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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,

元素X(铝、硼或磷元素)可在干燥之前的任何--步加入,也就是说,含元素×的化合物既可与碱金属或碱土金属化合物混合后加入,也可以与硅源混合后加入,还可单独加入到混合物系中.制备此类催化剂所需原料如下:(1）碱(碱土)金属元素可来自其氧化物、氢氧化物、卤化物、碳酸盐﹑硝酸盐﹑羧酸盐﹑磷酸盐﹑硫酸盐等,但要求所选金属化合物必需是易溶于水的化合物.(2〉硅源可采用氧化硅、硅酸或硅酸盐、含硅分子筛、有机硅酸酯等.

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.

然而,从.工业化生产的角度,如经济上技术上的可行性、产品的分离和提纯难易程度等来看,目前还没有十分理想的脱水催化剂.大多数催化剂存在活性、选择性低的问题，使得产物分离和提纯较为困难.例如采用活性三氧化二铝为羟乙基吡咯烷酮的脱水催化剂时,大转化率仅为31.7%,产物NVP选择性为62.8%,而聚合副产物的选择性高达22.8%.在其他金属氧化物类催化剂中,效果好的是ZrO。

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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反应在150~170℃,2MPa的条件下进行，产品NVP收率在70%~80%.在传统的Reppe工艺中,从乙炔到Y-丁内酯需经历三步反应即醇解﹑加氢﹑脱氢,还需加入甲醛作为另一反应物.近年来随着顺酐生产技术的发展和成熟,y-丁内酯的生产工艺已得到明显改进.例如采用苯或正丁烷为原料,通过催化氧化(V-P-O系催化剂)得顺酐,顺酐加氢即得到y-丁内酯.因此,在新开发的NVP合成技术中,大多是以Y-丁内酯为起始原料来进行的.

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.

值得注意的有如下两类催化剂.除上述金属氧化物及固体酸催化剂外,值得注意的有如下两类催化剂.1.H,PO,/SiO或La(H,PO)3/硅藻土催化剂(1)H,PO/SiO。催化剂制备方法取75%的H,PO,330g,用水稀释至总体积为860ml,接着加入SiO,490g,将得到的悬浮液搅拌混合15min,过滤后得到的固体物自然凉干,然后在120℃干燥64h,再置于250℃空气气氛中焙烧3h即得到H,PO./SiO。催化剂.(2)La(H,PO)3硅藻土催化剂取168g硅藻土及20%的磷酸二氢铵溶液450g.

把NVP单体加热到140℃以上,或者在NVP单体中加入引发剂,很容易引发NVP的均聚,生:成聚乙烯吡咯烷酮(PVP).由于NVP极容易发生本体聚合,所以NVP单体在长期储存、运输过程中需要加入阻聚剂,在聚合之前需要蒸馏提纯.引发剂包括阳离子型引发剂,如BF3,阴离子型引发剂,如酰胺的钾盐,游离基引发剂,如过氧化物﹑偶氮类化合物等.与其他高分子的合成方法相同,NVP的聚合方式也有本体聚合﹑溶液聚合和悬浮聚合等几种.

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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采用强碱催化剂如KOH催化2-吡咯烷酮与乙炔的乙烯化反应.但该方法的缺陷十分显著,即反应过程中生成的不挥发性聚合副产物的量较大,不仅导致目标产物NVP收率的降低,而且使NVP的分离和提纯复杂化.因此,工业生产中--般都采取比较温和的反应条件,通过降低2-吡咯烷酮转化率的方式来控制聚合副反应的发生,但很多情况下,收效甚微.为了提高NVP收率,加入一种或多种助催化剂往往具有显著效果.