本発明の歯科用接着性組成物は、(イ)前記一般式(1)に示す重合性単量体と、(ロ)酸性基重合性単量体を含んでなることを特徴とする歯科用接着性組成物である。以下、本発明の歯科用接着性組成物に含まれる各成分について、順次詳細に説明する。
歯科用接着材組成物に含有される(イ)前記一般式(1)に示す重合性単量体について説明する。本発明の重合性単量体は、前記一般式(1)で示されることを特徴とする。
ここで、前記一般式(1)中、Xは2価の基を表し、Ar1およびAr2は、各々、2価〜4価から選択されるいずれかの価数を持つ芳香族基を表し、各々同一であっても異なっていてもよく、L1およびL2は、各々、主鎖の原子数が2〜60の範囲内であり、かつ、2価〜4価から選択されるいずれかの価数を持つ炭化水素基を表し、各々同一であっても異なっていてもよく、R1およびR2は、各々、水素またはメチル基を表す。また、m1、m2、n1およびn2は、各々、1〜3の範囲から選択される整数である。なお、前記一般式(1)に示される重合性単量体は、2種類以上の異性体を含む異性体混合物であってもよい。
芳香族基Ar1、Ar2の具体例としては、下記構造式Ar−a1〜Ar−a3に示す2価〜4価のベンゼン、下記構造式Ar−a4〜Ar−a6に示す2価〜4価のナフタレン、あるいは、下記構造式Ar−a7〜Ar−a9に示す2価〜4価のアントセランが挙げられる。なお、これら構造式中、結合手は、芳香族基Ar1、Ar2を構成するベンゼン環の任意の炭素(但し、ベンゼン環とベンゼン環との縮合部を形成する炭素を除く)に設けることができる。たとえば、構造式Ar−a1(2価のベンゼン)であれば、2本の結合手は、オルト位、メタ位、あるいは、パラ位のいずれかに設けることができる。
なお、芳香族基Ar1の価数は、m1の数に応じて決定され、m1+1で表される。同様に、芳香族基Ar2の価数は、m2の数に応じて決定され、m2+1で表される。
また、芳香族基Ar1、Ar2は、各々、置換基を有していてもよく、この場合、芳香族基Ar1、Ar2を構成するベンゼン環の水素を他の置換基に置き換えることができる。芳香族基Ar1、Ar2の置換基としてはその末端に一般式(1)の左辺に示される反応性基(すなわち、アクリル基またはメタクリル基)を含まないものであれば特に限定されず、置換基を構成する原子の総数(原子数)が1〜60の範囲内のものを適宜選択できる。具体的には、炭素数1〜20の1価の炭化水素基や、−COOR3、−OR3、ハロゲン基、アミノ基、ニトロ基、カルボキシル基などを挙げることができる。
なお、R3は、炭素数1〜20の1価の炭化水素基と同様である。また、炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、メチル基、エチル基等の直鎖状または分岐状の炭化水素基、シクロヘキシル基等の脂環炭化水素基、フェニル基、1価のフランなどの複素環基などを挙げることができる。
Xは2価の基を表し、具体的には、下記構造式X−1〜X−13に例示されるような芳香族基Ar1と芳香族基Ar2とを架橋する主鎖の原子数が1〜3の2価の基である。
なお、2価の基Xの主鎖の原子数は1または2がより好ましく、1が最も好ましい。また、2価の基Xは、芳香族基Ar1(あるいはAr2)とこれに接続されたエステル結合とからなるベンゾエート構造(電子吸引基)に対して電子を供与できる電子供与性基であることが好ましい。このような電子供与性の2価の基Xとしては、−O−、−CH2−、−CH(R5)−あるいは−S−が挙げられ、これらの中でも−O−あるいは−CH2−がより好ましく、−O−が特に好ましい。
ここで、R5は、炭素数1〜6のアルキル基である。電子供与性の2価の基Xでは、下記共鳴構造式に例示するような共鳴構造を取り得るため、分子中央部の極性が比較的高くなる。このため、極性の高い親水性材料との親和性をより向上させることができ、結果的に、親水性材料との相溶性を向上させたり、親水性の表面に対する親和性・接着性を向上させることが容易になる。なお、下記共鳴構造式は、2価の基Xが−O−であり、芳香族基Ar1、Ar2がフェニレン基(但し、2本の結合手はパラ位に設けられる)である場合における本実施形態の重合性単量体の分子中央部について示したものである。
L1およびL2は、各々、主鎖の原子数が2〜60の範囲内であり、かつ、2価〜4価から選択されるいずれかの価数を持つ炭化水素基を表し、各々同一であっても異なっていてもよい。なお、主鎖の原子数は2〜12の範囲内が好ましく、2〜10の範囲内がより好ましく、2〜6の範囲内がさらに好ましく、2〜3の範囲内が特に好ましい。特に主鎖の原子数を2〜3の範囲内とした場合には、硬化物の曲げ強度をより高めることが容易になる。
なお、主鎖を構成する原子は、基本的には炭素原子から構成され、全ての原子が炭素原子であってもよいが、主鎖を構成する炭素原子の一部をヘテロ原子に置き換えることもできる。このヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子を挙げることができる。なお、主鎖がヘテロ原子として酸素原子を含む場合、主鎖中には、エーテル結合またはエステル結合を導入することができる。主鎖に導入できるヘテロ原子の数は、主鎖の原子数の約半分以下とすることが好ましく、主鎖の原子数が2の場合、主鎖に導入できるヘテロ原子の数は1つである。
また、主鎖を構成する原子のうち、少なくともいずれか1つの原子(通常は炭素原子)には、置換基が結合していてもよい。このような置換基としては、メチル基等の炭素数1〜3のアルキル基、水酸基、水酸基を有する1価の炭化水素基、ハロゲン、−COOR4、−OR4などを挙げることができる。なお、R4は、炭素数1〜3のアルキル基と同様である。また、水酸基を有する1価の炭化水素基は、その炭素数が1〜3の範囲が好ましく、1〜2の範囲がより好ましい。水酸基を有する1価の炭化水素基の具体例としては、−CH2OH、−CH2CH2OH、−CH(CH3)OHなどが挙げられる。
なお、親水性材料との相溶性を向上させたり、親水性の表面に対する親和性を向上させたい場合には、L1およびL2の少なくともいずれかが水酸基を含む、言い換えれば、L1およびL2の少なくともいずれかにおいて、その置換基は水酸基および/または水酸基を有する1価の炭化水素基であることが好ましい。なお、L1およびL2の各々に含まれる水酸基の数は、少なくとも1つ以上であればよいが、通常は、1つであることが好ましい。また、水酸基は、L1およびL2の各々に1つ含まれることがより好ましく、この場合において、m1、m2=1であれば分子内には2つの水酸基が含まれることになる。
なお、一般的に、分子内に複数の水酸基を有する化合物は、分子間水素結合を形成し、結果として粘度が上昇し易い。それゆえ、本実施形態の重合性単量体が分子内に水酸基を有する場合も、粘度が上昇し易い傾向がある。しかし、芳香族基Ar1、Ar2に直接結合するエステル結合の近傍に水酸基が存在する場合は、比較的粘度の上昇が抑えられるため、より好ましい。ここで、“エステル結合の近傍に水酸基が存在する場合”とは、具体的には、L1およびL2のいずれかまたは双方が水酸基を有する場合において、水酸基を有するL1またはL2の主鎖の原子数が2〜10の範囲を意味し、主鎖の原子数は特に好ましくは2〜3の範囲である。なお、上述した効果が得られる理由は定かではないが、本発明者らは以下のように推測している。
芳香族基Ar1、Ar2に直接結合するエステル結合の近傍に水酸基が存在する場合、下記にされる構造式に示すように2価の基L1、L2に存在する水酸基の水素が芳香族基Ar1、Ar2に直接結合するエステル結合のカルボニル基の酸素との間に分子内水素結合を形成し易いと予想される。なお、下記に例示される構造式は、一般式(1)中において、Ar1、Ar2=フェニレン基、X=−O−、L1、L2=−CH2CH(OH)CH2−、R1、R2=メチル基、m1、m2、n1およびn2=1とした例である。
すなわち、分子内水素結合が形成された場合、分子間水素結合の形成が抑制されることになる。このため、本実施形態の重合性単量体において、分子内に水酸基が含まれない場合を基準とすると、分子内に水酸基を含む場合には、粘度は増大するものの、従来の分子内に水酸基を有する重合性単量体(Bis−GMAなど)と同程度の粘度まで、粘度が著しく増大することは抑制される。
これに加えて、分子間水素結合が形成されない状態を基準とした場合と比べて、分子内水素結合が形成された場合では、芳香族基Ar1、Ar2を構成するベンゼン環とこれに直接結合するエステル結合とからなるベンゾエート構造に歪みが生じて、分子中心部分の分子構造の対称性が低下する。それゆえ、分子の結晶性が低下して、粘度の著しい増大がさらに抑制されると考えられる。なお、分子内水素結合の形成は、分子間の結合を弱めるため、硬化物の機械的強度の低下を招くおそれもある。
しかし、本実施形態の重合性単量体が、芳香族基Ar1、Ar2に直接結合するエステル結合の近傍に水酸基を有する場合、水酸基は、より正確には、分子間水素結合よりも分子内水素結合に寄与する度合いが相対的により高くなっていると考えられ、分子間の緩やかな水素結合ネットワークの形成にも寄与していると考えられる。さらに、L1およびL2の双方が水酸基を有する場合などのように、分子内に複数の水酸基が含まれる場合には、分子間で密度の高い水素結合ネットワークを形成し易くなる。この場合、分子内に水酸基を有さない本実施形態の重合性単量体と比べて、硬化物の機械的強度をより高くできると考えられる。
L1、L2の具体例としては、n1、n2=1の場合(L1、L2が2価の炭化水素基の場合)において、下記構造式L−b1〜L−b14を挙げることができる。なお、これらの構造式中に示す2つの結合手のうち、*の付された結合手は、分子中心部のベンゾエート構造を構成するエステル結合の酸素原子に結合する結合手を意味する。ここで、下記構造式L−b1〜L−b14中、aは1〜11の範囲から選択される整数を表し、bは1〜19の範囲から選択される整数を表し、cは0〜11の範囲から選択される整数を表し、dは0〜5の範囲から選択される整数を表し、eは2〜5の範囲から選択される整数を表し、fは1〜6の範囲から選択される整数を表す。なお、a〜fの値は、構造式L−b1〜L−b14において、主鎖の原子数が12以下となる範囲で選択されることが好ましい。
一方、n1、n2=2の場合(L1、L2が3価の炭化水素基の場合)は、構造式L−b1〜L−b14において、主鎖を構成する炭素原子のうち、*の付された結合手を持つ炭素原子から最も離れた位置の炭素原子が2本の結合手を有する。また、n1、n2=3の場合(L1、L2が4価の炭化水素基の場合)は、構造式L−b1〜L−b2、L−b6〜L−b8、L−b10〜L−b14において、主鎖を構成する炭素原子のうち、*の付された結合手を持つ炭素原子から最も離れた位置の炭素原子が3本の結合手を有する。
なお、一般式(1)で示される本実施形態の重合性単量体は、下記一般式(2)で示される重合性単量体であることが特に好ましい。なお、一般式(2)は、一般式(1)において、m1、m2、n1、n2=1、Ar1、Ar2=−C6H4−(構造式Ar−a1)とした場合の構造を示すものである。
また、本実施形態の重合性単量体は、下記一般式(3)に示される重合性単量体であることが好ましい。ここで、一般式(3)中、Xは、一般式(1)に示すものと同様であり、Ar1およびAr2は、価数が2価のみを取りえることを除いて一般式(1)中に示すものと同様であり、L3およびL4は、各々、主鎖の原子数が1〜8の範囲内の2価の炭化水素基を表し、各々同一であっても異なっていてもよく、R3およびR4は、各々、水素またはメチル基を表す。また、jは0、1または2であり、kは0、1または2であり、j+k=2である。なお、一般式(3)は、一般式(1)において、m1、m2、n1、n2=1、L1=−L3−CH(OH)CH2−または−CH(CH2OH)−L4−、L2=−L3−CH(OH)CH2−または−CH(CH2OH)−L4−、R1はR3またはR4に対応し、R2はR3またはR4に対応する、とした場合の構造(2官能型構造)を示すものである。また、一般式(3)中、左右両側の括弧内に示す基は、中央に示す基;−Ar1−X−Ar2−の2つの結合手のいずれに対しても結合可能である。すなわち、jおよびkの値に応じて、一般式(3)中の左側の括弧内に示す基が、中央に示す基の両側に結合する場合もあれば、一般式(3)中の右側の括弧内に示す基が、中央に示す基の両側に結合する場合もある。
なお、L3およびL4において、主鎖を構成する原子は、基本的には炭素原子から構成され、全ての原子が炭素原子であってもよいが、主鎖を構成する炭素原子の一部をヘテロ原子に置き換えることもできる。このヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子を挙げることができる。なお、主鎖がヘテロ原子として酸素原子を含む場合、主鎖中には、エーテル結合またはエステル結合を導入することができる。主鎖に導入できるヘテロ原子の数は1つまたは2つが好ましい。但し、主鎖の原子数が2の場合、主鎖に導入できるヘテロ原子の数は1つである。
また、L3およびL4において主鎖の原子数は、1〜8であればよいが、1〜5がより好ましく、1〜3がさらに好ましく、1が最も好ましい。L3およびL4の具体例としては、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、n−ブチレン基などのような主鎖の炭素数1〜8のアルキレン基や、当該アルキレン基の主鎖の一部または全部をエーテル結合あるいはエステル結合(但し、アルキレン基の主鎖の原子数が2以上の場合に限る)に置換した基などが挙げられる。
一般式(3)に示す値j、kの組み合わせ(j、k)としては、(2、0)、(1、1)および(0、2)が挙げられるが、これらの中でも重合性単量体分子の分解の抑制が期待できる観点から(1、1)および(0、2)がより好ましい。この理由として、本発明者らは以下のように推測している。
ここで、下記に示す式は、一般式(3)において(j、k)=(1、1)、X=−O−、Ar1,Ar2=−C6H4−、L3、L4=−CH2−、R3、R4=−CH3とした重合性単量体分子における水分子の存在下における反応機構の一例を示したものである。本実施形態の重合性単量体は、分子中央部の芳香族基に直接結合するエステル結合が存在する分子構造を有している。このような分子構造を持つ重合性単量体が分解する反応機能のひとつとして、芳香族基に直接結合するエステル結合への水分子の求核反応(加水分解反応)などが予想される(下記Route B)。
しかし、芳香族基に直接結合するエステル結合のすぐ近くに、同一分子内に含まれる1級アルコールが存在する場合、1級アルコールとエステル結合とが分子内で環化反応を起こすことで、一時的に環状構造を形成する(下記Route A)。この環化反応は可逆的であるため、直ぐに元の直鎖構造に戻り易いものの、この環化反応が上述した求核反応(加水分解反応)などを阻害する。このため、重合性単量体分子の分解が阻害されるものと推測される。この場合、重合性単量体あるいはこれを含む組成物の分解劣化が抑制される(言い換えれば保存安定性が向上する)ため、重合性単量体を用いた各種組成物の製造直後の初期性能を長期に渡って安定して維持できることになる。たとえば、重合性単量体を用いる歯科用組成物(歯科用充填修復材、歯科用接着剤など)では、長期間保存後においても、製造直後の接着強度や、硬化物の機械的強度を維持することが容易になる。
また、本実施形態の重合性単量体は、一般式(3)に示す値j、kの組み合わせ(j、k)が、(2、0)、(1、1)および(0、2)からなる群より選択されるいずれか2種類以上の構造異性体を含むものであることが好ましい。重合性単量体が、一般式(3)に示す(j,k)の組み合わせについて、2種類以上の構造異性体を含むものである場合、硬化物の機械的強度と、保存安定性とをバランスよく向上させることが容易となる。この場合、全ての重合性単量体分子における値kの平均値が0.05以上2.0未満の範囲(言い換えれば値jの平均値が0を超え1.95以下の範囲)であることが好ましい。さらに、値kの平均値の下限は0.1以上であることが好ましく、値kの平均値の上限は、1.7以下であることがより好ましく、1.5以下であることがさらに好ましく、0.4以下であることが特に好ましい。なお、硬化物の機械的強度と、保存安定性とをバランスよく向上させるためには、値k=2(構造異性体を含まない状態)も、値kの平均値が0.05以上2.0未満の範囲とした場合と同様に好適である。但し、値k=2(構造異性体を含まない状態)よりも、2種類以上の構造異性体を含む状態の方が、一定の保存期間を経ない初期状態での機械的強度をより高くすることができる。この点では、値kの平均値が0.05未満とならない範囲で、値kの平均値は小さい方がより有利である。
本実施形態の重合性単量体は、公知の出発原料および公知の合成反応法を適宜組み合わせて合成することができ、その製造方法は特に限定されるものではない。たとえば、一般式(3)に示す重合性単量体を製造する場合、下記一般式(4)に示す化合物と、下記一般式(5)に示す化合物とを反応させる反応工程を少なくとも含む製造方法を利用してもよい。この場合、下記一般式(6)〜(8)に示す化合物からなる群より選択される2種類以上の構造異性体を含む重合性単量体を製造することができる。
ここで、一般式(4)〜(8)中、X、Ar1およびAr2、は一般式(3)中に示すものと同様であり、L5は主鎖の原子数が1〜7の2価の炭化水素基を表す。また、pは0または1である。ここで、値kの平均値、言い換えれば、一般式(6)〜(8)に示される構造異性体の存在比率は、合成条件を適宜選択することにより容易に調整することができる。また、必要に応じて合成後に精製処理を行うことで、値kの平均値(一般式(6)〜(8)に示される構造異性体の存在比率)を所望の値により近づくように調整してもよい。
一般式(4)〜(8)に示すL5において、主鎖を構成する原子は、基本的には炭素原子から構成され、全ての原子が炭素原子であってもよいが、主鎖を構成する炭素原子の一部をヘテロ原子に置き換えることもできる。このヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子を挙げることができる。なお、主鎖がヘテロ原子として酸素原子を含む場合、主鎖中には、エーテル結合またはエステル結合を導入することができる。主鎖に導入できるヘテロ原子の数は1つまたは2つが好ましい。但し、主鎖の原子数が2の場合、主鎖に導入できるヘテロ原子の数は1つである。
また、L5において主鎖の原子数は、1〜7であればよいが、1〜4が好ましく、1〜2がより好ましい。L3およびL4の具体例としては、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、n−ブチレン基などのような主鎖の炭素数1〜7のアルキレン基や、当該アルキレン基の主鎖の一部または全部をエーテル結合あるいはエステル結合(但し、アルキレン基の主鎖の原子数が2以上の場合に限る)に置換した基などが挙げられる。
一般式(6)において、各々のL5は同一であってもよく、異なっていてもよい。これは、一般式(7)および(8)においても同様である。なお、各々のL5を互いに異なるものとする場合には、合成に用いる一般式(5)に示す化合物として、L5が互いに異なる2種類以上の化合物を用いることができる。また、pは0であることが好ましい。
なお、必要であれば、上述した製造方法により2種類以上の構造異性体を含む重合性単量体を得た後、構造異性体を実質的に含まない重合性単量体(たとえば、一般式(6)に示す重合性単量体)のみを単離精製してもよい。しかしながら、単離精製して得られる重合性単量体は、単離精製処理前の2種類以上の構造異性体を含む重合性単量体と比べると、硬化物の機械的強度と、保存安定性との両立という点で劣る傾向にある。これに加えて、重合性単量体の製造に際して、さらに単離精製処理が必要となるため、コスト面でも不利になり易い。よって、これらの観点からは、単離精製処理は省略することが好ましい。
次に、歯科用接着性組成物に含有される(ロ)酸性基含有重合性単量体について説明する。酸性基重合性単量体を含有させることで、歯質への接着性を付与することができる。さらに、コバルト、クロム、チタン等の卑金属、アルミナやジルコニア等の金属酸化物セラミックスへの接着性も向上する。
酸性基含有重合性単量体としては、1分子中に少なくとも1つのラジカル重合性の不飽和基と、少なくとも1つの酸性基とを有する重合性単量体であれば特に限定されず、公知の化合物を用いることができる。ここで、ラジカル重合性の不飽和基とは、(メタ)アクリロイル基および(メタ)アクリロイルオキシ基、(メタ)アクリロイルアミノ基、(メタ)アクリロイルチオ基などの(メタ)アクリロイル基の誘導体基;ビニル基;アリール基;スチリル基や、(メタ)アクリルアミド基などが例示される。
また、本願明細書において酸性基とは、ホスフィニコ基{=P(=O)OH}、ホスホノ基{−P(=O)(OH)2}、カルボキシル基{−C(=O)OH}、スルホ基(−SO3H)などの−OHを有する遊離の酸基のみならず、上記に例示した−OHを有する酸性基の2つが脱水縮合した酸無水物構造(たとえば、−C(=O)−O−C(=O)−)、あるいは、上記に例示した−OHを有する酸性基の−OHがハロゲンに置換された酸ハロゲン化物基(たとえば、−C(=O)Cl)などのように当該基を有する重合性単量体の水溶液または水懸濁液が酸性を示す基、を意味する。酸性基は、pKaが5より小さいものが好ましい。
酸性基含有重合性単量体を具体的に例示すると、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル ジハイドロジェンフォスフェート、ビス(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル) ハイドロジェンホスフェート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル フェニル ハイドロジェンフォスフェート、10−(メタ)アクリロイルオキシデシル ジハイドロジェンフォスフェート、6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシル ジハイドロジェンフォスフェート、ビス(6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシル)ハイドロジェンフォスフェート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル 2−ブロモエチル ハイドロジェンフォスフェートなどの分子内にホスフィニコオキシ基またはホスホノオキシ基を有す酸性基含有重合性単量体(以下、「重合性酸性リン酸エステル」とも称す場合がある)、ならびに、これらの酸無水物および酸ハロゲン化物が挙げられる。
また、(メタ)アクリル酸、N−(メタ)アクリロイルグリシン、N−(メタ)アクリロイルアスパラギン酸、N−(メタ)アクリロイル−5−アミノサリチル酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル ハイドロジェンサクシネート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル ハイドロジェンフタレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル ハイドロジェンマレート、6−(メタ)アクリロイルオキシエチルナフタレン−1,2,6−トリカルボン酸、O−(メタ)アクリロイルチロシン、N−(メタ)アクリロイルチロシン、N−(メタ)アクリロイルフェニルアラニン、N−(メタ)アクリロイル−p−アミノ安息香酸、N−(メタ)アクリロイル−O−アミノ安息香酸、p−ビニル安息香酸、2−(メタ)アクリロイルオキシ安息香酸、3−(メタ)アクリロイルオキシ安息香酸、4−(メタ)アクリロイルオキシ安息香酸、N−(メタ)アクリロイル−5−アミノサリチル酸、N−(メタ)アクリロイル−4−アミノサリチル酸などの分子内に1つのカルボキシル基を有す酸性基含有重合性単量体、ならびに、これらの酸無水物および酸ハロゲン化物が挙げられる。
また、11−(メタ)アクリロイルオキシウンデカン−1,1−ジカルボン酸、10−(メタ)アクリロイルオキシデカン−1,1−ジカルボン酸、12−(メタ)アクリロイルオキシドデカン−1,1−ジカルボン酸、6−(メタ)アクリロイルオキシヘキサン−1,1−ジカルボン酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル−3’−メタクリロイルオキシ−2’−(3,4−ジカルボキシベンゾイルオキシ)プロピルサクシネート、1,4−ビス(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)ピロメリテート、N,o−ジ(メタ)アクリロイルチロシン、4−(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)トリメリテート、4−(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメリテート、4−(メタ)アクリロイルオキシブチルトリメリテート、4−(メタ)アクリロイルオキシヘキシルトリメリテート、4−(メタ)アクリロイルオキシデシルトリメリテート、4−アクリロイルオキシブチルトリメリテート、6−(メタ)アクリロイルオキシエチルナフタレン−1,2,6−トリカルボン酸無水物、6−(メタ)アクリロイルオキシエチルナフタレン−2,3,6−トリカルボン酸無水物、4−(メタ)アクリロイルオキシエチルカルボニルプロピオノイル−1,8−ナフタル酸無水物、4−(メタ)アクリロイルオキシエチルナフタレン−1,8−トリカルボン酸無水物などの分子内に複数のカルボキシル基あるいはその酸無水物基を有す酸性基含有重合性単量体、ならびに、これらの酸無水物および酸ハロゲン化物が挙げられる。
また、ビニルホスホン酸、p−ビニルベンゼンホスホン酸などの分子内にホスホノ基を有す酸性基含有重合性単量体が挙げられる。
また、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、p−ビニルベンゼンスルホン酸、ビニルスルホン酸などの分子内にスルホ基を有す酸性基含有重合性単量体が挙げられる。
上記例示されたもの以外にも、特開昭54−11149号公報、特開昭58−140046号公報、特開昭59−15468号公報、特開昭58−173175号公報、特開昭61−293951号公報、特開平7−179401号公報、特開平8−208760号公報、特開平8−319209号公報、特開平10−236912号公報、特開平10−245525号公報などに開示されている歯科用接着材の成分として記載されている酸性基含有重合性単量体も好適に使用できる。
これら酸性基含有重合性単量体は単独で用いても、複数の種類のものを併用しても良い。特に、上記酸性基含有重合性モノマーのなかでも、歯質に対する接着性が優れている点で、酸性基がリン酸基であることが好ましい。このようなリン酸基を有する酸性基含有重合性モノマーとしては、特に、リン酸二水素モノエステル基{−O−P(=O)(OH)2}やリン酸水素ジエステル基{(−O−)2P(=O)OH}を有する重合性酸性リン酸エステルが好ましい。さらに、本発明の歯科用接着性組成物が、光照射によって硬化するものである場合、光照射時の重合性が良好な点で、酸性基含有重合性モノマーを構成する重合性不飽和基としては、(メタ)アクリロイル基の誘導体基であることが好ましい。
本発明の歯科用接着性組成物において、(イ)前記一般式(1)に示す重合性単量体と、(ロ)酸性基含有重合性単量体の配合量は特に制限はなく、任意の割合で混合して用いることができる。より優れた接着強度を得るためには、例えば、被着体が歯質の場合には、全重合性単量体成分中において5重量部以上含有させるのが好適であり、5〜80重量部含有させるのがより好適であり、10〜60重量部含有させるのが最も好適である。酸性基含有重合性単量体の配合量が少ないと、エナメルに対する接着強度が低下する傾向があり、逆に多いと象牙質に対する接着強度が低下する傾向がある。また、被着体がコバルトクロム合金やチタン合金等の金属やシリカ、ジルコニア、アルミナ等のセラミックスの場合には、全重合性単量体成分中において0.1重量部以上含有させるのが好適であり、0.1〜80重量部含有させるのがより好適であり、0.5〜60重量部含有させるのが最も好適である。酸性基含有重合性単量体の配合量が少なすぎると、被着体に作用する重合性単量体が少なくなり、接着性が低下する。一方で、配合量が多すぎると、接着層の強度が低下してしまい、接着性が低下する傾向がある。
また、接着材の歯質に対する浸透性を調節したり、硬化体の硬度を向上させたりする目的のため、(イ)前記一般式(1)に示す重合性単量体と、(ロ)酸性基含有重合性単量体の他にその他重合性単量体を含有しても良い。
その他重合性単量体とは、分子中に少なくとも1つの重合性不飽和基を含有し、重合反応によって高分子を形成し得る化合物を指し、公知の化合物から適宜選択して用いることができる。前記重合性不飽和基としては、例えば、アクリレート基、メタクリレート基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、ビニル基、アリル基、エチニル基、スチリル基等の基を挙げることができる。中でも、硬化速度の速さから、アクリレート基、メタクリレート基、アクリルアミド基、メタクリリアミド基等が好ましく、アクリレート基、メタクリレート基が特に好ましい。
好ましい態様であるアクリレート基およびメタクリレート基を含有する、その他の重合性単量体を具体的に例示すると、下記(1)〜(4)に示すものが挙げられる。
(1)単官能重合性単量体
単官能重合性単量体としては、例えば、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、n―ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、n―ステアリル(メタ)アクリレートシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(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、3―ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、若しくはグリシジル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸のアルキルエステル、1H,1H,3H―ヘキサフルオロブチルメタクリレート、1H,1H,5H―オクタフルオロペンチルメタクリレート、1H,1H,6H―デカフルオロヘキシルメタクリレート若しくは1H,1H,7H―ドデカフルオロヘプチルメタクリレート等の含フッ素(メタ)アクリレート、あるいは下記式(i)から(v)、(vi)〜(vii)で示される(メタ)アクリレート等が挙げられる。
なお、上記各式中のRaは、水素原子またはメチル基である。また、上記各式中のRb若しくはRcは、それぞれ独立なアルキレン基である。また、上記各式中のRdは、アルキル基である。上記各式中のsは、0もしくは1〜10の整数であり、tは1〜10の整数(但し、m+nは2〜10の整数である。)である。
(2)二官能重合性単量体
二官能重合性単量体としては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブ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、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3―ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4―ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6―へキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9―ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10―デカンジオールジ(メタ)アクリレート、2,2―ビス((メタ)アクリロキシフェニル)プロパン、2,2―ビス[4―(3―(メタ)アクリロキシエトキシ)―2―ヒドロキシプロポキシフェニル]プロパン、2,2―ビス(4―(メタ)アクリロキシエトキシフェニル)プロパン、2,2―ビス(4―(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、2,2―ビス(4―(メタ)アクリロキシテトラエトキシフェニル)プロパン、2,2―ビス(4―(メタ)アクリロキシペンタエトキシフェニル)プロパン、2,2―ビス(4―(メタ)アクリロキシジプロポキシフェニルプロパン、2―(4―メタクリロキシエトキシフェニル)―2―(4―(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、2―(4―(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)―2―(4―(メタ)アクリロキシトリエトキシフェニル)プロパン、2―(4―(メタ)アクリロキシジプロポキシフェニル―2―(4―(メタ)アクリロキシトリエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4―(メタ)アクリロキシプロポキシフェニル)プロパン、あるいは2,2−ビス(4―(メタ)アクリロキシイソプロポキシフェニル)プロパン等が挙げられる。
(3)三官能重合性単量体
三官能重合性単量体としては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ペンタエルスリトールトリ(メタ)アクリレートあるいはトリメチロールメタントリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
(4)四官能重合性単量体
四官能重合性単量体としては、例えば、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、あるいはペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
本発明においては、その他重合性単量体を単独で併用しても良いし、あるいは、2種類以上のその他重合性単量体を組み合わせても良い。さらに、官能基数が異なる複数種のその他重合性単量体を組み合わせても良い。また、イ)前記一般式(1)に示す重合性単量体、(ロ)酸性基含有重合性単量体とその他重合性単量体を組み合わせる場合、その他の重合性単量体の含有量は特に制限されないが、接着性をより発揮させるためには、酸性基重合性単量体の配合量を前述した配合量とすることが好ましい。
さらに、本発明の歯科用接着性組成物には、貴金属への接着性を付与する目的で貴金属と結合する官能基を有する重合性単量体であるイオウ原子含有重合性単量体や、セラミックスへの接着性を付与する目的でセラミックスと結合する官能基を有するカップリング剤を配合することも可能である。
こうしたイオウ原子含有重合性単量体としては、分子内に少なくとも1つの重合性基とイオウ原子とを含有しているものであれば特に限定されず、公知の化合物を用いることができる。具体的には、特開平10−1409、特開平10−1473、特開平8−113763等に記載の重合性単量体が挙げられる。好適には、下記一般式で示される化合物が使用できる。
すなわち、下記一般式A1〜A5に示される互変異性によりメルカプト基を生じ得る重合性化合物;下記一般式A6〜A9に示されるジスルフィド化合物;下記一般式A10〜A11に示される鎖状若しくは環状のチオエーテル化合物等が挙げられる。
{式中、Reは水素原子またはメチル基であり、Rfは炭素数1〜12の2価の飽和炭化水素基、−CH2−C6H4−CH2−基、−(CH2)o−Si(CH3)2OSi(CH3)2−(CH2)p−基(但し、o及びpはそれぞれ1〜5の整数である。)、又は−CH2CH2OCH2CH2−基であり、Xは−OC(=O)−基、−OCH2−基、または−OCH2−C6H4−基であり(但し、これらいずれの基Xにおいても右端の炭素原子は不飽和炭素に結合し、左端の酸素原子は基Rfに結合している。)、X’は−OC(=O)−基(但し、右端の炭素原子が不飽和炭素に結合し、左端の酸素原子が基Rfに結合している。)、−C6H4−基、又は結合手であり(ここで、基X’が結合手の場合とは基Rfと不飽和炭素が直接結合した状態をいう。)、Wは−S−、−O−、又は−N(R’)−である(但し、R’は水素原子、炭素数1〜5のアルキル基である。)。}
これら化合物Aを具体的に例示すれば、前記一般式A1〜A5に示される互変異性によりメルカプト基を生じ得る重合性化合物としては、次に示す化合物が挙げられる。
また、前記一般式A6〜A9に示されるジスルフィド化合物としては、次に示す化合物等が挙げられる。
さらに、前記一般式A10〜A11に示される鎖状若しくは環状のチオエーテル化合物としては、次に示す化合物等が挙げられる。
これらのイオウ原子含有重合性単量体は、1種又は2種以上を組み合わせて使用することもできる。
上記イオウ原子含有重合性単量体としては、これらの中でも、保存安定性の観点から、互変異性によりメルカプト基を生じ得る重合性化合物、又はジスルフィド化合物が好適に用いられ、さらに接着強度の観点から互変異性によりメルカプト基を生じ得る重合性化合物が最も好ましい。
また、セラミックスと結合する官能基を有するカップリング剤としては公知のものが制限なく使用できる。具体的には、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、ヘキサメチルジシラザン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、11−メタクリルオキシウンデシルトリメトキシシラン、11−メタクリルオキシウンデシルメチルジメトキシシラン等のシリケート系カップリング剤類、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート等のチタネート系カップリング剤類、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート等のアルミニウム系カップリング剤類、アリルトリメトキシジルコニウム、アリルトリアセトキシジルコニウム、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシジルコニウム、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリス(β−メトキシエトキシ)ジルコニウム、ω−(メタ)アクリロイルオキシデシルトリメトキシジルコニウム、ビニルトリメトキシジルコニウム、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)ジルコニウム等のジルコニウム系カップリング剤類が挙げられる。
また、接着性及び取扱い性の観点から、重合基を有するカップリング材も好適に使用される。例えば、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリ(トリメチルシロキシ)シラン、ω−メタクリロキシデシルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルペンタメチルジシロキサン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシジルコニウム、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリス(β−メトキシエトキシ)ジルコニウムが挙げられる。
本発明の歯科用接着性組成物において、これらのイオウ原子含有重合性単量体およびカップリング剤は、複数種を組み合わせて含有させ、2種以上の被着体に対して自在に適用可能なものにしても良い。また、より優れた接着強度を得るためには、本発明の歯科用接着性組成物中にイオウ原子含有重合性単量体ならば、全重合性単量体100重量部中に0.1〜60重量部含有させるのが好ましく、0.5〜40重量部含有させるのがより好ましい。さらに、カップリング剤ならば、全重合性単量体100重量部中に0.1〜70重量部含有させるのが好ましく、1〜50重量部含有させるのがより好ましい。
本発明の歯科用接着性組成物は、歯科用途において歯科用前処理材、歯科用接着材、歯科用セメント、歯科用コンポジットレジンとして用いるのが好適である。特に、歯科用接着材、歯科用セメント、歯科用コンポジットレジンとして使用する場合には、(ハ)重合開始剤が有効量配合される。また、歯科用前処理材においても、より接着性を向上させることを目的に重合開始剤を有効量配合しても良い。重合開始剤は、化学重合型と光重合型に分類され、目的に応じて適宜選定すればよい。また、光重合開始剤と化学重合開始剤を併用し、光重合と化学重合のどちらによっても重合を開始させることのできるデュアルキュアタイプとすることも可能である。
代表的な光重合開始剤としては、ジアセチル、アセチルベンゾイル、ベンジル、2,3−ペンタジオン、2,3−オクタジオン、4,4‘−ジメトキシベンジル、4,4‘−オキシベンジル、カンファーキノン、9,10−フェナンスレンキノン、アセナフテンキノン等のα−ジケトン類、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル等のベンゾインアルキルエーテル類、2,4−ジエトキシチオキサンソン、2−クロロチオキサンソン、メチルチオキサンソン等のチオキサンソン誘導体、ベンゾフェノン、p,p‘−ジメチルアミノベンゾフェノン、p,p‘−メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィンオキサイド誘導体、さらには、アリールボレート化合物/色素/光酸発生剤からなる系が挙げられる。これらの中でも特に好ましいのは、α−ジケトン系の光重合開始剤、アシルホスフィンオキサイド系の光重合開始剤、及びアリールボレート化合物/色素/光酸発生剤を組み合わせた系からなる光重合開始剤である。
上記α−ジケトンとしてはカンファーキノン、ベンジルが好ましく、また、アシルホスフォンオキサイドとしては、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイドが好ましい。なお、これらα−ジケトン及びアシルホスフォンオキサイドは単独でも光重合活性を示すが、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸ラウリル、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミン化合物と併用することがより高い重合活性を得られて好ましい。また、アリールボレート化合物/色素/光酸発生剤系の光重合開始剤としては、テトラフェニルホウ素ナトリウム塩等のアリールボレート化合物を、色素として3,3‘−カルボニルビス(7−ジエチルアミノ)クマリン、3,3‘−カルボニルビス(4−シアノ−7−ジエチルアミノクマリン等のクマリン系の色素を、光酸発生剤として、2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−s−トリアジン等のハロメチル基置換−s−トリアジン誘導体、またはジフェニルヨードニウム塩化合物を用いたものが特に好適に使用できる。
一方、代表的な化学重合開始剤としては、有機過酸化物及びアミン類の組み合わせ、有機過酸化物類、アミン類及びスルフィン酸塩類の組み合わせ、酸性化合物及びアリールボレート類の組み合わせ、バルビツール酸、アルキルボラン等の化学重合開始剤等が挙げられる。
該化学重合開始剤に使用される各化合物として好適なものを以下に例示すると、有機過酸化物類としては、t−ブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、過酸化ジt−ブチル、過酸化ジクミル、過酸化アセチル、過酸化ラウロイル、過酸化ベンゾイル等が挙げられる。これらは、単独で又は2種以上を配合して使用することができる。
アミン類としては、第二級又は第三級アミン類が好ましく、具体的に例示すると、第二級アミンとしてはN−メチルアニリン、N−メチル−p−トルイジン等が挙げられ、第三級アミンとしてはN,N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、N,N−ジ−n−ブチルアニリン、N,N−ジベンジルアニリン、N,N−ジメチル−p−トルイジン、N,N−ジエチル−p−トルイジン、N,N−ジメチル−m−トルイジン、p−ブロモ−N,N−ジメチルアニリン、m−クロロ−N,N−ジメチルアニリン、p−ジメチルアミノベンズアルデヒド、p−ジメチルアミノアセトフェノン、p−ジメチルアミノ安息香酸、p−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、p−ジメチルアミノ安息香酸アミルエステル、N,N−ジメチルアンスラニリックアシッドメチルエステル、N,N−ジヒドロキシエチルアニリン、N,N−ジヒドロキシエチル−p−トルイジン、p−ジメチルアミノフェネチルアルコール、p−ジメチルアミノスチルベン、N,N−ジメチル−3,5−キシリジン、4−ジメチルアミノピリジン、N,N−ジメチル−α−ナフチルアミン、N,N−ジメチル−β−ナフチルアミン、トリブチルアミン、トリプロピルアミン、トリエチルアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N,Nジメチルヘキシルアミン、N,N−ジメチルドデシルアミン、N,N−ジメチルステアリルアミン、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2,2‘−(n−ブチルイミノ)ジエタノール等が挙げられる。
アリールボレート類としては、1分子中に少なくても1つのホウ素―アリール結合を有していれば、公知のものを使用することができるが、保存安定性が高いことや取り扱いの容易さ、入手のし易さから、1分子中に4つのホウ素−アリール結合を有するアリールボレートが最も好ましい。1分子中に4つのホウ素−アリール結合を有するアリールボレートの具体例としては、テトラフェニルホウ素、テトラキス(p―クロロフェニル)ホウ素、テトラキス(p―フルオロフェニル)ホウ素、テトラキス(3,5−ビストリフルオロメチル)フェニルホウ素、テトラキス[3,5−ビス(1,1,1,3,3,3―ヘキサフルオロ―2―メトキシ―2―プロピル)フェニル]ホウ素、テトラキス(p―ニトロフェニル)ホウ素、テトラキス(m―ニトロフェニル)ホウ素、テトラキス(p―ブチルフェニル)ホウ素、テトラキス(m―ブチルフェニル)ホウ素、テトラキス(p―ブチルオキシフェニル)ホウ素、テトラキス(m―ブチルオキシフェニル)ホウ素、テトラキス(p―オクチルオキシフェニル)ホウ素、テトラキス(m―オクチルオキシフェニル)ホウ素などのホウ素化合物の塩を挙げることができる。ホウ素化合物と塩を形成する陽イオンとしては、金属イオン、第3級または第4級アンモニウムイオン、第4級ピリジニウムイオン、第4級キノリニウムイオン、または第4級ホスホニウムイオンを使用することができる。
上記化学重合開始剤の中でも、酸性化合物及びアリールボレート類の組み合わせに、+IV価及び/又は+V価のバナジウム化合物を併用した化学重合開始剤は、重合活性が高いことから、特に好適に使用できる。さらに、上記の有機過酸化物を併用することにより、重合活性をさらに高めることができるため、最も好ましい。
上記バナジウム化合物の具体例としては、四酸化二バナジウム(IV)、シュウ酸バナジル(IV)、硫酸バナジル(IV)、オキソビス(1―フェニル―1,3―ブタンジオネート)バナジウム(IV)、ビス(マルトラート)オキソバナジウム(IV)、五酸化バナジウム(V)、メタバナジン酸ナトリウム(V)、メタバナジン酸アンモン(V)等を挙げることができる。
これら重合開始剤はそれぞれ単独で配合するのみならず、必要に応じて複数の種類を組み合わせて配合することもできる。これらの配合量は、全重合性単量体を100重量部としたときに、0.01〜10重量部の範囲であるのが好ましい。0.01重量部未満では接着材の硬化性が低下する傾向にあり、逆に10質量部を超えると、接着材の硬化体強度が低下する傾向にある。重合開始剤の上記配合量は、0.1〜8重量部の範囲であるのがより好ましい。
さらに、本発明の歯科用組成物には、必要に応じてフィラーを含有させてもよい。ここでフィラーとは、特に制限なく従来の公知のシリカ系無機フィラー、有機フィラー、有機‐無機複合フィラーが何等制限なく利用できる。
また、シリカ系無機フィラーとは、シリカ、或いはシリカと結合可能な周期表第2〜14族の金属酸化物及びシリカを主成分とする複合酸化物粒子のことをいう。複合酸化物粒子の場合、シリカ成分は、少なくとも10mol%以上、好適には50mol%以上含有するのが良好である。
シリカ系無機フィラーを具体的に例示すると、石英、シリカ、シリカ−アルミナ、シリカ−チタニア、シリカ−ジルコニア、ランタンガラス、バリウムガラス、ストロンチウムガラス等が挙げられる。上記シリカは、湿式シリカであっても良いが、ヒュームドシリカと呼ばれる乾式シリカが好ましい。また、フルオロアルミノシリケートガラス等の多価金属イオン溶出性フィラーも好適に使用することができる。中でもX線造影性を有するシリカ−ジルコニア、バリウムガラス等が好適に利用できる。
これらシリカ系無機フィラーの粒径、形状は特に限定されず、一般的に歯科用材料として使用されている、球状や不定形の、平均粒子径0.01μm〜100μmの粒子を目的に応じて適宜使用すればよい。シリカ系無機フィラーの製造法は何ら制限されず、溶射法、ゾルゲル法、火炎溶融法等が利用できる。本発明の歯科用接着性組成物を歯科用接着材に適用する場合には、火炎溶融法によるフィラーが好ましい。また本発明の歯科用接着性組成物を歯科用接着性コンポジットレジンに適用する場合には、ゾルゲル法によるフィラーが好ましく、球状フィラーがより好ましい。
このようなシリカ系無機フィラーは、シランカップリング処理されたものが好適に利用できる。シランカップリング剤の具体例を示すと、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、ヘキサメチルジシラザン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、11−メタクリルオキシウンデシルトリメトキシシラン、11−メタクリルオキシウンデシルメチルジメトキシシラン等である。
有機フィラーとしては、ポリアルキルメタクリレート、メチルメタクリレート−エチルメタクリレート共重合体、架橋型ポリアルキルメタクリレート、エチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体等の有機高分子からなる粒子が挙げられ、特にポリアルキルメタクリレートからなる粒子が好適に用いられる。また、有機‐無機複合フィラーとしては、これら無機粒子と重合性単量体を予め混合し、ペースト状にした後、重合させ、粉砕して得られる粒状の有機‐無機複合フィラーが挙げられる。
歯科用接着材および歯科用前処理材に用いる場合のこれらのフィラーの配合量は、重合性単量体全成分100重量部に対して2〜100重量部の範囲、より好ましくは5〜50重量部である。2質量部未満では強度向上が十分に得られず、100重量部を超えると粘度が上昇しすぎてしまい、歯質への浸透性が阻害され歯質接着強度の向上効果が十分に得られなくなる。
また、本発明の接着性組成物が歯科用レジンセメントや歯科用コンポジットレジンとして用いられる場合のフィラー配合量は、重合性単量体全成分100重量部に対して100〜2000重量部の範囲である。100重量部未満であると十分な硬化体強度が得られず、2000重量部を超えると、ペーストが硬くなり、操作性が悪くなる。
また、本発明の歯科用接着性組成物に、多価金属イオンを配合させても良い。多価金属イオンを配合させることにより、重合硬化時に、酸性基含有重合性単量体の酸性基と多価金属イオンとがイオン結合して形成されるイオン架橋により、高い接着強度が得られる。こうした多価金属イオンとしては、特に制限はなく、周期律表の第2族〜第13族の金属元素が挙げられる。例えば、ベリリウム(II)、マグネシウム(II)、カルシウム(II)、ストロンチウム(II)、バリウム(II)、アルミニウム(III)、鉄(III)、ルテニウム(III)、コバルト(III)、ランタン(III)、イッテルビウム(III)、チタン(IV)、ジルコニウム(IV)、ハフニウム(IV)、イットリウム(IV)、セリウム(IV)、サマリウム(IV)等が挙げられる。多価金属イオンの中でも第4族元素イオンである、チタン(IV)、ジルコニウム(IV)、ハフニウム(IV)が好ましく、このうち、接着強度の向上効果に優れることからチタニウムイオンが特に好ましい。なお、これら多価金属イオンは単独で用いても良いが、2種以上を混合して用いることができる。
ここで、多価金属イオンの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記(ロ)酸性基含有重合性単量体の酸性基のモル数が、多価金属イオンの総価数よりも大きくなる範囲であることが好ましい。ここで、多価金属イオンの総価数とは、本発明の歯科用接着性組成物に含まれる多価金属イオンのモル数と、該多価金属イオンの価数を掛け合わせたものである。多価金属イオンの総価数が、酸性基重合性単量体の酸性基のモル数よりも多い場合には、酸性基が全て多価金属イオンで中和されてしまい、歯質の脱灰が低下するため、安定した接着強度が得られ難くなる。
上記範囲の中で、さらに、前記(ロ)酸性基含有重合性単量体の酸性基のモル数と、前記多価金属イオンの総価数との比(酸性基含有重合性単量体の酸性基のモル数/多価金属イオンの総価数)が、0.3〜2.5であることが好ましく、0.75〜2.0であることがより好ましく、1.0〜1.75であることが特に好ましい。なお、多価金属の種類及び含有量は、誘導結合型プラズマ(ICP)発光分析装置を用いて測定することができる。
本発明の歯科用接着性組成物において、組成物中に多価金属イオンを存在させる方法は、特に制限されるものではなく、接着性組成物を調製する際に、重合性単量体成分に、上記多価金属イオンのイオン源となる物質を配合または接触させて、組成物中に多価金属イオンを溶出させれば良い。多価金属イオン源としては、イオン元素単体、イオン溶出性フィラー、イオン元素化合物が挙げられる。
ここで、イオン元素化合物としては、金属塩、金属ハロゲン化物、金属アルコキシドを用いることができる。金属塩としては、1,3−ジケトンのエノール塩、クエン酸塩、酒石酸塩、フッ化物、マロン酸塩、グリコール酸塩、乳酸塩、フタル酸塩、イソフタル酸塩、テレフタル酸塩、酢酸塩、メトキシ酢酸塩等が挙げられ、金属ハロゲン化物としてはフッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、塩化ストロンチウム、フッ化アルミニウム、塩化アルミニウム、フッ化ランタン、フッ化チタン、塩化チタン、フッ化ジルコニウム、フッ化ハフニウム等が挙げられる。また、金属アルコキシドとしては、マグネシウムジエトキシド、カルシウムジイソプロポキシド、バリウムジイソプロポキシド、アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、ガリウムトリエトキシド、スカンジウムトリイソプロポキシド、ランタントリイソプロポキシド、イッテルビウムトリイソプロポキシド、イットリウムテトライソプロポキシド、セリウムテトライソプロポキシド、サマリウムテトライソプロポキシド、チタニウムテトラメトキシド、チタニウムテトラエトキシド、チタニウムテトラプロポキシド、チタニウムテトライソプロポキシド、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウムテトラエトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、ジルコニウムテトライソプロポキシド等が挙げられ、チタニウムテトラメトキシド、チタニウムテトラエトキシド、チタニウムテトラプロポキシド、チタニウムテトライソプロポキシド等が特に好ましい。これらのイオン元素化合物の中でも、炭素数4以下、さらに好ましくは3以下の低級アルコキシドは、金属イオンの溶出が速く、副生成物がアルコールであるため、接着強度に影響が少なく除去容易であり、また取り扱いが容易な点からより好ましい。
他方、多価金属イオン溶出性フィラーは、歯科用接着性組成物中で、多価金属イオンを溶出させることができるものである。通常は、歯科用接着性組成物が酸性を呈している場合に溶出させ易い。多価金属イオン溶出性フィラーは、公知のものが制限なく使用できるが、鎖状、層状、網様構造の骨格を有するガラス類において、その骨格の隙間に多価金属イオンを保持したものが好適に使用される。具体的には、鎖状、層状、網様構造の骨格を有するガラス類としては、酸化物ガラス、フッ化物ガラス等を挙げることができる。酸化物ガラスとしては、チタニアシリケートガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス等からなるものが挙げられ、フッ化物ガラスとしてはフルオロアルミノシリケートガラス、フッ化チタニウムガラス等からなるものを挙げることができる。なお、これらのガラス類からなる多価金属イオン溶出性フィラーは、多価金属イオンを溶出させた後は、凝集粒子や、粒径の大きいものについて、沈降したものを濾別する等して少なくとも一部を除去しても良いが、そのまま多孔性の粒子として歯科用接着性組成物中に残留させておくと、充填材として硬化体強の強度の向上に寄与することもできる。
また、本発明の歯科用接着性組成物は、必要に応じて、流動性を有する有機溶媒が配合されていても良い。特に、歯科用前処理材や歯科用接着材で使用する場合には、歯科用前処理材や歯科用接着材の浸透性、操作性、歯質の脱灰をより向上させるために有機溶媒が配合されることが好適である。こうした有機溶媒は、本発明の歯科用接着性組成物を被着体に塗布した際に、該接着性組成物を硬化させる前にエアブローにより除去されるのが一般的である。有機溶媒としては、流動性を示すものであれば公知の有機溶媒が何等制限なく使用できる。例えば、アセトン、エタノールあるいはイソプロピルアルコール、ターシャリーブタノール等が挙げられる。特に、アセトン、エタノールあるいはイソプロピルアルコールのように、親水性であり、揮発性が高く、かつ毒性の低い有機溶媒は、上述のエアブローによる乾燥が容易になるため、好適に用いられる。これらの有機溶媒は必要に応じ複数を混合して用いることも可能である。有機溶媒の配合量は、歯科用前処理材や歯科用接着材の場合には、通常、重合性単量体100重量部に対して2〜400重量部、好適には50〜250重量部が好適である。一方、歯科用コンポジットレジンや歯科用セメント材の場合には、より優れた硬化体強度を得るために、実質的に有機溶媒は含まないことが好適だが、歯質への馴染みを向上させるため、強度が低下しない程度、具体的には、重合性単量体100重量部に対して5重量部以下の有機溶媒を含んでいても良い。
さらに、本発明の歯科用接着性組成物は、必要に応じて、脱灰をより向上させるために、水が配合されていても良い。水としては、前記歯科用接着性組成物の保存安定性、生体適合性及び接着性を低下させる不純物を実質的に含まないことが好ましく、脱イオン水、蒸留水等を用いることが好ましい。こうした水は、有機溶媒と同様に本発明の歯科用接着性組成物を被着体に塗布した際に、該接着性組成物を硬化させる前にエアブローにより除去されるのが一般的である。水の配合量は、歯科用前処理材や歯科用接着材の場合には、通常、重合性単量体100重量部に対して0.01〜50質量部、好適には5〜30質量部である。水の添加量が0.01質量部未満では歯質の脱灰が不十分になる。また、50質量部より多い場合には、上述のエアブローによる乾燥が不十分で、処理面に水が多量に残存するようになり十分な接着力が得られなくなる。一方、歯科用コンポジットレジンや歯科用セメント材の場合には、より優れた硬化体強度を得るために、実質的に水は含まないことが好適だが、歯質の脱灰を向上させるため、強度が低下しない程度、具体的には、重合性単量体100重量部に対して5重量部以下の水を含んでいても良い。
さらに、本発明の歯科用接着性組成物には、用途に関わらずに必要に応じて、その性能を低下させない範囲で、有機増粘材、重合禁止剤、重合調製剤、紫外線吸収剤、染料、帯電防止剤、顔料、香料等の各種添加剤を添加することが可能である。
以下に歯科用接着性組成物の用途別に、好ましい組成を示す。ここで、下記に示す重合性単量体成分とは、(イ)前記一般式(1)に示す重合性単量体、(ロ)酸性基含有重合性単量体、イオウ原子含有重合性単量体、シランカップリング剤のような重合基を含有する成分を示す。ただし、シランカップリング剤に関しては、重合基を含まない化合物も含まれるが、その場合も重合性単量体成分として取り扱う。
歯質用途の歯科用前処理材の場合、(イ)前記一般式(1)に示す重合性単量体成分、(ロ)酸性基含有重合性単量体成分、水、有機溶媒を含有する組成になる。重合性単量体成分の配合割合は、全重合性単量体成分100重量部中、(イ)前記一般式(1)に示す重合性単量体成分95〜20重量部であり、(ロ)酸性基含有重合性単量体成分5〜80重量部であるのが好適である。また、水および有機溶媒の配合量は、全重合性単量体100重量部に対して、水0.01〜50重量部であり、有機溶媒2〜400重量部であるのが好適である。
歯科用接着性組成物の用途が卑金属(コバルト、クロム、チタン、ニッケル等)又は金属酸化物セラミックス(ジルコニア、アルミナ、チタニア等)の歯科用前処理材の場合、好ましい組成は、(イ)前記一般式(1)に示す重合性単量体成分、(ロ)酸性基含有重合性単量体成分、有機溶媒を含有する組成になる。重合性単量体成分の配合割合は、全重合性単量体成分100重量分中、(イ)前記一般式(1)に示す重合性単量体成分99.9〜20重量部であり、(ロ)酸性基含有重合性単量体成分0.1〜80重量部であるのが好適である。また、有機溶媒の配合量は、全重合性単量体100重量部に対して、有機溶媒2〜400重量部であるのが好適である。
歯科用接着性組成物の用途がシリカ系セラミックス(リューサイト、二ケイ酸リチウムガラス等)の歯科用前処理材の場合、好ましい組成は、(イ)一般式(1)に示す重合性単量体成分、(ロ)酸性基含有重合性単量体成分、シランカップリング剤、有機溶媒を含有する組成になる。重合性単量体の配合割合は、全重合性単量体成分100重量部中、(イ)前記一般式(1)に示す重合性単量体成分99.8〜20重量部であり、(ロ)酸性基含有重合性単量体成分0.1〜75重量部であり、シランカップリング剤0.1〜70重量部であるのが好適である。また、有機溶媒の配合量は、全重合性単量体100重量部に対して、有機溶媒2〜400重量部であるのが好適である。
歯科用接着性組成物の用途が貴金属(金、白金、銀等)の歯科用前処理材の場合、好ましい組成は、(イ)前記一般式(1)に示す重合性単量体成分、(ロ)酸性基含有重合性単量体成分、イオウ原子含有重合性単量体、有機溶媒を含有する組成になる。重合性単量体の配合割合は、全重合性単量体成分100重量部中、(イ)前記一般式(1)に示す重合性単量体成分99.8〜20重量部であり、(ロ)酸性基含有重合性単量体成分0.1〜75重量部であり、イオウ原子含有重合性単量体0.1〜60重量部であるのが好適である。また、有機溶媒の配合量は、全重合性単量体100重量部に対して、有機溶媒2〜400重量部であるのが好適である。
歯科用接着性組成物の用途がセルフエッチング型の歯科用接着材の場合、好ましい組成は、(イ)前記一般式(1)に示す重合性単量体成分、(ロ)酸性基含有重合性単量体成分、(ハ)重合開始剤、水、有機溶媒、フィラーを含有する組成になる。重合性単量体の配合割合は、全重合性単量体成分100重量部中、(イ)前記一般式(1)に示す重合性単量体成分95〜20重量部であり、(ロ)酸性基含有重合性単量体成分5〜80重量部であるのが好適である。また、重合開始剤、水、有機溶媒およびフィラーの配合量は、全重合性単量体100重量部に対して、重合開始剤0.01〜10重量部、水0.01〜50重量部であり、有機溶媒2〜400重量部、フィラー2〜100重量部であるのが好適である。
なお、これらの歯科用接着材や歯科用前処理剤は、それぞれの成分を混合し、使用することで、各種被着体(歯質、金属、セラミックス、レジン等)を選ばず使用できる歯科用接着材として使用可能である。それぞれの成分を分包しておき、使用直前に混合しても良いし、各成分が反応せず保存性が良好な場合には、あらかじめ成分を混合しておいても良い。
歯科用接着性組成物の用途が歯科用コンポジットレジンの場合、好ましい組成は、(イ)前記一般式(1)に示す重合性単量体成分、(ロ)酸性基含有重合性単量体成分、(ハ)重合開始剤、フィラーを含有する組成になる。重合性単量体の配合割合は、全重合性単量体成分100重量部中、(イ)一般式(1)に示す重合性単量体成分95〜20重量部であり、(ロ)酸性基含有重合性単量体成分5〜80重量部であるのが好ましい。また、重合開始剤およびフィラーの配合量は、全重合性単量体100重量部に対して、重合開始剤0.01〜10重量部、フィラー100〜2000重量部であるのが好適である。
また、歯科用接着性組成物の用途が歯科用セメントの場合、好ましい組成は、(イ)前記一般式(1)に示す重合性単量体成分、(ロ)酸性基含有重合性単量体成分、(ハ)重合開始剤、フィラーを含有する組成になる。重合性単量体の配合割合は、全重合性単量体成分100重量部中、(イ)前記一般式(1)に示す重合性単量体成分95〜20重量部であり、(ロ)酸性基含有重合性単量体成分5〜80重量部であるのは好適である。また、重合開始剤およびフィラーの配合量は、全重合性単量体100重量部に対して、重合開始剤0.01〜10重量部、フィラー100〜2000重量部であるのが好適である。
なお、歯科用レジンセメントの場合、上記重合開始剤としては、通常、化学重合型と光重合型が併用される。化学重合開始剤は、通常2つ以上の成分からなり、使用時にこれらが混合されることにより重合開始能が発揮されるため、保存性を考慮した場合その包装形態は2包装以上に分けたものになる。
以下、本発明を具体的に説明するために、実施例および比較例を挙げて説明するが、本発明はこれらにより何等制限されるものではない。以下に、各実施例および比較例のサンプルの作製に用いた物質の略称・略号およびその構造式または物質名と、各種サンプルの調整方法と、各種の評価方法とについて説明する。
(1)略称・略号およびその構造式または物質名
[前記一般式(1)に示される重合性単量体]
なお、上記構造式中、単位構造の繰り返し数r、sは個々の分子においては0以上の整数値を取り得るものであり、上記構造式は、整数値(r、s)の組み合わせが異なる2種類以上の重合性単量体分子の混合物である。
なお、4−DPEGMAは下記化合物(a)、(b)、(c)の混合物として得られ、その比率はモル比で65:30:5である。また、上記構造式と共に示す値g、hは化合物(a)、(b)、(c)の混合物の平均値である。なお、上記構造式および以下に示す構造式と共に示す値g、hは平均値を意味するが、個々の分子においてはg、hの値は0、1または2の整数値を取り得るものである。また、値gおよびhの平均値が0または2である場合を除き、値g,hの平均値が示される構造式は、整数値(g、h)の組み合わせが異なる2種類または3種類の構造異性体の混合物を意味する。さらに、一般式(3)において、Ar1=Ar2=フェニレン基である場合、値gは、一般式(3)中に示す値jに対応する値であり、値hは、一般式(3)中に示す値kに対応する値である。
[(ロ)酸性基含有重合性単量体]
PM:2−メタクリロイルオキシエチルジハイドロジェンフォスフェートおよびビス(2−メタクリロイルオキシエチル)ハイドロジェンフォスフェートをモル比1:1の割合で混合した混合物
MDP:10−メタクリロイルオキシデシルジハイドロジェンホスフェート
Mac-10:11−メタクリロイルオキシ−1,1−ウンデカンジカルボン酸
4-META:4−メタアクリルオキシエチルトリメリト酸無水物
6-MHPP:6−メタクリロキシヘキシル−3−ホスホノプロピオネート
[その他重合性単量体]
3G:トリエチレングリコールジメタクリレート
HEMA:2−ヒドロキシエチルメタクリレート
UDMA:1.6―ビス(メタクリルエチルオキシカルボニルアミノ)―2,2,4,―トリメチルヘキサン
MTU-6:6−メタクリロイルオキシヘキシル 2−チオウラシル−5−カルボキシレート
MOOT-10:下記式
MHDTA:6−(N−メタリロイル)アミノヘキシル6,8−ジチオクト酸アミド
MPS:3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン
MDS:10−メタクリロイルオキシデシルトリメトキシシラン
[有機溶媒]
IPA:イソプロピルアルコール
[重合開始剤]
CQ:カンファーキノン
DMBE:p−N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチル
DEPT:N,N−ジ(β―ヒドロキシエチル)−p−トルイジン
TPO: 2,4,6−トリメチルベンゾイル-ジフェニル−フォスフィンオキサイド
BTPO:ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホフフィンオキサイド
BPO:ベンゾイルパーオキサイド
BMOV:ビス(マルトラート)オキソバナジウムIV)
VOAA:酸化バナジウム(IV)アセチルアセトナート
PhBTEOA:テトラフェニルホウ素トリエタノールアミン塩
パーオクタH:1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド
[フィラー]
Si−Zr1:球状シリカ−ジルコニア、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン表面処理物(0.5μm)
Si−Zr2:不定形シリカ−ジルコニア、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン表面処理物(3μm)
Si−Ti:球状シリカ−チタニア、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン表面処理物(0.3μm)
ZD−30S:ヒュームドシリカ(平均粒径0.02μm)をジメチルジクロロシランとヘキサメチルジシラザンにより表面処理したもの
DM−30:ヒュームドシリカ(平均粒径0.02μm)をジメチルジクロロシランにより表面処理したもの
MT−10:ヒュームドシリカ(平均粒径0.02μm)をメチルトリクロロシランにより表面処理したもの
[重合禁止剤]
BHT:ジブチルヒドロキシトルエン
(2)エナメル質、象牙質の接着試験(歯科用前処理剤と歯科用セメント材を組み合わせた場合 実施例:A−1〜A−50、比較例:A−1)
牛を屠殺し、屠殺後24時間以内に牛前歯を抜去した。抜去した牛前歯を、注水下、#600のエメリーペーパーで研磨し、唇面に平行かつ平坦になるように、エナメル質および象牙質平面を削り出した。次に、削り出した平面に圧縮空気を約10秒間吹き付けて乾燥させた。次に、この平面に直径3mmの穴を有する両面テープを貼り付け、この穴に歯科用前処理材を塗布し、20秒間放置後、圧縮空気を約10秒間吹き付けて乾燥した。その上に歯科用セメント材1「ビスタイトII(酸性基含有重合性単量体を含む)」(トクヤマデンタル社製)、または、歯科用セメント材2「エステセム(酸性基含有重合性単量体を含まない)」(トクヤマデンタル社製)を塗布し、さらにその上にステンレス製アタッチメントを圧接した。次に、37℃で1時間歯科用セメント材を硬化させた後、接着試験片を37℃の水中に24時間浸漬することにより、接着試験片を得た。
この接着試験片を、万能試験機(オートグラフ、株式会社島津製作所製)を用いて、クロスヘッドスピード2mm/minにて引っ張り、歯牙とコンポジットレジン硬化体との引張り接着強度を測定した。歯質と接着材との引張接着強度の測定は、各実施例あるいは各比較例につき、各種試験片4本についてそれぞれ測定した。その4回の引張接着強度の平均値を、該当する実施例若しくは比較例の接着強度とした(組成:表1、表2 接着試験結果:表3)。
(3)エナメル質、象牙質の接着試験(歯科用前処理剤とコンポジットレジンを組み合わせた場合 実施例:A−1〜A−50、比較例:A−1)
牛を屠殺し、屠殺後24時間以内に牛前歯を抜去した。抜去した牛前歯を、注水下、#600のエメリーペーパーで研磨し、唇面に平行かつ平坦になるように、エナメル質および象牙質平面を削り出した。次に、削り出した平面に圧縮空気を約10秒間吹き付けて乾燥させた。次に、この平面に直径3mmの穴を有する両面テープを貼り付け、この穴に歯科用前処理材を塗布し、20秒間放置後、圧縮空気を約10秒間吹き付けて乾燥した。その後、さらにその穴に歯科用接着材実施例D−2を塗布し、圧縮空気を約10秒間吹きつけて乾燥または液面を平面にした。
可視光線照射器(トクソーパワーライト、株式会社トクヤマ製)により可視光照射を10秒間行い、歯科用接着材を硬化させた。次に、厚さ0.5mmおよび直径8mmの穴を有するパラフィンワックスを、先に貼り付けられた両面テープの穴の中心に、パラフィンワックスの穴の中心をあわせて固定することで、模擬窩洞を形成した。
この模擬窩洞に、歯科用コンポジットレジン1「エステライトΣクイック(酸性基含有重合性単量体を含まない)」(トクヤマデンタル社製)、または、歯科用コンポジットレジン2「コンスティック(酸性基含有重合性単量体を含む)」(DMG社製)、または、歯科用コンポジットレジン3「プライムフィル(酸性基含有重合性単量体および過酸化物を含む)」(トクヤマデンタル社製)を充填し、ポリエステルシートで圧接した。その後、可視光線照射器(トクソーパワーライト、株式会社トクヤマ製)により可視光照射を10秒間行い、歯科用コンポジットレジンを硬化させ、接着試験片を作製した。
接着試験片のコンポジットレジン硬化体上面にレジンセメント(トクヤマデンタル製ビスタイトII)を塗布し、さらに直径8mm、長さ25mmの円筒状のSUS製アタッチメントを接着させた。次に、37℃で15分レジンセメントを硬化させた後、接着試験片を37℃の水中に24時間浸漬することにより、アタッチメント付き接着試験片Iを得た。その後、「(2)エナメル質、象牙質の接着試験」と同様にして、接着強度の測定を行った(組成:表1、表2 接着試験結果:表3)。
(4)金属の接着試験 (実施例:B−1〜B−47、C−1〜C−12、比較例:B−1〜2、C−1)
貴金属合金として歯科用金―銀―パラジウム合金「金パラ12」(トーワ技研社製10×10×3mm)、卑金属合金として歯科用コバルト―クロム合金「ワークローム」(トーワ技研社製10×10×3mm)を#1500の耐水研磨紙で磨いた後にサンドブラスト処理し、その被着面に直径3mmの穴を有する両面テープを貼り付け、この穴に歯科用前処理材を1液の場合にはそのまま塗布し、2液の場合には等量混合後塗布し、20秒間放置後、圧縮空気を約10秒間吹き付けて乾燥した。
その上に歯科用セメント材1「ビスタイトII(酸性基含有重合性単量体を含む)」(トクヤマデンタル社製)、または、歯科用セメント材2「エステセム(酸性基含有重合性単量体を含まない)」(トクヤマデンタル社製)を塗布し、さらにその上にステンレス製アタッチメントを圧接した。
次に、37℃で1時間歯科用セメント材を硬化させた後、接着試験片を37℃の水中に24時間浸漬することにより、接着試験片を得た。その後、「(2)エナメル質、象牙質の接着試験」と同様にして、接着強度の測定を行った(組成:表4、表5、表8 接着試験結果:表6、表7、表9、表10)。
(5)セラミックスおよびセラミックスを含む被着体の接着試験(実施例:B−1〜B−47、C−1〜C−12、比較例:B−1〜2、C−1)
セラミックスとして歯科用陶材(材質:ケイ酸塩ガラス)「ノリタケ スーパーポーセレン AAA」(クラレノリタケデンタル社製10×10×3mm)、歯科用ハイブリッドレジン材料「パールエステ」(トクヤマデンタル社製10×10×3mm)、ジルコニア「TZ−3Y−E焼結体」(東ソー社製10×10×3mm)を、「ノリタケ スーパーポーセレン AAA」と「パールエステ」の場合には#800の耐水研磨紙で磨き、「TZ−3Y−E焼結体」の場合には#1500の耐水研磨紙で磨いた後にサンドブラスト処理し、その被着面に直径3mmの穴を有する両面テープを貼り付け、この穴に歯科用前処理材を塗布し、20秒間放置後、圧縮空気を約10秒間吹き付けて乾燥した。
その上に歯科用セメント材1「ビスタイトII(酸性基含有重合性単量体を含む)」(トクヤマデンタル社製)、または、歯科用セメント材2「エステセム(酸性基含有重合性単量体を含まない)」(トクヤマデンタル社製)を塗布し、さらにその上にステンレス製アタッチメントを圧接した。次に、37℃で1時間歯科用セメント材を硬化させた後、接着試験片を37℃の水中に24時間浸漬することにより、接着試験片を得た。その後、「(2)エナメル質、象牙質の接着試験」と同様にして、接着強度の測定を行った(組成:表4、表5、表8 接着試験結果:表6、表7、表9、表10)。
(6)エナメル質、象牙質の接着試験(歯科用接着材と歯科用コンポジットレジンを組み合わせた場合 実施例:D−1〜D−67、E−1〜E−8、比較例:D−1、E−1)
牛を屠殺し、屠殺後24時間以内に牛前歯を抜去した。抜去した牛前歯を、注水下、#600のエメリーペーパーで研磨し、唇面に平行かつ平坦になるように、エナメル質および象牙質平面を削り出した。次に、削り出した平面に圧縮空気を約10秒間吹き付けて乾燥させた。次に、この平面に直径3mmの穴を有する両面テープを貼り付け、この穴に歯科用接着材を1液型の場合にはそのまま塗布し、2液型の場合には等量混合後塗布し、20秒間放置後、圧縮空気を約10秒間吹き付けて乾燥した。可視光線照射器(トクソーパワーライト、株式会社トクヤマ製)により可視光照射を10秒間行い、歯科用接着材を硬化させた。次に、厚さ0.5mmおよび直径8mmの穴を有するパラフィンワックスを、先に貼り付けられた両面テープの穴の中心に、パラフィンワックスの穴の中心をあわせて固定することで、模擬窩洞を形成した。
この模擬窩洞に、歯科用コンポジットレジン1「エステライトΣクイック(酸性基含有重合性単量体を含まない)」(トクヤマデンタル社製)、または、歯科用コンポジットレジン2「コンスティック(酸性基含有重合性単量体を含む)」(DMG社製)、または、歯科用コンポジットレジン3「プライムフィル(酸性基含有重合性単量体および過酸化物を含む)」(トクヤマデンタル社製)を充填し、ポリエステルシートで圧接した。その後、可視光線照射器(トクソーパワーライト、株式会社トクヤマ製)により可視光照射を10秒間行い、歯科用コンポジットレジンを硬化させ、接着試験片を作製した。
接着試験片のコンポジットレジン硬化体上面にレジンセメント(トクヤマデンタル製ビスタイトII)を塗布し、さらに直径8mm、長さ25mmの円筒状のSUS製アタッチメントを接着させた。次に、37℃で15分レジンセメントを硬化させた後、接着試験片を37℃の水中に24時間浸漬することにより、アタッチメント付き接着試験片Iを得た。その後、「(2)エナメル質、象牙質の接着試験」と同様にして、接着強度の測定を行った(組成:表11、表12、表14、表15 接着試験結果:表13、表16)。
(7)エナメル質、象牙質の接着試験(2液型の歯科用接着材と歯科用レジンセメントを組み合わせた場合 実施例:E−1〜E−8、比較例:E−1)
牛を屠殺し、屠殺後24時間以内に牛前歯を抜去した。抜去した牛前歯を、注水下、#600のエメリーペーパーで研磨し、唇面に平行かつ平坦になるように、エナメル質および象牙質平面を削り出した。次に、削り出した平面に圧縮空気を約10秒間吹き付けて乾燥させた。次に、この平面に直径3mmの穴を有する両面テープを貼り付け、この穴に2液型の歯科用接着材を等量混合後塗布し、20秒間放置後、圧縮空気を約10秒間吹き付けて乾燥した。その上に歯科用セメント材2「エステセム(酸性基含有重合性単量体を含まない)」(トクヤマデンタル社製)を塗布し、さらにその上にステンレス製アタッチメントを圧接した。次に、37℃で1時間歯科用セメント材を硬化させた後、接着試験片を37℃の水中に24時間浸漬することにより、接着試験片を得た。その後、「(2)エナメル質、象牙質の接着試験」と同様にして、接着強度の測定を行った(組成:表14、表15 接着試験結果:表16)。
(8)エナメル質、象牙質の接着試験(歯科用接着性セメント材の歯科用前処理材を使用する場合:実施例F−1〜F−56、比較例:F−1)
牛を屠殺し、屠殺後24時間以内に牛前歯を抜去した。抜去した牛前歯を、注水下、#600のエメリーペーパーで研磨し、唇面に平行かつ平坦になるように、エナメル質および象牙質平面を削り出した。次に、削り出した平面に圧縮空気を約10秒間吹き付けて乾燥させた。次に、この平面に直径3mmの穴を有する両面テープを貼り付けた。この穴に歯科用前処理材(実施例:A−5)を塗布し、20秒間放置後、圧縮空気を約10秒間吹き付けて乾燥した。その上に、歯科用接着性セメント材を塗布し、さらにその上にステンレス製アタッチメントを圧接した。次に、37℃で1時間歯科用セメント材を硬化させた後、接着試験片を37℃の水中に24時間浸漬することにより、接着試験片を得た。その後、「(2)エナメル質、象牙質の接着試験」と同様にして、接着強度の測定を行った(組成:表17、表18 接着試験結果:表19、表20)。
(9)金属の接着試験 (歯科用接着性セメント材の歯科用前処理材を使用する場合:実施例F−1〜F−56、比較例:F−1)
貴金属合金として歯科用金―銀―パラジウム合金「金パラ12」(トーワ技研社製10×10×3mm)、卑金属合金として歯科用コバルト―クロム合金「ワークローム」(トーワ技研社製10×10×3mm)を#1500の耐水研磨紙で磨いた後にサンドブラスト処理し、その被着面に直径3mmの穴を有する両面テープを貼り付け、この穴に歯科用前処理材(実施例:C−6)を等量混合後塗布し、20秒間放置後、圧縮空気を約10秒間吹き付けて乾燥した。その上に、歯科用接着性セメント材を塗布し、さらにその上にステンレス製アタッチメントを圧接した。次に、37℃で1時間歯科用セメント材を硬化させた後、接着試験片を37℃の水中に24時間浸漬することにより、接着試験片を得た。その後、「(2)エナメル質、象牙質の接着試験」と同様にして、接着強度の測定を行った(組成:表17、表18 接着試験結果:表19、表20)。
(10)セラミックスの接着試験(歯科用接着性セメント材の歯科用前処理材を使用する場合:実施例F−1〜F−56、比較例:F−1)
セラミックスとして歯科用陶材(材質:ケイ酸塩ガラス)「ノリタケ スーパーポーセレン AAA」(クラレノリタケデンタル社製10×10×3mm)、歯科用ハイブリッドレジン材料「パールエステ」(トクヤマデンタル社製10×10×3mm)、ジルコニア「TZ−3Y−E焼結体」(東ソー社製10×10×3mm)を、「ノリタケ スーパーポーセレン AAA」と「パールエステ」の場合には#800の耐水研磨紙で磨き、「TZ−3Y−E焼結体」の場合には#1500の耐水研磨紙で磨いた後にサンドブラスト処理し、その被着面に直径3mmの穴を有する両面テープを貼り付け、この穴に歯科用前処理材(実施例:C−6)を等量混合後塗布し、20秒間放置後、圧縮空気を約10秒間吹き付けて乾燥した。その上に、歯科用接着性セメント材を塗布し、さらにその上にステンレス製アタッチメントを圧接した。次に、37℃で1時間歯科用セメント材を硬化させた後、接着試験片を37℃の水中に24時間浸漬することにより、接着試験片を得た。その後、「(2)エナメル質、象牙質の接着試験」と同様にして、接着強度の測定を行った(組成:表17、表18 接着試験結果:表19、表20)。
(11)エナメル質、象牙質の接着試験(歯科用接着性セメント材のみの場合:実施例F−1〜F−56、比較例:F−1)
牛を屠殺し、屠殺後24時間以内に牛前歯を抜去した。抜去した牛前歯を、注水下、#600のエメリーペーパーで研磨し、唇面に平行かつ平坦になるように、エナメル質および象牙質平面を削り出した。次に、削り出した平面に圧縮空気を約10秒間吹き付けて乾燥させた。次に、この平面に直径3mmの穴を有する両面テープを貼り付けた。この穴に歯科用接着性セメント材を塗布し、さらにその上にステンレス製アタッチメントを圧接した。次に、37℃で1時間歯科用セメント材を硬化させた後、接着試験片を37℃の水中に24時間浸漬することにより、接着試験片を得た。その後、「(2)エナメル質、象牙質の接着試験」と同様にして、接着強度の測定を行った(組成:表17、表18 接着試験結果:表21)。
(12)金属の接着試験 (歯科用接着性セメント材のみの場合:実施例F−1〜F−56、比較例:F−1)
貴金属合金として歯科用金―銀―パラジウム合金「金パラ12」(トーワ技研社製10×10×3mm)、卑金属合金として歯科用コバルト―クロム合金「ワークローム」(トーワ技研社製10×10×3mm)を#1500の耐水研磨紙で磨いた後にサンドブラスト処理し、その被着面に直径3mmの穴を有する両面テープを貼り付け、この穴に、歯科用接着性セメント材を塗布し、さらにその上にステンレス製アタッチメントを圧接した。次に、37℃で1時間歯科用セメント材を硬化させた後、接着試験片を37℃の水中に24時間浸漬することにより、接着試験片を得た。その後、「(2)エナメル質、象牙質の接着試験」と同様にして、接着強度の測定を行った(組成:表17、表18 接着試験結果:表21)。
(13)セラミックスの接着試験(歯科用接着性セメント材のみの場合:実施例F−1〜F−56、比較例:F−1)
セラミックスとして歯科用陶材(材質:ケイ酸塩ガラス)「ノリタケ スーパーポーセレン AAA」(クラレノリタケデンタル社製10×10×3mm)、歯科用ハイブリッドレジン材料「パールエステ」(トクヤマデンタル社製10×10×3mm)、ジルコニア「TZ−3Y−E焼結体」(東ソー社製10×10×3mm)を、「ノリタケ スーパーポーセレン AAA」と「パールエステ」の場合には#800の耐水研磨紙で磨き、「TZ−3Y−E焼結体」の場合には#1500の耐水研磨紙で磨いた後にサンドブラスト処理し、その被着面に直径3mmの穴を有する両面テープを貼り付け、その上に、歯科用接着性セメント材を塗布し、さらにその上にステンレス製アタッチメントを圧接した。次に、37℃で1時間歯科用セメント材を硬化させた後、接着試験片を37℃の水中に24時間浸漬することにより、接着試験片を得た。その後、「(2)エナメル質、象牙質の接着試験」と同様にして、接着強度の測定を行った(組成:表17、表18 接着試験結果:表21)。
(14)エナメル質、象牙質の接着試験(歯科用接着性コンポジットレジンの場合:実施例:G−1〜G−57、比較例:G−1)
牛を屠殺し、屠殺後24時間以内に牛前歯を抜去した。抜去した牛前歯を、注水下、#600のエメリーペーパーで研磨し、唇面に平行かつ平坦になるように、エナメル質および象牙質平面を削り出した。次に、削り出した平面に圧縮空気を約10秒間吹き付けて乾燥させた。次に、この平面に直径3mmの穴を有する両面テープを貼り付け、その上に、厚さ0.5mmおよび直径8mmの穴を有するパラフィンワックスを、先に貼り付けられた両面テープの穴の中心に、パラフィンワックスの穴の中心をあわせて固定することで、模擬窩洞を形成した。この模擬窩洞に、歯科用接着性コンポジットレジンを充填し、ポリエステルシートで圧接した。その後、可視光線照射器(トクソーパワーライト、株式会社トクヤマ製)により可視光照射を20秒間行い、歯科用コンポジットレジンを硬化させ、接着試験片を作製した。
接着試験片のコンポジットレジン硬化体上面にレジンセメント(トクヤマデンタル製ビスタイトII)を塗布し、さらに直径8mm、長さ25mmの円筒状のSUS製アタッチメントを接着させた。次に、37℃で15分レジンセメントを硬化させた後、接着試験片を37℃の水中に24時間浸漬することにより、アタッチメント付き接着試験片Iを得た。その後、「(2)エナメル質、象牙質の接着試験」と同様にして、接着強度の測定を行った(組成:表22、表23 接着試験結果:表24)。
(15)粘度測定
重合性単量体の粘度は、CSレオメーターを用いて測定した。測定装置としてはコーン/プレートジオメトリ4cm/2°及び温度制御システムを具備した粘弾性測定装置CSレオメーター「CVO120HR」(ボーリン社製)を用いた。そして、測定温度(プレート温度)25℃、ずり速度1rpsの測定条件にて、3回の測定を行い、3回の測定値の平均値を粘度とした(表25)。
(16)重合性単量体の合成手順
(イ)一般式(1)に示される重合性単量体に該当するものについては、以下の手順で合成した。
<酸クロライド物(A)の合成>
4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸25.3g(0.096mol)、ジメチルホルムアミド0.85g(0.012mol)およびトルエン80mlの第一の混合液を作製した。攪拌状態の第一の混合液に対して、塩化チオニル58.4g(0.46mol)およびトルエン20mlからなる第二の混合液を室温下で徐々に滴下した。滴下終了後に得られた液体を95℃に昇温し、3h還流した。そして加温・還流後に得られた黄色透明液体を放冷することで、下記に示す分子構造を有する4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸クロライド(以下、「酸クロライド物(A)」と称す場合がある)のトルエン溶液を得た。さらに、このトルエン溶液をロータリーエバポレーターにかけ、40℃でトルエン、塩化チオニルおよび塩化水素を除去し、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸クロライドの固体26.9g(0.091mol、収率95%)を得た。
<1.4−DPEHEの合成>
酸クロライド物(A)15.3g(0.052mol)に塩化メチレン120mlを加えることで、酸クロライド物(A)を含む分散液を得た。2−ヒドロキシエチルメタクリレート16.9g(0.13mol)、トリエチルアミン7.7g(0.13mol)、4−ジメチルアミノピリジン0.16g(0.0013mol)、BHT0.002gおよび塩化メチレン10mlを混合した混合液を滴下ロートを利用して上記の酸クロライド物(A)の分散液に−78℃で徐々に滴下し、さらに5時間攪拌した。
滴下・撹拌後に得られた液体に水を加え、ロータリーエバポレーターを用いて、溶媒を除去した。溶媒除去後に得られた残さを100mlのトルエンに溶解し、0.5規定塩酸溶液で洗浄、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、ろ別した。得られたろ液をロータリーエバポレーターで濃縮後、濃縮液をさらに真空乾燥して、4−DPEHE(収量19.0g、収率76%、HPLC純度97%)を得た。なお、得られた4−DPEHEの1H NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
1H NMR δ1.93(s,6H),4.58(t,4H),4.63(t,4H),5.59(s,2H),6.14(s,2H),7.06(d,4H),7.96(d,4H)
<2.4−DPEHHの合成>
1,4−ブタンジオール18.0gの代わりに1,6−ヘキサンジオール23.6gを用いた以外は<4−DPEHBの合成>のプロセス1に示す合成方法に従って、6−ヒドロキシヘキシルメタクリレート19.7g(収率53%)16.0g(収率43%)を得た。
次いで4−ヒドロキシブチルメタクリレートの代わりに6−ヒドロキシヘキシルメタクリレート4.1gを用いた以外は、<4−DPEHBの合成>のプロセス2に示す合成方法に従い、6−ヒドロキシヘキシルメタクリレートと酸クロライド物(A)との反応により、4−DPEHHを得た(収量4.6g、収率78%、HPLC純度98%)を得た。なお、得られた4−DPEHHの1H NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
1H NMR δ1.29(m,8H),1.57(t,4H),1.77(t,4H),1.93(s,6H),4.16(t,4H),4.22(t,4H),5.58(s,2H),6.14(s,2H),7.04(d,4H),7.96(d,4H)
<3.4−DPEPE>
2−ヒドロキシエチルメタクリレート16.9gの代わりにポリエチレングリコールモノメタクリレート(エチレングリコール鎖(−CH2CH2O−)nの繰り返し数nの平均≒2)を22.6g(0.13mol)を用いた以外は、4−DPEHEの合成方法と同様の方法で、4−DPEPE(収量22.5g、収率78%、HPLC純度97%)を合成した。なお、得られた4−DPEPEの1H NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
1H NMR δ1.93(s,6H),3.64−3.82(m,8H),4.36−4.42(m,8H),5.58(s,2H),6.17(s,2H),7.04(d,4H),7.99(d,4H)
<4.4−DPEUの合成>
エチレングリコール50.0g(0.8mol)、トリエチルアミン40.5g(0.4mol)、N,N−ジメチルアミノピリジン0.49g(4mol)を100ml塩化メチレンに溶解して得られた溶液を撹拌しながら、0℃に冷却した。次に、この溶液に対して、酸クロライド物(A)44.8g(0.2mol)を塩化メチレン(200ml)に溶解した溶液を2時間かけてゆっくり滴下した。滴下後に得られた溶液をさらに1時間撹拌した後に、水を加え、ロータリーエバポレーターを用いて、溶媒を除去した。溶媒除去後に得られた残さを100mlのトルエンに溶解し、0.5規定塩酸溶液で洗浄、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、ろ別した。得られたろ液を再びロータリーエバポレーターで濃縮後、濃縮液をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することで4,4’−ビス(2−ヒドロキシエトキシカルボニル)ジフェニルエーテル41.6g(収率60%)を得た。
得られた4,4’−ビス(2−ヒドロキシエトキシカルボニル)ジフェニルエーテル34.6g(0.1mol)およびジブチルチンジラウレート3.2g(5mmol)を100mlの無水ジメチルホルムアミドに溶解して得られた溶液に、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート31.0g(0.2mol)をさらに加え、室温で3時間撹拌した。撹拌後の溶液に、塩化メチレン100mlを加えて、分液ロートを用いて蒸留水で3回洗浄し、塩化メチレン層を硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。乾燥後、硫酸マグネシウムをろ別し、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮し、濃縮物をさらに真空乾燥して、4−DPEU(収量63.7g、収率97%、HPLC純度94%)を得た。なお、得られた4−DPEUの1H NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
1H NMR δ1.93(s,6H),3.30(t,4H),4.40−4.56(m,12H),5.60(s,2H),6.17(s,2H),7.06(d,4H),7.98(d,4H),8.03(s,2H)
<5.4−DPSHEの合成>
t−ブタノール200mlおよび水50mlに対して、特開2005−154379号公報に記載の合成方法により合成した4,4−ジホルミルジフェニルスルフィド48.4g(0.2mol)を溶解させた後、リン酸水素ナトリウム水溶液50mlおよび2−メチル−2−ブテン140g(2mol)加え、さらに亜塩素酸ナトリウム36g(0.4mol)を加えることで反応溶液を準備した。次に、この反応溶液を5時間撹拌後、1規定塩酸溶液を用いて、反応溶液を酸性にすることで、固体を析出させた。続いて固体が析出した反応溶液を、吸引ろ過後、水を用いて、析出した固体を洗浄した。洗浄後に得られた固体(化合物)を真空乾燥することにより、4,4’−ジカルボキシジフェニルスルフィド(収量45.5g,収率83%)を得た。
次に、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸25.3g(0.096mol)の代わりに4,4’−ジカルボキシジフェニルスルフィド26.4g(0.096mol)を用いた以外は、酸クロライド物(A)の合成方法と同様の方法で、4,4’−ジフェニルスルフィドジカルボン酸クロライド28.4g(0.091mol)を合成した。
次いで、酸クロライド物(A)15.3gの代わりに4,4’−ジフェニルスルフィドジカルボン酸クロライド16.1g(0.052mol)を用いた以外は4−DPEHEの合成方法と同様の方法で、4−DPSHE(収量18.9g、収率73%、HPLC純度91%)を得た。なお、得られた4−DPSHEの1H NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
1H NMR δ1.93(s,6H),4.52(t,4H),4.63(t,4H),5.58(s,2H),6.11(s,2H),7.30(d,4H),7.81(d,4H)
<6.4−DPEGMAの合成>
12.8gのメタクリル酸グリシジル(0.09モル)に4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9g(0.05モル)、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド0.02g(0.00009モル)、BHT0.02g(0.00009モル)、ジメチルホルムアミド20gを加えた混合液を、100℃で4時間反応させた。反応により得られた液体に酢酸エチル40mlを加えて、均一な溶液にした。次に、この溶液を分液ロートに移し、10wt%炭酸カリウム水溶液40mlで3回洗浄し、さらに蒸留水で3回洗浄した後、酢酸エチル層を回収した。その後、回収した酢酸エチル層に硫酸マグネシウムを加えて、酢酸エチル層中に含まれる水分を除去した。続いて、酢酸エチル層から硫酸マグネシウムをろ別し、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮して濃縮物を得た。この濃縮物を更に真空乾燥して、4−DPEGMA(収量22.8g、収率84%、HPLC純度95%)を得た。なお、得られた4−DPEGMAの1H NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
1H NMR δ1.93(s,6H),3.90(d,0.8H),4.30〜4.70(m,9.2H),5.59(s,2H),6.16(s,2H),7.07(d,4H),8.07(d,4H)
<7.4−DPEGMAIの合成>
固体状の酸クロライド物(A)15.3g(0.052モル)を塩化メチレン30mlに溶解させた塩化メチレン溶液を作製した。
別途モノメタクリル酸グリセロール−1−イル33.3g(0.208モル)テトラメチルエチレンジアミン12.1g(0.104モル)、BHT0.002gと塩化メチレン20mlを混合した溶液を作製した。この溶液を上記の酸クロライドAを溶解させた塩化メチレン溶液に−78℃で徐々に滴下し、さらに5時間攪拌した。滴下・撹拌後に得られた液体を0.4mol/L塩酸水60mlで3回洗浄し、次に、10wt%炭酸カリウム水溶液60mlで3回洗浄し、さらに蒸留水で3回洗浄した後、塩化メチレン層を回収した。その後、回収した塩化メチレン層に硫酸マグネシウムを加え、塩化メチレン層中に含まれる水分を除去した。次に、塩化メチレン層から硫酸マグネシウムをろ別し、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮することで濃縮物を得た。濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、4−DPEGMAI(収量25.9g、収率92%、HPLC純度97%)を得た。なお、得られた4−DPEGMAIの1H NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
1H NMR δ1.93(s,6H),3.90(d,0.2H),4.30〜4.70(m,9.8H),5.59(s,2H),6.16(s,2H),7.07(d,4H),8.07(d,4H)
<8.4−DPEGMAIIの合成>
12.8gのメタクリル酸グリシジル(0.09モル)に4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9g(0.05モル)、テトラブチルアンモニウムブロミド0.02g(0.00009モル)、BHT0.02g(0.00009モル)、ジメチルアセトアミド20gを加えた混合液を、100℃で4時間反応させた。反応により得られた液体に酢酸エチル40mlを加えて、均一な溶液にした。次に、この溶液を分液ロートに移し、10wt%炭酸カリウム水溶液40mlで3回洗浄し、さらに蒸留水で3回洗浄した後、酢酸エチル層を回収した。その後、回収した酢酸エチル層に硫酸マグネシウムを加えて、酢酸エチル層中に含まれる水分を除去した。続いて、酢酸エチル層から硫酸マグネシウムをろ別し、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮して濃縮物を得た。この濃縮物を更に真空乾燥して、4−DPEGMAII(収量25.3g、収率90%、HPLC純度95%)を得た。なお、得られた4−DPEGMAIIの1H NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
1H NMR δ1.93(s,6H),3.90(d,0.4H),4.30〜4.70(m,9.6H),5.62(s,2H),6.16(s,2H),7.07(d,4H),8.07(d,4H)
<9.4−DPEGMAIIIの合成>
上記の方法で4−DPEGMAIIを合成後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(充填剤:SiO2、展開溶媒:酢酸エチル/ヘキサン=3/1〜2/1)によって、精製することで、4−DPEGMAIII(収量18.7g、収率69%、HPLC純度99%)を得た。なお、得られた4−DPEGMAIIIの1H NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
1H NMR δ1.93(s,6H),4.30〜4.41(m,10H),5.62(s,2H),6.16(s,2H),7.07(d,4H),8.07(d,4H)
<10.4−DPEGMIVの合成>
上記の方法で4−DPEGMAを合成後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(充填剤:SiO2、展開溶媒:酢酸エチル/ヘキサン=3/1〜2/1)によって、精製することで、4−DPEGMAIV(収量2.2g、収率8%、HPLC純度99%)を得た。なお、得られた4−DPEGMAIVの1H NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
1H NMR δ1.93(s,6H),3.90(d,3.2H),4.30〜4.70(m,7.8H),5.62(s,2H),6.16(s,2H),7.07(d,4H),8.07(d,4H)
<11.4−DPEGAの合成>
メタクリル酸グリシジル12.8g(0.09mol)の代わりにアクリル酸グリシジル11.5g(0.09mol)を用いた以外は、4−DPEGMAの合成方法と同様の方法で、4−DPEGA(収量21.8g、収率85%、HPLC純度96%)を得た。なお、得られた4−DPEGAの1H NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
1H NMR δ1.93(s,6H),3.84(d,2H),4.00〜4.65(m,8H),5.83(t,2H),6.12(d,2H),6.43(d,2H),7.09(d,4H),7.99(d,4H)
<12.2−DPEGMAの合成>
4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9g(0.05mol)の代わりに2,2’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9g(0.05mol)を用いた以外は、4−DPEGMAの合成方法と同様の方法で、2−DPEGMA(収量23.0g、収率85%、HPLC純度95%)を得た。なお、得られた2−DPEGMAの1H NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
1H NMR δ1.93(s,6H),3.80(d,1.8H),4.00〜4.65(m,8.2H),5.59(s,2H),6.16(s,2H),7.07(d,2H),7.42(d,4H),8.17(d,2H)
<13.4−DPEHGMAの合成>
5−ヘキセン−1−オール(30.1g,0.3mol)を塩化メチレン100mlに溶解後、トリエチルアミン33.4g(0.33mol)、N,N−ジメチルアミノピリジン1.8g(0.015mol)を加えた溶液を調整し、さらにこの溶液を氷冷した。次に、氷冷した溶液に対して、メタクリル酸クロライド31.4g(0.3mol)を塩化メチレン(50ml)に溶解させた塩化メチレン溶液を滴下した。滴下終了後に得られた溶液を、室温で3時間撹拌した後に、蒸留水100mlを加え、さらに塩化メチレンで3回抽出した。抽出により得られた塩化メチレン層をロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去することで残さを得た。さらに、得られた残さを100mlトルエンで溶解した。得られたトルエン溶液を0.5規定塩酸溶液で3回洗浄後、飽和食塩水溶液で3回洗浄し、硫酸マグネシウム溶液で乾燥した。乾燥後、硫酸マグネシウム溶液をろ別し、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮、濃縮物をさらに真空乾燥して、メタクリル酸5−ヘキセン−1−イル46.4g(収率92%)を得た。
得られたメタクリル酸5−ヘキセン−1−イル45.4g(0.27mol)を塩化メチレン100mlに溶解後、60質量%メタクロロ過安息香酸/水混合物196g(0.675mol相当)を加え、室温で10時間撹拌した。撹拌後、副生成物のメタクロロ安息香酸をろ別し、ろ液を15質量%亜硫酸ナトリウム水溶液150mlで還元処理を行った。還元処理後のろ液から分液した塩化メチレン層を、5質量%炭酸カリウム水溶液で2回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、ロータリーエバポレーターで濃縮して濃縮物を得た。そしてこの濃縮物をさらに真空乾燥して、メタクリル酸5,6−エポキシヘキサン−1−イル44.8g(収率90%)を得た。
得られたメタクリル酸5,6−エポキシヘキサン−1−イル23.0g(0.125mol)、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9g(0.05mol)、ベンジルトリエチルアンモウニウムクロライド0.045g(0.2mmol)、及びp−メトキシフェノール0.03gを混合した混合液を90℃で4時間撹拌した。加熱撹拌後の混合液を、室温まで放冷した後、水50mlを加え、塩化メチレンで抽出した。得られた塩化メチレン層を硫酸マグネシウムで乾燥後、ロータリーエバポレーターで濃縮して濃縮物を得た。さらに、この濃縮物を真空乾燥することで、4−DPEHGMA(収量29.0g,0.046mol,収率93%、HPLC純度95%)を得た。なお、得られた4−DPEHGMAの1H NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
1H NMR δ1.29(t,4H),1.44(m,4H),1.57(t,4H),1.93(s,6H),3.85(d,1.9H),4.15〜4.70(m,8.1H),5.59(s,2H),6.16(s,2H),7.05(d,4H),7.95(d,4H)
<14.4−DPEEGMAの合成>
塩化メチレン100mlに、アリルオキシエタノール30.6g(0.3mol)を溶解した後、さらにトリエチルアミン33.4g(0.33mol)およびN,N−ジメチルアミノピリジン1.8g(0.015mol)を加えた溶液を準備した。次に、得られた溶液を氷冷し、この溶液に、メタクリル酸クロライド31.4g(0.3mol)を塩化メチレン50mlに溶解させた溶液を滴下した。滴下終了後に得られた溶液を、室温で3時間撹拌した後に、蒸留水100mlを加え、塩化メチレンで3回抽出した。次に、得られた塩化メチレン層をロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去することにより得られた残渣を100mlのトルエンに溶解することでトルエン溶液を得た。そして、このトルエン溶液を0.5規定塩酸溶液で3回洗浄後、飽和食塩水溶液で3回洗浄し、硫酸マグネシウム溶液で乾燥した。乾燥後硫酸マグネシウム溶液をろ別し、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮することで濃縮物を得た。さらに、この濃縮物を真空乾燥して、メタクリル酸−アリルオキシエチル46.0g(収率90%)で得た。
塩化メチレン100mlに、得られたメタクリル酸アリルオキシエチル46.0g(0.27mol)を溶解させ、さらに60質量%メタクロロ過安息香酸/水混合物196g(0.675mol相当)を加えて調製した溶液を、室温で10時間撹拌した。撹拌後の溶液から、副生成物のメタクロロ安息香酸をろ別し、ろ液を15質量%亜硫酸ナトリウム水溶液150mlで還元処理を行った。続いて還元処理されたろ液から分液した塩化メチレン層を、5質量%炭酸カリウム水溶液で2回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、ロータリーエバポレーターにより濃縮することで濃縮物を得た。さらに、この濃縮物を真空乾燥して、メタクリル酸グリシジルオキシエチル47.3g(収率94%)を得た。
得られたメタクリル酸−グリシジルオキシエチル23.3g(0.125mol)、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9g(0.05mol)、ベンジルトリエチルアンモウニウムクロライド0.045g(0.2mmol)、及びp−メトキシフェノール0.03gを混合した混合液を90℃で4時間撹拌した。加熱撹拌後の混合液を、室温まで放冷し、水50mlを加え、塩化メチレンで抽出した。得られた塩化メチレン層を硫酸マグネシウムで乾燥後、ロータリーエバポレーターで濃縮することで濃縮物を得た。最後に、この濃縮物を真空乾燥して、4−DPEEGMA(収量29.0g,収率92%,HPLC純度94%)を得た。なお、得られた4−DPEHGMAの1H NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
1H NMR δ1.93(s,6H),3.50〜4.50(m,18H),4.15〜4.70(m,8.1H),5.59(s,2H),6.16(s,2H),7.02(d,4H),8.02(d,4H)
<15.4−DPSGMAの合成>
t−ブタノール200mlおよび水50mlに対して、特開2005−154379号公報に記載の合成方法により合成された4,4−ジホルミルジフェニルスルフィド48.4g(0.2mol)を溶解させた後、リン酸水素ナトリウム水溶液50ml、2−メチル−2−ブテン140g(2mol)加え、さらに、亜塩素酸ナトリウム36g(0.4mol)を加えることで反応溶液を準備した。次に、この反応溶液を5時間撹拌後、1規定塩酸溶液を用いて、反応溶液を酸性にすることで、固体を析出させた。続いて固体が析出した反応溶液を、吸引ろ過後、水を用いて、析出した固体を洗浄した。洗浄後に得られた固体(化合物)を真空乾燥することにより、4,4’−ジカルボキシジフェニルスルフィド45.5g(収率83%)を得た。
次いで、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9gの代わりに、上記の4,4’−ジカルボキシジフェニルスルフィド13.7g(0.05mol)を用いた以外は、4−DPEGMAの合成方法と同様の方法により4−DPSGMA(収量22.3g、収率80%、HPLC純度95%)を得た。なお、得られた4−DPSGMAの1H NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
1H NMR δ1.93(s,6H),3.62(d,2H),3.90〜4.70(m,8H),5.58(s,2H),6.14(s,2H),7.33(d,4H),7.78(d,4H)
<16.4−DPSOGMAの合成>
4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9gの代わりに4,4’−ジカルボキシジフェニルスルホン15.3g(0.05mol)を用いた以外は、4−DPEGMAの合成方法と同様の方法で、4−DPSOGMA(収量24.5g、収率83%、HPLC純度97%)を得た。なお、得られた4−DPSOGMAの1H NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
1H NMR δ1.93(s,6H),3.70(d,2H),3.90〜4.70(m,8H),5.58(s,2H),6.14(s,2H),8.04(d,4H),8.20(d,4H)
<17.4−DPFGMAの合成>
t−ブタノール200mlと水50mlに対して、特開2005−154379号公報に記載の合成方法により合成された4,4’−ジホルミルジフェニルメタン44.8g(0.2mol)を溶解させた後、リン酸水素ナトリウム水溶液50ml、2−メチル−2−ブテン140g(2mol)加え、さらに、亜塩素酸ナトリウム36g(0.4mol)を加えることで反応溶液を準備した。次に、この反応溶液を5時間撹拌後、1規定塩酸溶液を用いて、反応溶液を酸性にすることで、固体を析出させた。続いて固体が析出した反応溶液を、吸引ろ過後、水を用いて、析出した固体を洗浄した。洗浄後に得られた固体(化合物)を真空乾燥することにより、4,4’−ジカルボキシジフェニルメタン39.8g(収率78%)を得た。
次いで、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9gの代わりに、上記で得た4,4’−ジカルボキシジフェニルメタン12.8g(0.05mol)を用いた以外は、4−DPEGMAの合成方法と同様の方法で4−DPFGMA(収量22.1g、収率82%、HPLC純度94%)を得た。なお、得られた4−DPFGMAの1H NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
1H NMR δ1.93(s,6H),3.78(s,2H),3.90(d,2H),4.00〜4.70(m,8H),5.58(s,2H),6.14(s,2H),7.20(d,4H),7.87(d,4H)
<18.4−DPAGMAの合成>
4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9gの代わりに英国特許GB753384に記載の合成方法により合成された2,2−ビス(4−カルボキシフェニル)プロパン14.2(0.05mol)を用いた以外は、4−DPEGMAの合成方法と同様の方法で、4−DPAGMA(収量22.7g、収率80%、HPLC純度93%)を得た。なお、得られた4−DPAGMAの1H NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
1H NMR δ1.65(s,6H),1.93(s,6H),3.85(d,2H),3.90〜4.65(m,8H),5.57(s,2H),6.12(s,2H),7.23(d,4H),7.90(d,4H)
<19.4−DPBGMAの合成>
t−ブタノール200mlおよび水50mlに対して、特開2007−106779号公報に記載の合成方法により合成された4−ホルミルフェニル−4’−ホルミルベンゾエート50.8g(0.2mol)を溶解させた後、リン酸水素ナトリウム水溶液50ml、2−メチル−2−ブテン140g(2mol)加え、さらに、亜塩素酸ナトリウム36g(0.4mol)を加えることで反応溶液を準備した。次に、この反応溶液を5時間撹拌後、1規定塩酸溶液を用いて、反応溶液を酸性にすることで、固体を析出させた。続いて固体が析出した反応溶液を、吸引ろ過後、水を用いて、析出した固体を洗浄した。洗浄後に得られた固体(化合物)を真空乾燥することにより、4−カルボキシフェニル−4’−カルボキシベンゾエート45.4g(収率79%)を得た。
次いで、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9gの代わりに、上記の4−カルボキシフェニル−4’−カルボキシベンゾエート14.3g(0.05mol)を用いた以外は、4−DPEGMAの合成方法と同様の方法で4−DPBGMA(収量22.8g、収率80%、HPLC純度94%)を得た。なお、得られた4−DPBGMAの1H NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
1H NMR δ1.93(s,6H),3.87(d,2H),3.90〜4.65(m,8H),5.60(s,2H),6.14(s,2H),7.25(d,2H),8.10(d,2H),8.15(d,2H),8.27(d,2H)
<20.4−DPALGMAの合成>
t−ブタノール200mlおよび水50mlに対して、特許第3076603号に記載の合成方法により合成された1,1−ビス(4−ホルミルフェニル)シクロヘキサン(58.4g,0.2mol)を溶解させた後、リン酸水素ナトリウム水溶液50ml、2−メチル−2−ブテン140g(2mol)加え、さらに亜塩素酸ナトリウム36g(0.4mol)を加えることで反応溶液を準備した。次に、この反応溶液を5時間撹拌後、1規定塩酸溶液を用いて、反応溶液を酸性にすることで、固体を析出させた。続いて固体が析出した反応溶液を、吸引ろ過後、水を用いて、析出した固体を洗浄した。洗浄後に得られた固体(化合物)を真空乾燥することにより、1,1−ビス(4−カルボキシルフェニル)シクロヘキサン54.4g(収率84%)を得た。
次いで、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸12.9gの代わりに、1,1−ビス(4−カルボキシルフェニル)シクロヘキサン16.2g(0.05mol)を用いた以外は、4−DPEGMAの合成方法と同様の方法で4−DPALGMA(収量23.7g、収率78%、HPLC純度92%)を得た。なお、得られた4−DPALGMAの1H NMRスペクトルのデータは、次の通りであった。
1H NMR δ1.42(t,6H),1.93(s,6H),2.10(t,4H),3.77(d,2H),3.85〜4.60(m,8H),5.61(s,2H),6.15(s,2H),7.24(d,4H),7.90(d,4H)
(10)歯科用前処理剤、歯科用接着材サンプルの調製
(イ)前記一般式(1)に示す重合性単量体、酸性基含有重合性単量体、その他重合性単量体、水、有機溶媒、重合禁止剤、重合開始剤を表1〜表5に示す所定の質量比で秤り取り、暗所にて均一になるまで混合し、サンプルを調製した。
なお、サンプルの調整は、重合性単量体としてBis−GMAを用いる場合には、秤量時にBis−GMAをインキュベーター中で60℃に加温した状態で秤量した。
また、イオンを添加する場合には、各イオンのイソプロポキサイドを、イオン量が表1〜表5に示す所定の質量比になるように秤り取り、表1〜表5に示す所定の質量比の酸性基含有重合性単量体と反応させた。反応で生成するイソプロパノールを真空乾燥で除去した後、その他必要成分を表1〜表5に示す所定の質量比となるように加え、暗所にて均一になるまで混合し、サンプルを調製した。
(11)歯科用接着性セメント材、歯科用接着性コンポジットレジンサンプルの調製
(イ)一般式(1)に示す重合性単量体、酸性基含有重合性単量体、その他重合性単量体、重合禁止剤、重合開始剤を表6〜表7に示す所定の質量比で秤り取り、暗所にて均一になるまで混合し、マトリックスモノマーを調製した。
なお、マトリックスモノマーの調整は、重合性単量体としてBis−GMAを用いる場合には、秤量時にBis−GMAをインキュベーター中で60℃に加温した状態で秤量した。
また、イオンを添加する場合には、各イオンのイソプロポキサイドを、イオン量が表6〜表7に示す所定の質量比になるように秤り取り、表6〜表7に示す所定の質量比の酸性基含有重合性単量体と反応させた。反応で生成するイソプロパノールを真空乾燥で除去した後、その他必要成分を表6〜表7に示す所定の質量比となるように加え、暗所にて均一になるまで混合し、マトリックスモノマーを調製した。
調製したマトリックスモノマーとフィラーを表6〜表7に示す所定の質量比となるように秤り取り、メノウ乳鉢で混合して混合物を得た。続いてこの混合物を真空下にて、脱泡して気泡を取り除きペースト状のサンプルを得た。
(12)評価結果
(イ)一般式(1)に示す重合性単量体を用いて調製した歯科用前処理剤の組成および接着性評価結果を表1〜5に、歯科用接着性セメント材の組成および接着性評価結果を表6に、歯科用接着性コンポジットレジンの組成および接着性評価結果を表7に示す。また、(イ)一般式(1)に示す重合性単量体の粘度測定結果を表8に示す。