Copolímeros a base de maleato y procedimientos para preparar los mismos.

Un procedimiento para preparar un copolímero de N-vinil-lactama de la Fórmula general I**Fórmula**

en la que n ≥

1 o 2, x ≥ aproximadamente 99-1 % en moles, preferentemente aproximadamente 99-50 % en moles; e y≥ 1-99 % en moles, preferentemente 1-50 % en moles, que comprende hacer reaccionar aproximadamente un 1-99 %en moles, preferentemente un 50-99 % en moles, de un monómero de vinil-lactama (A) y aproximadamente un 99-1 %en moles, preferentemente un 50-1 % en moles, de un monómero de maleato derivatizado (B), en donde (A) y (B) sedefinen de acuerdo con la siguiente fórmula general:**Fórmula**

en la que n es 1 o 2;

R1 y R2 son cada uno independientemente hidrógeno o metilo;

R3 y R4 están cada uno independientemente seleccionados de hidrógeno, grupos alquilo, grupos arilo, gruposorganometálicos y grupos heteroalquilo y heteroarilo que comprenden al menos un heteroátomo distinto de carbono ohidrógeno, con la excepción de que tanto R3 como R4 son hidrógeno,

y en donde dicha reacción se lleva a cabo por polimerización de solución en un disolvente o mezcla de disolventes enlos que tanto el monómero lactama (A), como el monómero maleato (B) y el copolímero resultante son librementesolubles y en donde los monómeros resultantes se suministran a la mezcla de reacción como una solución demonómero premezclada durante un periodo de tiempo predeterminado, preferentemente a una proporción molar demonómero de lactama (A) a monómero de maleato (B) de uno o mayor.

Copolímeros a base de maleato y procedimientos para preparar los mismos La invención se refiere a copolímeros de lactamas de vinilo con maleatos derivatizados. En particular, se refiere a copolímeros que se usan adecuadamente en el área del cuidado personal y médico y de los productos farmacéuticos, a composiciones que comprenden los copolímeros y a procedimientos para preparar los copolímeros.

Polivinilpirrolidona (PVP) es la más famosa y más comúnmente usada polivinil-lactama en uso comercial. Debido a su excelente perfil toxicológico y a sus propiedades físicas y mecánicas únicas, la PVP se usa en una gran cantidad de aplicaciones de cuidado personal, farmacéuticas e industriales. El homopolímero PVP es altamente soluble en agua. Para algunas aplicaciones, sin embargo, es deseable usar un material basado en PVP que es más soluble en aceites. Con el fin de elaborar la PVP menos soluble en agua, una práctica común es copolimerizar vinilpirrolidona (VP) con un monómero más hidrófobo para dar un copolímero resultante que es más hidrófobo y así menos soluble en agua que el homopolímero PVP.

Los ejemplos hallados en la técnica anterior incluyen la copolimerización de VP bien con acetato de vinilo (Patente de los EE.UU. N.º: 5.502.136) , acrilatos hidrófobos (Patente de los EE.UU. N.º: 4.057.623) o alfa-olefinas (Patente de los EE.UU. N.º: 5.185.170) . Si bien los polímeros resultantes descritos en estas patentes tienen solubilidad en agua reducida comparada con su contrapartida homopolimérica de PVP, hay desventajas significativas llevando a la práctica la técnica mencionada anteriormente.

En primer lugar, todos los comonómeros anteriores tienen reactividades significativamente diferentes que el monómero de VP. Como una consecuencia, los productos de polimerización resultantes no son copolímeros aleatorios, sino que son realmente mezclas de copolímeros no homogéneas que tienen una composición amplia. Los sistemas poliméricos resultantes son a menudo realmente mixturas de diversas composiciones poliméricas que pueden disociarse y separarse unas de otras y comprometer las propiedades materiales resultantes del polímero deseado. Propiedades tales como transparencia de película, solubilidad de polímero, resistencia de película, adhesión de polímero, etc., pueden verse afectadas negativamente. Esto puede superarse algo dirigiendo perfiles de suministro de complejos en los que los monómeros individuales se añaden individualmente y continuamente al recipiente de reacción a diversas velocidades para tener en cuenta las diferentes reactividades de los monómeros, pero este es un procedimiento bastante engorroso y así económicamente indeseable.

Los copolímeros basados en el uso de acetato de vinilo tienen el inconveniente adicional de que los polímeros sintetizados por sí mismos no son químicamente estables y cambian rápidamente a lo largo del tiempo debido a que la unidad de acetato es fácilmente hidrolizable.

De acuerdo con ello, es un objetivo de esta invención sintetizar copolímeros de maleato (s) co-derivado (s) de lactama de vinilo que tienen solubilidades controladas que cubren un amplio intervalo de solubilidades desde completamente solubles en agua hasta completamente solubles en aceites y poseen las propiedades para uso como biomateriales en aplicaciones farmacéuticas y de cuidado personal y materias primas en bienes de consumo y productos farmacéuticos.

Otro objetivo es ser capaces de sintetizar tales polímeros fácil y simplemente con los copolímeros resultantes que tienen una composición homogénea en la que la secuencia de copolímeros está distribuida al azar por toda la cadena polimérica sin la necesidad de perfiles de alimentación complicados.

Los autores de la presente invención reconocieron la necesidad de una vía de síntesis económicamente atractiva para preparar copolímeros que tienen solubilidades controladas que cubren un amplio intervalo de solubilidades, por ejemplo desde completamente solubles en agua hasta completamente solubles en aceites y que poseen adicionalmente las propiedades para usar como biomateriales en aplicaciones farmacéuticas, médicas y de cuidado personal y como materias primas en productos de bienes de consumo. En particular, abordaron la preparación de un copolímero que está a) sustancialmente libre de monómeros indeseables y/o fragmentos poliméricos de bajo peso molecular y que es b) esencialmente homogéneo en su composición en la que la secuencia de comonómeros está distribuida al azar a lo largo de la cadena polimérica. Tales polímeros son de gran demanda para, entre otras cosas, el área de cuidado personal y médico y los productos farmacéuticos.

Se encontró sorprendentemente que al menos algunos de los objetivos anteriores podían lograrse mediante la copolimerización de monómeros de vinil-lactama y monómeros derivados de maleato, en los que la reacción se lleva a cabo por polimerización de solución y en los que los monómeros se suministran continua y simultáneamente, como mezcla monomérica premezclada, a la mezcla de reacción durante un periodo de tiempo predeterminado. Controlando la cantidad, la composición y la mezcla de maleatos derivados usados durante la polimerización con la lactama de vinilo, se puede sintetizar eficazmente un intervalo de copolímeros basados en lactama de vinilo que tienen un intervalo amplio de solubilidades resultantes y/o propiedades mecánicas así como niveles monoméricos residuales.

Por lo tanto la invención proporciona un procedimiento para preparar copolímero de N-vinil-lactama de la Fórmula general (I)

Fórmula I

en la que n = 1 o 2, x = aproximadamente 99-1 % en moles, preferentemente aproximadamente 99-50 % en moles; e y = 1-99 % en moles, preferentemente 1-50 % en moles, en la que x/y es preferentemente gt; 1,

que comprende hacer reaccionar aproximadamente 1-99 % en moles, preferentemente 50-99 % en moles, de un monómero de lactama de vinilo (A) y aproximadamente 99-1 % en moles, preferentemente 50-1 % en moles, de un monómero de maleato derivado (B) , en la que (A) y (B) se definen de acuerdo con la siguiente fórmula general:

en la que n es 1 o 2, R1 y R2 son cada uno independientemente hidrógeno o metilo; R3 y R4 se seleccionan cada uno independientemente de hidrógeno, grupos alquilo, grupos arilo y grupos heteroarilo y heteroalquilo que comprenden al menos un heteroátomo distinto de carbono e hidrógeno, con la excepción de que tanto R3 como R4 sean hidrógeno,

y en la que dicha reacción se lleva a cabo por polimerización de solución en un disolvente o mezcla de disolventes en los que tanto el monómero de lactama (A) , como el monómero de maleato (B) y el copolímero resultante son libremente solubles en la mezcla de reacción y en los que se suministran los monómeros o se suministra una mezcla de los monómeros, preferentemente continuamente, a la mezcla de reacción a lo largo de un periodo de tiempo predeterminado. En una realización, la vinil-lactama es vinilpirrolidona (n = 1) . En otra realización, la vinil-lactama es vinil-caprolactama (n = 2) .

Los copolímeros de maleato de vinil-lactama derivatizada se conocen en la técnica. Las Patentes de los EE.UU.

2.980.654 y 2.999.853 identifican copolímeros elaborados mediante la polimerización de VP con maleatos de dialquilo o fumaratos de dialquilo. El documento de los EE.UU. 2.980.654 se centra en copolímeros que son solubles en agua e insolubles en hexanos. Se divulga la polimerización de bien maleatos de dialquilo o bien fumaratos por medio de una polimerización de precipitación para dar los copolímeros resultantes. En todos los ejemplos, el producto de polimerización se precipita a partir del disolvente hidrocarburo, hexano. La polimerización de precipitación no es deseable para la síntesis de copolímeros que tienen niveles de monómeros residuales bajos. Ante todo, la precipitación del polímero es un procedimiento heterogéneo que a menudo conduce a fraccionamiento preferencial del polímero basado en composición. En segundo lugar, hay una cantidad significativa de monómero atrapado en el polímero precipitado que da como resultado altos productos residuales monoméricos que son difíciles de eliminar/hacer reaccionar por técnicas de reducción monoméricas usuales.

Se ha descubierto que la polimerización de VP con fumaratos de dialquilo (DAF) no se prefiere y los polímeros resultantes elaborados usando estos monómeros no son homogéneos. Como se analizará con más detalle más adelante, no hay ninguna asociación de complejos de carga de VP con DAF y los monómeros individuales poseen diferentes reactividades. Las diferentes reactividades causan que los monómeros se incorporen en la cadena... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para preparar un copolímero de N-vinil-lactama de la Fórmula general I

en la que n = 1 o 2, x = aproximadament.

9. 1 % en moles, preferentemente aproximadament.

9. 50 % en moles; e y = 1-99 % en moles, preferentemente 1-50 % en moles, que comprende hacer reaccionar aproximadamente un 1-99 % en moles, preferentemente u.

5. 99 % en moles, de un monómero de vinil-lactama (A) y aproximadamente u.

9. 1 % en moles, preferentemente u.

5. 1 % en moles, de un monómero de maleato derivatizado (B) , en donde (A) y (B) se definen de acuerdo con la siguiente fórmula general:

en la que n es 1 o 2;

R1 y R2 son cada uno independientemente hidrógeno o metilo;

R3 y R4 están cada uno independientemente seleccionados de hidrógeno, grupos alquilo, grupos arilo, grupos organometálicos y grupos heteroalquilo y heteroarilo que comprenden al menos un heteroátomo distinto de carbono o hidrógeno, con la excepción de que tanto R3 como R4 son hidrógeno,

y en donde dicha reacción se lleva a cabo por polimerización de solución en un disolvente o mezcla de disolventes en los que tanto el monómero lactama (A) , como el monómero maleato (B) y el copolímero resultante son libremente solubles y en donde los monómeros resultantes se suministran a la mezcla de reacción como una solución de monómero premezclada durante un periodo de tiempo predeterminado, preferentemente a una proporción molar de monómero de lactama (A) a monómero de maleato (B) de uno o mayor.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la mezcla de los monómeros se suministra a la mezcla de reacción a una proporción molar de monómero de lactama (A) a monómero de maleato (B) de uno o mayor.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la reacción de polimerización se lleva a cabo a un nivel de sólidos de entre aproximadamente el 10 % y el 70 % de sólidos, preferentemente del 20 % al 50 %.

4. Una copolímero de N-vinil-lactama de la siguiente estructura en la que n es 1 o 2, x = aproximadament.

9. 1 % en moles, preferentemente aproximadament.

9. 50 % en moles e y = 1-99 % en moles, preferentemente 1-50 % en moles, preferentemente en el que x/y gt; 1;

R1 y R2 son cada uno independientemente hidrógeno o metilo;

R3 y R4 están cada uno independientemente seleccionados de hidrógeno, grupos alquilo, grupos arilo, grupos organometálicos y grupos heteroalquilo y heteroarilo comprendiendo al menos un heteroátomo distinto de carbono o hidrógeno, con la excepción de que tanto R3 como R4 sean hidrógeno.

5. Un copolímero de N-vinil-lactama de la siguiente estructura

en la que n = 1 o 2, x = aproximadament.

9. 1 % en moles, preferentemente aproximadament.

9. 50 % en moles e y = 1-99 % en moles, preferentemente 1-50 % en moles, preferentemente en la que x/y gt; 1;

R1 y R2 son cada uno independientemente hidrógeno o metilo, preferentemente ambos hidrógeno;

R3 y R4 están cada uno independientemente seleccionados de hidrógeno, grupos heteroalquilo y heteroarilo comprendiendo al menos un heteroátomo distinto de carbono o hidrógeno, con la excepción de que tanto R3 como R4

sean hidrógeno.

6. Copolímero de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, en el que R3 y/o R4 comprenden al menos un resto seleccionado del grupo que consiste en grupos siloxano, éster, amido, fluoro, organometálicos, amino y/o sililo.

7. Copolímero de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, en el que R3 y/o R4 comprenden al menos un resto

aniónico, preferentemente seleccionado del grupo que consiste en restos de ácido carboxílico, restos de ácido 20 sulfónico, restos de ácido fosfónico, restos de betaína y sales de los mismos.

8. Copolímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4-7, en el que R3 y/o R4 comprenden un resto catiónico, preferentemente seleccionado del grupo que consiste en restos amino y sales de amonio.

9. Copolímero de acuerdo con la reivindicación 8, en el que R3 y/o R4 comprenden una amina primaria, secundaria, terciaria o cuaternaria.

10. Copolímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4-9, obtenible haciendo reaccionar un monómero de vinil-lactama (A) con un monómero de maleato derivatizado (B) seleccionado del grupo que consiste en maleatos de (N, N-dietilamino) etilalquilo, maleatos de (N, N-dimetilamino) propilalquilo, maleatos de dialquilo de amonio cuaternario incluyendo los catiónicos: cloruro de maleato de 2-[N, N-dietilamonio) etilalquilo, cloruro de maleato de 3-[N, N-dimetilamonio) propilalquilo, yoduro de maleato de 2- (N, N, N-trietilamonio) etilalquilo, yoduro de maleato de 3-[N-etil-N, N-dimetilamonio) propilalquilo, bromuro de maleato de 2-[N-alil-N, N-dietil-amonio) etilalquilo, bromuro de maleato de 3-[N-alil-N, N-dimetilamonio) propilalquilo, hidrógenosulfato maleato de 2- (N, N N- trietilamonio) etilalquilo, hidrógenosulfato maleato de 3[N-etil-N, N-dimetilamonio]propilalquilo y los compuestos zwitteriónicos: maleato de 2-[N, N-dietil-N- (3-sulfopropil) amonio]etilalquilo, maleato de 3-[N, N-dimetil-N- (3-sulfopropil) amonio]propilalquilo; maleatos de (poli) etilenglicolalquilo y maleatos de (poli) propilenglicolalquilo, maleatos de dialquilo, maleatos de alquilo y maleatos de sililo.

11. Copolímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4-10, que comprende uno o más comonómero (s) adicional (es) , preferentemente en los que dicho comonómero se selecciona de acetato de vinilo, una alfa-olefina, anhídrido maleico, un éter vinílico, un acrilato, un metacrilato, una acrilamida, una metacrilamida y

estireno.

12. Una composición de cuidado personal que comprende un copolímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4-11, que es preferentemente una composición de cuidado del cabello, una composición de cuidado de la piel o una preparación para productos cosméticos decorativos.

13. Composición para el cuidado personal de acuerdo con la reivindicación 12, que se selecciona del grupo que

consiste en cremas cutáneas de agua-en-aceite y de aceite-en-agua, cremas de día y noche, cremas oculares, cremas antiarrugas, humectantes, cremas blanqueadoras, cremas vitamínicas, lociones cutáneas, lociones de cuidado, desinfectantes y/o esterilizantes de manos y piel, lociones humectantes, composiciones del cuidado de la higiene personal, jabones, detergentes sintéticos, detergentes líquidos, preparaciones de ducha o baño, composiciones para el cuidado de las uñas, composiciones para el cuidado de los pies, bronceadores con filtros solares, repelentes,

composiciones para el afeitado, depilatorios, composiciones anti-acné.

14. Una composición farmacéutica, una composición antimicrobiana o una composición antiincrustante que comprende un copolímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4-11.

15. El uso de una composición que comprende un copolímero de acuerdo con una cualquiera de las

reivindicaciones 4-11 para aplicación sobre al menos parte de un dispositivo médico o en una aplicación de cuidado 20 médico.

16. El uso de un copolímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4-11 como material de Temperatura de Solución Crítica Inferior (LCST) .

Figura 1

Resistencia de rizo a humedad alta* de mechones de lana tratados con polímero al 3 %

Tiempo (horas)

(*) humedad relativa (RH) del 90 %, 25 ºC