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美国专利5 101 045报道用Co,Cu, Mn等混合氧化物(活化后)作为催化剂在250℃及20MPa的高压下与甲胺反应直接合成N-甲基吡咯烷酮,产率达80%以上.顺酐一步法合成N-甲基吡咯烷酮源于y丁内酯是由顺酐经部分催化加氢制备的,

乙炔二醇(浓度为30%~40%)在镍系催化剂作用下通过加氢反应生成1,4-丁二醇即反应(4.2).1,4-丁二醇经脱氢环化而得y-丁内酯[反应(4.3)],该反应常用铜催化剂或铜-锌、铜-铬等复合金属氧化物催化体系,在230~255℃,0.2MPa的条件下进行.反应(4.4)为Y-丁内酯的胺化反应,该反应可在一定的温度﹑压力条件下以液相反应形式自发进行,为非催化过程.y-丁内酯的胺化产物2-吡咯烷酮与乙炔发生乙烯化反应生成NVP[反应(4.5)],该反应采用KOH为催化剂,

美国ISP公司建立了--套年产10 000t y-丁内酯的生产线,就是以顺酐为原料的.事实上,合成NVP的很多方法都是以y-丁内酯为起始原料或中间产物.例如,乙炔法中y-丁内酯是-种重要的中间物,吡咯烷酮法中的原料吡咯烷酮是由y-丁内酯与无水氨反应制得,而直接脱水法和间接脱水法都是以Y-丁内酯为起始原料的.

再经高压液相氨化或气相催化胺化合成2-吡咯烷酮这种方法要简单易行.德国专利IDE-A-2200600采用负载钯催化剂在275℃,120bar的温度和压力下对顺酐与氨水的混合溶液加氢,得到了收率为78%的2-吡咯烷酮.其他常用的加氢催化剂如负载型镍﹑铂催化剂或骨架镍都可用于顺酐/氨水混合物系的催化加氢反应.美国专利US5,101,045公开了-种由多种金属组成的复合催化剂Co(52.7%)--Cu(15.3%)-Mn(5.1%)-Mo(2.1%)-P(1.1%)-Na(0.1%),

由此可见，在NVP的合成中,顺酐和十-丁内酯作为合成反应的原料占据着不可替代的地位.NVP与N-甲基吡咯烷酮的结构有相似的地方,都属于吡咯烷酮类物质,其制备方法也有相通之处,由此可以预见，-步法制NVP不仅是合成PVP的单体,而且是一种具有重要用途的化合物.由于其独特的物理化学性质,如水溶性﹑强极性、非毒性、化学稳定性和阳离子活性,

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这一类助催化剂主要包括:聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚及其混合物;聚氧乙烯乙二醇、聚氧丙烯乙二醇及其混合物;聚氧乙烯烷基醚﹑聚氧丙烯烷基醚及其混合物;聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚及其混合物,包括环上具有4,6,8个氧原子的冠醚类化合物.在上述聚氧化烯类化合物中,含有4~40个氧化乙烯或丙烯单元、且平均分子量在175~2000之间的化合物更适于作为助催化剂.2.2-吡咯烷酮与羧酸乙烯酯催化乙烯化[6]2-吡咯烷酮除了与乙炔发生乙烯化反应(Reppe工艺)之外，还能够与羧酸乙烯酯乙烯化而得到NVP.

NVP可广泛应用于胶黏剂、涂料、纺织、食品、制药等工业领域.它的共聚物或均聚物大都具有良好的膜强度﹑染色相容性、刚性和黏性.大约80年前,德国人J. Walter. Reppe以乙炔为起始原料通过多步反应合成了NVP(即乙炔法或Reppe法),20年后美国的GAF公司、德国的BASF公司相继采用Reppe法实现了NVP的工业化生产.

在制备主催化剂2-吡咯烷酮的钾盐时无需采取特殊方法移去反应生成的水,因为这类助催化剂对2-吡咯烷酮钾盐主催化剂具有保护作用,使得主催化剂的活性基本不受微量水的影响.因此,在制备主催化剂时,使反应在90~120℃条件下进行0.5~1.5h便足以移去生成的水,无需采用减压蒸馏手段移去生成的水.原料2-吡咯烷酮中水含量达5×10~“时,目标产物NVP收率也能达90%以上.

到目前为止,Reppe法仍是NVP生产的主要方法.由于Reppe具有反应步骤多、流程长,条件苛刻、副产物多、收率低、操作危险性大等缺陷,长期以来人们对Reppe法的改进研究从未间断,研究的焦点集中在合成途径的改变和新型催化体系的开发上..随着NVP合成催化技术的不断发展和进步,PVP的生产规模和应用领域将会日益扩大.反应(4.1)采用乙炔铜为催化剂,10%~30%的甲醛溶液与乙炔在90~100℃,0.5~2MPa条件下发生醇解反应生成乙炔二醇.

到目前为止,Reppe法仍是NVP生产的主要方法.由于Reppe具有反应步骤多、流程长,条件苛刻、副产物多、收率低、操作危险性大等缺陷,长期以来人们对Reppe法的改进研究从未间断,研究的焦点集中在合成途径的改变和新型催化体系的开发上.

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Reppe法和吡咯烷酮法实质上都经历了Y-丁内酯和NH,的胺化、2-吡咯烷酮的乙烯化两步反应.区别在于Reppe工艺中乙烯化反应采用了单一的碱金属盐类化合物,而吡咯烷酮法则添加了各种助催化剂,或采用羧酸乙烯酯代替乙炔与2-吡咯烷酮进行乙烯化反应.两种方法都存在不足之处:(1）在高压条件下乙炔易分解甚至爆炸,具有操作上的不安全因素.(2)胺化、乙烯化反应需在较高压力下进行,需高压设备及装置.