JPH0127077B2 - - 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−〔ｍ−｛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−〔ｍ−｛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−〔ｍ−｛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
−〔ｍ−｛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−〔ｍ−｛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−〔ｍ−｛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)酸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−Cl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
ステル化合物が製造される。 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、ハワゲン化炭化水素等の溶
媒、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。 また、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。得られた残渣を酢酸エチルに溶解し
該溶液を希塩酸水溶液で数回洗浄する。その後中
性水で洗つてから脱水乾燥し、溶媒を溜去すると
液状残渣が得られる。該残渣をトルエンで繰り返
し洗浄し、トルエン可溶のジエステル(C)とリン酸
ジエステル(D)を除去する。トルエン不溶部は溶媒
を減圧溜去すると固化し、該固体は95％以上のリ
ン酸モノエステル(A)を含む。 該粗リン酸モノエステルはテトロヒドロフラ
ン、酢酸エチル、アセトン、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、トルエン等の沈澱剤を加えて再結晶するこ
とにより、容易に精製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，Al
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）、酸化アルミ、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）、１，３−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460ｇ得た。HLC分析の結果、
該混合物中のモノエステル含量は64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（0.36mol）を150c.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125ｇ（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。得られた残渣を
800c.c.の酢酸エチルに溶解し、分液ロートに移し
て300c.c.の2N塩酸水溶液で３回、300c.c.の中性水
で２回洗浄した。ボウ硝で１晩脱水乾燥してか
ら、ハイドロキノンモノメチルエーテルを30mg加
え、酢酸エチルを減圧溜去して液状残渣を得た。
これをトルエンで繰返し洗浄してから、残渣中の
揮発分を減圧溜去した。以上の操作により67ｇの
粗リン酸モノエステルを固体として得た。更に該
リン酸モノエステルを150c.c.のアセトンに溶解し、
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、58
ｇの結晶を得た。 該結晶の融点は64〜67℃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
の多重シグナルを、δ＝1.8₅にメチルプロトンの
シグナルを、δ＝6.3〜6.5と7.0〜7.2にフエニレ
ン基の４個のプロトンのシグナルを、δ＝9.2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：49.0％、Ｐ：8.6％〔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、60ｇの固体を得た。該化合物
のNMR測定、元素分析〔Ｃ：47.5％（47.0）
Ｐ：8.9％（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１，３−ビス（３−ヒドロキシプロポキシ）
ベンゼンまたは１，３−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、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】

【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 ５重量部 メチルメタクリレート 95 〃 ベンゾイルパーオキシト 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−Ci合金（Ni：92.7％）板
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。この合金板に５mmφ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、筆で合金チツプ
（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
   リン酸モノエステル化合物。