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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,

使得生成NVP的選擇性很高.顯而易見(jiàn),MSi,x,O,是一類(lèi)性能優(yōu)良且極具工業(yè)化前景的催化劑,有必要對此類(lèi)催化劑進(jìn)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(yè)上并沒(méi)有實(shí)際應用價(jià)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(yè)上應用.也就是說(shuō),工業(yè)上能夠實(shí)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(shí)際上.

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.

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,

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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前者的NVP選擇性及單程收率明顯優(yōu)于后者,其中K,Si催化劑既具有高活性又具有高選擇性.(2)MSizo(M為堿土金屬Mg,Ca,Sr,Ba)催化劑分別取2.9g氫氧化鎂、3.7g氫氧化鈣、13.3g氫氧化鍶(含8個(gè)結晶水)、15.8g氫氧化鋇(含8個(gè)結晶水)分別溶于150ml水中,加熱到90℃攪拌并每種溶液中加入30gSiO,,然后依次經(jīng)濃縮,干燥(120℃,2h)、粉碎(9~16目),焙燒(500℃,2h)而得到Mg,Sijo,CaySiso,Sr,Sio,BaSigo四種催化劑.烷酮發(fā)生催化脫HCI反應而生成NVP.方法

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).

除上述方法外,也有以丙酮為溶劑,把氯乙基吡咯烷酮轉化為季胺鹽,然后用氧化銀處理季胺鹽的甲醇溶液,再經(jīng)過(guò)蒸餾得到NVP,收率達82%[5].對于以上所討論的PVP單體NVP的合成方法,除乙炔法比較成熟外,其他的方法,包括Y丁內酯法在內,都處在進(jìn)一步的研究中,都有待于取得進(jìn)--步的突破.以Y-丁內酯-直接脫水法為例，理想的脫水催化劑的成功開(kāi)發(fā)將是這---方法能否順利大規模工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵.

在乙烯化反應過(guò)程中必須對反應實(shí)施復雜的控制,否則會(huì )導致NVP收率顯著(zhù)降低.為了避開(kāi)上述缺陷,可以采用另一種路線(xiàn),先將y-丁內酯與乙醇胺進(jìn)行胺化反應生成N-(2-羥乙基)-2-吡咯烷酮,然后采用不同手段在該分子中的羥乙基上發(fā)生脫羥基反應而得到NVP,這種方法稱(chēng)為y-丁內酯法.方法(1)是先用氯化亞礬(SOC1,)或HCl將羥乙基吡咯烷酮鹵化為氯乙基吡咯烷酮,

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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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,