山西化工NVP

美國專利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丁內酯是由順酐經部分催化加氫制備的,

反應在150~170℃,2MPa的條件下進行，產品NVP收率在70%~80%.在傳統的Reppe工藝中,從乙炔到Y-丁內酯需經歷三步反應即醇解﹑加氫﹑脫氫,還需加入甲醛作為另一反應物.近年來隨著順酐生產技術的發展和成熟,y-丁內酯的生產工藝已得到明顯改進.例如采用苯或正丁烷為原料,通過催化氧化(V-P-O系催化劑)得順酐,順酐加氫即得到y-丁內酯.因此,在新開發的NVP合成技術中,大多是以Y-丁內酯為起始原料來進行的.

美國ISP公司建立了--套年產10 000t y-丁內酯的生產線,就是以順酐為原料的.事實上,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.

之間的反應為強放熱反應),滴加完畢后繼續攪拌4h,此時NHP的轉化率已達90%以上,將反應裝置接到SO吸收系統上,以除去反應副產物SO,,待SO被完全吸收后,在75~80℃下常壓蒸餾出溶劑苯,然后在真空度0.09MPa下減壓蒸餾出氯乙基吡咯烷酮.(2〉將氯乙基吡咯烷酮、溶劑苯和作為催化劑的KOH或醇鈉按比例(氯乙基吡咯烷酮:苯=3∶1)加入三頸燒瓶中,KOH加入量為氯乙基吡咯烷酮的10%(mol).在攪拌下加熱升溫至65℃,維持溫度65土5℃攪拌回流反應3h停止反應,

由此可見，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,都屬于吡咯烷酮類物質,其制備方法也有相通之處,由此可以預見，-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性質,如水溶性﹑強極性、非毒性、化學穩定性和陽離子活性,

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把NVP單體加熱到140℃以上,或者在NVP單體中加入引發劑,很容易引發NVP的均聚,生:成聚乙烯吡咯烷酮(PVP).由于NVP極容易發生本體聚合,所以NVP單體在長期儲存、運輸過程中需要加入阻聚劑,在聚合之前需要蒸餾提純.引發劑包括陽離子型引發劑,如BF3,陰離子型引發劑,如酰胺的鉀鹽,游離基引發劑,如過氧化物﹑偶氮類化合物等.與其他高分子的合成方法相同,NVP的聚合方式也有本體聚合﹑溶液聚合和懸浮聚合等幾種.

NVP可廣泛應用于膠黏劑、涂料、紡織、食品、制藥等工業領域.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法實現了NVP的工業化生產.

該反應所用催化劑仍是堿金屬或堿金屬氫氧化物.典型的實驗步驟如下:取0.4g氫氧化鉀溶于170g(2mol)2-吡咯烷酮中,加熱攪拌并通過減壓蒸餾不斷移去生成的水,得到混合物A冷卻待用.在一個裝有攪拌器﹑溫度計、回流冷凝管﹑滴液漏斗的四口燒瓶中加入172g(2mol)乙酸乙烯酯,然后在攪拌狀態下滴加A混合液，30min內滴完.通過冷卻及滴加過程中反應物系溫度保持在10℃以下.加完后升溫至80℃,并進行減壓蒸餾(壓力6.6×10~3MPa,隨后逐漸升溫并降低反應器內壓,直到溫度為100℃時內壓達1.3×10+MPa為止

乙炔二醇(濃度為30%~40%)在鎳系催化劑作用下通過加氫反應生成1,4-丁二醇即反應(4.2).1,4-丁二醇經脫氫環化而得y-丁內酯[反應(4.3)],該反應常用銅催化劑或銅-鋅、銅-鉻等復合金屬氧化物催化體系,在230~255℃,0.2MPa的條件下進行.反應(4.4)為Y-丁內酯的胺化反應,該反應可在一定的溫度﹑壓力條件下以液相反應形式自發進行,為非催化過程.y-丁內酯的胺化產物2-吡咯烷酮與乙炔發生乙烯化反應生成NVP[反應(4.5)],該反應采用KOH為催化劑,

到目前為止,Reppe法仍是NVP生產的主要方法.由于Reppe具有反應步驟多、流程長,條件苛刻、副產物多、收率低、操作危險性大等缺陷,長期以來人們對Reppe法的改進研究從未間斷,研究的焦點集中在合成途徑的改變和新型催化體系的開發上.

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使得生成NVP的選擇性很高.顯而易見,MSi,x,O,是一類性能優良且極具工業化前景的催化劑,有必要對此類催化劑進行深入研究和中試放大試驗.N-乙烯基吡咯烷酮單體在工業上并沒有實際應用價值,只有將NVP聚合或者共聚為具有一定結構、一定組成和一定分子量的高分子化合物之后,才能在工業上應用.也就是說,工業上能夠實際應用的是PVP以及NVP與其他不飽和單體共聚而成的共聚物.實際上.