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作者: 点击:106 发布时间:2022-03-20

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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,

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%),



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.

该反应所用催化剂仍是碱金属或碱金属氢氧化物.典型的实验步骤如下:取0.4g氢氧化钾溶于170g(2mol)2-吡咯烷酮中,加热搅拌并通过减压蒸馏不断移去生成的水,得到混合物A冷却待用.在一个装有搅拌器﹑温度计、回流冷凝管﹑滴液漏斗的四口烧瓶中加入172g(2mol)乙酸乙烯酯,然后在搅拌状态下滴加A混合液,30min内滴完.通过冷却及滴加过程中反应物系温度保持在10℃以下.加完后升温至80℃,并进行减压蒸馏(压力6.6×10~3MPa,随后逐渐升温并降低反应器内压,直到温度为100℃时内压达1.3×10+MPa为止



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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这些方法可分为备PVP单体NVP是未来的发展趋势.两大类,一类是反应路线与Reppe法相似,即y-丁内酯先经胺化为2-吡咯烷酮,然后乙烯化为NVP,只是对各步所用催化剂进行了改变或改进.如前所述,这一类称之为吡咯烷酮法.另--类是将Y-丁内酯胺化为羟乙基毗咯烷酮,然后乙烯化为NVP,此类称之为Y丁内酯法.-吡咯烷酮的制备及其催化体系y-丁内酯胺化法在传统的Reppe工艺中,y-丁内酯与NH,采用高压液相反应合成2-吡咯烷酮,此过程无需加催化剂.



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.

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。



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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由于该反应为--强放热过程,适宜的反应温度范围在-30~30℃之间,较低的温度有利于避免副反应发生,提高选择性.为控制反应过程中温度升高,一是要采用缓慢的加料方式,如滴加,二要有外加的冷却装置,此外还可以采取减少催化剂用量、添加惰性溶剂以稀释反应物浓度的方法.常用溶剂包括正己烷、苯、四氢呋喃、二嗯烷等.催化剂用量为每摩尔2-吡咯烷酮加0.001~0.2mol催化剂.中间产物N-(α-羧酸乙基)-2-吡咯烷酮的分解方法通常包括热分解法.