呼和浩特市N-乙烯基吡咯烷酮

美國專(zhuān)利5 101 045報道用Co,Cu, Mn等混合氧化物(活化后)作為催化劑在250℃及20MPa的高壓下與甲胺反應直接合成N-甲基吡咯烷酮,產(chǎn)率達80%以上.順酐一步法合成N-甲基吡咯烷酮源于y丁內酯是由順酐經(jīng)部分催化加氫制備的,

由于副產(chǎn)物只有HO,所以不像SOCIl。作鹵代劑那樣需要副產(chǎn)物吸收裝置.由以上可知,用鹽酸作為鹵代劑進(jìn)行NHP的鹵代反應時(shí)具有實(shí)施過(guò)程簡(jiǎn)單﹑副產(chǎn)物少、后處理容易等優(yōu)點(diǎn),只是反應時(shí)間稍長(cháng).值得-提的是,鹽酸作為鹵代劑時(shí)反應隨溫度的變化不顯著(zhù)，而受反應時(shí)間和鹽酸用量的影響卻較大,對于由氯乙基吡咯烷酮制備N(xiāo)VP,前述是在KOH或者醇鈉的存在下加熱使發(fā)生消除反應脫去一分子HC1而達到制備N(xiāo)VP的目的.

美國ISP公司建立了--套年產(chǎn)10 000t y-丁內酯的生產(chǎn)線(xiàn),就是以順酐為原料的.事實(shí)上,合成NVP的很多方法都是以y-丁內酯為起始原料或中間產(chǎn)物.例如,乙炔法中y-丁內酯是-種重要的中間物,吡咯烷酮法中的原料吡咯烷酮是由y-丁內酯與無(wú)水氨反應制得,而直接脫水法和間接脫水法都是以Y-丁內酯為起始原料的.

因而提高了主反應速率和NVP選擇性.此類(lèi)助催化劑不僅能顯著(zhù)加快反應速度,使反應在溫和條件下高轉化率地進(jìn)行,而且能有效抑制聚合副反應的發(fā)生,從而得到較高的NVP收率.不足之處在于助催化劑加入量較大,一般為KOH的2~4倍.其次,這一類(lèi)助催化劑價(jià)格相對較高,而且并不能完全阻止聚合副反應的發(fā)生(聚合副產(chǎn)物產(chǎn)率一般為4.5%~6.5%),這仍然會(huì )帶來(lái)下游工序中產(chǎn)物分離上的困難.由于不揮發(fā)性聚合物的生成,必須采用兩個(gè)蒸餾塔將目標產(chǎn)物NVP分別與未反應的原料2-吡咯烷酮及聚合副產(chǎn)物加以分離.此外

由此可見(jiàn)，在NVP的合成中,順酐和十-丁內酯作為合成反應的原料占據著(zhù)不可替代的地位.NVP與N-甲基吡咯烷酮的結構有相似的地方,都屬于吡咯烷酮類(lèi)物質(zhì),其制備方法也有相通之處,由此可以預見(jiàn)，-步法制NVP不僅是合成PVP的單體,而且是一種具有重要用途的化合物.由于其獨特的物理化學(xué)性質(zhì),如水溶性﹑強極性、非毒性、化學(xué)穩定性和陽(yáng)離子活性,

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此過(guò)程為非催化過(guò)程,然后使氯乙基吡咯羥乙基吡咯烷酮直接脫水乙烯化反應比氯乙基毗咯烷酮脫HC1乙烯化反應難于進(jìn)行,因而要求脫水催化劑必須具有高活性、高選擇性及穩定性.國外專(zhuān)利中已采用活性氧化鋁、氧化鍶、氧化鋅﹑氧化鉻﹑氧化錯﹑氧化牡、氧化锏﹑氧化欽以及部分固體酸催化劑(Ib族金屬氧化物,氧化鈣、氧化汞，Ⅲb族金屬氧化物,氧化銃﹑氧化億,Ⅳb族金屬氧化物氧化鈦、氧化錯﹑氧化鈐,VIb族氧化物,氧化鉬﹑氧化鎢除外）.

NVP可廣泛應用于膠黏劑、涂料、紡織、食品、制藥等工業(yè)領(lǐng)域.它的共聚物或均聚物大都具有良好的膜強度﹑染色相容性、剛性和黏性.大約80年前,德國人J. Walter. Reppe以乙炔為起始原料通過(guò)多步反應合成了NVP(即乙炔法或Reppe法),20年后美國的GAF公司、德國的BASF公司相繼采用Reppe法實(shí)現了NVP的工業(yè)化生產(chǎn).

本體聚合可以通過(guò)加熱NVP或者加入引發(fā)劑引發(fā)NVP單體發(fā)生本體聚合．聚合過(guò)程為放熱過(guò)程,反應放出的熱量不容易擴散,引起反應體系的溫度急劇上升,得到熔融狀態(tài)的PVP.將反應體系冷卻到室溫后,粉碎即可得到具有很強吸濕性的PVP粉末.C.E.Schildknecht曾經(jīng)研究過(guò)NVP本體聚合制PVP的聚合動(dòng)力學(xué)．當引發(fā)劑為0.1%的濃氨水和0.2%的過(guò)氧化氫時(shí),得到如下聚合反應速率表達式:,=K[HO]'[NH,]'[NVP]3式中,r為聚合反應速率;K為聚合反應速率常數.V.A.Agasardyan等人采用偶氮二異丁腈為引發(fā)劑,

直接脫水法可避免上述缺點(diǎn),簡(jiǎn)化操作，但脫水反應較難進(jìn)行,需開(kāi)發(fā)高效脫水催化劑,傳統的脫水催化劑都不適用于羥乙基吡咯烷酮分子內脫水反應.總的來(lái)看,MSi,XO類(lèi)催化劑普遍具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)反應過(guò)程中催化劑表面積炭量較少.(2）催化劑穩定性良好,長(cháng)時(shí)間連續反應而活性無(wú)明顯降低.(3）催化劑易使用,方法簡(jiǎn)單易行,可在催化反應原位進(jìn)行.(4）能夠有效抑制羥乙基吡咯烷酮分解為2-吡咯烷酮和乙醛等副反應的發(fā)生,

到目前為止,Reppe法仍是NVP生產(chǎn)的主要方法.由于Reppe具有反應步驟多、流程長(cháng),條件苛刻、副產(chǎn)物多、收率低、操作危險性大等缺陷,長(cháng)期以來(lái)人們對Reppe法的改進(jìn)研究從未間斷,研究的焦點(diǎn)集中在合成途徑的改變和新型催化體系的開(kāi)發(fā)上.

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由于該反應為--強放熱過(guò)程,適宜的反應溫度范圍在-30~30℃之間,較低的溫度有利于避免副反應發(fā)生,提高選擇性.為控制反應過(guò)程中溫度升高,一是要采用緩慢的加料方式,如滴加,二要有外加的冷卻裝置,此外還可以采取減少催化劑用量、添加惰性溶劑以稀釋反應物濃度的方法.常用溶劑包括正己烷、苯、四氫呋喃、二嗯烷等．催化劑用量為每摩爾2-吡咯烷酮加0.001~0.2mol催化劑.中間產(chǎn)物N-(α-羧酸乙基)-2-吡咯烷酮的分解方法通常包括熱分解法.