烏蘭察布化工N-乙烯基吡咯烷酮

正是由于直接脫水法需要較高的溫度(350~400℃),加之如前所述,難以找到.工業(yè)化生產(chǎn)理想的脫水催化劑,所以有人提出了間接脫水法合成NVP的路線(xiàn).間接脫水法是使NHP分子內的羥基先被另一基團所取代生成一種中間產(chǎn)物,然后由這個(gè)中間產(chǎn)物發(fā)生反應生成NVP.

J.Ferguson等人對NVP在酸和鹽存在下的水解進(jìn)行了比較的研究,得到了NVP水解速率與時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn).顆粒大小對PVP堆密度有直接的影響,顆粒越大,顆粒間空隙越大,一定質(zhì)量的PVP堆體積就越大,由式(2.4)容易看出,顆粒越大,導致PVP堆密度越小.PVP作為一種合成水溶性高分子化合物,具有水溶性高分子化合物的一般性質(zhì),如膠體保護作用、成膜性、黏接性、吸濕性、增溶性、凝聚作用以及與某些化合物的絡(luò )合能力等.

NVP的聚合反應適用于幾乎所有的聚合方式,從聚合反應的原料看,它不僅能自身發(fā)生均聚反應得到均聚PVP,還可與大多數含有不飽和官能團的單體共聚生成共聚PVP,也可以與含有雙官能團的交聯(lián)劑通過(guò)交聯(lián)聚合得到交聯(lián)PVP,習慣上,由NVP聚合而成的聚合物統稱(chēng)為聚乙烯吡咯烷酮,簡(jiǎn)稱(chēng)PVP.從聚合反應體系來(lái)看,從本體聚合、溶液聚合到乳液聚合、懸浮聚合等聚合方式根據對聚合物的要求都可用于NVP的聚合.

顯然,取代NHP分子內經(jīng)基的基團必須滿(mǎn)足---定的條件,即既容易取代NHP分子內的羥基,又要能比較容易地從中間產(chǎn)物分子中脫去.這樣,不經(jīng)過(guò)NHP的直接催化脫水,而是通過(guò)另外一種中間產(chǎn)物在較溫和的條件下同樣達到由NHP分子脫水生成產(chǎn)物NVP的目的,同時(shí)達到較高的產(chǎn)物收率,所以被稱(chēng)為間接脫水法.間接脫水法根據取代NHP分子內羥基基團的不同,又可分為鹵代法、乙酐法等.鹵代法是間接脫水法中被研究較好的主要方法,其方法要點(diǎn)是:用--種鹵代劑與NHP反應生成鹵代乙基吡咯烷酮,然后由鹵代乙基吡咯烷酮的熱反應得到產(chǎn)物NVP.

烏蘭察布化工N-乙烯基吡咯烷酮

另外,該反應是一個(gè)選擇性催化反應,生成產(chǎn)物的脫附是--個(gè)吸熱過(guò)程,體系放出的熱量增加,在加快產(chǎn)物1,4-丁二醇脫附的同時(shí),也使得一部分1,4-丁烯二醇來(lái)不及進(jìn)行進(jìn)一步加氫就從催化劑上脫附下來(lái)進(jìn)入產(chǎn)物中,總體是使產(chǎn)物中作為主要副產(chǎn)物的1,4-丁烯二醇比例增加,從而了生成1,4-丁二醇的選擇性.目前已有的乙炔法生產(chǎn)工藝丁炔二醇水溶液濃度在30%一40%之間。催化脫氫通常都需要加壓,丁炔二醇的催化加氫是通過(guò)以下過(guò)程實(shí)現的:將30%~40%的丁炔二醇水溶液與高壓H同時(shí)引入裝有Ni催化劑的高壓固定床反應器中,同時(shí)在反應器外壁加上換熱套,以移去反應過(guò)程放出的多余的熱量.

但是相容性有別于相溶性,例如PVP不溶于某些表面活性劑,不具有相溶性,但可與其他物質(zhì)一起形成均一的乳狀物而用于化妝品中,所以與這樣的表面活性劑已具有相容性.PVP用于不同的用途時(shí),對其使用時(shí)形態(tài)的要求也不同,如作為增稠劑或膠體保護劑,-般要求使用時(shí)要配制成均勻的溶液﹐作為染發(fā)劑,定發(fā)劑或的包衣i時(shí).則要求能形成良好的無(wú)黏性的膜.加人某些天然或合成的高分子聚合物或者化合物可以有效地調節PVP膜的吸濕性和柔軟性而不影響膜的光澤度和透明度.

由此可見(jiàn),不論是乙炔法還是y丁內酯法都存在自身的不足,所以目前仍然有大批科技工作者投身于NVP及其聚合物PVP的研究與生產(chǎn)工作中。y-丁內酯為原料合成NVP及PVP的研究開(kāi)始于20世紀40年代,因為是以y-丁內酯為主要的起始原料,所以稱(chēng)為y-丁內酯法.y-丁內酯法根據脫水方式的不同又分為直接脫水法和間接脫水法兩種方法,直接脫水法分兩步進(jìn)行,一步為Y丁內酯與乙醇胺進(jìn)行胺解反應生成α-羥乙基吡咯烷酮α-NHP,二步為α-NHP在脫水催化劑的存在下進(jìn)行分子內脫水反應,脫去一分子水得到單體NVP.

在鹵代法中, 重要的是鹵代劑的選擇,不少研究工作證明,氯化亞飆(SOC1,)可作為鹵代劑129},用SOCI。先是羥乙基吡咯烷酮在溶劑苯中與SOCl,發(fā)生鹵代反應生成氯乙基吡咯烷酮,然后用KOH或甲醇鈉作催化劑脫去一分子氯化氫生成NVP,反應的實(shí)施過(guò)程如下:( 1 )NHP和苯按重量比1:0.5~0.8加人三頸燒瓶中,再把燒瓶置于加有冰塊的超級恒水浴中,邊攪拌,邊由滴液漏斗滴加入重量為NHPO.83倍的SOCl ,控制速度使體系溫度不大于35℃為宜(因為羥乙基吡咯烷酮與SOCl之間的反應為強放熱反應),滴加完畢后繼續攪拌4h,此時(shí)NHP的轉化率已達90%以上,將反應裝置接到SO。

烏蘭察布化工N-乙烯基吡咯烷酮

從NVP水解機理來(lái)看,NVP能否發(fā)生水解主要依賴(lài)于一步一系列過(guò)渡態(tài)是否可以形成,或者說(shuō)NVP分子內異構化反應能否發(fā)生是NVP是否發(fā)生水解的關(guān)鍵。溶液中H*或者堿金屬陽(yáng)離子的存在正好使NVP的分子內異構化得以實(shí)現,所以NVP的水解得以進(jìn)行.NVP的水解速率主要取決于二步,當K’存在時(shí),會(huì )與一步生成的吡咯烷酮反應先生成吡咯烷酮鉀鹽,然后再與NVP進(jìn)行加成反應.