を吹き込みなが
ら、内温85℃〜90℃で生成水を溜出させた。約４
時間後水が溜出しなくなつたら、反応を停止し、
反応溶液が熱いうちに1.5のトルエン中に注ぎ、
析出して来た未反応ジオールを４号フイルターで
別した。液は５％Na₂CO₃水溶液500c.c.にて
２度水洗し、次いで中性水で３度水洗してからボ
ウ硝にて乾燥し、ハイドロキノンモノメチルエー
テルを0.1ｇ加えトルエンを80℃以下で減圧溜去
した。以上の操作によりモノエステル(B)とジエス
テル(C)の混合物を440ｇ得た。 HLC分析の結果、該混合物中のモノエステル
含量は65重量％で、原料のジオールの残存量は痕
跡程度であつた。 次にオキシ塩化リン55.2ｇ（0.36mo）を150
c.c.のテトラヒドロフランに溶解し１の反応容器
に入れ、−50℃まで冷却した。先に合成しておい
たモノエステル・ジエステル混合物160ｇ（モノ
エステルが0.3モル）とトリエチルアミン33.4ｇ
（0.33モル）をテトラヒドロフラン150c.c.に溶解
し、500c.c.の滴下ロートに入れ反応容器に接続し
た。乾燥N₂ガスを吹き込みながらオキシ塩化リ
ン溶液を激しく撹拌し、前記モノエステル溶液を
ゆつくり滴下した。滴下中は内温を−45〜−50℃
に保ち、滴下終了後１時間は−45℃に保つた。そ
の後０℃まで昇温し、水30mlとトリエチルアミン
75.9ｇを100c.c.のテトラヒドロフランに溶解した
溶液をゆつくり滴下した。滴下終了後15時間、氷
冷下反応溶液の撹拌を続けてＰ−Cl結合の加水分
解を完了させた。その後析出して来たトリエチル
アンモニウムクロリドを４号ガラスフイルターで
別し、液に30mgのハイドロキノンモノメチル
エーテルを加えてから、テトラヒドロフランを30
℃以下の温度で減圧溜去した。得られた残渣は
400c.c.の0.3N塩酸水溶液中に注ぎ、固化した残渣
を別して、0.3N塩酸水溶液500c.c.で洗浄しフイ
ルター上で水切りをした。次に該残渣はトルエン
にて数回洗浄し、トルエン可溶物を洗い流してか
ら、室温にて減圧乾燥した。以上の操作により74
ｇの粗リン酸モノエステルを白色固体として得
た。更に該リン酸モノエステルを300c.c.のテトラ
ヒドロフランに溶解し、不溶物を別した後、ト
ルエンとｎ−ヘキサンの１：１（体積比）混合溶
媒を加えて再結晶し、69ｇの結晶を得た。 該結晶の融点は108.5〜109.5℃であつた。d₆−
アセトン溶液とし、室温で90MHzNMRの測定を
行なうと、δ＝6.0₅と5.5₅にエチレン性プロトン
のシグナルを、δ＝4.0〜4.5に８個のメチレンプ
ロトンの多量シグナルを、δ＝1.8₅にメチルプロ
トンのシグナルを、δ＝6.9にフエニレン基の４
個のプロトンのシグナルを、δ＝8.3にリン酸基
のプロトンのシグナルを観測した。また元素分析
の結果はＣ：48.1％Ｐ：9.1％〔計算値、Ｃ：48.6
％、Ｐ：8.9％〕で該化合物が であることを確認した。 実施例 ２ 実施例１において、メタクリル酸をアクリル酸
216ｇ（3.0モル）に替えた以外は、実施例１と全
く同一の条件で実験を行い、ジオールのモノエス
テル、ジエステル混合物を得た。HLCでモノエ
ステル含量を決定した後、モノエステル0.3モル
に相当する量の該混合物を使用して、リン酸エス
テル化反応を行つた後、単離を実施例１と全く同
一の方法で行ない、65ｇの白色固体を得た。該化
合物のNMR測定、元素分析〔Ｃ：46.5％（47.0）
Ｐ：9.1％（9.3）、ただし（ ）内は計算値〕を
行つた結果、該化合物が であることを確認した。またHLC分析の結果純
度は95％以上であつた。 実施例 ３〜６ メタクリル酸またはアクリル酸と、ジオールと
して１，４−ビス（３−ヒドロキシプロポキシ）
ベンゼンまたは１，４−ビス（４−ヒドロキシブ
トキシ）ベンゼンを使用し、実施例１および２の
方法に従つて、第１表に記載した４種の化合物を
合成した。NMR、元素分析にて構造を確認し、
HLCで純度を決定した。なお、元素分析値のう
ち、Ｃ，Ｈ，Ｐの値を第１表に示した。いずれの
化合物も純度95％以上であつた。

【表】 実施例７，８および比較例１ 接着性モノマーとして本発明の２種類の化合物
（実施例７，８）および２−メタクリロイルオキ
シエチル ジハイドロジエン ホスフエート（比
較例１）をそれぞれ含有する３種の接着剤を下記
の処方で調合し、金属に対する接着力の耐水性試
験を行つた。 接着剤組成 包装 接着性モノマー ３重量部 メチルメタクリレート 97 〃 ベンゾイルパーオキシド １ 〃 包装 ポリメチルメタクリレート粉末 100重量部 ベンゼンスルフイン酸ソーダ ３ 〃 Ｎ，Ｎ−ジエタノール−Ｐ−トルイジン
１ 〃 （但し、包装はPMMA粉末にベンゼンスル
フイン酸及びアミンの粉末を均一に混合分散させ
たもの。） 10×10×３mmのNi−Cr合金（Ni：92.7％）チ
ツプを＃1000研磨紙で磨きあげ、水、メチルエチ
ルケトン中で超音波洗浄した。この鋳造板に５mm
φの孔を穿つたセロテープを孔が該研磨面の中心
に一致する様貼り付けた。別に７mmφ×35mmのス
テンレス棒をNi−Cr合金鋳造板と同数用意し、
その一方の端面を同様に研磨洗浄した。上記の接
着剤包装と包装を同重量づつ混合し、筆で合
金鋳造板（セロテープの孔の部分）とステンレス
棒に塗布し、突き合せ接着を行つた。１つの接着
剤につき20個の接着試料をつくり、接着１時間後
37℃水中に浸漬した。24時間後及び10日後に試料
を各10個づつ取り出しインストロン引張試験機で
引張接着強さを測定し、その平均値を第２表に示
した。なお引張強さが400Kg／cm²以上の場合は接
着剤の凝集破壊が起き、それ以下の場合は主とし
てNi−Cr合金面での界面破壊であつた。

【表】 第２表から明らかなように本発明の接着性モノ
マーを使用した場合、初期の接着力が400Kg／cm²
以上と非常に高く、しかも水中浸漬10日後でも接
着力の低下は認められなかつたが、公知のリン酸
エステルモノマーである２−メタクリロイルオキ
シエチル ジハイドロジエン ホスフエートを用
いた場合には水中浸漬により急激に接着力が低下
した。 実施例９，10および比較例２ 実施例１，２および比較例１のモノマーを用い
て、下記の処方にしたがつてそれぞれ２液型接着
剤を調合し、該接着剤で市販コンポジツトレジン
を、酸エツチングをした人歯象牙質と、酸エツチ
ングしない象牙質の双方に接着し、その性能を評
価した。 液 ２，２−ビス（３−メタクリロイルオキシ−
２−ヒドロキシ プロポキシ）フエニル プ
ロパン 40 ２−ヒドロキシエチルメタクリレート 30 ジエチレングリコール ジメタクリレート23 接着性モノマー ７ ベンゾイルパーオキサイド 1.5 液 95％エタノール 100 ベンゼンスルフイン酸ソーダ ４ Ｎ，Ｎ−ジエタノール−Ｐ−トルイジン １ 人歯大臼歯を象牙質が接着面に出るように角柱
状に削り出したものと、象牙角棒（10×10×30
mm）を準備する。これらは使用直前まで水中冷蔵
保存する。象牙質を酸エツチングしてから接着す
る場合、使用直前に人歯の接着すべき象牙質面か
ら水を拭き、40％正リン酸水溶液で１分間該象牙
質面をエツチングする。次いで流水で良く水洗し
水分は清浄空気または窒素を吹きつけて蒸発させ
側面にアルミストリツプを巻きつける。一方象牙
棒は接着面の水分を拭き取つておく。人歯、象牙
棒とも液と液の等体積混合液を塗布し、清浄
空気または窒素を吹きつけて乾燥する。市販コン
ポジツトレジン「Clearfil Ｆ 」（クラレ製）を
混練りし、このペーストを人歯と象牙接着面間に
サンドウイツチに挾んで接着した。酸エツチング
しないで接着する場合には上記操作のうちエツチ
ングとそれに続く水洗の操作だけを省き、他は全
く同一方法で接着を行つた。接着30分後に試料片
を37℃水中に浸漬し、１日後インストロン引張試
験機で引張接着強度を測定（クロスヘツドスピー
ド２mm／min）し、その結果を第３表に示した。
なお１種の接着剤の評価に人歯７本を使用し、７
本の接着力の平均値を示した。

【表】 第３表から明らかなように本発明の化合物(A)
は、公知のリン酸モノエステルモノマーである２
−メタクリロイルオキシエチル ジハイドロジエ
ン ホスフエートに比べ著しく高い接着力を示し
た。特に、象牙質の酸エツチングなしでも歯科臨
床上使用に耐え得るだけの高い接着力を示し、従
来技術では到底考えられなかつた治療手法の簡略
化が可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式 （式中、ＲはＨまたはCH₃、ｎは２から４まで
   の整数を表わす） で示される重合性リン酸モノエステル化合物。 ２ ｎが２である特許請求の範囲第１項記載の重
   合性リン酸モノエステル化合物。 ３ ＲがCH₃である特許請求の範囲第２項記載の
   重合性リン酸モノエステル化合物。